био. 1. Активный транспорт веществ через плазматическую мембрану. Роль в создании мембранного потенциала и регуляция внутриклеточного кальция

• Название: 1. Активный транспорт веществ через плазматическую мембрану. Роль в создании мембранного потенциала и регуляция внутриклеточного кальция
• Дата: 19.05.2022
• Размер: 0.57 Mb.
• Имя файла: EKZAMEN_BIOLOGIYa.doc
• Тип: Документы; #539181
• страница: 1 из 11

1.Активный транспорт веществ через плазматическую мембрану. Роль в создании мембранного потенциала и регуляция внутриклеточного кальция.

Активный транспорт - перенос молекул через биологическую мембрану при участии АТФаз из области низкой концентрации в область высокой концентрации (против градиента), что требует расхода энергии. Активный транспорт веществ происходит только в области клеточных мембран и носит однонаправленнный характер.

Активный транспорт обладает следующими особенностями: для него необходима энергия. В простейшем случае активный транспорт осуществляется гипотетическими переносчиками, располагающимися на поверхности клеточной мембраны. На внутренней стороне мембраны переносчик освобождает транспортируемое вещество и диффундирует обратно к наружной стороне мембраны.

Натрий, калиевая АТФаза выкачивает натрий из клетки в обмен на калий, протонная, калиевая АТФаза участвует в образовании соляной кислоты, кальциевая АТФаза откачивает ионы кальция из цитозоля против градиента во внутриклеточное депо кальция.

2.Облегченная диффузия. Ионные каналы. Приведите примеры трансмембранного переноса ионов через мембрану против градиента концентрации (унипорт, антипорт, синпорт).

Облегченная диффузия осуществляется с участием компонентов мембраны (ионные каналы, белки-переносчики, анионообменники), по градиенту концентрации и без затрат энергии.

Ионные каналы (унипорты – однонаправленный перенос ионов по градиенту концентрации, перенос хлора) - большая группа интегральных белков, обеспечивающих избирательный транспорт ионов через фосфолипидный бислой мембраны ИЗ КЛЕТКИ В МЕЖКЛЕТОЧНОЕ ПРОСТРАНСТВО И ОБРАТНО! Просвет поры сформирован остатками гидрофильных аминокислот и заполнен водой, узкий просвет образует «фильтр», который организует проницаемость только для конкретного иона.

Симпорт (НСОЗ,Na+) – перенос двух и более веществ в ОДНОМ направлении при помощи ОДНОГО переносчика за счет разницы концентраций.

Антипорт (входит НСО3-, выходит Сl-) – согласованный перенос двух и более веществ через мембрану в противоположных направлениях.

Каналы утечки позволяют ионам перемещаться по градиенту концентрации, воротные каналы открываются только в ответ на действие различных стимулов, натриевые каналы участвуют в генерации потенциала действия, калиевые каналы поддерживают мембранный потенциал и регулируют объем клетки, кальциевые каналы участвуют в сокращении и секреции, а хлорные регулируют электрическую возбудимость плазмолеммы.

3.Пассивный транспорт. Перечислите основные характеристики этого вида транспорта веществ через мембрану. Приведите примеры.

Пассивный транспорт — перенос веществ по градиенту концентрации из области высокой концентрации в область низкой без затрат энергии (например, диффузия, осмос). Характеризуется низкой специфичностью. Диффузия — пассивное перемещение вещества из участка большей концентрации к участку меньшей концентрации (диффузия газов при дыхании). Осмос — поток воды через полупроницаемую мембрану из компартмента с меньшей концентрацией растворенных в воде веществ в компартмент с большей их концентрацией (гипер-, изо- и гипотонические растворы).

4.Межлеточные информационные взаимодействия. Основные типы клеточных рецепторов. Лиганды.

Клетка, воспринимая различные сигналы, реагирует на изменения окружающей ее среды изменением функционирования. Лиганды – это сигнальные молекулы из внутренней среды организма (например, гормоны), которые связываются с рецептором – высокомолеклярным веществом, встроенным в плазмолемму. Клетка узнает лиганд и изменяет режим своего функционирования. Это и есть информационные взаимодействия.

Клеточные рецепторы – молекула на поверхности клетки, клеточных органелл или растворенная в цитоплазме, специфично реагирующая изменением своей конфигурации на присоединение к ней молекулы, передающей сигнал извне. Их можно разделить на два основных класса:

• 
  мембранные рецепторы - трансмембранные белки, основная функция: распознавание внешних сигналов, благодаря которым клетки, например, могут взаимодействовать между собой, ориентируясь в пространстве и создавая ткани.
  
• 
  Внутриклеточные, или ядерные рецепторы - факторы транскрипции или белки, взаимодействующие с факторами транскрипции, транспортируются совместно с лигандами в ядро клетки и участвуют в экспрессии гена – подавляют либо индуцируют.
  

5.Жидкостоно-мозаичная модель биологических мембран. Основные функции плазматической мембраны.

Плазматическая мембрана – жидкая динамическая система с мозаичным расположением белков и липидов. Основа мембраны – билипидный слой, образованный фосфолипидами, молекула которых состоит из полярной гидрофильной головки, которая обращена кнаружи, и аполярного гидрофобного хвоста, обращенного вовнутрь. Из белков различают интегральные (прочно встроенные в билипидный слой на всем его протяжении), полуинтегральные и периферические (находящиеся на одной из поверхностей клеточных мембран). Кроме того, углеводы мембраны входят в состав гликопротеинов и гликолипидов, а цепи олигосахаридов на наружной поверхности мембран формируют гликокаликс (поверхностную оболочку, участвующую в процессах межклеточного узнавания).

Функции: 1) трансмембранный транспорт веществ; 2) эндоцитоз - поглощение клеткой воды, веществ, частиц, микроорганизмов; 3) экзоцитоз - секреция, внутриклеточные секреторные везикулы сливаются с плазмолеммой, а их содержимое выходит из клетки. 4) межклеточные информационные взаимодействия.

6.Внутриклеточные сигнальные молекулы (вторые посредники).

Внутриклеточные сигнальные молекулы (вторые посредники) передают информацию с мембранных рецепторов на эффекторы (исполнительные молекулы), опосредующие ответ клетки на сигнал. Стимулы, такие, как свет, молекулы различных веществ, гормоны и другие химические сигналы (лиганды), инициируют ответ клетки-мишени, изменяя в ней уровень внутриклеточных (вторых) посредников. Вторые посредники представлены многочисленным классом соединений. К ним относятся циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ), инозитолтрифосфат, диацилглицерол, Са2+.

7.Эндоцитоз. Пиноцитоз, фагоцитоз, опосредованный рецепторами эндоцитоз с образованием окаймленных кларитином пузырьков и кларитин-независимый эндоцитоз с участием кавеол.

К морфологически различаемым вариантам эндоцитоза относят:

Эндоцитоз – это поглощение клеткой воды, веществ, частиц и микроорганизмов.

• 
  Пиноцитоз – процесс поглощения жидкости и растворенных веществ с образованием небольших пузырьков. При этом некоторая область клеточной мембраны впячивается, образует ямку и далее пузырек, содержащий медклеточную жидкость.
  
• 
  Фагоцитоз - процесс, при котором специально предназначенные для этого клетки крови и тканей организма захватывают и переваривают твёрдые частицы. Фагоцитоз, в отличие от пиноцитоза, индуцирует сигналы, воздействующие на рецепторы в плазмолемме фагоцитов.
  
• 
  Опосредованный рецепторами эндоцитоз с образованием окаймленных кларитином пузырьков - эндоцитоз, при котором мембранные рецепторы связываются с молекулами поглощаемого вещества, или молекулами, находящимися на поверхности фагоцитируемого объекта — лигандами. То есть лиганд взаимодействует с мембранным рецептором, данный комплекс концентрируется на поверхности окаймленной ямки и формируется окаймленный кларитином пузырек, который погружается в клетку.
  
• 
  Кларитин-независимый эндоцитоз с участием кавеол. Кавеола — небольшая вогнутость плазматической мембраны клеток позвоночных.
  

8.Экзоцитоз. Спонтанный и регулируемый. Типы секреции (мерокриновый, апокриновый и голокриновый).
Экзоцитоз - клеточный процесс, при котором внутриклеточные везикулы сливаются с внешней клеточной мембраной, после чего содержимое секреторных везикул выделяется наружу.

Регулируемый экзоцитоз – запускается с помощью определенного сигнала, чаще всего вследствие увеличения концентрации ионов кальция в цитозоле. Спонтанный экзоцитоз – происходит (постоянно) по мере образования и накопления пузырьков под плазмолеммой.

Мерокриновый способ секреции – выделение секрета путем экзоцитоза. Апокриновый – отделение секрета вместе с апикальной частью железы. Голокриновый – полное разрушение зкзокринной железы.

9.Клеточное ядро. Хроматин, ядрышко, нуклеоплазма, ядерная оболочка.

Ядро – самая крупная органелла эукариотической клетки, от 3 до 10 мкм. Может быть различной формы (овальное, круглое, бобовидное и т.д.). Состоит из хроматина – комплекса ядерной двуцепочечной ДНК с белками, выделяют гетеро- и эухроматин. Гетерохроматин (10%) – транскрипционно неактивный хроматин интерфазного ядра (например, ельце Барра). Располагается по периферии ядра. Эухроматин (90%) – менее конденсированная часть хроматина, является активной, находится между гетерохроматином.

Ядрышко - компактная структура в ядре интерфазных клеток, содержит петли ДНК. Основные функции - синтез рРНК и образование СЕ рибосом.

Нуклеоплазма – заключена в ядерную оболочку, состоит из ядерного матрикса и ядерных частиц разных молекул.

Ядерная оболочка - состоит из внутренней (граничит с перинуклеарной, отделена от содержимого ядра ядерной пластинкой) и наружной ядерной мембраны (на ней рибосомки) и ядерной пластинки (содержит белки промежуточных филаментов, участвует в организации ядерной оболочки).
10.Хранение и реализации генетической информации.

Хранение ген информации выражается в том что ген. Информация кодируется в полинуклеотидной последовательности смысловой цепи ДНК, в форе генов. Реализация выражается в экспрессии гена. Экспрессиявключает в себя: транскрипцию, процессинг, экспорт зрелой мРНК в цитоплазму, трансляция мРНК и деградация мРНК.

11.Организация хроматина. Эухроматин и гетерохроматин. Нуклеосома.

Хроматин это комплекс ядерной двухцепочечной ДНК с белками (гистоны и негистоновые белки). Хроматин представлен хроматиновыми волокнами диаметром 11 нм, состоящими из нуклеосом. Нуклеосома – структурная единица хроматина сферической формы. Гетерохроматин – транскрипционно неактивный, конденсированный хроматин интерфазного ядра. Эухроматин - транскрипционно активная, неконденсированная часть хроматина.

12.ДНК. Пуриновые. Пиримидиновые основания, нуклеозиды, нуклеотиды, полинуклеотиды.
Молекула состоит из 2 (смысловой и антисмысловой) спирально закрученных полинуклеотидных цепей, которые сост. Из нуклеотидов – фосфатные эфиры нуклеозидов. Существуют в виде моно-, ди-, трифосфатов.

Нуклеозиды – производные разных азотистых оснований, содержащих дезоксирибозу в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты или рибозу в молекуле рибонуклеиновой кислоты.
Пуриновые основания – аденин и гуанин.

Пиримидиновые - цитозин, тимин, урацил, присутствуют только в молекуле РНК.


13.Спираль ДНК. Значение 2 антипараллельных (5’ – конец 1 цепи располагается напротив 3’ - конца) комплементарных цепей полинуклеотидов. Правило Уотсона – Крика.
Двойная спираль ДНК образована 2мя антипараллельными комплиментарными цепями полинуклеотидов, соединенных водородными связями. Смысловая цепь ДНК кодирует наследственную информацию. Антисмысловая цепь служит матрицей для синтеза мРНК, тРНК, рРНК. Правило Уотсона – Крика это правила комплиментарности: пуриновые основания одной цепочки образут водородные связи с приримидиновыми основаниями другой цепочки(Аденозин – Тимин, Гуанин-Цитозин) соединяя между собой две антипараллельные цепи ДНК. Содержание Тимина всегда равно количеству Аденина, а цитозина содержанию Гуанина.

14.Репликация ДНК. Репарабельные повреждения ДНК.

Репликация ДНК – процесс точной передачи информации от ДНК на ДНК в результате самовоспроизведения матричных молекул. В репликации различают три периода.

1. Специальные ферменты (ДНК-топоизомераза и ДНК-геликаза) распознают точку начала репликации и расплетают спираль ДНК, образуя репликационные V-образные вилки.

2. ДНК-полимераза движется вдоль смысловой цепочки ДНК от 5’ конца к 3’ концу (т.е. она как бы движется за штукой, которая расплетает цепочку) и прикрепляет соответствующие нуклеотиды – синтезируется новая спираль ДНК (лидирующая).

3. Вторая цепочка расположена антипараллельно первой, но ДНК-полимераза может двигаться только от 5’ к 3’ концу. Поэтому вторая цепь (отстающая) синтезируется кусочками по мере расплетения двойной цепочки ДНК (эти кусочки и есть фрагменты Оказаки!). Синтез отстающей спирали начинается с присоединения к антисмысловой цепи праймера. ДНК-полимераза же начинает синтез фрагментов, Оказаки, только после присоединения праймера. После праймеры удаляются, а на их месте достраивается цепочка ДНК с помощью ДНК-полимеразы. ДНК-лигаза завершает сшивку фрагментов, Оказаки.

Репарация ДНК – это способность клеток к исправлению повреждений в молекулах ДНК. Репарабельные повреждения ДНК:

• 
  На уровне одного нуклеотида: отсутствие основания (депуринизация), некомплементарное основание, нарушенное основание (дезаминирование).
  
• 
  Структурные: одноцепочечные разрывы, образование неспецифических связей между цепями (тиминовые димеры и поперечные сшивки), двухцепочечные разрывы.
  

15.Комплекс ядерной поры. Строение. Функции.
Комплекс ядерной поры образован 8 белковыми гранулами, сформированных примерно из 100 разных белков, которые контролируют ядерный импорт и экспорт. В просвет поры выступают полярные функциональные группы аминокислот.

16.Ядрышко. Ядрышковый организатор. Синтез рРНК.
Ядрышко – тельце округлой формы диаметром 1-5 мкм, не является самостоятельной органеллой. Ядрышковый организатор – это участки хромосом, образующие внутри ядра кл-ки ядрышко. Ядрышко образовано петлями ДНК 14, 13, 15, 21, 22 хромосом. В ядрышке выделяют гранулярный и фибриллярный компоненты. Плотный фибриллярный компонент образован транскрипционно активными участками ДНК. Гранулярный компонент содержит зрелые предшественники рибосомных субъединиц. Ф-ции: Синтез рРНК и образование СЕ рибосом. рРНК синтезируется на транскрипционно активных участках петлей ДНК, образующих ядрышко, 13, 14, 15, 21, 22 хромосом.

17.Строение эукариотической клетки. Структурная и функциональная взаимосвязь органоидов.
Эукариотическая клетка содержит оформленное ядро. Имеет в своей структуре Плазматическую мембрану, цитоплазму с погруженными в нее органойдами (ЭПС, комплекс Гольджи, митохондрии, рибосомы, цитоскелет и т. д.) Также для эукариотической кл-ки характерно наличие двумембранных органойдов.

18.ШероховатаяЭПС. Строение, функция.
Ш.ЭПС представлена совокупностью соединяющихся между собой уплощенных мембранных цистерн. На их наружной поверхности находится большое количество рибосом, синтезирующих белки. Главной функцией шероховатой ЭПС является синтез белков на экспорт.

19.Гладкая ЭПС. Строение, функция
Одномембранный органойд, представлен системой анастомозирующих мембранных каналов пузырьков и трубочек, обеспечивает синтез липидов и стеройдныъ гормонов, депонирует ионы Са, детоксикация.

20.Комплекс Гольжди. Строение. Функция.
Одномембраннвый органойд, образован стопкой из 3-10 уплощенных и слегка изогнутых цистерн с расширенными концами. Функция: В цистернах происходит дозревание и упаковка и сортировка вновь синтезируемых белков. Продукты КГ разделяются на 3 потока: 1. Направляется в плазматическую мембрану, 2. Накапливаются в эндосомах, 3. Выделяются из клетки

21.Центросома. Строение. Функции.

Центросома (клеточный центр)– немембранная структура, которая обычно находится рядом с ядром и играет важную роль в транспортировке хромосом при делении ядра клетки. Она включает 2 центриоли и перицентриольный матрикс. Имеет форму цилиндра диаметром 150 нм, длиной 500 нм, стенка состоит из 9 трпилетов микротрубочек. Растущие микротрубочк (-) концами связаны с центросомой, а их + концы в виде лучей направлены в цитоплазму. Функции:

1)При митозе и мейозе принимает участие в образовании веретена деления.

2)В интерфазу принимает участие в формировании микротрубочек – цитоскелета клетки;
3)При участии клеточного центра формируются реснички и жгутики.

22.Цитоскелет. Микротрубочки, микрофиламенты, промежуточные нити.
Цитоскелет – трехмерная сеть микротрубочек промужеточных филаментов и микрофиламентов, он определяет форму клетки и выполняет множество других функций: внутриклеточный транспорт, межклеточная адгезия, подвижность клеток, образование цитоплазматических выростов.
Микротрубочки – тонкие трубочки, диаметром около 24 нм, их стенки толщиной около 5 нм образованы спирально упакованными глобулярными субъединицами белка тубулина. Фун-ции: участвуют в расхождении дочерних хромосом при митозе и мейозе, в движении жгутиков и ресничек, пермещении органоидов и придают форму клетке.
Микрофиламенты – очень тонкие белковые нити диаметр около 6 нм, образованные преимущественно белком актином. Они переплетаются и образуют густую сеть в цитоплазме. Обеспечивают двигательную активность гиалоплазмы.
Промежуточные филаменты – диаметр около 10 нм, образованы молекулами разных фибриллярных белков. Фун-ия : выполняют в организме опорную функцию.


23.Макромолекулярные комплексы цитоплазмы: протеосомы, апоптосомы.
Протеосома - очень крупная мультисубъединичная протеаза, присутствующая в клетках. В эукариотических клетках содержатся в ядре и цитоплазме. Основная функция – протеолитическая деградация ненужных и поврежденных белков до коротких пептидов, которые затем могут быть расщеплены до отдельных аминокислот
Апоптосома - крупная четвертичная белковая структура, формирующаяся внутри клетки в процессе апоптоза. Содержит Цитохром из митохондрий, выделяющийся в ответ на внутренние либо внешние про-апоптозные стимулы. Апоптосома активирует инициаторные каспазы, запускающие каскад апоптозных реакций.

24.Молекулярные моторы. Акто-миозиновый, тубулин – динеиновый, тубулин – кинезиновый.
Молекулярные моторы. Применительно к микротрубочкам под этим термином понимают АТФазы (динеины и кинезины), одним доменом связывающиеся с тубулином микротрубочек, а другим - с различными мембранными органеллами (митохондриями, секреторными везикулами из комплекса Гольджи, элементами эндоплазматической сети, эндоцитозными пузырьками, аутофагосомами) или макромолекулами. За счёт расщепления АТФ моторные белки перемещаются вдоль микротрубочек и таким образом транспортируют ассоциированные с ними органеллы и макромолекулы
а) В актомиозиновом молекулярном моторе происходит расщепление АТФ при взаимодействии актина тонких нитей с головкой миозина, отходящей от миозиновой (толстой) нити. Освобождённая энергия используется для взаимного перемещения относительно друг друга актиновых и миозиновых нитей
б)  Тубулин-динеиновый хемомеханический преобразователь отвечает за направленный транспорт макромолекул и органелл к (-)-концу микротрубочек. приводит в движение жгутик сперматозоида и реснички мерцательных клеток.
в) Тубулин-кинезиновый хемомеханический преобразователь обеспечивает внутриклеточный транспорт органелл и перемещение хромосом вдоль микротрубочек в ходе клеточного деления. Перемещение органелл вдоль микротрубочек с участием кинезинов осуществляется в направлении (+)-конца микротрубочек.

25.Аксонема: молекулярное строение, роль в организации реснички и жгутика.
Аксонема – Немембранная сократительная органелла – основной стуктурный элемент реснички, жгутика. Состоит из 9 периферических пар микротрубочек и 2 центрально расположенные одиночные микротрубочки.В сонове работы лежит Тубулин-динеиновый хемомеханический преобразователь. Матрицей для организации аксонемы служит базальное тельце – аналог центриоли.


26.Рибосомы. Полирибосомы. Митохондриальные рибосомы.
Рибосомы – немембранные двухсубъединичные образования состоящие их рРНК и белков, обеспечивающие этап трансляции синтеза белковых молекул при участии иРНК и тРНК. Состоит из 2х субъединиц: большой и малой. Бывают свободные и связанные. Полирибосома – совокупность нескольких рибосом на одной молекуле мРНК.Митохондриальная рибосома - рибосома расположенная внутри митохондрии и обеспечивающая трансляцию мРНК, кодируемых митохондриальным геномом; по структуре схожа с цитоплазматической рибосомой.

27.Митохондрии. Происхождение, морфология, функция.
Митохондрия – Двумембранные образования, имеющие собственную кольцевую двуспиральную ДНК. Возникли из прокариот после объединения с эукариотическими клетками в результате эволюции и последующего с ними сосуществования. Морфология: имеет 2 мембраны внутренняя мембрана образует выросты внутрь – кристы. Функции – обеспечивают синтез АТФ, контролирует внутриклеточное содержание ионов Са, обеспечивают образование тепла, а также участвуют в апоптозе.

28.Лизосомы и перексиомы

Пероксисомы — одномембранные органеллы, пузырьки размером 0,1–1,5 µм с электроноплотной сердцевиной. В составе мембраны органеллы находятся специфичные белки — пероксины, а в матриксе более 40 ферментов, катализирующие анаболические (биосинтез жёлчных кислот) и катаболические процессы. Лизосомы — одномембранные структуры, образуются путём слияния перинуклеарных эндосом, содержащих лизосомные гидролазы и лизосомные мембранные белки, с везикулами, подлежащими деградации).

29.Клеточные включения.

Включения образуются в результате жизнедеятельности клетки. Это могут быть пигментные включения (меланин), запасы питательных веществ и энергии (липиды, гликоген, желток), продукты распада (гемосидерин, липофусцин).

30.Примембранный скелет. Дистрофин дистрогликановый комплекс мышечного волокна. Спектрин актиновый комплекс эритроцита.

Совокупность актиновых нитей цитоскелета, соединенных с несколькими молекулами интегрального белка полосы 4.1.

Дистрофин-дистрогликановый комплекс мышечного волокна обеспечивает передачу силы, генерируемой саркомером, в латеральном направлении и укрепляет слой сарколеммы, предохраняя его от повреждений при сокращении или растяжении мышцы . Кроме того, с этим комплексом связан ряд сигнальных молекул, что делает возможным его участие в передаче внутриклеточных сигналов.

Актино-спектриновый комплекс – сеть из белковых нитей, поддерживающая форму эритроцита (дисковидную, двояковогнутую).

31.Протоонкогенны и онкосупрессоры в регуляции клеточного цикла.

Протоонкогены кодируют белки, стимулирующие клеточный цикл. Мутированные протоонкогены называют онкогенами. Мутация протоонкогена приводит к неуправляемому размножению клеток.

Онкосупрессоры (антионкогены) – кодируют белки блокирующие клеточный цикл. Мутации онкосупрессоров приводит к проявлению бесконтрольно пролиферирующего клеточного клона. Этот ген блокирует в случае повреждения ДНК блокирует клеточный цикл до тех пор пока нарушения не будут устранены.
32.Клеточный цикл. Точка рестрикции.

Состоит из интерфазы и митотического цикла. Интерфаза подразделяется на 3 периода: пресинтетический (G1) (Высокая метаболрическая активность, рост клетки, синтез РНК и белков), синтетический(S) (Период синтеза и репликации ДНК, в хромосоме синтезируется вторая хроматида, разделяются центриоли) и постсинтетический (G2) (продолжается синтез РНК и белка, накапливается АТФ). Митоз Состоит из 5 фаз: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза.

Точка рестрикции(G0) – период пролиферативного покоя между G1 и S фазами. Клетка выходит из клеточного цикла в фазу G0, где клетка диферинцируется, достигает окончательной дифференцировки или остается в состоянии покоя (стволовая клетка).

33.Циклин-зависимые киназы. 
 Группа белков, участвующих в смене фаз клеточного цикла; также они регулируют транскрипцию и процессинг мРНК. Их концентрация в клетке меняется в зависимости от фазы клеточного цикла.