экзамен по биологии ПСПбГМУ. 1. Строение поверхностного аппарата клетки (пак)
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
30. Молекулярные основы канцерогенеза, гены контроля клеточных делений Отличие раковых клеток от остальных:Изменение строение ПАК, приводящее к усилению транспорта метаболитов и нарушению рецепторной функции. Нарушаются механические контакты между клетками => метастазирование; Неограниченное размножение, утеря подчинения регуляторным сигналам, снижение способности к запуску механизмов апоптоза; Инвазивность; Дифференцирование; Генетическая нестабильность. Причины развития рака Мутации генов стимуляции клеточных делений обычно доминантны и ведут к усилению деления клеток, их мутантные аллели – онкогены, нормальные – протоонкогены. Продукты протоонкогенов – белки факторы роста, рецепторы факторов роста, транскрипционные факторы, G-белки, мембранные протеинкиназы; Мутации генов подавления клеточных делений тоже приводит к усилению делений, тк происходит ингибирование процесса торможения клеточного деления. Нормальные аллели – супрессоры опухолевого роста или антионкогены, их продукты – белки факторы ингибиторы деления (RB, p53, p21, p16); Мутации генов, кодирующих ферменты репарации, приводит к неисправимым поражениям ДНК, хромосомным разрывам и нарушению стабильности клеточного генома (MHS, MLH, BRCA); ДНК- и РНК-содержащие вирусы. Вирусная ДНК встраивается в хромосомы хозяина и может иметь в своем составе онкоген, превращающий нормальную клетку в злокачественную. Но может и не иметь, однако встраивание онкогена возле протоонкогена может активировать его превращение в онкоген. (если протоонкоген попадает под контроль вирусных энхансеров и сайленсеров, из-за чего происходит избыточное образование белков-факторов роста, или фрагментация протоонкогена) Семейства онкогенов: Sis - Кодируют белок, близкий к ТФР. Фактор роста образуется постоянно и в больших количествах. Обнаруживается при раке молочной железы и желудка; Erb и Neu - Кодируют дефектные рецепторы факторов роста эпидермиса. Рецепторы дают постоянный сигнал о клеточном делении. Обнаруживаются при раке молочной железы и яичников, при множественной миеломе; Ras и Rab - Кодируют G-белки, отличающиеся от обычных одной АК заменой. Повышение концентрации внутрикл медиаторов, нарушение ГТФ-азной активности. Клетка сверхчувств к факторам роста. Обнаруживаются при раке поджелудочной и легких; Src, Raf, Yes - Кодируют мембранные или цп протеинкиназы, отличающихся от обычных нерегулируемой активностью. Обнаруживаются при кишечной карциноме, раке желудка, полипах кишки; Fos, Myc, Ski - Кодируют транскрипционные факторы или ядерные белки, взаим с ДНК на уровне регуляторных генов. Обнаруживаются при опухолях мозга, яичника, лейкемии. 31. Интерфаза и ее значение в жизни клетки Необходима работа циклинзависимых протеинкиназ, активных только в комплексе с белкамициклинами (Е,Д,А,В), которые постоянно синтезируются и разрушаются в начале анафазы. G1-период Рост, синтез белка и РНК, восстановление наборов органелл Происходит синтез циклина Д, активирующего циклинзависимые протеинкиназы (2/4/6). Идет фосфорилирование белков, что необходимо для перехода в S-период. Фосфорилирование белка RB приводит к разрушению его комплекса с транскрипционным фактором E2F. Последний из которых, активировавшись, включает гены, отвечающие за репликацию ДНК. Проходя через рестрикционную точку (R-точку), клетка становится безразличной к сигналам, активирующих или ингибирующих клеточный цикл. При этом происходит проверка ДНК на наличие повреждений. Клетка находится в пресинтетическом периоде, пока не исправятся повреждения ДНК ферментами репарации. Иначе мутации => опухоли. Например, мутации гена RB белка приводят к стимуляции клеточных делений, идет образование ретинобластомы. Также к опухолям приводят мутации гена р53, что блокируют связывание белка р53 с ДНК, клетка продолжает делиться без остановки, тк репликация не блокируется. Циклин Д разрушается и начинается синтез циклина А и Е. S-период Репликация ДНК, синтез белков-гистонов, удвоение клеточного центра Репарация ошибок, произошедших при репликации (каждая хромосома из 2х хроматид). G2-период Синтез тубулинов и MPF (митозстимулирующий фактор), дезорганизация центриолярных сателлитов, формирование гало в клеточном центре, дополнительная репарация ДНК МПФ включает в себя циклин В и протеинкиназу р34, обладающих киназной и регуляторной активностями. При появлении этого фактора происходит конденсация хромосом и фосфорилирование 3х субстратов: 1) белков А, В, С ламины 2) гистонов Н1 3) белков СОСА (разрушение интерфазных микрофибрилл и микротрубочек и построение новых) Наиболее важная причина клеточного деления – клеточный рост. G1 (Я/ЦП1) G2 (Я/ЦП=1) Задачи интерфазы: подготовка к делению, обеспечение надежной и корректной передачи генетической информации 32. Сперматогенез В будущей мужской гонаде формируются полости, превращ в извит сем канальцы, располагающ в дольках семенника и сливающиеся в семявыводящий проток Стенка семенного канальца образована: - Клетками Сертоли (защита, опора, питание) - Собственно половые клетки Между семенными канальцами – клетки Лейдига (синтез тестостерона). Созревание спермиев в 12-14 лет. Время образования – 70 дней. ППП → сперматогонии с цитоплазматическими мостиками, обмен сигналами и пит в-ами → половое созревание → 4х кратное увеличение объема → сперматоциты I порядка → мейоз → сперматиды → спермиогенез Спермиогенез - удлинение клеточного ядра, его сдвиг к одному из полюсов - уплотнение хроматина - замещение гистонов на белки-протамины (большая компактизация и подавление транскрипции) - видоизменение центриолей - формирование 2х базальных пластинок с тонким волоконцем, образующим осевую нить хвоста – аксонему - формирование акросома - МХ кольцо вокруг жгутика - элиминация ЦП Хвост и центриоли – локомоторный аппарат. В щелочной среде скорость движ увеличивается, в кислой – уменьшается. 33. Овогенез Овуляция – выход зрелых яйцеклеток из яичника. Активация: Спаривание → активация гипофиза → гонадотропные гормоны → вступление яйцеклеток в мейоз → овуляция (кролики и морские свинки) Определенный период (эструс или охота) → интенсивность или длительность светового дня → сигнал гипоталамусу → рилизинг-фактор → активация гипофиза → гонадотропные гормоны ФСГ (фолликулостимулирующий) и ЛГ (лютеинизирующий) → овуляция ППП мигрируют в яичник → 22 митотических деления → овогонии, соединенные цитоплазматическими мостиками → на 7ом месяце жизни выработка яичниками сигналов: стимулирующих мейоз и тормозящих митоз → профаза I мейоза → остановка мейоза третьим сигналом → овоциты I порядка → в их ядре транскрипция и-РНК с х-м типа «ламповых щеток», амплификация генов белков-гистонов и генов р-РНК. Стадия относительного покоя – диктиотена, до периода полового созревания и до менопаузы. Фолликулогенез - Обр зрелого фолликула в яичнике: Окружение овоцита-I фолликулярными клетками → формирование первичного (примордиального) фолликула → рост → вторичный фолликул → установка щелевых коммуникационных контактов с яйцеклеткой, через которые проникает ц-АМФ → от фоллик клеток к овоциту отходят макроворсинки, а им навстречу – микроворсинки, по ним идет транспорт пит в-в, АК, ц-АМФ, АТФ → отложение пит вв в овоците по мере роста фолликула – желток, гликоген, жир; и формирование кортикальных гранул (секреторные пузырьки с протеолитическими ферментами, мукопсх, белком гиалинового слоя) → фоллик клетки выделяют жидкость с гормонами и ц-АМФ, образование полости в фолликуле, который теперь антральный → зрелый фолликул – граафов пузырек → выделение эстрогена фоллик клетками → гипоталамус → рилизинг-фактор → гипофиз → гонадотропные гормоны ФСГ и ЛГ → образование гиалуроновой кислоты фоллик клетками → разрыв между микро- и макроворсинками и прерыв щелевых контактов между овоцитами и фоллик клетками → снижение активности ц-АМФ-зависимых протеинкиназ → нарушение фосфорилирование блокирующих мейоз белков → прохождение овоцитом первого деления и вступление во второе → овоцит II порядка → остановка мейоза на метафазе II → покидание овоцитом-II яичника (овуляция) Этому способствуют ферменты коллагеназа и протеаза и повышение конц простагландинов Если оплодотворение произошло – стоп мейоз, слияение ген материала. На месте лопнувшего фолликула – желтое тело, выделяющее прогестрон Не произошло – погибание овоцита, дегенерация желтого тела, отторжение слизистой. Упадок конц прогестрона → активация гипофиза → ФСГ и ЛГ → созревание новой яйцеклетки 34. Строение половых клеток Сперматозоиды Головка Содержит: гаплоидное ядро с неактивным плотно упакованным хроматином,вместо гистонов протамины; мембранный мешочек – акросома с гидролитическими ферментами; между акросомой и ядром может быть область с глобулярным актином, используемым для построения акросомного выроста Шейка Содержит: МХ, образующие спиралевидное кольцо вокруг центриолей и обеспечивающие движение спермия Центриоли, дающие начало аксонеме Хвост Содержит: Аксонему, образованную системой тубулиновых МТ, ее стержень состоит из отдельных МТ, по периферии – кольцо из 9 дуплетов Яйцеклетки В ооплазме находятся и-РНК, т-РНК, белки, липиды, морфогенетические факторы, которые располагаются ассиметрично для создания полярности – шаг к пространственной организации 32 зародыша. В анимальном полюсе мало желтка и присутствует ген материал, в центре – рибосомы и МХ, вегетативный полюс – желток. Желточные гранулы – липиды, АК и углеводы Кортикальные гранулы – протеолитические ферменты, мукоплсх и белок гиалинового слоя Оболочки: первичные – прозрачная (блестящая) оболочка у млекопит, вторичные – благодаря дея-ти фолликулярных клет, лучистый венец у млекопит (питание), третичные – у животных, чье развитие вне тела матери, студенистая оболочка икринок, яичный белок и скорлупа у птиц 35. Оплодотворение и его механизмы Узнавание и контакт: У видов с наружным оплодотворением – дистантное и контактное взаимодействие Аттрактанты –сперакт и резакт - пептиды из 10 и 14 АК соответственно. Создают химический градиент для движения спермиев. Акросомальную реакцию индуцируют сульфатированные полисахариды студенистой оболочки. Происходит деполяризация мембраны сперматозоидов, открываются каналы для Са2+ и натрий+, а К+ и Н+ выкачиваются, рН повышается, что повышает гидростатическое давление в сперматозоиде, слияние мембран, экзоцитоз гидролитических ферментов, формирование акросомального выроста. Акросомальный белок байндин взаимодействует с рецепторами на вителиновой оболочке У млекопитающих Капацитация – подготовка сперматозоидов к оплодотворению, изменение структуры липидов клеточной мембраны сперматозоидов (альбумин в половых путях самки извлекает холестерин из билипидного слоя, что дестабилизирует мембрану акросомального пузырька, слияние мембран, экзоцитоз ферментов. Также удаляются coating factors – полимеры из остатков галактозы и ацетилглюкозамина. На поверхности сперматозоида есть белок АГАГТ, связанный с глюкоаминовыми остатками при отсутствии капацитации, при наличии – белок высвобождается и может реагировать с этими же остатками, но входящими в ZP3 рецептора прозрачной оболочки яйцеклетки. Акросомальная реакция приводит к выделению гиалуронидазы, лизирующую связи вежду клетками лучистого венца, и акрозина, лизирующую прозрачную оболочку. После акросомальной реакции происходит слияние мембран за счет факторов слияния (байндин). При нарушении целостности билипидного слоя мембран половых клеток образуются мицеллы, затем происходит их перераспределение и восстановление единой мембраны. Механизмы предотвращения полиспермии Быстрый блок – изменение электрохим потенциала на мембране Потенциал покоя, обеспечиваемый К+-Натрий+ насосом, равен 70 мВ. Через 0.1 секунду после проникновения первого сперматозоида мембрана деполяризуется от -10 до +20 мВ, через минуту возвращаясь к исходному потенциалу. Быстрый блок описан у морских ежей и амфибий. Медленный блок – экзоцитоз кортикальных гранул Кортикальная реакция запускается увеличением конц Са2+ в ооплазме за счет запасов в ЭПС. Происходит в течение 1-2 мин после проникновения спермия. 33 Содержимое корт гранул вкл ферменты, растворяющие белки, соединяющие вителиновую оболочку с мембраной, и мукополисахариды, привлекающие воду. В р-те первичная оболочка с оставшимися сперматозоидами отделяется и вместе с мукополисахаридами образует оболочку оплодотворения. (у морского ежа) У млекопитающих – реакция прозрачной оболочки – экзоцитоз корт гранул приводит к изменению ZP3- рецепторов и отсоед от них сперматозоидов. Слияние генетического материала Сохраняются центриоли яйцеклетки. По ходу сближения ядерные мембраны разбираются до маленьких пузырьков, замена белков хроматина спермия на белки ооплазмы, деконденсация хроматина, восстановление ядерной оболочки. Ядро яйцеклетки, которая явл ооцитом 2 порядка, завершает второе мейотическое деление. Ядра движутся друг к другу, происходит одновременная репликация. Ядерные оболочки разбираются, слияние ген материала, конденсация хроматина. Митоз. Истинное диплоидное ядро – на стадии двух бластомеров. Активация яйца Деполяризация мембраны яйцелктеки Кратковременное увеличение ионов Са2+, распространяющихся от места внедрения сперматозоидов. Ионы кальция в яйцеклетке связаны с кальмодулином, который активирует много других белков, запуская ряд метаболических событий. Появление кальция связано с работой инозитолфосфолипазного механизма: акросомная молекула + рецепторы яйцеклетки = инициация фосфолипазы-С через G-белок, она способствует гидролизу фосфотидилинозитола-4,5-бифосфата на ДАГ и ИЗФ. ИЗФ диффундирует в цп и открывает кальциевые каналы в мембране ЭПС. ДАГ активирует мембранную протеинкиназу-С, фосфорилирующую перенсчики ионов натрий+ (перенос в яйцеклетку) и Н+ (наружу). Повышение РН, включение белкового синтеза, репликации и транскрипции. Активация НАД-зависимой киназы, превращающей НАД в НАДФ, использующегося при биосинтезе липидов, необходимых для построения клеток при дроблении. 36. Ранние этапы развития зародыша. Бластула. Гаструла. Дробление — серия митотических делений, в рез-те которых объем ооплазмы яйца распределяется в клетки меньшего размера. Образующиеся при дроблении клетки – бластомеры. Характеристика дроблений на ранн этапах: медленные, неравномерные, несинхронные, компактизация на стадии 8 клет) В период дробления объем зародыша не увеличивается. Неполное дробление (при неравномер. распр. желтка) – меробластическое. Полное (при равномерн распр желтка или его отсутствии) – голобластическое. 1й этап – морула (8-16 клеток) 2й - бластула (128 клеток+полость) полость называется бластоцель (значение - возможность для миграции клеток внутрь полости, предотвращение преждевременных контактов между клетками). Гаструляция — процесс превращения многоклеточного полого шара бластулы в многослойную двустороннесимметричную структуру. При этом устанавливается план строения тела и формируются зародышевые листки экто-, энто- и мезодерма. Способ образования второго слоя клеток путем впячивания стенки бластулы называется инвагинацией. Отверстие гастроцеля называют первичным ртом, или бластопором. У первичноротых животных (кольчатые черви, моллюски, членистоногие) бластопор превращается в рот. У вторичноротых животных (позвоночные) дефинитивный рот возникает в другом месте, независимо от бластопора, а бластопор превращается в анус. Способы гаструляции: иммиграция (выселение в бластоцель отдельных клеток с одного или многих полюсов); эпиболия (обрастание крупных неподвижных клеток мелкими клетками); деламинация (расслоение, расщепление слоев клеток и их дифференцировка в зависимости от положения внутри или снаружи). Гаструляция у млекопитающих: Первое разделение клеток – формирование эпибласта и гипобласта. Из эпибласта – зародышевые структуры и выстилка амниона, из гипобласта – внезародышевая энтодерма желточного мешка. Дальнейшее развитие эмбриона – из клеток зародышевого эпибласта. На заднем конце форм небольшое утолщение — первичная полоска. Через полоску происходит миграция клеток – предшественников энто- и мезодермы. В рез-те гаструляции образуется стадия трехслойного зародыша с эктодермой снаружи, энтодермой внутри и мезодермой посередине. Из эктодермы разв покровы тела, нервная система и орг чувств. Из энтодермы – кишка и ее производные, легкие. Из мезодермы – мышцы, скелет, сердечно-сосудистая и мочепол системы. 37. Генетический контроль раннего развития, материнские и зиготические гены. На работу генов при форм зародыша влияют ТФ (многие – димеры) правило «4К» для ТФ: 1) кооперация; 2) конкуренция; 3) комбинация; 4) концентрация. Факторы, детерминирующие судьбу отдельных зачатков эмбриона = морфогенетич факторы (морфогены) Морфогены – специфич рибонуклеопротеиды. Гены, контр структуру морфогенов и ТФ – материнские (bicoid, snake, оskаr, саudal) ооплазматическая сегрегация => ядра образующихся бластомеров в разном хим окружении (содержат разные наборы морфогенов) => различный характер генной экспрессии в разн бластомер. эмбриональная индукциия - межклет взаим-ия бластомеров. Расположение бластомеров формирует позиционную информацию (влияет на дальн разв клеток) Развитие контр на начальных этапах материнскими генами, затем вкл зиготические гены (интерпретация позиционной информации) Гены, контролирующие опр передне-задней, спинно-брюшной оси – генамы сегментации (Sonic (SHH), Desert (ОН), Indian hedgehog (IHH)). Почти все – регуляторы транскрипции. Затем вкл гомеозисные зиготические гены (уточнение и детализация судьбы клеток сегментов тела, их окончательная дифференцировка.) (НОХ, РАХ, SOX). Порядок расположения гомеозисных генов в хромосоме соответствует порядку расположения зон активности генов вдоль передне-задней оси. Нарушение работы гомеозисных генов приводит к нарушению строения тела. В результате работы гомеозисных генов образуются органы и ткани, а на более поздних стадиях развития создаются молекулярные сигналы, «напоминающие» клеткам из какой части тела они происходят 38. Строение и функции зародышевых оболочек. Амнион – эктодермальный мешок, в котором находится зародыш. Возникает из эктодермы и соматоплевры. Заполнен амниотической жидкостью. Имеет мезодермальный слой. Ф-и: Секреция и поглощение амниотической жидкости; Защита зародыша от высыхания и механических повреждений, создавая благоприятную водную среду; Дает начало гладким мышечным волокнам (из мезодермального слоя). Хорион (сероза)- самая наружная оболочка, ворсинчатая, прилегает к скорлупе или материнским тканям. Возникает из эктодермы и соматоплевры, Ф-и: - Служит для обмена между зародышем и окружающей средой; Дыхательный газообмен (у яйцекладущих); Участв в питании, выделении, фильтрации и синтезе веществ. Желточный мешок. Разв из энтодермы. Покрыт висцеральной мезодермой и связан с кишечной трубкой зародыша. Ф-и: Принимает участие в питании у зародышей с большим количеством желтка, У птиц в желточном мешке развивается сосудистая сеть; Энтодерма желточного мешка служит местом образования перв пол клеток, мезодерма дает форменные элементы крови зародыша (у млекопитающих); Обмен белков в желточном мешке, благодаря высокой концентрации аминокислот и глюкозы (у млекопитающих). Аллантоис- мешковидный вырост вентральной стенки задней кишки. Образован энтодермой изнутри и спланхноплеврой снаружи. Ф-и: У рептилий и птиц: Вместилище для мочевины и мочевой кислоты; Уч-е в газообмене вместе с хорионом (благодаря развитой сосудистой сети) После вылупления внутр часть аллантоиса сохр в виде мочевого пузыря (наружная отбрасывается) У млекопитающих: Вместе с хорионом обр хориоаллантоисную плаценту По мезодерме аллантоиса к хориону растут сосуды, благодаря которым плацента выполняет выделительную, дыхательную и питательную функции. У некоторых млекопитающих часть аллантоиса рудиментарна. |