153. Комплекс Гольжди. Строение. Функция. Комплекс Гольджи
 Скачать 0.78 Mb.
|
|
Антионкогены или онкосупрессоры кодируют белки, блокирующие клеточный цикл. Мутации этих генов приводят к появлению бесконтрольно пролиферирующего клеточного клона.
165. Клеточный цикл. Точка рестрикции. Клеточный цикл продолжается от момента образования клетки до её деления или до стадии терминальной дифференцировки, заканчивающейся апоптозом.
В конце фазы G1 существует точка рестрикции – безопасная точка клеточного цикла, в которой клетка может остановиться и выйти из цикла в фазу G0. В этой фазе – терминальная дифференцировка или переход в состояние покоя. Стимул для прохождения через т.р. или возвращения клетки из фазы G0 в клеточный цикл является действие митогенов (например, факторов роста). 166. Циклин-зависимые протеинкиназы и циклины в регуляции клеточного цикла. Циклины A, B, E, D – регуляторные субъединицы циклин-зависимых протеинкиназ. Циклин зависимые протеинкиназы (Cdk). Активация индивидуальный Cdk происходит после её взаимодействия со специфическим циклином. Образование комплекса циклин- Cdk становится возможным после достижения циклином критической концентрации. Активация Cdk и последующее фосфорилирование ими критических субстратов контролируют клеточный цикл, переключая его с одной фазы на другую (G1>S, G2>M). Снижение концентрации циклина – инактивация соответствующей Cdk. 167. Веретено деления. Молекулярное строение и функция. Центриоль — центр организации митотического веретена — участвует в делении клетки. В ходе фазы S клеточного цикла центриоли дуплицируются. Образовавшаяся новая центриоль расположена под прямым углом к первоначальной. При митозе пары центриолей, каждая из которых состоит из первоначальной и вновь образованной, расходятся к полюсам клетки и участвуют в образовании митотического веретена. Центросома состоит из пары центриолей и примыкающей ци- топлазмы, содержащей γ-тубулин. 10–13 молекул γ-тубулина формиру- ют γ-тубулиновые кольца, которые служат затравками, инициирую- щими начало полимеризации тубулиновых гетеродимеров. Растущие микротрубочки (–)-концами ассоциированы с центросомой, а их (+)- концы в виде лучей радиально направлены в цитоплазму (астральные микротрубочки).Нити веретена деления,прикрепляясь к центромерам разводят хроматиды(из хромосом) к полюсам клетки в анафазе митоза. При мейозе наблюдаются две анафазы. Во время первой парные хромосомы разделяются и расходятся. Во время второй, как и при митозе, разделяются хроматиды и расходятся к полюсам веретена. 168. Нетипичные формы митоза. Полиплоидия и политения. Политения. При этом типе деления происходит кратное увеличение содержания ДНК в хромосомах при сохранении их диплоидного числа. При этом количество хроматид может достигать 1000 и более, хромосомы приобретают гигантские размеры. При полите- нии утрачиваются все фазы митотического цикла, кроме репродук- ции первичных нитей ДНК. Политения встречается в гепатоцитах. Политенные хромосомы в клетках слюнных желёз дрозофил приме- няются для построения цитологических карт генов в хромосомах. Эндомитоз характеризуется удвоением числа хромосом внутри ядер- ной оболочки без разрушения ядрышка и образования веретена деления. Это приводит к увеличению числа хромосом в клетке иногда в десятки раз по сравнению с диплоидным набором. Так возникают полиплоидные клетки. Пропорционально увеличению числа генов растет масса клетки, что повышает её функциональные возможнос ти. В норме этот процесс встречаются очень часто в эпителиальных клетках печени (гепатоцитах) и мегакариоцитах красного костного мозга. С генетической точки зрения эндомитоз представляет собой геномную соматическую мутацию. Полиплоидия -кратное увеличение числа наборов хромосом 169. Дифференцировка клетки. Клеточные типы. Под дифференцировкой понимают постепенное (на протяжении нескольких клеточных циклов) возникновение все больших различий и направлений специализации между клетками, происшедшими из более или менее однородных клеток одного исходного зачатка. При дифференцировке клетки экспрессируют строго определенную часть генома, что определяет различие в признаках дифференцированных клеток. Клеточный тип – это однородная группа клеток с идентичным набором разрешенных к экспрессии генов, определяющих морфологические и функциональные различия между клеточными типами. 170. Гомейозисные гены. Значение гомейозисных генов для морфогенеза. Гомейозисные гены. Значение гомейозисных генов для морфогенеза. Гомейозисные гены контролируют качественную спецификацию сегментов клетки. Это семейство родственных генов, содержащих гомеобокс и определяющих форму тела. Гомейозис - превращение одной части тела в другую. Гомеобокс - последовательность, состоящая из примерно 180 пар нуклеотидов. Гены, содержащие гомеобокс, кодируют ядерные клетки, регулирующие экспрессию генов, а гомеобокс кодирует ДНК-связывающую часть белка. 171. Гаструляция. Типы гаструляции. Гаструляция – следующая за дроблением стадия эмбриогенеза, характеризующаяся появлением у клеток способности к росту и перемещению. За счет активной пролиферации, роста, направленной миграции и дифференцировки клеток бластодермы из бластулы образуются трехслойный зародыш (гаструла) с первичными зародышевыми листками: эктодермой, мезодермой, энтодермой. Обычно сначала образуется двухслойная гаструла (экто- и энтодерма). Новая формирующаяся полость (гастроцель) сообщается с внешней средой через отверстие – бластопор (первичный рот). Несколько позже образуется третий зародышевый листок - мезодерма. Клетки зародышевой мезодермы формируют дорсальную мезодерму (из которой возникают сомиты), промежуточную мезодерму (нефротом) и латеральную мезодерму (спланхнотом). типы гаструляции: 1.Инвагинация происходит путем впячивания вегетативного полушария бластулы в бластоцель под ее анимальный полюс. 2.Эпиболия происходит путем обрастания вегетативного полюса бластулы быстро делящимися клетками анимального полюса, клетки которого в результате формируют эктодерму, а клетки вегетативного полюса – энтодерму. 3.Имиграция – выселение клеток бластодермы в бластоцель с образованием энтодермы, причем клетки, оставшиеся на месте формируют эктодерму. 4.Деламинация характеризуется расслоением бластодермы на 2 слоя клеток – будущие экто- и энтодерма. 172. Биологическая роль мейоза. Кроссинговер и комбинативная изменчивость. Биологическая роль: 1)обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении. 2)мейоз создает возможность для возникновения новых комбинаций генов(комбинативная изменчивость), способствует наследственному многообразию живых организмов. 3)редукция числа хромосом приводит к образованию "чистых гамет", несущих только один аллель соответствующего локуса. Кроссинговер - обмен участками между отцовскими и материнскими гомологичными хромосомами, что определяет генетические различия между индивидуумами.( происходит в профазе 1, стадия пахитена). Комбинативная изменчивость - результат полового процесса(несет информацию отцовской и материнской линий, обеспечивает индивидуальную изменчивость). Значимость для эволюции:лучшие сочетания передаются по наследству. Возникает: 1)в результате обмена гомологичными участками гомологичных хромосом при кроссинговере, во время профазы первого деления мейоза; 2)во время независимого расхождения гомологичных хромосом в анафазе первого деления мейоза; 3)во время независимого расхождения дочерних хроматид в анафазе второго деления мейоза; 4)при слиянии мужской и женской половых клеток. Объединение в зиготе двух гаплоидных наборов хромосом с рекомбинированными генами может привести к появлению новых признаков. 173. Сперматогенез: размножение, рост, созревание, формирование. Сперматогенез — процесс развития, созревания и формирования мужских половых клеток. Стадия размножения у человека начинается с наступлением половой зрелости. Стадия размножения: (митозы 2n2c) – сперматогонии многократно делятся митозом, в результате чего их количество существенно возрастает. Сперматогонии размножаются в течение всего репродуктивного периода в мужском организме. Стадия роста: Клетки увеличиваются в размерах и превращаются в сперматоциты 1го порядка. Эта стадия соответствует интерфазе I мейоза; важные процессы: - генетическая рекомбинация (кроссинговер) - уменьшение числа хромосом -снижение содержания ДНК -уменьшение плоидности клеточных потомков -значительный синтез РНК Стадия созревания состоит из двух последовательных делений мейоза. В результате первого деления мейоза образуются сперматоциты 2го порядка(1n2c) (Из одного сперматоцита 1го порядка образуются 2 сперматоцита 2го порядка) После второго деления мейоза –образуются сперматиды(1n1c). МейозI – редукционное деление, мейозII – эквационное. Таким образом, в результате стадии созревания один сперматоцит 1го порядка(2n4c) образует 4 сперматиды(1n1c). Стадия формирования: незрелые сперматиды превращаются в зрелые сперматозоиды(1n1c), приобретая все свойственные ему структуры(акросома, хвост). На этой стадии разрываются цитоплазматические мостики между сперматогенными клетками, сперматозоиды оказываются свободными (на стадиях размножения, роста и созревания сперматозоиды связаны друг с другом цитоплазматическими мостиками). 174. Овогенез: размножение, рост, созревание. Овогенез - развитие женской половой клетки — яйцеклетки. В претерпевающих дифференцировку яичниках овогонии вступают в стадию размножения. Стадия размножения: (митозы 2n2c) – овогонии многократно делятся митозом, в результате чего их количество существенно возрастает. Размножение овогоний у человека происходит в эмбриональном периоде.Стадия роста: Половые клетки в этом периоде называются овоцитами первого порядка. Они теряют способность к митотическому делению и вступают в профазу I мейоза. В этот период осуществляется рост половых клеток(многократное увеличение размеров) Завершив стадию роста, овоциты первого порядка в профазе первого деления мейоза приобретают оболочку из фолликулярных клеток (образуется примордиальный фолликул) и вступают в длительный период покоя, вплоть до наступления половой зрелости. Стадия созревания: Созревание овоцита — это процесс последовательного прохождения двух делений мейоза (делений созревания). Поскольку первому(редукционное) делению созревания предшествовала S-фаза, каждая из разошедшихся хромосом содержит двойное количество ДНК (две хроматиды). Эти генетически идентичные хроматиды и расходятся по сестринским клеткам во втором делении созревания, которое является эквационным (как и обычное деление соматических клеток). После двух делений созревания число хромосом в каждой из клеток оказывается гаплоидным (1n), а общее количество хроматина в каждом клеточном ядре будет соответствовать 1с. Таким образом, в результате стадии созревания один овоцит 1го порядка(2n4c) образует 1 зрелую яйцеклетку и 3 направительных тельца. 175. Виды бластул в зависимости от типа яйцеклетки. Образование бластулы. В результате полного равномерного дробления формируется целобластула, представляющая собой полый шар, стенка которого образована одним слоем клеток (бластодерма). Полость (бластоцель), заполненная жидкостью, занимает весь внутренний объем бластулы.
176. Первичная эмбриональная индукция. Нейруляция и образование сомитов. Первичная эмбриональная индукция. Нейруляция и образование сомитов. Нейруляция – процесс закладки нервной системы. В результате индуцирующего влияния друг на друга зародышевых листков начинается образование новых структур(морфогенез). Первичная эмбриональная индукция (влияние хордомезодермы на дорсальную эктодерму) инициирует процесс первичного органогенеза с формирования нервной трубки, дающей начало нервной системе. Клетки зародышевой мезодермы выселяются из эпибласта и формируют пресомитную мезодерму, из которой возникают сомиты - симметричные парные структуры по бокам от хорды и нервной трубки. Образование сомитов происходит от головного к хвостовому концу зародыша. В каждом сомите различают склеротом, дерматом и миотом; их клетки имеют свои пути миграции и служат источником для различных структур. Стадии нейруляции: формирование нервной пластинки – приподнимание краев нервной пластинки и образование нервного желобка – появление нервных валиков – формирование нервного гребня и начало выселения из него клеток – смыкание нервных ваоиков с образованием нервной трубки – срастание эктодермы над нервной трубкой. На третьей неделе развития во всей нервной пластинке отмечена экспрессия гомеобокс-содержащих генов PAX3 и PAX7. На этапе формирования нервных желобков секретируемый сначала хордой, а затем вентральной частью нервной трубки Shh сдерживает экспрессию PAX3 и PAX7 в вентральной части нервной трубки. Экспрессию PAX3 и PAX7 в дорсальной части нервной трубки поддерживают морфогенетические белки кости (BMP4 и BMP7) из не нейрогенной эктодермы. 177. Гибридизация in situ. Применение метода на практике. Гибридизация in situ . Применение на практике. Среди методов молекулярной цитогенетики основными являются флуоресцентная гибридизация in situ ( FISH –fluorescence in situ hybridization)сравнительная геномная гибридизация , мечение хромосом с помощью полимерной реакции с использованием специфических праймеров (олигонуклеотидов) in situ. Метод in situ позволяет выявлять отдельные хромосомы или их отдельные участки на препаратах метафазных хромосом или интерфазных ядрах на основе комплементарного взаимодействия ДНК-зонда, конъюгированного с флуоресцентной меткой и искомого участка на хромосоме. Для визуализации на хромосоме пептидно-нуклеиновых соединений применяют PNA-зонды на основе белкового продукта. Метод основан на комплементарном связывании ДНК-зонда с ДНК в метафазных хромосомах или интерфазных клетках и включает следующие этапы: 1)Денатурация двухцепочечной ДНК зонда и ДНК мишени до одноцепочечных под воздействием высокой температуры или химических агентов 2)Гибридизация ДНК-зонда с ДНК-мишенью по принципу комплементарности с образованием двухцепочечной гибридной молекулы 3)Постгибридизационная отмывка для удаления негибридизовавшегося ДНК-зонда 4)Анализ гибридизационных сигналов в люминесцентном микроскопе. 178. ДНК- зонд для диагностики опухолевых трансформаций клетки. ДНК – зонд - короткий фрагмент ДНК, конъюгированный с флуоресцеином, ферментно, или радиоактивным изотопом, который используется для гибридизации с комплементарным участком молекулы ДНК – мишени. При мутации гена р53 и как следствие отсутствия сдерживающего фактора бесконтрольной пролиферации клетки с повреждённым геномом продолжают активно размножаться, что приводит к опухолевому росту. 179. Строение сперматозоидов млекопитающих. Особенности строения ядра. Акросома. Аксонема. Сперматозоид имеет форму длинной нити. В сперматозоиде различают головку, тело и хвостик/жгутик (flagellum). Яйцевидная, сплющенная с двух сторон головка содержит ядро с гаплоидным набором хромосом (22+Х, 22+Y) и акросому с ферментами для растворения прозрачной оболочки яйцеклетки (гиалуронидаза, протеазы, гликозидазы, липазы, нейраминидаза, фосфатазы). Тело сперматозоида имеет утолщение за счёт спирально закрученной нитевидной митохондрии. Между телом и головкой расположены проксимальная(центр организации аксонемы) и дистальная(кольцевидная форма) центриоли. В осевой части тела и хвостика находится аксонема - сократительная органелла, образованная микротрубочками - из 9 периферических пар микротрубочек и 2 центрально расположенные одиночные микротрубочки. В основе работы лежит Тубулин-динеиновый хемомеханический преобразователь. Снаружи от аксонемы расположено 9 фибрилл. И фибриллярный футляр. 180. Строение яйцеклетки млекопитающих. Яйцеклетка имеет шарообразную форму, диаметр тела- 100-150мкм, не способна к активному движению. Состоит из лучистого венца - слой фолликулярных клеток, доставляющих к яйцеклетке питательные вещества; прозрачной оболочки - густая сеть тонких нитей - гликопротеины; овоцита; ядра. Центрально расположенное округлое ядро с выраженным ядрышком содержит гаплоидный набор хромосом (22+Х). В цитоплазме, помимо типичных органелл(кроме центросомы), содержится небольшое количество желточных включений с питательными веществами, используемыми на начальных этапах развития, а под плазмаллемой находятся кортикальные гранулы, содержащие ферменты(протеазы). 181.Клонирование. Клонирование это метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого размножения. В основе клонирования лежит явление того, что ядро выдает наследственную информацию в соответствии с цитоплазматическим окружением. 182. Клеточный цикл. Интерфаза. 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). 183. Клеточный цикл. Митоз. В ходе митоза делятся ядро(кариокинез) и цитоплазма(цитокинез). Митоз делится на фазы: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза. Профаза. Хромосомы конденсируются, хроматиновые нити образуют клубок (материнский клубок). Каждая хромосома представлена двумя тесно прилегающими друг к другу дочерними(сестринскими) хроматидами. Ядрышко реорганизуется. Ядерная оболочка распадается на мембранные пузырьки. В цитоплазме уменьшается количество структур гранулярной эндоплазматической сети и число полисом. Комплекс Гольджи распадается на везикулы. В клетке прекращается синтез РНК и белка. Центриоли двумя парами(диплосомы) расходятся к полюсам клетки, происходит формирование митотического(пролиферативного) аппарата, в который входят центриоли и веретено деления, состоящие из микротрубочек. Прометафаза. Завершается формирование веретена деления. Хромосомы направляются к экватору деления. Метафаза. Максимально конденсированные хромосомы выстраиваются в полости экватора клетки(метафазная пластинка или материнская звезда). К концу фазы хроматиды сохраняют лишь кажущуюся связь в области центромер. Их плечи располагаются параллельно друг другу с хорошо различимой щелью между ними. Специальным образом приготовленные препараты метафазных хромосом цитогенетики используют для исследования кариотипа. Анафаза. Наиболее короткая по продолжительности фаза митоза. Хромосомы становятся похожими на шпильки. Дочерние(сестринские) хроматиды в качестве уже самостоятельных хромосом, будучи ориентированными центромерными участками к одному из полюсов, а теломерными(концевыми)-к экватору клетка, перемещаются к клеточным полюсам. Расхождение хромосом вдоль микротрубочек обеспечивается моторным белком(динеином). По завершении движения на полюсах собирается два равноценных набора хромосом(дочерние звезды), предназначенных для дочерних клеток. Телофаза. Завершающую фазу митоза делят на раннюю и позднюю телофазу. Важнейшее событие ранней телофазы-реконструкция ядер будущих дочерних клеток. К важным событиям телофазы относятся также деконденсация хромосом, образование ядрышка, разрушение веретена деления. Итогом поздней телофазы является разделение тела материнской клетки. 184. Канцерогены и тератогены. Принцип действия. Примеры Канцерогены — химические вещества, излучения, способные при попадании в организм человека или животных приводить к образованию злокачественных новообразований (опухолей). Наиболее известный физический канцероген — ионизирующие излучения. Среди химических канцерогенов чаще всего называют следующие: Нитраты, нитриты. Поступают в организм с переудобренными азотом овощами, например парниковыми. В желудочно-кишечном тракте нитраты могут превращаться в нитриты. Нитриты, вступая в реакцию с аминами, образуют канцерогенные натрозамины. Нитриты добавляют также в колбасы и консервы. Защиту от нитратов и нитритов обеспечивает витамин С. Бензопирены. Образуются при жарке и приготовлении пищи на гриле. Их много в табачном дыме. Продукты белкового пиролиза образуются при длительном нагреве мяса в духовке. Пероксиды. Образуются в прогорклых жирах и при сильном нагреве растительных масел. Афлатоксины. Продукты обмена плесневых грибов. В заплесневелом хлебе и орехах, во влажных помещениях. Диоксины. Хлорорганические соединения, образующиеся при сжигании бытового мусора. Образуются при хлорировании загрязнённой органикой воды. Тератогены - химические вещества или физические факторы, вызывающие при воздействии на организм возникновение уродств и других аномалий развития. Тератогенный эффект развивается при действии токсиканта в определенной дозе, на чувствительный орган, в определенный период его формирования. Генерация мутаций (мутагенез) - явление модификации токсикантом последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Изменение наследственного кода сопровождается синтезом дефектных белков (ферментов, структурных протеинов), что в свою очередь приводит к функциональным нарушениям, часто не совместимым с жизнью. Повреждение хромосом - явление разрыва хромосом или их слияния. Причинами эффекта, помимо химических воздействий, могут быть вирусные инфекции и действие ионизирующих излучений. Повреждение механизмов репарации. Нарушение свойств генетического аппарата клетки может быть следствием угнетения активности ферментов, обеспечивающих репарацию спонтанно трансформирующихся молекул ДНК. Нарушения митоза. Многие токсиканты, действуя на специальный клеточный аппарат обеспечения нормального митоза, вызывают нарушения процесса. Нарушение биосинтеза жизненно важных молекул может стать следствием действия токсикантов. Многие вещества способны нарушать синтез белка, блокируя процессы репликации (синтез ДНК), транскрипции (синтез РНК) и трансляции (собственно синтез белка). К числу таких веществ относятся многие цитостатики и некоторые антибиотики. По большей части, действие этих веществ приводит к гибели плода; уродства отмечаются значительно реже. Вещества, затрудняющие поступление в организм матери необходимых для пластического обмена молекул-предшественников и субстратов, являются тератогенами. Нарушения диеты - дефицит в рационе витаминов, минералов, вызывает замедление роста плода, его гибель, приводит к тератогенезу. При этом изменения плода проявляются раньше, чем нарушения здоровья матери. Наиболее известным примером является эндемический кретинизм, характеризующийся замедлением физического и умственного развития в регионах с низким содержанием йода в воде и почве. Дефицитные состояния могут развиться при поступлении в организм веществ-аналогов или антагонистов витаминов, аминокислот, нуклеиновых кислот и т.д. Некоторые вещества блокируют поступление необходимых элементов в организм матери и плода. Так, хроническая интоксикация цинком сопровождается существенным снижением поступления в организм меди. Вещества, способные угнетать активность энзимов пластического обмена в клетках плода, нарушают его развитие. Нарушение энергетического обмена может привести к тератогенезу или гибели плода. Повреждение клеточных мембран. Таким образом, в основе тератогенеза могут лежать практически все известные механизмы токсического действия ксенобиотиков Примеры: никотин, алкоголь, наркотики. 185. Стволовые клетки. Тотипотентные, плюрипотентные, унипотентные, полипотентные. Стволовые клетки. Тотипотентные, плюрипотентные, унипотентные, полипотентные. Стволовыми клетками эмбриона, плода или взрослого организма считаются клетки, способные длительное время воспроизводить себе подобных и в течение жизни давать начало специализированным клеткам, образующим разные ткани организма. Тотипотентная клетка обладает потенциалом дать начало всем специализированным клеткам, формирующим ткани эмбриона и обеспечивающим его развитие. Например, зигота и бластомеры по всем признакам относятся к тотипотентным клеткам. Плюрипотентные клетки дифференцируются в разные полипотентные клетки всех трех зародышевых листков-экто-,энто- и мезодермы. Клетки внутренней клеточной массы бластоцисты относятся к плюрипотентным клеткам. Стволовые клетки взрослого организма выделены из красного костного мозга, периферической крови, пульпы зуба, спинного и головного мозга, кровеносных сосудов, скелетной мышцы, эпителия кожи и пищеварительной системы, роговицы и сетчатки глаза, печени и поджелудочной железы. Это полипотентные клетки, потомки которых дают начало ограниченному количеству типов коммитированных(унипотентных) клеток-предшественниц. К настоящему времени плюрипотентная стволовая клетка взрослого организма, способная дать начало всем клеточным типам организма, не обнаружена. 186. Онтогенез. Стадии, критические периоды развития. Онтогенез — это процесс индивидуального развития особи от момента образования зиготы при половом размножении до конца жизни. I. Эмбриональный период - от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек. 1. Дробление. При этом из зиготы путем митотического деления образуются сначала 2 клетки, затем 4, 8 и т. д. Образующиеся клетки называются бластомерами, а зародыш на этой стадии развития — бластулой. При этом общая масса и объем почти не увеличиваются, а новые клетки приобретают все меньшие размеры. Митотические деления происходят быстро одно за другим. 2. Гаструляция - появление у клеток способности к росту и перемещению. За счет активной пролиферации и дифференцировки клеток бластодермы из бластулы образуется трехслойный зародыш – гаструла, с первичными зародышевыми листками: экто-, мезо- и энтодермой. Сначала образуется эктодерма и энтодерма, полость между которыми (гастроцель) сообщается с внешней средой через первичный рот. Позже образуется мезодерма, из которой формируются дорсальная мезодерма (из нее возникают сомиты), промежуточная (нефротом) и латеральная (спланхнотом). 3. Нейруляция – процесс закладки нервной системы. Стадии нейруляции: формирование нервной пластинки – приподнимание краев нервной пластинки и образование нервного желобка – появление нервных валиков – формирование нервного гребня и начало выселения из него клеток – смыкание нервных валиков с образованием нервной трубки – срастание эктодермы над нервной трубкой. 4. Гистогенез и органогенез. II. Постэмбриональное развитие: 1.Прямое развитие — развитие, при котором появившийся организм идентичен по строению взрослому организму, но имеет меньшие размеры и не обладает половой зрелостью. Дальнейшее развитие связано с увеличением размеров и приобретением половой зрелости. 2.Непрямое развитие (личиночное развитие, развитие с метаморфозом) — появившийся организм отличается по строению от взрослого организма, обычно устроен проще, может иметь специфические органы, такой зародыш называется личинкой. Личинка питается, растет и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослому организму. Критические периоды онтогенеза В процессе индивидуального развития имеются критические периоды, когда повышена чувствительность развивающегося организма к воздействию повреждающих факторов внешней и внутренней среды. 1) время развития половых клеток - овогенез и сперматогенез; 2) момент слияния половых клеток - оплодотворение; 3) имплантация зародыша (4-8-е сутки эмбриогенеза); 4) формирование зачатков осевых органов (головного и спинного мозга, позвоночного столба, первичной кишки) и формирование плаценты (3-8-я неделя развития); 5) стадия усиленного роста головного мозга (15-20-я неделя); 6) формирование функциональных систем организма и дифференцирование мочеполового аппарата (20-24-я неделя пренатального периода); 7) момент рождения ребенка и период новорожденности - переход к внеутробной жизни; метаболическая и функциональная адаптация; 8) период раннего и первого детства (2 года - 7 лет), когда заканчивается формирование взаимосвязей между органами, системами и аппаратами органов; 9) подростковый возраст (период полового созревания). 187. Зародышевые листки: образование, производные. Эмбриобласт расслаивается на эпибласт и гипобласт. Эпибласт и гипобласт вместе образуют двухслойный зародышевый диск. В дальнейшем на месте двухслойного зародышего диска путем миграции и пролиферации клеток развиваются первичные зародышевые листки: эктодерма, мезодерма, энтодерма. Из эктодермы развиваются: эпидермис кожи и его производные, компоненты органов зрения, слуха, обоняния, эпителий ротовой полости, эмаль зубов, нервная трубка, нервный гребень и образующиеся из них все нервные клетки. Производными энтодермы являются: эпителий желудка, легких и кишки, клетки печени, секреторные клетки желез. Из мезодермы формируются: скелет, скелетная мускулатура, соединительнотканная основа кожи, органы выделительной и половой систем, сердечно-сосудистая система, лимфатическая система, плевра, брюшина и перикард. 188. Уровни организации хромосомы.
189. Уровни организации хромосомы. Существует 4уровня молекулярной орrанизации хромосом. 1)Первый уровень организации хромосомы - нуклеocомный. Деконденсированные участки интерфазных хромосом (эухроматин) благодаря гистонам имеют нуклеосомную организацию. Основой нуклеосомы является глобула из 8 белковых молекул, которая содержит по 2 молекулы гистонов четырех видов (коровые гистоны Н2A, H2B, НЗ и Н4). Вокруг одной глобулы молекула ДHK длиной 146 п.н. образует 1,75 витка. С внешней стороны каждой глобулы с ДНК взаимодействует молекула гиcтона Н1. Нить ДНК, связанная с негистoновыми белками, между нуклеосомами образует линкерную нить. С учетом этих линкерных участков, период организации составляет примерно 200 п.н. ДНК. На данном уровне организации хромосома представляет собой нить в 5-7 раз короче исходной молекулы ДНК, толщиной 11 нм, имеющую мелкозернистую структуру различимую под электронным микроскопом. Конденсированные участки интерфазных хромосом (гетерохроматин) также имеют нуклеосомную организацию, но с более высоким уровнем (второй и третий) компактизации хромосом. 2) Второй уровень упаковки хроматина - нуклеомерный (соленоидный). В результате взаимодействия друг с другом молекул rистoна Н1 образуется нуклеомернаяьнить, или хроматиновое волокно, толщиной около 30 нм. Один виток спирали содержит 6-10 нуклеосом, длина хромосомы укорачивается еще в 6 раз. В этой структуре молекула ДНК уже недоступна для ферментных комплексов, поэтому транскрипция невозможна. 3) Третий уровень упаковки хромосомы-хромомерный. Компактизация хромосомных волокон происходит под влиянием специфических кислых белков с образованием петель диаметром 50 нм, укладывающихся в хромомeры (петлевые домены). В составе хромoмеры несколько соседних петель своими основаниями прикрепляются к общему центру, состоящего из негистоновых белков. Длина хромосомы укорачивается в 10-20 раз. В гетеpoхроматине интерфазноrо ядра компакrизация хромосом дальше не происходит. Гетеpoхроматин хорошо виден в виде окрашенных гранул в области центромерных и теломерных участков хромосом. При формировании метафазных хромосом третий уровень компактизации происходит несколько иначе. Петли в составе хромомeры тесно прилегают друг к другу с образованием хромoнемы толщиной 300 нм. 4) Четвертый уровень упаковки хромосомы – хроматидный. Хромонема спирализуется, или тоже складывается в петли. В результате этого этапа конденсации образуется хроматида толщиной 700 нм - одна из двух «половинок» дуплицированной метафазной хромосомы. За счет всех уровней упаковки длина метафазной хромосомы сокращается в 10000 раз. 190. Опишите последовательность процессов, происходящих при репликации ДНК у эукариот. Какие ферменты принимают участие в процессе репликации? Репликация ДНК – процесс синтеза дочерней молекулы РНК на матрице ДНК. 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. 191. Геномный импритинг. Геномный импринтинг— эпигенетический процесс, при котором экспрессия определённых генов осуществляется в зависимости от того, от какого родителя поступили аллели. Наследование признаков, определяемых импринтируемыми генами, происходит не по Менделю. Импринтинг осуществляется посредством метилирования ДНК в промоторах, в результате чего транскрипция гена блокируется. Обычно импринтируемые гены образуют кластеры в геноме. 192. Мозаичность. Механизмы возникновения. Примеры. Мозаичность пигментации [франц. mosaique — мозаика, пестрая смесь; лат. pigmentum — краска] — нерегулярность окраски (пигментации) частей тела животных и растений. Мозаицизм (генетический мозаицизм, хромосомный мозаицизм — mosaicism; мозаичность; могут употребляться синонимы «мозаичная форма», «мозаичный кариотип») — от фр. слова mosaique «мозаика» — наличие в тканях (растения, животного, человека) генетически различающихся клеток. Мозаицизм может быть следствием соматических мутаций , митотического кроссинговераили нарушений сегрегации хромосом( расхождение хромосом, например отставание одной их хромосом) в митозе. Хромосомные аберрации и мутации одиночных генов могут локализоваться не во всех клетках организма, а только в отдельных клетках или клеточных популяциях. Если мутации возникают только в первичных половых клетках, говорят о гонадном мозаицизме .- Хромосомный мозаицизм очень часто встречается у больных с аномалиями половых хромосом . Как правило, клиническая картина при мозаицизме выражена не так ярко, как у лиц с полной формой болезни. Признаки хромосомного мозаицизма: асимметрия туловища или конечностей , неравномерная пигментация кожи . Эти признаки наиболее характерны для больных с мозаицизмом с Х-аутосомными транслокациями . Для подтверждения диагноза мозаицизма исследуют культуры фибробластов больных. Мозаицизм у матери может влиять на развитие плода. Например, некоторые случаи внутриутробной задержки развития плода с нормальным кариотипом обусловлены частичным мозаицизмом плаценты . - У больных с мозаицизмом с мутацией одиночного гена может наблюдаться неоднородное распределение дефекта (пример - очаговый или сегментарный нейрофиброматоз ). Если мутация доминантного гена происходит в одном из клонов первичных половых клеток родителей ( гонадный мозаицизм ), то она может проявиться у ребенка. Этим объясняются некоторые случаи рождения детей с моногенными болезнями от здоровых родителей. Соматическая мозаика выражается двумя или более различными фенотипами в разных частях его тела. У многоклеточных, каждая клетка у взрослого организма, в конечном счете, получена от одноклеточной оплодотворенной яйцеклетки. Таким образом, каждая клетка взрослого обычно имеют одну и ту же генетическую информацию. Но иногда в ходе развития организма встречается мутация в одной из клеток, при делении клеточного ядра. Взрослый организм в результате состоит из двух типов клеток: клетки с мутацией и без мутации. Ярчайшие примеры соматического мозаицизма это Синдром Дауна(около 2%-4% людей с синдромом Дауна наследуют дополнительные гены хромосомы 21, но не в каждой клетке тела. Это мозаичный синдром Дауна) и наличие глаз разного цвета (например, карий и зеленый). Если мутация затрагивающая выработку меланина (животных или растительных пигментов чёрного и коричневого цветов) произошла в одной из клеток в линии клеток одного из глаз, то глаза будут иметь различные генетические возможности для синтеза меланина. В результате организм может иметь глаза двух разных цветов. Еще примеры мозаичной пигментации: Наиболее известна мозаичная пигментация листьев (пестролистность), обусловленная поражением вирусами (вирус табачной мозаики и т. п.); причинами,помимо вирусной инфекции, могут быть пластидные мутации и т. п.; также мозаичная пигментация иногда проявляется в окраске тканей и их производных (напр., шерсти, глаза) у животных, что может быть связано с рядом различных причин — нарушением эмбриональной миграции меланоцитов, митотическим кроссинговером и другими. Мозаичный синдром Дауна - существует мозаичная форма синдрома Дауна. Мозаичный синдром Дауна характеризуется наличием в организме клеток с нормальным хромосомным набором и клеток с частичным набором 21 хромосомы. Соотношение нормальных клеток и с измененным набором хромосом может быть различно. Чем меньший процент патологических клеток, тем менее заметно проявление синдрома Дауна. Но частота мозаичной формы синдрома Дауна не превышает 2-3%. 193. Экспрессивность. Пенентратность. Ген, имеющийся в генотипе в необходимом для проявления количестве (1 аллель для доминантных признаков и 2 аллеля для рецессивных) может проявляться в виде признака в разной степени у разных организмов (экспрессивность) или вообще не проявляться (пенетрантность). Причины: модификационная изменчивость (воздействие условий окружающей среды) комбинативная изменчивость (воздействие других генов генотипа). Экспрессивность – степень фенотипического проявления аллеля. Например, аллели групп крови АВ0 у человека имеют постоянную экспрессивность (всегда проявляются на 100%), а аллели, определяющие окраску глаз, – изменчивую экспрессивность. Рецессивная мутация, уменьшающая число фасеток глаза у дрозофилы, у разных особей по-разному уменьшает число фасеток вплоть до полного их отсутствия. Другое определение: Экспрессивность (генетика) — степень проявления в фенотипе различных особей одного и того же аллеля определённого гена. Количественные показатели экспрессивности измеряются на основе статистических данных. Экспрессивность гена означает степень выраженности проявлений гена. Как правило, любой геноконтролируемый признак варьирует в своем проявлении. Для наследственных болезней, особенно аутосомно-доминантных, варьирование в степени выраженности каждого симптома заболевания и даже в количестве симптомов заболевания является хорошо установленным фактом из-за того, что каждый больной подвергается клиническому обследованию. В общем виде причиной различной выраженности симптомов наследственного заболевания или варьирующей экспрессивности мутантного гена могут быть как генотипическая среда, т.е. другие гены организма, так и факторы внешней среды. К сожалению, конкретные причины варьирующей экспрессивности мутантных генов остаются неизвестными. Пенетрантность – вероятность фенотипического проявления признака при наличии соответствующего гена. Например, пенетрантность врожденного вывиха бедра у человека составляет 25%, т.е. болезнью страдает только 1/4 рецессивных гомозигот. Медико-генетическое значение пенетрантности: здоровый человек, у которого один из родителей страдает заболеванием с неполной пенетрантностью, может иметь непроявляющийся мутантный ген и передать его детям. 194. Основные виды хромосомных аберраций. Хромосомные аберрации (хромосомные мутации, хромосомные перестройки) — изменения структуры хромосом. Классифицируют делеции (удаление участка хромосомы), инверсии (изменение порядка генов участка хромосомы на обратный), дупликации (повторение участка хромосомы), транслокации (перенос участка хромосомы на другую). Хромосомные перестройки носят, как правило, патологический характер и нередко приводят к гибели организма. Показано значение хромосомных перестроек в видообразовании и эволюции Делеции (от лат. deletio — уничтожение) — хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы. Делеция может быть следствием разрыва хромосомы или результатом неравного кроссинговера. По положению утерянного участка хромосомы делеции классифицируют на внутренние (интерстициальные) и концевые (терминальные). Инверсия - изменение структуры хромосомы, вызванное поворотом на 180° одного из внутренних её участков. Дупликация (лат. duplicatio — удвоение) — мутация, нарушающая структуру хромосом, представляет собой удвоение участка хромосомы, содержащего гены. Может произойти в результате ошибки при гомологичной рекомбинации, Ретротранспозиции, или из-за дубликации всех хромосомы.[1] Вторая копия гена часто не подвергается давлению селекции — так, мутация одной из копий гена не несет вреда организму. Следовательно, копии накапливают мутации быстрее, чем гены, существующие в одном экземпляре. Транслока́ция — тип хромосомных мутаций, при которых происходит перенос участка хромосомы на негомологичную хромосому. Отдельно выделяют реципрокные транслокации, при которых происходит взаимный обмен участками между негомологичными хромосомами, и Робертсоновские транслокации, или центрические слияния, при которых происходит слияние акроцентрических хромосом с полной или частичной утратой материала коротких плеч. Особый вид реципрокных транслокаций представляют собой так называемые робертсоновские транслокации. В этом случае разрывы в двух акроцентрических хромосомах локализуются в области центромер или в непосредственной близости от них. Длинные плечи хромосом сливаются, а короткие теряются. Поскольку короткие плечи акроцентрических хромосом содержат гены рРНК, то их потеря никак не проявляется, так как множественные копии этих генов содержатся также в других акроцентрических хромосомах. Поэтому робертсоновская транслокация функционально является сбалансированной. Реципрокные транслокации являются сбалансированной хромосомной перестройкой, при их формировании не происходит потери генетического материала. 195. Определение понятия «ген». Классификация генов. Современное состояние теории гена. Ген – участок ДНК, с которого копируется РНК, элементарная структурная и функциональная единица наследственности живых организмов, включающий промотор, транскрибируемую последовательность и терминатор. Промотор – небольшой участок гена, к которому присоединяется фермент транскрипции. Кодирующая часть содержит информацию о последовательности нуклеотидов в РНК. Терминатор – сигнальный участок о завершении транскрипции. Термин «ген» был предложен в 1909 году датским ботаников Вильгельмом Йогансеном. |