Доклад на тему репарация и некроз. репарация доклад. Репарация

• Название: Репарация
• Анкор: Доклад на тему репарация и некроз
• Дата: 08.07.2021
• Размер: 31.11 Kb.
• Имя файла: репарация доклад.docx
• Тип: Документы; #223710

Репарация (от лат. reparatio — восстановление) — особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять повреждения и разрывы в молекулах ДНК. Нескорректированные повреждения в структуре ДНК часто дают начало наследуемым изменениям последовательности генома, то есть мутациям.

Томас Линдал, Азиз Шанкар и Пол Модрич получили Нобелевскую премию по химии 2015 года за исследования в области изучения методов репарации ДНК
Источники повреждения ДНК:

• 
  Ультрафиолетовое излучение
  
• 
  Радиация
  
• 
  Химические вещества
  
• 
  Ошибки репликации ДНК
  
• 
  Апуринизация — отщепление азотистых оснований от сахарофосфатной части
  
• 
  Дезаминирование — отщепление аминогруппы от азотистого основания
  

Основные типы повреждения ДНК:

• 
  Повреждение одиночных нуклеотидов
  
• 
  Повреждение пары нуклеотидов
  
• 
  Двухцепочечные и одноцепочечные разрывы цепи ДНК
  
• 
  Образование поперечных сшивок между основаниями одной цепи или разных цепей ДНК
  

Принципиально репарацию можно разделить на два типа: прямую и непрямую. Прямая репарация включает непосредственное химическое восстановление поврежденных нуклеотидов. Непрямая репарация предполагает вырезание оснований или более крупных участков ДНК.

У бактерий имеются по крайней мере 3 ферментные системы, ведущие репарацию — прямая, эксцизионная и пострепликативная. У эукариот к ним добавляется ещё Mismatch и SOS-репарация.
Каждая из систем репарации включает следующие компоненты:

• 
  ДНК-хеликаза — фермент, «узнающий» химически изменённые участки в цепи и осуществляющий разрыв цепи вблизи от повреждения;
  
• 
  ДНКаза (дезоксирибонуклеаза) — фермент, "разрезающий" 1 цепочку ДНК (последовательность нуклеотидов) по фосфодиэфирной связи и удаляющий повреждённый участок: экзонуклеаза работает на концевые нуклеотиды 3` или 5`, эндонуклеаза - на нуклеотиды, отличные от концевых;
  
• 
  ДНК-полимераза — фермент, синтезирующий соответствующий участок цепи ДНК взамен удалённого;
  
• 
  ДНК-лигаза — фермент, замыкающий последнюю связь в полимерной цепи и тем самым восстанавливающий её непрерывность.
  

Прямая репарация — наиболее простой путь устранения повреждений в ДНК, в котором обычно задействованы специфические ферменты, способные быстро (как правило, в одну стадию) устранять соответствующее повреждение, восстанавливая исходную структуру нуклеотидов.

Одним из примеров прямой репарации является фотореактивация. Этот процесс представляет собой удаление тиминовых димеров, которые могут возникать в ДНК при воздействии ультрафиолетового излучения. Фотореактивация обеспечивается ферментами фотолиазами.


Эксцизионная репарация (англ. excision — вырезание) представляет собой один из типов непрямой репарации. В основе этого процесса лежит узнавание поврежденного участка, его вырезание и репаративный синтез ДНК специальными полимеразами по комплементарной цепи.

Эксцизионная репарация является наиболее распространённым способом репарации. Она базируется на распознавании модифицированного основания различными гликозилазами, расщепляющими N-гликозидную связь этого основания с сахарофосфатным остовом молекулы ДНК.

При этом существуют гликозилазы, направленных на вырезание модифицированных оснований (оксиметилурацила, гипоксантина, 5-метилурацила, 3-метиладенина, 7-метилгуанина и т. д.).

Другой тип эксцизионной репарации — эксцизионная репарация нуклеотидов, предназначенная для более крупных повреждений, таких как образование пиримидиновых димеров.

Пострепликативная репарация

Тип репарации, имеющей место в тех случаях, когда процесс эксцизионной репарации недостаточен для полного исправления повреждения. Этот способ заключается в репарации пробелов, образующихся в дочерних цепях на фоне не удаленных в ходе репарации димеров. Из комплементарной матричной цепи ДНК, которая свободна от дефектов, с помощью белка RecA вырезается участок ДНК, равный бреши, и вставляется в дочернюю ДНК. Затем другие ферменты репарации устраняют дефект исходно поврежденной цепи, а брешь, оставшаяся после вырезания застраивается ДНК-полимеразой.

Пострепликативная репарация была открыта в клетках E. coli, не способных выщеплять тиминовые димеры. Это единственный тип репарации, не имеющий этапа узнавания повреждения.
Мисмэтч репарация (MMR) является способом коррекции ошибок ДНК-полимеразы, проявляющихся в виде неспаренных оснований. Основу системы MMR составляют белки MutS/L/H. Белок MutS узнаёт неспаренное основание, привлекая белок MutL, который, в свою очередь, стимулирует вырезание фрагмента ДНК с неспаренным участком за счет активности белка MutH.

Метилирование ДНК — присоединение метильных (-CH3) групп, чаще всего к цитозину и аденину — играет ключевую роль для регуляции экспрессии генов и репарации. Важную роль в репарации у бактерий играет метилаза Dam, которая осуществляет метилирование аденина в палиндромных сайтах GATC. Такое метилирование позволяет отличать старую и новую цепи ДНК после прохождения репликации.
SOS-ответ на агрессивное ультрафиолетовое излучение и химические реагенты. Если к моменту репликации в клетках остаются повреждения, тогда два белка присоединяются к комплексу ДНК-полимераза-III–RecA и активируют этот метод репликации.

SOS-ответ — это система, активирующая сразу нескольких репаративных процессов в ответ на агрессивное действие УФ-излучения или химических агентов. Белок RecA играет в этой системе ключевую роль, узнавая повреждённые участки ДНК. В активной конформации белок RecA стимулирует деградацию другого белка, LexA, являющегося репрессором генов, вовлеченных в репарацию (про транскрипционные репрессоры мы поговорим во втором модуле). В отсутствие LexA начинает активно транскрибироваться ген UvrB, продукт которого участвует в эксцизионной репарации. RecA также провоцирует расщепление белка UmuD до UmuD’, приводя к сборке комплекса UmuD'2UmuC, представляющего собой ДНК-полимеразу V, синтезирующую ДНК поверх поврежденного участка (синтез в обход повреждений, TLS).
Интересные факты:

• 
  Полагают, что от 80 % до 90 % всех раковых заболеваний связаны с отсутствием репарации ДНК^[4].
  
• 
  Повреждение ДНК под воздействием факторов окружающей среды, а также нормальных метаболических процессов, происходящих в клетке, происходит с частотой от нескольких сотен до 1000 случаев в каждой клетке, каждый час.
  
• 
  По сути ошибки в репарации происходят так же часто, как и в репликации, а при некоторых условиях даже чаще.
  
• 
  В половых клетках сложная репарация, связанная с гомологичной рекомбинацией не происходит из-за гаплоидности генома этих клеток.
  

Некротические изменения в клетке

Некроз (от греч. nekros – мертвый) – омертвение, гибель клеток и тканей в живом организме под воздействием болезнетворных факторов. Этот вид гибели клеток генетически не контролируется.

Некроз проявляется в набухании, денатурации и коагуляции цитоплазматических белков, разрушении клеточных органелл и, наконец, всей клетки. 

В результате активации гидролитических ферментов лизосом клеточное ядро сморщивается, хроматин в нем концентрируется (кариопикноз), затем ядро распадается на глыбки (кариорексис) и растворяется (кариолизис). В цитоплазме клетки наступает денатурация и коагуляция белков, которая сменяется распадом цитоплазмы (плазморексис), а затем ее расплавлением (плазмолизис). Н. может захватывать часть клетки (фокальный Н.), или всю клетку (цитолиз). В межклеточном веществе при Н. происходит деполимеризация гликозаминогликанов, оно пропитывается белками плазмы крови, набухает и подвергается лизису. Волокнистые структуры также набухают и пропитываются плазменными белками. В коллагеновых волокнах развивается фибриноидный Н., они распадаются и растворяются. Набухшие эластические волокна распадаются и расплавляются (эластолиз). Ретикулярные волокна распадаются позже других волокнистых структур, а остатки клеток и межклеточного вещества подвергаются фагоцитозу
Причиной гибели ткани может быть непосредственное разрушение их каким-либо агентом (физическим или химическим), а также косвенные изменения: аллергическая реакция, нарушения иннервации и кровообращения.
Некротический процесс проходит ряд таких стадий:

1. 
   паранекроз (агония клетки) – обратимое состояние клетки, близкое к смерти;
   
2. 
   некробиоз (болезнь клетки) – необратимый процесс отмирания клеток или тканей от начала действия патогенного фактора до смерти;
   
3. 
   апоптоз – вариант некроза, при котором происходит гибель клетки.;
   
4. 
   аутолизис – разложение мертвых тканей под действием гидролитических ферментов погибших клеток.
   

Исход некроза:

Организация — замещение некроза соединительной тканью.

Петрификация — замещение некроза солями кальция.

Оссификация — замещение некроза костной тканью.

Мутиляция (Самопроизвольная ампутация) — отторжение ткани.

Инкапсуляция — ограничение некроза капсулой

Начало формы

Конец формы