Молекулярная структура и функции основных компонентов клетки: ядро, митохондрии, лизосомы, цитоскелет.
Ядра имеют обычно шаровидную или яйцевидную форму; диаметр первых равен приблизительно 10 мкм, а длина вторых – 20 мкм.
Ядро необходимо для жизни клетки, поскольку именно оно регулирует всю ее активность. Связано это с тем, что ядро несет в себе генетическую (наследственную) информацию, заключенную в ДНК.
Роль ядра
Ядро осуществляет две группы общих функций: одну, связанную собственно с хранением генетической информации, другую – с ее реализацией, с обеспечением синтеза белка.
Митохондрия – двумембранная гранулярная или нитевидная органелла толщиной около 0,5 мкм.
Основная функция — окисление органических соединений и использование освобождающейся при их распаде энергии в синтезе молекул АТФ, который происходит за счёт движения электрона по электронно-транспортной цепи белков внутренней мембраны.
Структура митохондрий
Наружная мембрана митохондрии имеет толщину около 7 нм, не образует впячиваний и складок и замкнута сама на себя. На наружную мембрану приходится около 7 % от площади поверхности всех мембран клеточных органелл. Основная функция — отграничение митохондрии от цитоплазмы. Наружная мембрана митохондрии состоит их билипидного слоя и пронизывающих его белков; соотношение липидов и белков по массе — примерно 1:1.
Межмембранное пространство представляет собой пространство между наружной и внутренней мембранами митохондрии. Его толщина — 10-20 нм. Так как наружная мембрана митохондрии проницаема для небольших молекул и ионов, их концентрация в периплазматическом пространстве мало отличается от таковой в цитоплазме. Напротив, крупным белкам для транспорта из цитоплазмы в периплазматическое пространство необходимо иметь специфические сигнальные пептиды; поэтому белковые компоненты периплазматического пространства и цитоплазмы различны. Одним из белков, содержащихся в периплазматическом пространстве, является цитохром c — один из компонентов дыхательной цепи митохондрий.
Внутренняя мембрана образует многочисленные гребневидные складки — кристы, существенно увеличивающие площадь ее поверхности и, например, в клетках печени составляет около трети всех клеточных мембран. Характерной чертой состава внутренней мембраны митохондрий является присутствие в ней кардиолопина — особого фосфолипида, содержащего сразу четыре жирные кислоты и делающего мембрану абсолютно непроницаемой для протонов.
Лизосома — клеточный органоид размером 0,2 — 0,4 мкм, один из видов везикул. Эти одномембранные органоиды — часть вакуома (эндомембранной системы клетки).
Один из признаков лизосом — наличие в них ряда ферментов (кислых гидролаз), способных расщеплять белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. К числу ферментов лизосом относятся катепсины (тканевые протеазы), кислая рибонуклеаза, фосфолипаза и др. Кроме того, в лизосомах присутствуют ферменты, которые способны отщеплять от органических молекул сульфатные (cульфатазы) или фосфатные (кислая фосфатаза) группы. Для лизосом характерна кислая реакция внутренней среды.
Образование лизосом и их типы
Лизосомы формируются из пузырьков (везикул), отделяющихся от аппарата Гольджи, и пузырьков (эндосом), в которые попадают вещества при эндоцитозе. В образовании аутолизосом (аутофагосом) принимают участие мембраны эндоплазматического ретикулума. Все белки лизосом синтезируются на «сидячих» рибосомах на внешней стороне мембран эндоплазматического ретикулума и затем проходят через его полость и через аппарат Гольджи.
Различают первичные и вторичные лизосомы. Первые образуются в области аппарата Гольджи, в них находятся ферменты в неактивном состоянии, вторые же содержат активные ферменты.
Среди лизосом можно также выделить гетеролизосомы (переваривающие материал, поступающий в клетку извне — путем фаго- или пиноцитоза) и аутолизосомы (разрушающие собственные белки или органоиды клетки).
Функциями лизосом
– переваривание захваченных клеткой при эндоцитозе веществ или частиц (бактерий, других клеток)
– аутофагия — уничтожение ненужных клетке структур, например, во время замены старых органоидов новыми, или переваривание белков и других веществ, произведенных внутри самой клетки
– автолиз — самопереваривание клетки, приводящее к ее гибели (иногда этот процесс не является патологическим, а сопровождает развитие организма или дифференцировку некоторых специализированных клеток).
Цитоскелет — это клеточный каркас или скелет, находящийся в цитоплазме живой клетки. Он присутствует во всех клетках как у эукариот, так и у прокариот. Это динамичная, изменяющаяся структура, в функции которой входит поддержание и адаптация формы клетки ко внешним воздействиям, экзо- и эндоцитоз, обеспечение движения клетки как целого, активный внутриклеточный транспорт и клеточное деление.
Цитоскелет образован белками. В цитоскелете выделяют несколько основных систем, называемых либо по основным структурным элементам, заметным при электронно-микроскопических исследованиях (микрофиламенты, промежуточные филаменты, микротрубочки), либо по основным белкам, входящим в их состав (актин-миозиновая система, кератины, тубулин-динеиновая система).
Вопрос 2. Молекулярная структура и функции основных компонентов клетки: Комплекс Гольджи, эндоплазматический ретикулум, клеточный центр, рибосомы.
Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи) — мембранная структура эукариотической клетки, органелла, в основном предназначенная для выведения веществ, синтезированных в эндоплазматическом ретикулуме
Строение
Комплекс Гольджи представляет собой стопку дискообразных мембранных мешочков (цистерн), несколько расширенных ближе к краям, и связанную с ними систему пузырьков Гольджи. В растительных клетках обнаруживается ряд отдельных стопок (диктиосомы), в животных клетках часто содержится одна большая или несколько соединённых трубками стопок.
Главная функция аппарата Гольджи — сортировка проходящих через него белков
С помощью везикулярного транспорта прошедшие через аппарат Гольджи белки доставляются «по адресу» в зависимости от полученных ими в аппарате Гольджи «меток». Механизмы этого процесса также не до конца понятны.
Эндоплазматический ретикулум (ЭПР) или эндоплазматическая сеть (ЭПС) — внутриклеточный органоид эукариотической клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев.
Строение
Эндоплазматический ретикулум состоит из разветвлённой сети трубочек и карманов, окружённых мембраной. Площадь мембран эндоплазматического ретикулума составляет более половины общей площади всех мембран клетки.
Мембрана ЭПР морфологически идентична оболочке клеточного ядра и составляет с ней одно целое. Таким образом, полости эндоплазматического ретикулума открываются в межмембранную полость ядерной оболочки. Мембраны ЭПС обеспечивают активный транспорт ряда элементов против градиента концентрации. Нити, образующие эндоплазматический ретикулум, имеют в поперечнике 0,05—0,1 мкм (иногда до 0,3 мкм), толщина двухслойных мембран, образующих стенку канальцев, составляет около 50 ангстрем (5 нм, 0,005 мкм). Эти структуры содержат ненасыщенные фосфолипиды, а также некоторое количество холестерина и сфинголипидов. В их состав также входят белки.
Клеточный центр, постоянная структура почти всех животных и некоторых растительных клеток, определяет полюса делящейся клетки.
К. ц. обычно состоит из двух центриолей — плотных гранул размером 0,2—0,8 мкм, расположенных под прямым углом друг к другу.
При образовании митотического аппарата центриоли расходятся к полюсам клетки, определяя ориентировку веретена деления клетки. Поэтому правильнее К. ц. называть митотическим центром, отражая этим его функциональное значение, тем более что лишь в некоторых клетках К. ц. расположен в ее центре.
В ходе развития организма изменяются как положение К. ц. в клетках, так и форма его. При делении клетки каждая из дочерних клеток получает пару центриолей. Процесс их удвоения происходит чаще в конце предыдущего клеточного деления. Возникновение ряда патологических форм деления клетки связано с ненормальным делением К. ц.
Рибосома — важнейший немембранный органоид живой клетки сферической или слегка эллипсоидной формы, диаметром 100—200 ангстрем, состоящий из большой и малой субъединиц.
Рибосомы служат для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК, или мРНК. Этот процесс называется трансляцией.
Рибосомы представляют собой нуклеопротеид, в составе которого отношение РНК/белок составляет 1:1 у высших животных и 60-65:35-40 у бактерий. Рибосомная РНК составляет около 70 % всей РНК клетки.
Рибосомы эукариот включают четыре молекулы рРНК, из них 18S, 5.8S и 28S рРНК синтезируются в ядрышке РНК полимеразой I в виде единого предшественника (45S), который затем подвергается модификациям и нарезанию. 5S рРНК синтезируется РНК полимеразой III в другой части генома и не нуждаются в дополнительных модификациях. Почти вся рРНК находится в виде магниевой соли, что необходимо для поддержания структуры; при удалении ионов магния рибосома подвергается диссоциации на субъединицы.
Вопрос 3. Органеллы общего и специального назначения.
Органеллы — постоянные структуры клеток. Каждый органоид осуществляет определённые функции, жизненно необходимые для клетки.
Органоиды – постоянные структуры цитоплазмы, имеющие определенное строение и функции. Органоиды классифицируются по строению и по функцию. По строению различают:
- Органоиды общего назначения (имеются в большем или меньшем количестве во всех клетках, обеспечивают функции необходимые всем клеткам):
митохондрия, эндоплазматическая сеть, пластинчатый комплекс, лизосомы, клеточный центр, пероксисомы.
- Органоиды специального назначения – (имеются только в клетках высокоспециализированных тканей и обеспечивают выполнение строгоспецифических функций этих тканей): в эпителиальных клетках – реснички, микроворсинки, тонофибриллы; в нейральных тканях – нейрофибриллы и базофильное вещество; в мышечных тканях – миофибриллы.
По строению органиоды подразделяются:
- Мембранные – эндоплазматическая сеть, митохондрии, пластинчатый комплекс, лизосомы, пероксисомы.
- Немембранные – рибосомы, микротрубочки, центриоли, реснички.
Вопрос 4. Молекулярная структура и функции биологических мембран
Клеточная мембрана – функционально активные поверхностные структуры толщиной в несколько молекулярных слоев, ограничивающие цитоплазму и большинство органелл клетки, а также образующие единую внутриклеточную систему канальцев, складок, замкнутых областей.
Функции биомембран
– барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой.
– транспортная — через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. Транспорт через мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке соответствующего pH и ионной концентрации, которые нужны для работы клеточных ферментов.
– матричная — обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие;
– механическая — обеспечивает автономность клетки, ее внутриклеточных структур, также соединение с другими клетками (в тканях).
– энергетическая — при фотосинтезе в хлоропластах и клеточном дыхании в митохондриях в их мембранах действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки;
– рецепторная — некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами (молекулами, при помощи которых клетка воспринимает те или иные сигналы).
– ферментативная — мембранные белки нередко являются ферментами. Например, плазматические мембраны эпителиальных клеток кишечника содержат пищеварительные ферменты.
– маркировка клетки — на мембране есть антигены, действующие как маркеры — «ярлыки», позволяющие опознать клетку. Это гликопротеины (то есть белки с присоединенными к ним разветвленными олигосахаридными боковыми цепями), играющие роль «антенн». Из-за бесчисленного множества конфигурации боковых цепей возможно сделать для каждого типа клеток свой особый маркер. С помощью маркеров клетки могут распознавать другие клетки и действовать согласованно с ними, например, при формировании органов и тканей. Это же позволяет иммунной системе распознавать чужеродные антигены
Вопрос 5. Типы и функции мембранных липидов и белков.
Мембранные липиды – это амфипатические молекулы, самопроизвольно формирующие бислои. Липиды нерастворимы в воде, однако легко растворяются в органических растворителях. В большинстве животных клеток они составляют около 5О% массы плазматической мембраны. В участке липидного бислоя размером 1 х 1 мкм находится приблизительно 5 х 1ОО тыс. молекул липидов. Следовательно, плазматическая мембрана небольшой животной клетки содержит примерно 1О липидных молекул. В клеточной мембране присутствуют липиды трех главных типов:
1) фосфолипиды
2) холестерол
3) гликолипиды.
Все они представляют собой амфипатические молекулы, т.е. у них есть гидрофильный и гидрофобный концы.
Фосфолипиды – сложные липиды, содержащие глицерин , жирные кислоты , фосфорную кислоту и азотистое соединение
Холестерин – полициклический спирт из группы стеринов.Входит в липидную часть клеточных мембран.
Холестерин содержит стероидное ядро из четырех колец и гидроксильную группу.
Гликолипиды – это липидные молекулы, принадлежащие к классу олигосахаридсодержащих липидов, которые обнаруживаются только в наружной половине бислоя, а их сахарные группы ориентированы к поверхности клетки.
К мембранным белкам относятся белки, которые встроены в клеточную мембрану или мембрану клеточной органеллы или ассоциированы с таковой. Около 25 % всех белков являются мембранными
Основные виды мембранных белков, исходя из их функции.
1.Структурные белки.
а) придают клетке и органеллам определенную форму;
б) придают мембране механические свойства (эластичность, упругость и т. д.);
в) обеспечивают связь мембраны с цитоскелетом или
(в случае ядерной мембраны) с хромосомами.
2.белки, участвующие в передаче сигналов от одних клеток
к другим.
- Транспортные белки:
Проницаемость мембран, опр.липидным бислоем, но эта проницаемость лишь для огр.круга вещ-в совсем мелких молекул, газа и воды. Все др.вещества могут перемещаться через мембрану, только при наличии в ней соответствующих белковых транспортных систем, одна транспортные белки обеспеч.перенос двусторонний, а другие односторонний.
4.Белки обеспечивающие межклеточное взаимодействие.
Вопрос 6. Строение и функции гликокаликса. Значение мембран в жизнедеятельности клетки.
Гликокаликс — в плазмалемме молекулы олигосахаридов, полисахаридов, гликопротеинов и гликолипидов. Гликокаликс выполняет рецепторную и маркерную функции, а также участвует в обеспечении избирательности транспорта веществ и пристеночном (примембранном) пищеварении.
Гликокаликс хорошо развит на апикальной мембране каёмчатых энтероцитов и представляет собой молекулярное сито, пропускающего или не пропускающего молекулы, в зависимости от их величины, заряда и других параметров. В слое гликокаликса располагаются пищеварительные ферменты, как поступающие туда из полости кишечника, так и синтезированные самими энтероцитами. Толщина гликокаликса равна приблизительно 15—40 нм на боковой поверхности энтероцита и 50—100 нм — на апикальной. Гликокаликс, микроворсинки и апикальная мембрана вместе называются исчерченной каёмкой
Клеточная мембрана отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая ее целостность; регулируют обмен между клеткой и средой; внутриклеточные мембраны разделяют клетку на специализированные замкнутые отсеки — компартменты или органеллы, в которых поддерживаются определенные условия внутриклеточной среды.
Вопрос 7. Транспорт через мембрану: активный и пассивный. Понятие о везикулярном транспорте.
Активный и пассивный транспорт
Пассивный транспорт – транспорт веществ по градиенту концентрации, не требующий затрат энергии. Пассивно происходит транспорт гидрофобных веществ сквозь липидный бислой. Пассивно пропускают через себя вещества все белки-каналы и некоторые переносчики. Пассивный транспорт с участием мембранных белков называют облегченной диффузией.
Другие белки-переносчики (их иногда называют белки-насосы) переносят через мембрану вещества с затратами энергии, которая обычно поставляется при гидролизе АТФ. Этот вид транспорта осуществляется против градиента концентрации переносимого вещества и называется активным транспортом.
Вопрос 8. Межклеточные контакты. Медицинское значение.
Межклеточные контакты — соединения между клетками, образованные при помощи белков. Межклеточные контакты обеспечивают непосредственную связь между клетками. Кроме того, клетки взаимодействуют друг с другом на расстоянии с помощью сигналов (главным образом – сигнальных веществ), передаваемых через межклеточное вещество.
Функции межклеточных соединений
Межклеточные соединения возникают в местах соприкосновения клеток в тканях и служат для межклеточного транспорта веществ и передачи сигналов (межклеточное взаимодействие), а также для механического скрепления клеток друг с другом.
Через щелевые контакты могут передаваться электрические сигналы. Клетки органов и тканей вырабатывают ряд химических веществ, действующих на другие клетки (в том числе через межклеточные контакты) и вызывающих изменения в работе цитоскелета, в интенсивности обмена веществ и процессе синтеза клеткой белков.
Медицинское значение
Клетки могут образовывать друг с другом или с внеклеточными структурами относительно постоянные контакты.
Наиболее характерный пример — клетки эпителия: они лежат в виде пласта, который практически не содержит межклеточных промежутков и примыкает к базальной мембране. Целостность пласта обеспечивается тем, что, во-первых, между соседними клетками имеется целый ряд различных контактов, а во-вторых, клетки базального слоя образуют контакты и с базальной мембраной.
Можно привести множество других примеров. Это связь между:
- кардиомиоцитами в миокарде,
- клетками паренхиматозных органов (печени, желез ит. д.),
- нервными клетками (имеются в виду синапсы),
– развивающимися половыми клетками и окружающими
их соматическими клетками. Во всех этих случаях ключевую роль в формообразовании ткани или органа играют межклеточные контакты.
В то же время постоянство этих контактов в определенной степени относительно. Например, в многослойном эпителии клетки постепенно оттесняются новыми генерациями эпителиоцитов в вышележащие слои. При этом вначале пропадает их связь с базальной мембраной, а в самом конце — и друг с другом. Во многом похожая картина наблюдается при созревании мужских половых клеток в семенных канальцах: здесь постепенно меняются контакты сперматогеннных клеток с поддерживающими их клетками Сертоли.
Вопрос 9. Межклеточная адгезия, внеклеточный матрикс. Медицинское значение.
адгезиия
Молекулы межклеточной адгезиии – это связанные с плазматической мембраной белки, которые обеспечивают механическое взаимодействие клеток друг с другом. Часто это молекулы, пронизывающие мембрану и присоединенные к цитоскелету; с их помощью клетки при движении могут подтягиваться к другим клеткам или перемещаться по внеклеточному матриксу . Во многих случаях молекула межклеточной адгезии способна взаимодействовать с несколькими лигандами, для чего служат разные участки связывания.
Внеклеточным матриксом в биологии называют внеклеточные структуры ткани (интерстициальный матрикс и базальные мембраны). Внеклеточный матрикс составляет основу соединительной ткани, обеспечивает механическую поддержку клеток и транспорт химических веществ. Кроме того, клетки соединительной ткани образуют с веществами матрикса межклеточные контакты (гемидесмосомы, адгезивные контакты и др.), которые могут выполнять сигнальные функции и участвовать в локомоции клеток. Так, в ходе эмбриогенеза многие клетки животных мигрируют, перемещаясь по внеклеточному матриксу, а отдельные его компоненты играют роль меток, определяющих путь миграции.
Основные компоненты внеклеточного матрикса — гликопротеины, протеогликаны и гиалуроновая кислота. Коллаген является превалирующим гликопротеином внеклеточного матрикса у большинства животных. В состав внеклеточного матрикса входит множество других компонентов: белки фибрин, эластин, а также фибронектины, ламинины и нидогены; в состав внеклеточного матрикса костной ткани входят минералы, такие как гидроксиапатит; можно считать внеклеточным матриксом и компоненты жидких соединительных тканей — плазму крови и лимфатическую жидкость.
Вопрос 10. Общая характеристика сигнальных молекул. Медицинское значение
Как следует из вводных замечаний, все межклеточные сигнальные вещества можно разделить на три группы:
а) гормоны — регуляторы, образуемые эндокринными
клетками и попадающие к клеткам-мишеням через кровь;
б) нейромедиаторы — соединения, передающие сигнал в
синапсах от пресинаптического окончания к постсинаптиче-
ской мембране;
в) гистогормоны (т. н. цитокины и факторы роста) регуляторы, выделяемые неэндокринными клетками во внесосудистое пространство и обладающие поэтому местным дей-
ствием.
В ряде случаев грань между этими группами почти стирается; так, одно и то же вещество может принадлежать сразу двум или даже трем группам. Простейший пример — гистамин: он является и гормоном некоторых одиночных эндокринных клеток, и нейромедиатором в ряде отделов головного мозга, а также вполне подходит под определение гистогормонов, когда выделяется тучными клетками (тканевыми базофилами) при воспалении
Гормо́ны — биологически активные сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами непосредственно в организме и оказывающие дистанционное сложное и многогранное воздействие на организм в целом либо на определённые органы и ткани-мишени. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах.
Все гормоны реализуют своё воздействие на организм или на отдельные органы и системы при помощи специальных рецепторов к этим гормонам.
Механизмы действия
Когда гормон, находящийся в крови, достигает клетки-мишени, он вступает во взаимодействие со специфическими рецепторами; рецепторы «считывают послание» организма, и в клетке начинают происходить определенные перемены. Каждому конкретному гормону соответствуют исключительно «свои» рецепторы, находящиеся в конкретных органах и тканях — только при взаимодействии гормона с ними образуется гормон-рецепторный комплекс.
Вопрос 11. Понятие о клеточном цикле. Фазы клеточного цикла.
Клеточный цикл — это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.
Фазы клеточного цикла
Клеточный цикл эукариот состоит из двух периодов:
Период клеточного роста, называемый «интерфаза», во время которого идет синтез ДНК и белков и осуществляется подготовка к делению клетки.
Периода клеточного деления, называемый «фаза М» (от слова mitosis — митоз).
Интерфаза состоит из нескольких периодов:
G1-фазы (от англ. gap — промежуток), или фазы начального роста, во время которой идет синтез мРНК, белков, других клеточных компонентов;
S-фазы (от англ. synthesis — синтетическая), во время которой идет репликация ДНК клеточного ядра, также происходит удвоение центриолей (если они, конечно, есть).
G2-фазы, во время которой идет подготовка к митозу.
У дифференцировавшихся клеток, которые более не делятся, в клеточном цикле может отсутствовать G1 фаза. Такие клетки находятся в фазе покоя G0.
Период клеточного деления (фаза М) включает две стадии:
митоз (деление клеточного ядра);
цитокинез (деление цитоплазмы).
В свою очередь, митоз делится на пять стадий, in vivo эти шесть стадий образуют динамическую последовательность.
Описание клеточного деления базируется на данных световой микроскопии в сочетании с микрокиносъемкой и на результатах световой и электронной микроскопии фиксированных и окрашенных клеток.
Вопрос 12. Митоз. Фазы митоза.
Митоз— непрямое деление клетки, кариокинез, наиболее распространенный способ репродукции эукариотических клеток. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении реплицированных хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений.
Митоз — один из фундаментальных процессов онтогенеза. Митотическое деление обеспечивает рост многоклеточных эукариот за счёт увеличения популяции тканевых клеток. В результате митотического деления клеток меристем увеличиваются тканевые популяции растительных клеток. Дробление оплодотворённого яйца и рост большинства тканей у животных также происходит путём митотических делений.
Фазы митоза:
ПРОФАЗА – происходит спирализация хромосом, разрушения ядрышка, распад ядерной оболочки. В цитоплазме структуры как ЭПС, Аппарат Г образовывает вакуоли (пузырьки). Резко сокращается число полисом, белок не синтезируется, кл центр делится на 2 части, эти части расходятся к полюсам, из них начинает расти нити веретена деления.
МЕТОФАЗА – заканчивается образование нити веретена деления, хромосомы выстраиваются вдоль экваториальной плоскости (метафазная пластинка). НВД связываются с кинатохорами хромосом, и каждая хромосомы продольно расщипляется на 2 хроматиды.
АНАФАЗА – хроматины начинают перемещаться к полюсам за сокращающимися НВД . На полюсах образуется 2 равноценных полных набора хромосом..
ТЕЛОФАЗА – в клетке на 2 интерфазных полюсах происходит деспарилизация хромосом, образуется ядрышко, разрушается НВД , материнская клетка делится на 2 дочерние.
Вопрос 15. регуляторная роль белка р53.
p53 (белок p53) — это транскрипционный фактор, регулирующий клеточный цикл. В не мутировавшем состоянии выполняет функцию супрессора образования злокачественных опухолей. Мутации гена p53 обнаруживаются в клетках около 50 % раковых опухолей. Следовательно, ген p53 можно считать протоонкогеном. Зачастую его называют «страж генома».
Название белок получил по молекулярной массе, которая была определена по движению белка в SDS-PAGE — 53 кДа. Реальная молекулярная масса белка составляет 43,7 кДа. Погрешность в первоначальном определении молекулярной массы вызвана наличием множества пролиновых остатков в составе p53, которые замедляют движение белка в геле.
В клеточном цикле постулировано существование так называемых “сверочных точек” , прохождение которых возможно лишь в случае нормального завершения предыдущих этапов и отсутствия поломок
Выделяют по меньшей мере четыре такие точки: в точка в G1 , точка в S , точка в G2 и ” точку проверки сборки веретена деления ” в митозе.
.Сверочная (контрольная) точка рестрикции в G1
Основное требование к клетке, вступающей в S-фазу – интактность ДНК, так как репликация поврежденной ДНК приведет к передаче генетических аномалий потомству. Поэтому клетки, подвергшиеся мутагенным воздействиям, вызывающим разрывы ДНК (УФ- и g-облучение, алкилирующие соединения и др.), останавливаются в G1 и не входят в S-фазу.
Остановка в G1 наблюдается не только после ДНК-повреждающих воздействий, но и при других состояниях, в том числе приводящих к нарушениям числа хромосом – при незавершенности предыдущего клеточного цикла митозом (расхождением хромосом), при неправильной сегрегации хромосом во время митоза , приведшей к образованию микроядер также при разрушении микротрубочек , которое впоследствии может вызвать нарушения митоза
Остановка в G1 может быть необратимой, как это наблюдается в случае g-облучения или обратимой, прекращающейся с окончанием действия фактора, ее вызвавшего, например, при восстановлении нормального пула нуклеотидов или при реставрации системы микротрубочек
Сверочная (контрольная) точка рестрикции в S-фазе
Сверочная точка в S-фазе контролирует правильность репликации ДНК . В частности, остановка в определенный период S-фазы наблюдается при недостатке нуклеотидов в клетках, не остановившихся в силу каких-либо причин в G1
Сверочная (контрольная) точка рестрикции в G2-фазе
Повреждения ДНК и другие нарушения вызывают остановку клеток не только в G1- и S-, но и в G2-фазе клеточного цикла. При этом выявляются повреждения, пропущенные при прохождении предыдущих сверочных точек либо полученные на последующих стадиях клеточного цикла. Кроме того, в G2-фазе детектируется полнота репликации ДНК и клетки, в которых ДНК недореплицирована, не входят в митоз
Вопрос 16. Понятие об апоптозе. Общая характеристика молекулярных событий при апоптозе.
Апоптоз — явление программируемой клеточной смерти, сопровождаемой набором характерных цитологических признаков (маркеров апоптоза) и молекулярных процессов, имеющих различия у одноклеточных и многоклеточных организмов.
Апоптоз — форма гибели клетки, проявляющаяся в уменьшении её размера, конденсации и фрагментации хроматина, уплотнении наружной и цитоплазматической мембран без выхода содержимого клетки в окружающую среду. Несмотря на то, что обычно более принципиальным является аспект программированности и активный характер гибели, чем сопутствующие ей морфологические изменения, чаще используется термин «апоптоз», вероятно, из-за его краткости.
Вопрос 18. Гаметогенез. Овогенез. Сперматогенез.
Гаметогенез или предзародышевое развитие — процесс созревания половых клеток, или гамет. Поскольку в ходе гаметогенеза специализация яйцеклеток и спермиев происходит в разных направлениях, обычно выделяют овогенез и сперматогенез соответственно.
Сперматогенез
Процесс образования сперматозоидов называется сперматогенез.
Различают несколько стадий развития сперматозоида. Первая из них — стадия размножения первичных половых клеток — сперматогониев, которые интенсивно делятся путем митоза. Затем эти клетки вступают в профазу I мейоза и превращаются в сперматоциты первого порядка.
В результате непрекращающегося синтеза РНК и,следовательно белка, профазные клетки увеличиваются в размерах – это стадия роста.
Стадия, во время которой проходят одно за другим два мейотических деления получила назваание стадии созревания.
в результате первого деления созревания из одного сперматоцита первого порядка образуется два сперматоцита второго порядка. После второго деления из каждого сперматоцита второго порядка возникают две гаплоидные клетки — сперматиды. Таким образом, из одной исходной клетки, вступившей в мейоз, образуются четыре сперматиды. Они имеют гаплоидный набор хромосом.
В стадии формирования сперматиды превращаются в сперматозоиды
Овогенез
Процесс образования яйцеклетки называется овогенез.
Яйцеклетки образуются в яичниках. Так же как и при образовании сперматозоидов, вступлению в мейоз женских половых клеток предшествует стадия размножения первичных половых клеток — оогониев — путем митоза. Число митотических делений обычно меньше, чем при размножении сперматогониев.
Вступив в профазу I мейоза, оогоний становится ооцитом первого порядка. У млекопитающих и человека этот процесс заканчивается еще до рождения особи. Сформировавшиеся к моменту рождения ооциты первого порядка сохраняются без изменения долгие годы. С наступлением половой зрелости отдельные ооциты периодически вступают в стадию роста. Стадия роста ооцита отличается от соответствующей стадии сперматогенеза своей продолжительностью. Иногда на этой стадии ооцит находится несколько месяцев, достигает гигантских размеров. В его цитоплазме образуется много митохондрий, рибосом, развивается гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть, идет синтез питательных веществ, которые запасаются в виде желточных и белковых гранул.
Накануне мейотических делений, которые обычно происходят одно за другим уже после проникновения в ооцит сперматозоида, ядро ооцита перемещается ближе к поверхности клетки так, что веретено деления формируется почти около самой клеточной мембраны, перпендикулярно к ней. При цитокинезе получается одна крупная клетка, содержащая практически всю цитоплазму (ооцит второго порядка), другая — мелкая, состоящая по существу из ядра с минимальным количеством цитоплазмы. Эту клетку называют 1-м редукционным тельцем.
После второго деления мейоза, при котором цитокинез крупной клетки происходит точно так же, появляется крупная яйцеклетка, или оотида, и 2-е редукционное тельце. Первое редукционное тельце, как правило, тоже делится. Таким образом, возникают четыре гаплоидные клетки. В отличие от сперматогенеза, где образующиеся в ходе мейоза клетки равноценны друг другу, при формирована женских половых клеток результатол мейоза является одна готовая к опло дотворению яйцеклетка и три ре дукционных тельца, которые со вре менем дегенерируют.
