1 понятие о пролиферации клеток и ее значение в медицине.

Пролиферация – это деление клеток, процесс образования новых клеток и внутриклеточных структур (митохондрий, эпс, рибосом). Лежит в основе роста и дифференцировки тканей, обеспечивает непрерывное обновление структур организма. Деление различных клеток иммуной системы лежит в основе иммунитета.

По способности к пролиферации клетки делятся на:

А) постоянно пролиферирующие клетки: клетки кроветворного красного мозга, клетки эпидермиса кожи, половые и эмбриональные клетки.

В) периодически делящиеся:

-в случае обновления погибших клеток в организме

-в процессе регенерации (травмы, опухоли), клетки печени, почек, костные, хрящевые, железы

С) не делящиеся клетки – нервные, мыщечные.

2 периоды клеточного цикла. Характеристика пресинтетического периода.

Клеточный цикл клетки – это период существования клетки от момента ее образования из материнской до собственного деления, специализации или гибели. Кл.цикл делится на интерфазу (пресинтетический, синтетический, постсинтетический) и митоз (профаза, метофаза, анафаза, телофаза).

В течение G₁-фазы клетка увеличивается в размерах и синтезирует мРНК и белки, необходимые для синтеза ДНК. Когда клетка достигает необходимых размеров, а необходимые белки уже синтезированы, клетка вступает в следующую фазу клеточного цикла — S-фазу. Продолжительность каждой фазы, в том числе и G₁-фазы, отличается в разных типах клеток. В соматических клетках человека клеточный цикл длится около 18 часов и на фазу G1 ПРИХОДИТСЯ ТРЕТЬ ЭТОГО ВРЕМЕНИ. G₁-фаза и другие фазы клеточного цикла могут зависеть от факторов роста, таких как питательные вещества, температура и пространства для роста. Для синтеза мРНК и белков должно присутствовать достаточное количество аминокислот.

G₁-фаза особенно важна для клеточного цикла, потому что в этот период клетка определяет, будет ли она делиться или покинет клеточный цикл^[2]. Если клетка остаётся неделящейся вместо перехода в S-фазу, она покидает G₁-фазу и переходит в состояние покоя, называемое G₀-фазой. Вновь вернуться в G₁-фазу из G₀-фазы сложно, но возможно^[1].

На протяжении G₁-фазы клетка остаётся диплоидной (2n)

3 периоды клеточного цикла. Характеристика постсинтетического периода.

 G₂-фаза (от англ. gap — промежуток) — последняя из трёх последовательных фаз интерфазной стадии клеточного цикла, постсинтетическая, или премитотическая. Во время этой фазы происходят интенсивные процессы биосинтеза, исчезают некоторые мембранные органоиды (эпс, лизосомы) они сворачиваются в виде везикул. деление митохондрий и хлоропластов (у растений), увеличение энергетических запасов, репликация центриолей (в тех клетках, где они имеются) и начало образования веретена деления. Таким образом, G₂-фаза является конечным этапом подготовки клетки к делению. Образование тубулина, из которого формируются микротрубочки веретена деления

4 периоды клеточного цикла. Характеристика синтетического периода

  синтетическая (S) (2n4c). Происходит удвоение генетического материала путем репликации ДНК. Она происходит полуконсервативным способом, когда двойная спираль молекулы ДНК расходится на две цепи и на каждой из них синтезируется комплементарная цепочка.

В итоге образуются две идентичные двойные спирали ДНК, каждая из которых состоит из одной новой и старой цепи ДНК. Количество наследственного материала удваивается. Кроме этого, продолжается синтез РНК и белков. Также репликации подвергается небольшая часть митохонд-риальной ДНК (основная же ее часть реплицируется в G2 период

5 периоды клеточного цикла. характеристика митоза

 Стадии митоза.

Процесс митоза принято подразделять на четыре основные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу (рис. 1–3). Так как он непрерывен, смена фаз осуществляется плавно — одна незаметно переходит в другую.

В профазе увеличивается объем ядра, и вследствие спирализации хроматина формируются хромосомы. К концу профазы видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид. Постепенно растворяются ядрышки и ядерная оболочка, и хромосомы оказываются беспорядочно расположенными в цитоплазме клетки. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Формируется ахроматиновое веретено деления, часть нитей которого идет от полюса к полюсу, а часть — прикрепляется к центромерам хромосом. Содержание генетического материала в клетке остается неизменным (2n4c).

В метафазе хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются упорядоченно на экваторе клетки, прикрепляясь центромерами к нитям веретена деления. Содержание генетического материала не изменяется (2n4c).

В анафазе каждая хромосома «расщепляется» на две хроматиды, которые с этого момента называются дочерними хромосомами. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, сокращаются и тянут хроматиды (дочерние хромосомы) к противоположным полюсам клетки. Содержание генетического материала в клетке у каждого полюса представлено диплоидным набором хромосом, но каждая хромосома содержит одну хроматиду (4n4c).

В телофазе расположившиеся у полюсов хромосомы деспирализуются и становятся плохо видимыми. Вокруг хромосом у каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах образуются ядрышки. Разрушается веретено деления. Одновременно идет деление цитоплазмы. Дочерние клетки имеют диплоидный набор хромосом, каждая из которых состоит из одной хроматиды (2n2c)

Роль митоза :сохранение постоянства числа хромосом.

 6 вопрос, см вопросы 2,3,4.

7 вопрос, см вопрос 5

 8 понятие и роль фактора стимуляции (MPF) митоза в митотическом цикле

Комплекс циклин В – Cdk1 приводит к запуску митоза. Поэтому его называют митозстимулирующим фактором. Данный фактор фосфорилируя определенные белки, стимулирует вхождение клетки в митоз. Он образуется в постсинтетический период и достигает пика активности в профазе-метафазе митоза:

– конденсация хромосом, путем фосфорилирования гистонов Н1, образование комплекса белков-конденсинов

– распад ядерной оболочки, ядерной ламины

– распад мембранных эпс, кг

– формирование веретена деления из микротрубочек

-предупреждение ранней цитотомии

Разрушение данного фактора происходит в телофазе, и происходят процессы обратные телофазе.

9 структура и роль циклинов и циклинзависимых киназ в регуляции митотического цикла.

В регуляции клеточного цикла важную роль специальные протеинкиназы – циклинзависимые киназы Cdk. Для активации Cdk требуется связывание с рей специального белка – циклина ( циклин –А,В, Е, Д).

G1:

– Ц-Д- Cdk4 (запускаю митотический цикл)

– Ц-Д- Cdk6 (активируют гены факторов транскрипции)

-Ц-Е- Cdk2 (синтез нуклеотидов и ферментов для репликации ДНК, образование комплексов для следующих стадий кл.цикла)

S:

-Ц-А- Cdk2 (однократная репликация днк)

G2:

-образование компонентов митозстимулирующего фактора. Запуск митоза

Профазе-метафазе митоза: В- Cdk1 (MPF)

– конденсация хромосом, путем фосфорилирования гистонов Н1, образование комплекса белков-конденсинов

– распад ядерной оболочки, ядерной ламины

– распад мембранных эпс, кг

– формирование веретена деления из микротрубочек

-предупреждение ранней цитотомии

Разрушение данного фактора происходит в телофазе, и происходят процессы обратные телофазе

Анафаза. Белок АРС (фактор стимулирующий анафазу) – распад конгезинов, удерживающих хроматиды и разделение хроматид.

Телофаза – разрушение MPF – восстановление ядерной ламины, ядерной оболочки, эпс, кг, образование дочерних ядер, деконденсация хромосом.

Цитокенез – цитотомия, завершение митоза.

 10 регуляторная роль белка р53

 история открытия p53.

Белок p53 был открыт в 1979 году А. Левиным, Д. Лейном и У. Олдом и получил свое название по молекулярной массе (53 килодальтона). В норме p53 является супрессором опухолей.

Функции р53.

Белок p53активирует транскрипцию одних и ингибирует транскрипцию других генов, а также связывается с большим числом других белков, тем самым влияя на многие внутриклеточные процессы. Одной из функций p53 является контроль за состоянием клеточной ДНК. В ответ на сигналы об отклонениях от нормы процессов и о наличии повреждений генетического аппарата р53 активируется, что приводит либо к ускорению процессов репарации, либо к остановке клеточного цикла и при сильном стрессовом стимуле — к апоптозу. Таким образом этот белок предотвращает деление потенциально онкогенных клеток. Функции p53 сводятся к поддержанию генетической идентичности клеток многоклеточного организма, поэтому его часто называют также «хранителем генома».

Значение р53 в развитии рака.

При повреждениях гена белка р53 в 50 % случаев развиваются онкологические заболевания, т. к. недостаточное функционирование этого белка делает возможным клеточное деление даже при повреждениях ДНК. В итоге возрастает генетическая нестабильность и увеличивается частота мутаций, что приводит к накоплению дефектных супрессоров опухолей и онкогенов.

Новые исследования.

Было выяснено, что значение р53 не только в защите от негативных воздействий и повреждений генетического аппарата. В повседневной жизнедеятельности этот белок также модулирует обмен веществ, повышает активность антиоксидантной защиты и процессов детоксикации, влияет на интенсивность белкового синтеза, регулирует процесс репарации неделящихся клеток и стимулирует репродуктивные функции организма, а также функционирует в эмбрионах, защищая их от дефектов развития. Это используется в профилактике таких заболеваний, как атеросклероз, различные расстройства метаболизма, нейродегенеративные патологии и преждевременное старение организма.

Новейшими исследованиями было открыто также отрицательное значение р53 в развитии патологий. Хронические стрессы и локальные воспалительные процессы постоянно стимулируют р53, вызывая апоптоз отдельных клеток и выброс ими активных форм кислорода. В свою очередь, этот дополнительный стресс приводит к запуску дальнейших патологических процессов. Тем самым чрезмерная работа р53 осложняет течение болезни.

11 объекты контроля и сверочные точки

клетка осуществляет самоконтроль собственного состояния. Главное что подвергается к контролю – это состояние наследственного материала, хромосом.

Контрольные точки клеточного цикла:

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.

Предполагается, что механизм регуляции клеточного роста, включающий специфическую точку рестрикции R, мог возникнуть потому, что клеткам, которым из-за условий существования или взаимодействия с другими клетками необходимо перестать делиться, нужны безопасные точка для остановки (R). Про клетки, остановленные в этом покоящемся состоянии, говорят, что они вступили в фазу G0 клеточного цикла.

в зависимости от результатов проверки, результаты:

• Безостановочный переход в след. Стадию цикла
• Задержка на текущей стадии для исправления повреждения в днк (репарации)
• Если повреждения неисправимы, то запускается механизм – апаптоз – программированная гибель клетки.
• Цель апоптоза – недопущение образование клеток «с неправильным кодом».

Характеристика сверочных точек.

G1 – двуцепочные разрывы днк, неправильная сегрегация хромосом, разрушение системы микротрубочек.

S – недостаток нуклеотидов в клетке

G2 – незавешенность репликации участков днк, крупные повреждения днк.

Метафаза – неправильная сборка веретена деления, неприкрепление хроматид к микротрубочкам веретена деления.

12 роль сверочных точек в регуляции митотического цикла

В клетках существуют системы контроля клеточного цикла, предотвращающие дальнейшее размножение клеток, в которых уже произошли или могут произойти нарушения структуры или числа хромосом.

13  Общие представления об апоптозе по команде

Апоптоз – программированная клеточная гибель, в развитии которой активную роль играют запрограммированные внутриклеточные механизмы. Апоптоз переводится как листопад. Апоптоз по команде происходит в результате негативной сигнализации снаружи, передающийся через рецепторы клетки (рецепторы наружной и внутриклеточной мембраны).

Клетка вполне жизнеспособна, но с позиции целостности организма, она является ненужной или даже вредной. Ей посылается черная метка.

• На определенной стадии онтогенеза:

– гибель клеток куколки в ходе развития насекомых

– редукция пронефрона в эмбриогенезе

– исчезновение межпальцевых перегородок – «перепонок»

-гибель гоноцитов и др.половых клеток

2) формирование и функционирование иммуной системы:

– уничтожение аутореактивных клонов Т и В лимфоцитов.

-гибель лимфоцитов под действием Глюкокортикоидов

3) женская репродуктивная система:

– гибель клеток атрезирующих фолликулов

– гибель клеток редуцирующегося желтого тела

– гибель клеток функционального слоя эндометрия

– гибель лактоцитов, при прекращении кормления

14 общие представления об апоптозе изнутри

Апоптоз – программированная клеточная гибель, в развитии которой активную роль играют запрограммированные внутриклеточные механизмы. Апоптоз переводится как листопад. Апоптоз изнутри, причиной его запуска является неудовлетворительное состояние самой клетки. Факторы:

• Чрезмерные (нерепарируемые или плохо репарируемые) повреждения хросомом, многочисленные разрывы днк, нарушение ее конформации.
• Серьезные повреждения внутриклеточных мембран (перекисное окисление липидов, облучение, изменения температуры, определенные химические соединения – оксид азота, супероксидный радикал)
• Деление клетки
• Уничтожение дефектных клеток

15 орудия апоптоза

• Цитоплазматические протеазы – каспазы – разрывают пептидные связи образованные с помощью аспарагиновой кислоты. Не активные предшественницы каспаз – прокаспазы.

Под действием сигнала идущего от плазмолеммы первой активируется каспаза8. Она активирует каспазу3, которую также могут активировать факторы идущие от митохондрий –AIF. AIF активизирует каспазу 9, а она каспазу 3. Далее каспазы 6 и 7.

• Ингибиторы каспаз IAP, для того что каспазы могли хорошо работать, необходимо отсутствие в клетке их ингибиторов.
• Белок р53 (см вопрос 10)

 16 схема включения и работы «апоптоз по команде»

Апоптоз по команде происходит в результате негативной сигнализации снаружи, передающийся через рецепторы клетки (рецепторы наружной и внутриклеточной мембраны).

Клетка вполне жизнеспособна, но с позиции целостности организма, она является ненужной или даже вредной. Ей посылается черная метка.

• На определенной стадии онтогенеза:

– гибель клеток куколки в ходе развития насекомых

– редукция пронефрона в эмбриогенезе

– исчезновение межпальцевых перегородок – «перепонок»

-гибель гоноцитов и др.половых клеток

2) формирование и функционирование иммуной системы:

– уничтожение аутореактивных клонов Т и В лимфоцитов.

-гибель лимфоцитов под действием Глюкокортикоидов

3) женская репродуктивная система:

– гибель клеток атрезирующих фолликулов

– гибель клеток редуцирующегося желтого тела

– гибель клеток функционального слоя эндометрия

– гибель лактоцитов, при прекращении кормления

Схема: – конденсация хроматина и некоторое сжатие клетки

-фрагментация ядра и цитоплазмы с образованием апоптозных телец (фрагменты хроматина оказываются в апопотозых тельцах)

-фагоцитоз апоптозых телец окружающими клетками.

17 схема включения и работы «апоптоз изнутри»

Апоптоз изнутри, причиной его запуска является неудовлетворительное состояние самой клетки. Факторы:

• Чрезмерные (нерепарируемые или плохо репарируемые) повреждения хросомом, многочисленные разрывы днк, нарушение ее конформации.
• Серьезные повреждения внутриклеточных мембран (перекисное окисление липидов, облучение, изменения температуры, определенные химические соединения – оксид азота, супероксидный радикал)
• Деление клетки
• Уничтожение дефектных клеток

Схема: – конденсация хроматина и некоторое сжатие клетки

-фрагментация ядра и цитоплазмы с образованием апоптозных телец (фрагменты хроматина оказываются в апопотозых тельцах)

-фагоцитоз апоптозых телец окружающими клетками

18 клеточный цикл и апоптоз

морфологическими проявлениями апоптоза являются следующие показатели. Сначала клетка теряет свою форму и становится округлой, а потом наступает сморщивание цитомембраны, но без нарушения проницаемости. Наблюдается агрегация хроматина около ядерной оболочки, образование клеточных перетяжек, формирование телец, окруженных мембраной (апоптотические тельца), органеллы клетки остаются интактными.

19 генетическая природа онкогенеза

Генетическую природу онкогенеза подтверждают следующие факторы:

• Опухолевые клетки имеют «неправильный» геном, т.е. у них модифицированы некоторые из ключевых генов
• Наследственные опухоли обусловлены мутацией в половых клетках, а спорадические – мутацией в соматических клетках.
• Опухоли – это следствие поражения не единичного гена, а целой совокупности генов.

Процесс опухолевого процесса это – накопление генетических дефектов, когда их количество превышает критический предел, клетка становится опухолевой.

Опухоли бывают:

• Доброкачественные – производят только избыточную массу клетки, не влияя на функцию окружающей ее нормальной ткани. Не влияет на общее состояние организма.
• Злокачественные – ведут к ухудшению состояния организма, состоянию общей истощенности и поражению органов – метестазами. Чтобы стать злокач опухоль должна преобрести инвазивность – способность врастать в окружающие ткани и влиять на ее норм.функцию.

Этапы развития опухоли:

• Инициация – первая мутация, дающая импульс к дальнейшему неограниченному росту.
• Промотирование – ускор рост и деление
• Прогрессия – накопление нескольких мутаций.

Молекулярно-генетическая изменчивость в опухолях сводится к 3 факторам:

• Активирующие мутации в онкогенах
• Инактивирующие в антионкогенах
• Геномная нестабильность

20 типы генов, отвечающих за онкогенез – мутаторные гены. Примеры.

Мутаторные гены – гены систем контроля за состоянием днк и репараций ее повреждений. При снижении активности мутаторных генов возрастает число мутаций. Это гены ферментов репапации днк. Пример – дефект системы, удаляющей тиминовые димеры. Наследственная болезнь – пигментная ксеродермия, при котором кожа пациента очень чувствительна к свету. Считается предраковым состоянием.

21 типы генов, отвечающих за онкогенез – опухолевые супрессоры. Примеры

Выключение функций данных генов потенциально опасно. Известно около 20 опух супрессоров.

Ген-супрессор опухолей (антионкоген, опухолевый супрессор) — ген, продукт которого обеспечивает профилактику опухолевой трансформации клеток^[1]. Белковые продукты генов-супрессоров называют белками-супрессорами или антионкобелками. Кроме того, антионкогены могут кодировать и микроРНК^[2]. Гены-супрессоры обычно обнаруживаются при инактивирующих мутациях, которые фенотипически проявляются в формировании опухолей. Функционально гены-супрессоры противоположны онкогенам и часто негативно регулируют деление и рост клеток, а также уход от апоптоза. Наиболее известными белками-супрессорами являются p53, pRb и PTEN.

ген-супрессор – ген, отсутствие продукта которого стимулирует образование опухоли. В отличие от онкогенов мутантные аллели генов- супрессоров рецессивны

Первым из опухолевых супрессоров клонировали ген ретинобластомы RB (его дефект ведет к развитию ретинобластомы). Выявление этого гена стало следствием исследований Knudson, изучавшего эпидемиологию ретинобластомы. Большинство случаев этой опухоли спорадические, однако существуют семьи с повышенной частотой развития ретинобластомы. Knudson заметил, что в семейных случаях опухоли чаще бывают двусторонними и многоочаговыми. На основании этих данных он предложил теорию «двойного удара», носящую его имя.

22 типы генов, отвечающих за онкогенез – протоонкогены. Примеры.

Гены препятствующие развитию апоптоза, являются протоонкогенами. Продукты данных генов:

• Закрывают митохондриальные каналы, через которые могли бы выйти проапоптозные факторы (протеаза aif и цитохром с)
• Снижают активность фактора р53 – белок Mdm

Протоонкоген — это обычный ген, который может стать онкогеном из-за мутаций или повышения экспрессии. Многие протоонкогены кодируют белки, которые регулируют клеточный рост и дифференцировку. Протоонкогены часто вовлечены в пути передачи сигнала и в регуляцию митоза, обычно через свои белковые продукты. После активации (которая происходит из-за мутации самого протоонкогена или других генов) протоонкоген становится онкогеном и может вызвать опухоль.^[2] [3]

Примерами продуктов протоонкогенов являются белки, вовлеченных в сигнальные пути — белок RAS, а также белки WNT, Myc, ERK и TRK.

Активация

Протоонкоген может стать онкогеном путём относительно незначительной модификации его естественной функции. Существует три основных пути активации:

• Мутациявнутри протоонкогена, которая меняет структуру белка и
  • повышает активность белка (фермента)
  • при этом утрачивается регуляция экспрессиисоответствующего гена;
• Повышение концентрации белка путём:
  • повышения экспрессии гена (нарушение регуляции экспрессии)
  • повышения стабильности белка, увеличение периода полужизни и, соответственно, активности в клетке
  • дупликациигена (хромосомная перестройка), в результате чего повышается концентрация белка в клетке;
• Транслокация(хромосомная перестройка), которая вызывает:
  • повышение экспрессии гена в нетипичных клетках или в нетипичное время
  • экспрессию постоянно активного гибридного белка. Такой тип перестройки в делящихся стволовых клеткахкостного мозга приводит к лейкемии у взрослых.

23 типы генов, отвечающих за онкогенез вирусные онкогены. Примеры.

Вирусные онкогены – гены вирусного происхождения. Опухолевому перерождению клетки предшествует встраивание вирусных генов в одну из ее хромосом.

Папова-вирусы содержит цепь днк, и обычно не встраиваются в днк, но имеет место продуктивая инфекция, т.е просто образование новых вирусных частиц и разрушение клетки. но в очень редких случаях геномам вируса либо только ее онкогенам удается встроится в одну из хросомом клетки хозяинаю такими онкогенами в днк папова вируса являются t и T гены, которые при обычной инфекции запускают репликацию вирусной днк.

Ретровирусы рнк содержащие, обязательно встраиваются в хромосому хозяина. Стадии:

– обратная транскрипция – синтез цепи -днк на вирусной +рнк как на матрице

– разрушение вирусной рнк в составе образовавщегося гибрида рнк-днк

– синтез цепи +днк, с образованием двухцепочной кольцевой днк, которое проникает в ядро клетки

– встраивание этой днк в хромосому клетки хозяина

– транскрипция вирусных генов.

24 примеры вирусного онкогенеза. Папова пирусы

Примеры – папилломы

25 примеры вирусного онкогенеза. Ретровирусы. 

Примеры – у человека лейкемии, у птиц – саркома рауса.

26 клеточный цикл и канцерогенез

 27 изменчивость и мутации

Изменчивость (в генетике) — это свойство живого организма отвечать на воздействия внешней или внутренней среды приобретением нового биологического признака.

В зависимости от причин, природы и характера изменений различают изменчивость наследственную (мутационную, или генотипическую) и ненаследственную (фенотипическую, или модификационную).

В основе наследственной изменчивости лежат изменения генетического аппарата на любом уровне его организации — ген, хромосома, геном. Возникшее изменение копируется и воспроизводится из поколения в поколение.

Наследственную, или генотипическую, изменчивость делят на комбинативную и мутационную.

Комбинативная изменчивость связана с получением новых сочетаний генов в генотипе, что достигается в результате двух процессов: 1) независимого расхождения хромосом при мейозе и их случайного сочетания при оплодотворении; 2) рекомбинации генов благодаря кроссинговеру; сами наследственные факторы (гены) при этом не меняются, но новые сочетания их между собой приводят к появлению организмов с новым фенотипом.

Мутационная изменчивость является следствием внезапно возникающих наследственных изменений генетического материала — мутаций, не связанных по своей природе с процессами расщепления или рекомбинации.

Мутация может возникнуть в любом гене, любой клетке, на любой стадии развития. При этом способность отдельных генов клетки мутировать (мутабельность) для разных клеток различна. Кроме того, одинаковые изменения генотипов могут по-разному проявляться в разных клетках. Мутация возникает или в обычных условиях существования (спонтанные мутации), или под воздействием специальных условий, например радиации, физических, химических и других агентов (индуцированные мутации). Агент, вызывающий мутацию, называется мутагеном, измененный организм — мутантом.

Все изменения генетического материала подразделяются на генные и хромосомные.

28 классификация мутаций

1. по уровню возникновения:

-генные

-хромосомные

-геномные

2. по типу аллельных взаимодействий:

-рецессивные

-доминантные

3. по влиянию на жизнеспособность особей:

-летальные (приводящие к гибели оршанизмов)

-вредные (снижающие жизнеспособность организма)

-нейтральные (существенно не отражающиеся на жизнедеятельности организма)

-полезные (оказывающие благоприятное воздействие на генотипы особей обеспечивающие преимущественное выживание организмов в конкретных условиях среды)

4. по происхождению:

– спонтанные (возникают под действием неизвестных факторов внутренней среды генотипа, чаще всего как результат ошибок репликации днк)

-индуцированные (возникают под действием мутагенных факторов, внешних и внутренних)

5. по месту возникновения:

-генеративные (возникают в половых клетках или их предшественниках, передаются по наследству потомству и приводят к различным аномалиям развития, являются причиной гибели организма на различных стадиях онтогенеза)

-соматические (возникают в клетках тела. Наследуются только потомками данных клеток при их делении)

29 геномные мутации и его виды

Геномные мутации:

1. С изменением числа геномов:

-гаплоидия (уменьшение числа хромосом в кариотипе вдвое. Соматические клетки гаплоидного организма содержат одинарный (гаплоидный) набор хромосом (n))

-полиплоидия — увеличение числа наборов хромосом, кратное гаплоидному (Зn, 4n, 5n и т.д.). Причины: двойное оплодотворение и отсутствие первого мейотического деления. У человека полиплоидия, а также большинство анеуплоидий приводят к формированию леталей.

2. С изменением числа отдельных хромосом – Анеуплоидия — изменение (уменьшение — моносомия, увеличение — трисомия) числа хромосом в диплоидном наборе, т.е. не кратное гаплоидному (2n+1, 2n-1 и т.д.).

Механизмы возникновения: нерасхождение хромосом (хромосомы в анафазе отходят к одному полюсу, при этом на каждую гамету с одной лишней хромосомой приходится другая — без одной хромосомы) и «анафазное отставание» (в анафазе одна из передвигаемых хромосом отстаёт от всех других).

– Трисомия — наличие трёх гомологичных хромосом в кариотипе (например, по 21-й паре, что приводит к развитию синдрома Дауна; по 18-й паре — синдрома Эдвардса; по 13-й паре — синдрома Патау).

Моносомия — наличие только одной из двух гомологичных хромосом. При моносомии по любой из аутосом нормальное развитие эмбриона невозможно. Единственная совместимая с жизнью моносомия у человека — по хромосоме X — приводит к развитию синдрома Шерешевского—Тернера (45,Х0)

– Нуллисомия

30 хромосомные мутации и его виды

Нарушение целостности хромосомы- разрывы, которые сопровождаются различными перестройками, называемыми хромосомными аберрациями.

Различают внутрихромосомные, межхромосомные и изохромосомные аберрации.

Внутрихромосомные аберрации — аберрации в пределах одной хромосомы. К ним относятся делеции, инверсии и дупликации.

Делеция — утрата одного из участков хромосомы (внутреннего или терминального), что может стать причиной нарушения эмбриогенеза и формирования множественных аномалий развития (например, делеция в регионе короткого плеча хромосомы 5, обозначаемая как 5р-, приводит к недоразвитию гортани, ВПР сердца, отставанию умственного развития). Этот симптомокомплекс обозначен как синдром кошачьего крика, поскольку у больных детей из-за аномалии гортани плач напоминает кошачье мяуканье.

Инверсия — встраивание фрагмента хромосомы на прежнее место после поворота на 180°. В результате нарушается порядок расположения генов.

Дупликация — удвоение (или умножение) какого-либо участка хромосомы (например, трисомия по короткому плечу хромосомы 9 приводит к появлению множественных ВПР, включая микроцефалию, задержку физического, психического и интеллектуального развития).

Межхромосомные аберрации — обмен фрагментами между негомологичными хромосомами. Они получили название транслокаций.

Различают три варианта транслокаций: реципрокные (обмен фрагментами двух хромосом), нереципрокные (перенос фрагмента одной хромосомы на другую), робертсоновские (соединение двух акроцентрических хромосом в районе их центромер с потерей коротких плеч, в результате образуется одна метацентри-ческая хромосома вместо двух акроцентрических).

Изохромосомные аберрации — образование одинаковых, но зеркальных фрагментов двух разных хромосом, содержащих одни и те же наборы генов. Это происходит в результате поперечного разрыва хроматид через центромеры (отсюда другое название — центрическое соединение).

31 генные мутации и ее виды

Генные мутации – изменение строения одного гена. Это изменение в последовательности нуклеотидов: выпадение, вставка, замена и т.п.

Виды генных мутаций:

1. замена одних оснований другими.
2. Сдвиг рамки считывания при изменении количества нуклеотидных пар в составе гена (делеция или вставкав нуклеотидную последовательность днк одной или нескольких пар комплементарных нуклеотидов)
3. Мутации связанные с изменением порядка нуклеотидных последовательностей в прелах гена (инверсии) мутации происходят в следствии поворота участка днк на 180градусов. Из-за этого нарушается считывание информации, в результате изменяется аминокислотная последовательность белка.

Виды мутации:

1 нейтральная мутация – не имеет фенотипического выражения.

2 миссенс мутация – замена нуклеотида в кодирующей части гена – приводит к замене амк в полипептиде

32 мутагенные факторы. Классификация.

Физические мутагены

• ионизирующее излучение(рентгеновское- и гамма-излучения);
• электромагнитное излучение (ультрафиолетовое, в некоторых случаях – видимый свет);
• радиоактивный распад;
• чрезмерно высокая или низкая температура.

Химические мутагены

Химические мутагены являются самыми распространёнными в группе. К ним относятся следующие группы соединений:

• некоторые алкалоиды: колхицин— один из самых распространённых в селекции мутагенов;
• окислители и восстановители (нитраты, азотистая кислотаи её соли — нитриты, активные формы кислорода);
• нитропроизводные мочевины: нитрозометилмочевина,— часто применяются в сельском хозяйстве;
• некоторые пестициды(пестициды группы альдрина, гексахлоран);
• некоторые пищевые добавки(например, ароматические углеводороды, цикламаты);
• продукты переработки нефти;
• органические растворители;
• лекарственные препараты (например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты).

Биологические мутагены;

• некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа);
• продукты обмена веществ(продукты окисления липидов);
• антигенынекоторых микроорганизмов.
• Токсины паразитов, плесневых грибов.

33 репарация и ее виды

Репарация (от лат. reparatio — восстановление) — особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённых при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических реагентов. Осуществляется специальными ферментными системами клетки

Рисунок Основные типы повреждений, обнаруженные в ДНК (Smit K., 1972)

Ферменты репарации

Эндонуклеазы – расщепляют связи внутри ДНК.

Экзонуклеазы – расщепляют связи с концов, могут быть специфичными для 5‘ и 3‘ концов ДНК.

ДНК-полимеразы – заполняют брешь, используя комплементарнуюцепь в виде матрицы.

Лигаза – катализирует образование фосфорнодиэфирных связей, используя энергию гидролиза АТФ.

ДНК-гликозилаза – расщепляет N-гликозидную связь.

АР-эндонуклеза – разрезает ДНК в апуриновых или апиримидиновых участках с образованием 5‘ конца

Типы и механизмы репарации.

Прямая репарация ДНК

Прямое восстановление исходной структуры ДНК или удаление повреждения  (структура поврежденного нуклеотида восстанавливается без его вырезания)

n  Фотореактивация пиримидиновых димеров;

n  репарацию ДНК за счет 3’-5’-экзонуклеазной активности ДНК-полимеразы;

n  репарацию одноцепочечных разрывов ДНК с помощью полинуклеотидлигазы;

n  генетическую репарацию повреждений, вызванных алкильными или метильными группами, путем удаления этих групп специфическими ферментами. Метилтрансферазнаяактивность(гликозилаз удаляют метильные группы)

Эксцизионная репарация

Репарация с удалением поврежденных

оснований

– удаление одного нуклеотида

– удаление фрагмента ДНК

Индуцируемая репарация

SOS-репарация

Рекомбинативная репарация

34 передачи межсигнальных веществ. Гормоны, классификации. Механизмы

Общая схема процесса передачи сигнала включает 5 основных этапов:

1 связывание с лигандом

2 активация рецептора

3 преобразование сигнала

4 активация эффектора

5 Ослабление сигнала

Фосфорилирование и дефосфорилирование основные механизмы внутриклеточной передачи сигнала.

Гормоны – молекулы, образуемые эндокринными клетками и попадающие к клеткам-мишеням через кровь.

Центральные эндокринные железы: гипоталамус (либерины – тиролиберин, гонадолиберин; статины – соматостатин, меланостатин; АДГ антидиуритический гормон или вазопрессин; окситоцин.

Гипофиз: передняя доля – фоликулостимулирующий гормон, тиреотропный, адренокортикотропный, соматотропный.

Эпифиз: мелатонин, антигонадотропин

Переферические э.ж.: щитовидная – тироксин, кальцитонин

Паращитовидная – паратгормон

Надпочечники: альдостерон, кортикостерон.

Железы смешанной секреции: поджелудочная – инсулин, глюкагон

Половые – тестостерон, прогестерон

Классификация:

1. по хим природе: белки или пептиды, производные АМК, стероиды, производные полиненасыщенных жирных кислот.
2. По полярным свойствам: – полярные или гидрофильные (водорастворимые) белки, производные АМК

-неполярные или гидрофобные: стероиды, ппжк

Механизм действия:

1. Гидрофильные гормоны – не проходят через мембрану клетки. Гормон взаимодействуют с белками рецепторами на поверхности клетки-мишени, вызывая возбуждение рецепторов. Возбуждение рецептора приводит к изменению внутриклеточного медиатора, который активирует протеинкиназы – ферменты. Протеинкиназы способны фосфорилировать или дефосфорилировать белки или амк в белках. Это приводит к усилению или ослаблению синтеза белков. Изменение синтеза белков приводит к изменению активности генов. Таким образом конечный результат действия гидрофильных гормонов – генетический аппарат клетки
2. Гидрофобные гормоны – проникают внутрь клетки диффузно через мембрану. Внутри клетки они образуют комплекс внутриклеточный рецептор+гормон. Комплекс проникает в ядро и влияет на активность генов, усиливая или ослабляя синтез белка. Таким образом конечный результат действия гидрофобных гормонов – генетический аппарат клетки

 35 передачи межсигнальных веществ. Гистогормоны, классификации. Механизмы

Общая схема процесса передачи сигнала включает 5 основных этапов:

1 связывание с лигандом

2 активация рецептора

3 преобразование сигнала

4 активация эффектора

5 Ослабление сигнала

Гистогормоны отличаются от гормонов тем, что – вырабатываются неэндокринными клетками, распространяются путем диффузии в межклеточном пространстве, оказывают местное действие – на расположенные недалеко клетки-мишени.

Гистогормон может оказывать:

1. Паракринное действие – если он влияет на другую клетку
2. Аутокринное когда выделившийся клеткой гг в межклеточное пространство действует на рецепторы самой клетки-продуцента
3. Интракринное гг действует на клетку не выделяясь в межклеточное пространство

Классификация:

1. Цитокины:

-интерлейкины, выделяются лейкоцитами, участвуют в воспалительных, иммунных реакциях.

-интерфероны, небольшие сигнальные белки, которые выделяются клетками инфицированными вирусами. Ограничивают белковый синтез. Прекращают образование в клетках новых вирусных частиц.

-малые цитокины – обр при воспалении, активизируют нейтрофилы

-КСФ(колониестимулирующий фактор)

2 факторы роста – белки стимулирующие либо ингибирующие рост и развитие определенных клеток:

-эфр(эпидермальный фактор роста)

-Нфр(фактор роста нейронов)

-фрв(фактор роста фибробластов)

Для каждого гг на поверхности клеток-мишеней д/б спецефический рецептор

36 передачи межсигнальных веществ. Нейромедиаторы и нейромодуляторы. Классификации. Механизмы.

Нейромедиаторы и нейромедиаторы – внеклеточные сигнальные вещества. Выделение нейромедиаторв из пресинаптического окончания в синаптическую щель происходит путем экзоцитоза.

Передают сигнал от пресинаптического окончания к постсинаптическому. Рецепторы нейромедиаторов по механизму передачи сигналов подразделяется:

1. Ионотропные (быстродействующие)
2. Метаботропные (медленнодействующие).

Механизмы действия сигнальных веществ:

1. Сигнальное вещество взаимодействует с рецепторами плазмолеммы, это индуцирует сигнал внутрь клетки и хим модификацию определенных белков. (метаботропные нейромедиаторы, гидрофильные гормоны, гистогормоны, нейромодуляторы)
2. Сигнальное вещество взаимодействует с рецепторами плазмаллемы, данный рецептор еще является ионным каналом, который открывается при взаимодействии с регулятором – ионотропный нейромедипторы
3. Сигнальное вещество проникает внутрь клетки и связывается с цитоплазматическими или ядерными белками рецепторами, и влияет на экспрессию определенных генов – гидрофобные гормоны.