Воспроизведение на молекулярном и клеточном уровнях

Лекция №4

Актуальность определяется тем, что современные данные по структуре ДНК человека достаточны для понимания всех главных особенностей. В настоящее время не требуется доказательств, что почти все свойства живых организмов такие как активный перенос через клеточные мембраны, передача нервного импульсамогут быть поняты на молекулярном уровне. Центральными явлениями в процессе воспроизведения живого является аутрепродукция: ДНК,…Все эти являются направлены на то, чтобы дочерние клетки получили всю долготу.

Принципы самопроизведения ДНК заложена основа устойчивого сохранения всей специфики ген информации данного виды информации.

Воспроизведение ДНК

Для осуществления аутрепродукции необходимы ферменты 4 типов нуклеотидов для полимерации полинуклеотидной цепи, энергия. Синтез ДНК идет с затратой энергии, поэтому он не может состояться при использовании простых нк – они должны быть обогащены энергией ( присоединения пирофосфата АТФ – фосфолирование). АТФ-аккумулятор и переносчик энергии имеет адениновую кислоту, в составе нуклеиновых кислот. От АТФ выпадает фосфорный остаток, который переноситься на другую кислоту, которая является основой А,Т,Г,Ц.

Согласно модели Уотсона и Крика(полуконсервативный метод)разрыв между водородными связями воды к одноклеточным. В результате разрыва водородных связей образуется 2 цепочечный полинуклеотид – каждая из них становиться матрицей для новой цепи. Репликация ДНК сов-ся в 2 этапа:

1.Раскручивание и разделение

2.Каждая цепь действует как матрица, действующая как 2 ДНК.

1958 – Мэссельсон и Сталь подтвердили гипотезу Уотсона и Крика-кишечная палочка. Прослеживая изменение, происходящее в палочке они полностью доказали правильность гипотезы о полуконсервативном способерепликации ДНК. В процессе репликации ДНК работает фермент ДНК-полимераза. Кормберг обнаружил фермент, способный синтезировать ДНК-полимеразу.

1959 - Кормберн и Очуа получили Нобелевскую премию за открытие биомеханизма синтеза ДНК и РНК. Этот синтез невозможен без высокомолекулярной ДНК-затравки. ДНК-полимераза не может определить ДНК нуклеотида, она способна регулярной.. фермент может работать в присутствии ДНК-затравки, которая определяет порядок расположения нуклеотид в продуктах синтеза.

Фрагмент ДНК от 1 точки до другой образует единицу репликации – репликон. Спираль род-й ДНК распределяется и потом разделяется. Область распределения полицепей – репликационная вилка. В каждой области при участии фермента к освобод-ся связям присоединяться свободные нуклеозитриптофазы из нуклеоплазмы. В синтезе инвитро было установлено, что комплементарные нити ДНК синтезируются в противоположных направлениях. И каждый тип ДНК имеет уникальную динукл-ю последовательность – 1 из 2 репликационной цепей репликируются непрерывно и синтез быстрей – лизирующая. Синтез другой медленный, так как из отдельных фрагментов – запаздывающая(рестриктаза разрезает, объединение реплик-м фрагментов в единое целое с помощью ДНК-лигазы-сшивает)

1970 – I рестриктаза. 1978 – Нобелевская премия Натансу, Смит, Арбер за открытие фермента. Вэсрих открыл фермент ДНК-лигазу.

Синтез ДНК инвитро – биологический процесс. Подтверждаеться гипотеза Уотсона и Крика о структуре хром ДНК после разделения мышцы. Репликация я-РНК происходит в синтезируемый период интерфазы. Аутрепродукция хромосом и деление клетки направлены на то, чтобы дочерние клетки получили всю информацию в клетке. Чередование – основа клеточного цикла (повторение событий, занимаемый определенное время). Клетка делиться примерно 50 раз и отмирает.

Клеточный цикл состоит из 3 стадий:

Интерфаза: G1(пресинтетический), S(синтетический), G2(постсинтетический)

Митоз:

Профаза – длительна. Интерфазные деконденсированные и репликационные нити хромосом, нити проходят в компактную форму. Образование аппарата веретена деления (выстраивание d-хромосом из 2х сестринских хроматид)

Метафаза – хромосомы состоят из 2х хроматид. Выстраиваеться на экваторе клетки, формируя метафазную пластинку

Анафаза – расщепление центромерной области каждой S-хромосом – полностью разделяеться (каждая по 46 хромосом в дочерних)

Телофаза – у каждого полюса – деспирилизация хромосом в обратном порядке от хромосомного уровня. Наследственное в-во принимает вид упаковок. Образование ядрышка\. Ядерной оболочки в ядре парноплазмы. Цитокинез – деление цитоплазмы.

Роль митоза: 2 дочерние клетки, что и материальная. Механизм поддержания гомеостаза(способность организма сохранять равновесие среды в условиях изменяющихся условий среды)

Здоровье поддерживается за счет гомеостаза. Нарушение – дисгомеостаз, болезнь

Причины дисгомеостаза:

1)Усиление воздействия факторов среды

2)Ограничение возможности врожденной нормой реакции(размах признака в зависимости от генотипа факторов среды)

Пол Нерс – нобелевский лауреат, 1854,в области медицины и физиологии. В 2001г- регуляция клеточного цикла эукориот циклином и циклозависимыми циназами. Президент университета, доктор биол наук и философии. Открытие на гене SDS-2 – дрожжей. Ген контролировал клеточный цикл переход от G1 к S, G2 – митоз. 1977г – обновил гомолог ген у человека. ДК1 – циклозависимая киназа. 1989г – член королевского общества, иностр член США. 1988 – Альберта Ласкера премия. Полнерс с Тимати Ханта(сэр дворянского происхождения, 9.02.43-лауреат Нобелевской премии) и Лелант Хартвел – Нобелевская премия в области медицины и физиологии в образование клет цикла.

Лилант Хартвелл – 30.10.39. – президент онкологического центра «Фреда Ханчерсова» Сиэтл. Нобел. премия за открытие гена, участвующего в клеточном цикле. В 70-71 г открыл, что у генов, которые отвечают за регенерацию клеточного цикла Кл деления мутации могут вызвать онкологические заболевания. 1988 – премия Альберта Ланскера за фундаментальные исследования.

Премию заслужили тем, что независимо изучили механизмы размножения, который присущи каждой 100 тысяч миллиард клеток. Все клетки делаться, передавая равные количества в дочерние, но когда нормальный процесс нарушается – клетки делаться бесконтрольно – раковая опухоль. Их исследования обеспечили прорыв в понимании того, как норм клетки контролируют деление. Ли Хартвел, работая на модели бактериальной клетки открыл класс ранних делений клетки S периода. Д. Паулнерс – открыл онколог клетки дрожжей, затем вывел и идентифицировал человеческий ген, кодирующий синтез спец белка, блокирующий клеточное деление. Именно тогда клеточное деление не остаётся и начинается бесконтрольный клеточный рост.

Важным звеном в понимании механизмов деления стали результаты деления Ти Ханта-он открыл существование особого типа биомолекул циклинов, которые регулируют деятельность белка, открытого Паулем Нернсом. Этот белок, остан-й в нужный момент Клеточный цикл включается под активированным действием циклина или не включаеться.

Эти ученые открыли гены, индецированные 1 стадии клеточного деления. Выявлен белок, кодирующий генами и обновлены и изучены биол регуляторы белка. В результате исследований выявлены точные цели при раке – соверш опр гены, специф белок, кодирующий геном, активные биомолекулы циклины. Воздействие на эти цели можно добиться прекращением бесконтольного деления или даже выстланные норм ритма Кл деления – излечение рака.

Пример: рождение на свет и внедрение в практику для лечение хронический миеловидной лейкимии. STI581 –гилмек. В США регистрируются 10 случаев заболевания. Эффективности нет. Гилмек, который лечили больных, способствовал стойкому улучшению 90 % больных. Причины возникновения лейкимии миелов-й являются патогенный белок, кодирующий изменению участками хромосом. Именно он вызывает образование количества злокачественных белых телец, что приводит к вредным изменениям систем органов. Гимиер блокирует сигналы, который несет патогенный белок и предотвращает возникновение, созревание лейкоцитк. Только блокирует сигналы! Но достаточно, чтобы оказать эффект при заболевании. У гилмека – единственный метод лечениямиеловидной лейкимии – пересадка костного мозга, который в 40% -смерть. Гилмек – средство, являеться эффективным при лечении моиеловидной лейкимии, который сразу действуют на причину заболевания.

Амитоз – нарушение гомеостаза. Неравномерное деление клетки. Встречается в клетках отживающих. Неспособных. В стареющих клетках сопровождаются наростанием биосинтетических процессов – репликация, репарация, трансляция, транскрипция. Изменяется состав цитоплазмы, структура и функции органоидов, что ведет функциональные нарушение на всех последующих уровнях. По мере угасания – естественная смерть. Иногда амитоз в норме в зародышевых оболочках животных.

Плюсы – процессы регенерации тканей и органов. Амитоз – деление клетки, у которых ядро в интерфазном состоянии. Нет конденсации хромосом и веретена деления. Появление 2х клеток, однако, происходит разделения ядра на 2 и многоядерных клеток.