Строен-е и функ органелл эукариот-ой клетки

Генная инженерия. Задачи, методы, достижения и перспективы.

Паразитизм как одна из форм взаимоотношений живых орг-ов. Классиф и пути происх-ия различных групп паразитов. Классиф хозяев.

Вопрос 1

Ядро – форма и размеры зависят от формы и функций клетки.

Составные части:

1)ядерная оболочка - наружная и внутренняя. мембраны, между - перинуклеарное пр-во. Наружная мембрана соединена с каналами эпс. Мембраны пронизаны ядерными порами, через которые вещ-во проникает из ядра в цитоплазму и обратно.

2)ядерный сок (кариолимфа, кариоплазма) – содержит ферменты, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот и рибосом.

3)ядрышки (1 или 2) – не постоянные структуры, исчезают в начале деления и исчезают к его концу. Содержат кислые белки и рнк. Образование связано с хромосомами, имеющими участок – «ядрышковый организатор».

4)хромосомы имеют различную форму, имеют перетяжку, называемую центромерой (различают метацентрические, субметацентрические, акроцентрические, телоцентрические), могут находится в 2-х состояниях:

- конденсированном (спирализованном) – ко времени деления клетки;

- деконденсированном (деспирализованном) – в неделящихся клетках, рабочее состояние

хроматин – окрашиваемое вещество, видное под микроскопом, комплекс ДНК, некоторого количества РНК и белков:

-гистоновых (основные, положительно заряженные при нейтральном рН), количество равно количеству ДНК. Вовлечены в регуляцию экспрессии генов.

-негистоновых (кислые)-гетерогенные белки, принимают участие в регуляции экспрессии.

Гетерохроматин – интенсивно окрашивающийся, в половых хромосомах, в районах повторов отдельх последователоьностей ДНК, в районах, фланкирующих центромеры.Сост из плотно упакованных хроматиновых нитей. Генетически не активен.

Эухроматин – окрашивающийся слабее, образован менее плотно упакованными нитями. Генетически активен.

Каждая хромосома содержит двухцепочечную молеулу ДНК, кот занимает всю её длину.

Основная структурная субединица хроматина – нуклеосома – нить ДНК, намотанная вокруг гистоновой нити.

Функции: -хранение, воспроизведение, передача, реализация наследственной информации

-синтез рибосом из субъединиц

Митохондрии –органоиды в форме нитей, палочек, гранул. Образованы 2-мя мембранами. Содержат белки, фосфолипиды, РНК, ДНК, рибосомы. Внутренняя мембрана имеет выросты – кристы, делящие митохондрию на отсеки, заполненные матриксом. Днк отличается отядерной по своему составу и иногда имеет форму кольца, как у прокариот.

Функции: - окисление с последующим превращением энергии разлагаемых соединений в энергию фосфатных связей (АТФ и АДФ).

- рибосомы (меньше цитоплазматических по размеру) осуществляют синтезе белка

- размножение путём перешнуровки

Пластиды –характерен для клеток растений, отсутствует у животных, грибов, бактерий и сине-зелёных водорослей. Содержат ДНК, хлорофилл.Ранние стадии – пропластиды – сходны с митохондриями, имеющими малое число крист.

Функции: протекание многих метаболических процессов; в лейкопластах – накопление крахмала; в хромопластах – синтезе пигмента; в хроматофорах и хлоропластах – преобразование солнечной энергии в энергию химических связей.

Комплекс Гольджи –построен из мембран, в состав входит система трубочек с пузырьками на концах.

Функции: концентрация, обезвоживание и уплотнение продуктов внутриклеточной секреции и веществ, поступивших извне, предназначенных для выведения из клетки. С ним связаны синтез полисахаридов, липидов, образование зёрен желтка, формирование лизосом, образование борозды деления.

Эндоплазматическая сеть (вакуолярная система)– система мембран, формирующая сеть канальцев и цистерн.

Функции: увеличивает площадь «внутрених поверхностей» клетки, делит её на отсеки, обеспечивает изоляцию ферментных систем. Непосредственное продолжение – ядерная мембрана и плазмолемма.

Участвует в активном перемещении веществ как внутренних, так и поступающих извне.

Гранулярная – несёт рибосомы, синтез белков.

Гладкая – не имеет рибосом, синтез жиров и гликогена

Лизосомы –шаровидная форма, содержат ферменты, разрушающие сложные органич. соединения, микроорганизмы и вирусы, отмершие структуры клетки и целые погибшие клетки. Имеет плотную мембрану.

Группы: - прелизосомы (сод. в-ва, подлеж. перевариванию, но не содержат ферментов)

- собственно лизосомы: а)первичные (сод. вновь синтезированные ферменты)

б)вторичные (слияние первичных с перилизосомами) – аутосомы и гетерофагосомы.

- постлизосомы (остатки непереваренного субстрата)

Рибосомы –небольшие сферические тельца. Расположены в цитоплазме и на мембране эпс. В составе – белок и р-РНК. Сост из 2-х субъединиц. Обычно объединены в группы – полисомы. Формируются ядрышками, а затем поступают в цитоплазму.

Функции: синтез белка

Клеточный центр (центросома) –сост из 1 или 2 центриолей и лучистой сферы вокруг них. Центриоль – цилиндр, стенки которого состоят из 9 параллельно расположенных трубочек.

Функции: центриоли формируют полюсы делящейся клетки.

Микротрубочки –длинные тонкие цилиндры, формируются в результате полимеризации тубулина, содержат фермент атф-азу.

Функции: в делящихся клетках – образуют нити веретена деления, входят в состав ресничек и жгутиков, играют опорную роль, образуют цитоскелет, участвуют в транспорте воды, ионов и некоторых молекул.

Вопрос 2

Область молекулярной биологии и генетики, ставящая своей задачей конструирование генетических структур по заранее намеченному плану, т.е. создание организмов с новой генетической программой.

Осуществляется в 3 этапа:

1)Синтез искусственного гена, или выделение его из клетки донора.

Может осуществляться 2-мя путями: химическим или ферментативным.

Химический синтез – это создание гена с известной нуклеотидной последовательностью. Впервые этим путём был синтезирован ген, кодирующий т-РНК – аланин, сост из 72 нуклеотидов в 1970 г. индийским учёным Корано.

Ферментативный синтез – синтез молекулы ДНК на матрице и-РНК. Процесс обратной транскрипции с помощью фермента обратная транскриптаза. ДНК, полученная в процессе обратной транскрипции, называется ДНК-копией. Полученные путем ферментативного синтеза гены не имеют регуляторных участков, поэтому для обеспечения работы этих генов необходимо присоединять промотор, взятый из генома бактериальной клетки. Таким образом были получены гены, отвечающие за синтез некоторых гормонов: инсулина, соматотропина, глобиновые гены

2)Сшивание полученного гена с векторной молекулой ДНК.

В качестве векторных молекул служат плазмиды бактерий, бактериофаги и вирусы. Плазмидную ДНК выделяют и расщепляют ферментом рестриктазой, превращая кольцевую молекулу в линейную. Причем после разрезания одна из цепей оказывается длиннее другой на несколько нуклеотидов, т.е. формируются так называемые «липкие концы». Эти нуклеотиды могут свободно спариваться с комплементарными нуклеотидами другого фрагмента ДНК с липкими концами. Благодаря этому ДНК из различных источников могут объединяться, образуя рекомбинантные молекулы. Рекомбинантную конструкцию вводят затем в бактерию, где она реплицируется.

3)Введение полученной рекомбинатной молекулы в клетку-реципиент. Если в качестве вектора используется плазмида, то введение происходит по типу трансформации; если в качестве вектора используется фаг или вирус – по типу трансдукции.

Направления в использовании генной инженерии:

1)введение генов эукариот в бактерии и создание микроорганизмов, которые будут синтезировать биологические вещества.

2)генотерапия – получение лечебного эффекта с помощью введения в клетку недостающих (чужеродных) генов.

Клеточная генная терапия ex vivo предполагает:

· выделение и культивирование специфических типов клеток (например, опухолевых);

· введение в них чужеродных генов;

· отбор клеток с рекомбинантными молекулами ДНК;

· трансплантацию этих клеток тому же пациенту.

Генная терапия in vivo основана на прямом введении клонированных и упакованных последовательностей ДНК в ткани больного.

Достижения: нашла широкое применение в изучении нормальной и паталогической наследственности человека, так же найдено применение в сельском хозяйстве.

Вопрос 3

Паразитизм (происходит от греч. parasitos – тунеядец) – форма межвидовых взаимоотношений, при которой один организм (паразит) использует другой в качестве источника питания и среды обитания, обычно принося при этом вред, но не вызывая немедленной гибели.

Существуют зоологическая и экологические классификации паразитов Зоологическая классификация устанавливает принадлежность паразита к определенным систематическим категориям: типу, классу, отряду, семейству, роду. Экологические классификации основаны на особенностях образа жизни паразита.

А. По выбору хозяина:

· специфические паразиты – паразитируют только на одном виде животных (острица, карликовый цепень, вошь);

· неспецифические паразиты – паразитируют на разных видах животных (комары, широкий лентец, трихинелла).

Б. По локализации паразита в организме хозяина:

· эктопаразиты – паразитируют на внешних покровах хозяина (кровососущие членистоногие );

· эндопаразиты – средой обитания является организм хозяина:

а) в полостных органах, связанных с внешней средой (пищеварительная, дыхательная и мочеполовая системы) – аскарида, легочный сосальщик;

б) в тканях – ришта, трихинелла;

в) внутриклеточные (малярийный плазмодий);

· переходные формы. Например, чесоточный зудень.

В. По степени связи цикла развития паразита с организмом хозяина:

· постоянные паразиты – весь цикл развития проходит в организме одного хозяина (трихомонада, чесоточный зудень, вши);

· временные паразиты – лишь часть цикла развития проходит в организме хозяина (кровососущие насекомые, черви).

Г. По числу хозяев, закономерно сменяющихся в цикле развития:

· однохозяинные паразиты;

· двуххозяинные паразиты;

· треххозяинные паразиты;

· многохозяинные паразиты.

Происхождение паразитизма

Паразиты произошли от свободноживущих форм.

Пут происхождения:

1. Большая часть эктопаразитов происходит из хищников. Особенно много примеров постепенного перехода к паразитизму наблюдается среди членистоногих. Большинство эктопаразитов перешли к паразитизму за счет удлинения сроков питания и контактов с хозяином, что в конечном счете привело к появлению постоянных паразитов (например, вшей).

2. На основе комменсализма. Пухоеды – эктопаразиты птиц – произошли от насекомых, сначала поселявшихся в гнездах и питавшихся органическими остатками, а со временем перешедших к питанию перьями птиц.

3. От сидячего образа жизни. Круглоресничные инфузории Trichodina, все их родичи ведут прикрепленный образ жизни. Многие из них при этом прикрепляются не ко дну водоема, а к живым организмам.

4. Основная масса эндопаразитов образовалась в результате случайного заноса в пищеварительный тракт цист, яиц или личинок свободноживущих видов, предварительно имевших адаптации к обитанию в почве или воде, содержащей избыток органического вещества.

5. Не исключена возможность происхождения эндопаразитизма на основе эктопаразитизма. Примером этого может служить пухоед пеликана, который мигрировал с перьев этой птицы в ее громадный подклювный мешок и вместо перьев стал питаться кровью.

6. Происхождение кровепаразитов у некоторых позвоночных хозяев связано со случайным проникновением в их кровяное русло кишечных паразитов беспозвоночных при питании последних (членистоногих) на позвоночных. То есть кишечные паразиты членистоногих вторично приспособились к новой среде обитания в кровяном русле позвоночных, куда они случайно попадали при акте кровососания.

Классификация хозяев: Окончательные (основные, дефинитивные) – хозяева, в организме которых паразит находится в половозрелой стадии или размножается половым способом (маляр. комар - малярийного плазмодия, человек – половозрел. свин. цепня).

Промежуточные – хозяева, в организме которых паразит находится в личиночной стадии или размножается бесполым способам (человек для малярийного плазмодия; свиньи, кабаны для свиного цепня).

Резервуарные– хозяева, не являющиеся обязательными в жизненном цикле паразита, но попав в организм которых, паразит не погибает, хотя и не получает дальнейшего развития. В резервуарном хозяине происходит накопление паразитов. При поедании резервуарного хозяина окончательным хозяином паразит завершает свое развитие в его организме. Например, в кишечнике человека может паразитировать лентец широкий. резервуарный хозяин-щука.

Билет 22