ЭКЗАМЕНАЦИОННОЕ ЗАДАНИЕ №29

I ситуационные задачи

№1.

I) Исследования, проводимые в течение последних 40 лет, позволили выявить причины возникновения таких серьезных наследственных заболеваний человека, как пигментная ксеродерма, трихотиодистрофня, Прогирия, анемия Фанкони. Одной из них является нарушение механизма репарации ДНК.

2) В чем заключается процесс репарации ДНК? Каково его значение?

3) Какие свойства и особенности организации ДНК лежат в основе репарации?

4) Назовите виды репарации, опишите различия между ними.

5) Какие ферменты обеспечивают дорепликативную репарацию? Какова их роль в процессе репарации?

6) Какие процессы, кроме репарации, обеспечивают поддержание генетического гомеостаза?

1). Репарация -молеку­лярное восстановление исходной нуклеотидной последовательности ДНК.

Механизм репарации основан на наличии в мо­лекуле ДНК двух компле­ментарных цепей. Искаже­ние последовательности нуклеотидов в одной из них обнаруживается специ­фическими ферментами. Исправление ошибок в молекуле ДНК может происходить в разные периоды клеточного цикла и с участием ферментов репарации.Затем соответствующий участок удаляется и заме­щается новым, синтезиро­ванным на второй комплементарной цепи ДНК. Такую репарацию называют эксцизионной, т. е. с «вырезанием». Она осуществляется до очередного цикла репликации, поэтому ее называют также дорепликативной.

2). Молекула ДНК отличается химической инертностью, устойчивостью к внешним воздействиям, точностью самокопирования, способностью к самокоррекции, что лежит в основе поддержания генетического гомеостаза. Несмотря на эффективность самокоррекции в молекуле ДНК могут возникать ошибки, в результате спонтанно происходящих процессов, действия УФ-облучения, реакционно-способных соединений, нарушающих нормальное спаривание нуклеотидов.

3). Различают:

· Дорепликативную репарацию- процесс восстановления поврежденной ДНК к ее удвоение. Простейших случаях разрывы могут быть восстановлены ферментом лигазы. В других случаях используется полная ферментативная система репарации.

· Репликативыную репарацию-совокупность процессов восстановления ДНК в ходе репликации. При этом поврежденный участок удаляется протяжении репликации в зоне роста цепи. В обеспечении высокой точности репликации значительная роль принадлежит механизму самокоррекции, который осуществляется ДНК-полимеразой или тесно связанным с ней ферментом эндонуклеазой. Этот процесс связан с определением ошибке включенного в цепь нуклеотида, отщеплением его и заменой на соответствующий. В результате этого частота ошибок снижается в 10 раз. Пострепликативна репарация. ее механизм точно не изучен. При пострепликативний репарации происходит вырезание поврежденного участка и сшивания концов. При этом клетка может сохранять жизнеспособность и передавать дефектную ДНК дочерним клеткам. Допускают возможность разных вариантов синтеза ДНК на поврежденной матрице.

· пострепликативную репарацию – осуществяется путем рекомбинации ( обмена фрагмента) между двумя вновь образованными двойными спиралями ДНК.

4). Восстановление исходной структуры ДНК требует участия ряда ферментов. Важным моментом в запуске механизма репарации является обнаружение ошибки в структуре ДНК. Нередко такие ошибки возникают во вновь синтезированной цепи в процессе репликации. Ферменты репарации должны обнаружить именно эту цепь. У многих видов живых организмов вновь синтезированная цепь ДНК отличается от материнской степенью метилирования ее азотистых оснований, которое отстает от синтеза. Репарации при этом подвергается неметилированная цепь. Объектом узна­вания ферментами репарации могут также служить разрывы в цепи ДНК.

У высших организмов, где синтез ДНК происходит не непрерывно, а отдельными репликонами, вновь синтезируемая цепь ДНК имеет разрывы, что делает возможным ее узнавание.

Восстановление структуры ДНК при утрате пуриновых оснований одной из ее цепей предполагает обнаружение дефекта с помощью фермента эндонуклеазы, которая разрывает фосфоэфирную связь в месте повреждения цепи. Затем изменен­ный участок с несколькими примыкающими к нему нуклеотидами удаляется фер­ментом экзонуклеазой, а на его месте в соответствии с порядком оснований комплементарной цепи образуется правильная нуклеотидная последовательность.

При изменении одного из оснований в цепи ДНК в восстановлении исходной структуры принимают участие ферменты ДНК-гликозилазы числом около 20. Они специфически узнают повреждения, обусловленные дезаминированием, алкилиро- ванием и другими структурными преобразованиями оснований. Такие модифици­рованные основания удаляются. Возникают участки, лишенные оснований, которые репарируются, как при утрате пуринов. Если восстановление нормальной структуры не осуществляется, например в случае дезаминирования азотистых оснований, происходит замена одних пар комплементарных оснований другими —пара Ц—Г может заменяться парой Т—А и т. п.

Образование в полинуклеотидных цепях под действием УФ-лучей тиминовых димеров (Т—-Т) требует участия ферментов, узнающих не отдельные измененные основания, а более протяженные повреждения структуры ДНК. Репаративный процесс в этом случае также связан с удалением участка, несущего димер, и восстановлением нормальной последовательности нуклеотидов путем синтеза на комплементарной цепи ДНК.

5). Саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды. ( наверно, не уверенна в этом ответе)

№2

В эмбриогенезе у человека поочередно закладываются три вида почек (предпочка, первичная и вторичная), характерные для позвоночных животных. Изучение развития почек в онтогенезе человека помогает выяснить механизм возникновения пороков развития выделительной системы.

1. Опишите строение нефрона предпочки.

2. Какое строение имеет нефрон первичной почки? Укажите прогрессивные признаки строения по сравнению с нефроном предпочки.

3. Опишите строение нефрона вторичной почки. Укажите прогрессивные изменения по сравнению с нефроном первичной почки.

4. Какие функции выполняют отдельные структурные компоненты вторичной почки: почечное тельце, извитые канальцы, петля нефрона?

5. Какие пороки развития почек у человека можно объяснить филогенетическими связями?

1).Нефрон предпочки состоит их воронки, которая открывается в целом, и короткого почечного канальца. Продукты диссимиляции фильтруются в целом из наружного клубочка кровеносных капилляров, который расположен вблизи воронки. Примитивизм этого нефрона обусловлен его связью с целомом и несовершенным процессом реабсорбции.

2).Нефрон первичной почки состоит из почечного тельца и длинного извитого канальца, сохраняется воронка, но она не функционирует. Почечное тельце состоит из почечной капсулы, окружающей клубочек капилляров, благодаря чему устанавливается непосредственный контакт выделительной и кровеносной систем и утрачивается связь с целомом. Количество нефронов увеличивается с 6-12 у предпочки до 100.

3).Нефрон вторичной почки также состоит из почечного тельца и длинного извитого канальца, который делится на три отдела: проксимальный, дистальный и петлю нефрона. Благодаря этим структурам возрастает уровень клубочковой фильтрации и реабсорбции в извитых канальцах.

4). В почечном тельце происходит ультрафильтрация из клубочков капилляров в почечную капсулу: глюкозы, аминокислот, витаминов, мочевины, некоторых гормонов, воды. Образуется первичная моча. В проксимальном извитом канальце происходит избирательная реабсорбция в кровоток из первичного фильтрата наибольшего количества его компонентов: глюкозы, витаминов, воды, гормонов, части мочевины, хлористого натрия. В обратном направлении, из крови в извитой каналец, секретируются мочевая кислота и лекарственные препараты. В петле нефрона происходит реабсорбция воды, ионов натрия, хлора.

5).Филогенетическими связями можно объяснить следующие пороки развития почек: эктопия почек – расположение ее в подвздошной или в тазовой областях; дисплазия почек – недоразвитие структуры нефронов; поликистоз почек и т.д.

№3

В семье молодых родителей родился ребенок с незаращением верхней губы и вторичного неба. Мать ребенка на 6-ой неделе беременности перенесла грипп средней тяжести. У родственников со стороны обоих родителей указанных пороков не было.

1. Почему заболевание матери гриппом на 6-ой неделе беременности привело к рождению ребенка с данным пороком развития?

2. Нарушение каких клеточных процессов обусловило эти пороки развития?

3. Какие клеточные процессы происходят у зародыша в гисто- и органогенезе?

4. Что такое тератогены, их классификация?

5. Возможно ли рождение второго ребенка с таким же пороком развития?

Ответ

1).Применение лекарственных средств во время беременности является одним из факторов риска развития врожденных пороков у плода.

2). Установлено, что формирование пороков развития происходит в результате нарушения процессов размножения, миграции и дифференцировки клеток, гибели отдельных клеточных масс, замедления их рассасывания, нарушения адгезии тканей.

3). В основе гисто- и органогенеза лежат следующие процессы: митотическое деление(пролиферация), индукция, детерминация, рост, миграция и дифференцировка клеток. В результате этих прцессов вначале образуются осевые зачатки комплексов органов(хорда, нервная трубка, кишечная трубка, мезодермальные компплексы).

4).Тератоген- вещество, при воздействии на организм вызывающее возникновение уродств и других аномалий в его развитии. Классификация лекарственных средств по степени тератогенности:

• Категория А — препараты с невыявленным тератогенным действием ни в клинике, ни в эксперименте. Полностью исключить риск тератогенности никакие исследования не позволяют.
• Категория В — препараты, у которых отсутствовала тератогенность в эксперименте, однако клинических данных нет.
• Категория С — препараты, оказывающие неблагоприятное действие на плод в эксперименте, но адекватного клинического контроля нет.
• Категория D — препараты, оказывающие тератогенное действие, но необходимость их применения превышает потенциальный риск поражения плода. Эти препараты назначают по жизненным показаниям. Женщина должна быть информирована о возможных последствиях для плода.
• Категория Х — препараты с доказанной тератогенностью в эксперименте и клинике. Противопоказаны при беременности.

5. Риск рождения второго ребенка с врожденным пороком развития невелик, т.к. нет наследственной предрасположенности.