Шпаргалка по "Биологии"

(пируват) СН₃СОСООН+НАД*Н → С₃Н₆О₃ (лактат)+НАД⁺

3. Полное окисление (дыхание или кислородный этап), протекает при обязательном участии кислорода. Аэробное дыхание представляет собой цепь реакций, контролируемых ферментами внутренней мембраной и матриксом митохондрий. Попав в митохондрию, ПВК взаимодействует с ферментами матрикса и образует: диоксид углерода, который выводится из клетки; атомы водорода, которые в составе переносчиков направляются к внутренней мембране; ацетилкофермент А (ацетил-КоА), который вовлекается в цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Цикл Кребса – это цепь последовательных реакций, в ходе которых из одной молекулы ацетил-КоА образуется 2^е молекулы СО₂ , молекула АТФ и 4^ре пары водорода, передаваемые на молекулы переносчики – НАД и ФАД. Суммарную реакцию гликолиза и цикла Кребса можно определить в следующем виде:

С₆Н₁₂О₆+6Н₂О → 6СО₂+4АТФ+12(НАД*Н₂+ФАД*Н₂)

Итак, в  результате бескислородного этапа  диссимиляции и цикла Кребса молекула глюкозы расщепляется до неорганического  диоксида углерода, а высвободившаяся  при этом энергия частично расходуется  на синтез АТФ, но в основном сберегается  в нагруженных электронами переносчиках НАД*Н₂ и ФАД*Н₂ . Белки переносчики транспортируют атомы водорода к внутренней мембране митохондрий, где передают их по цепи встроенных в мембрану белков. Транспорт частиц по цепи переноса осуществляется таким образом, что протоны остаются на внешней стороне мембраны и накапливаются в межмембранном пространстве, превращая его в Н⁺ резервуар, а электроны передаются на внутреннюю поверхность внутренней митохондриальной мембраны, где соединяются в конечном итоге с кислородом:

О₂+е^- → О₂^-

В результате деятельности ферментов цепи переноса электронов внутренняя мембрана митохондрий  изнутри заряжается отрицательно, а  снаружи – положительно, так что  между её поверхностями создаётся  разность потенциалов. Когда разность потенциалов достигает критического уровня, положительно заряженные частицы  Н⁺ силой электрического поля начинают проталкиваться через канал АТФазы и, оказавшись на внутренней поверхности мембраны, взаимодействуют с кислородом, образуя воду:

О₂+2Н⁺ → Н₂О

При этом энергия транспортирующихся ионов  водорода используется для фосфорилирования АДФ в АТФ:

АДФ+Ф → АТФ

Известно, что 55% энергии запасается в химических связях АТФ, а 45% - рассеивается в виде теплоты. Синтез АТФ в процессе клеточного дыхания тесно сопряжён с транспортом  ионов по цепи переноса и называется окислительным фосфорилированием.

2С₃Н₆О₃+36АДФ+36Ф+6О₂ →(+НАД)→ 6СО₂+36АТФ+6Н₂О

№11

Существование клеток во времени (клеточный  цикл)

Увеличение числа клеток происходит путем деления исходной клетки. Обычно делению клеток предшествует редупликация хромосомного аппарата, синтез ДНК. Время существования клетки от деления до следующего деления или смерти называют клеточным (жизненным) циклом. В течение жизни клетки растут, дифференцируются, выполняют определенные функции, размножаются, гибнут. В клеточном цикле можно выделить митотический цикл, включающий подготовку клеток к делению и само деление. В жизненном цикле есть периоды, когда клетки выполняют определенные функции.

В, организме высших позвоночных  не все клетки постоянно делятся. Есть специализированные клетки, потерявшие способность к делению (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, нервные клетки). Другие клетки способны постоянно делиться. Они обнаружены в обновляющихся тканях (эпителиальных), в кроветворных органах. Например, клетки покровного эпителия, кроветворные клетки костного мозга могут постоянно делиться, заменяя погибшие. Многие клетки, не размножающиеся в обычных условиях, начинают делиться в процессе восстановления после повреждения органа и репаративной регенерации органов и тканей. Клетки, находящиеся в клеточном цикле, содержат различное количество ДНК, в зависимости от стадии этого цикла. Мужские и женские половые клетки имеют гаплоидный набор хромосом (n) и количество ДНК (с). При оплодотворении происходит слияние этих клеток, в результате чего образуется диплоидная клетка с 2n набором хромосом и 4с количеством ДНК. Удвоение ДНК происходит в синтетическом периоде интерфазы. Клетки к делению приступают только после этого периода.

Подготовка  клетки к делению

В клеточном цикле  можно выделить собственно митоз  и интерфазу, включающую пресинтетический (постмитотический) — G1 период, синтетический (S) период и постсинтетический (премитотический) - G2 период.

Подготовка клетки к  делению происходит в интерфазе. Пресинтетический период интерфазы - самый  длительный. Он может продолжаться у эукариот от 10 часов до нескольких суток.

В пресинтетическом периоде (G1), наступающем сразу после деления, клетки имеют диплоидный (2n) набор хромосом и 2с генетического материала ДНК. В этот период начинается рост клеток, синтез белков, РНК. Происходит подготовка клеток к синтезу ДНК (S-период). Повышается активность ферментов, участвующих в энергетическом обмене.

В S-периоде (синтетическом) происходит репликация молекул ДНК, синтез белков - гистонов, с которыми связана каждая нить ДНК. Синтез РНК увеличивается соответственно количеству ДНК. При репликации две спирали молекулы ДНК раскручиваются, рвутся водородные связи, и каждая становится матрицей для воспроизводства новых цепей ДНК. Синтез новых молекул ДНК осуществляется при участии ферментов. Каждая из двух дочерних молекул обязательно включает одну старую и одну новую спираль. Новые молекулы идентичны старым. Такой способ репликации называют полуконсервативным. В S-периоде начинается удвоение центриолей. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, содержит ДНК 4с. Число хромосом не меняется (2n). Продолжительность синтеза ДНК - S-период митотического цикла - длится 6-12 часов у млекопитающих.

В постсинтетический период (G2) происходит синтез РНК, накапливается энергия АТФ, необходимая для деления клетки, завершается удвоение центриолей, митохондрий, пластид, синтезируются белки, из которых строится ахроматиновое веретено деления, заканчивается рост клетки. Ни содержание ДНК (4с), ни число хромосом (2n) не изменяется.

Продолжительность этого  периода – 3 - 6 часов. Длительность клеточного цикла разная у разных клеток, но постоянна для данной ткани. Например, в культуре раковых клеток человека длительность G1-периода равна 8,5 часов, S - 6,2 часа, G2 - 4,6 часов. Длительность митоза составляет 0,6 часа. Весь клеточный  цикл длится 19,9 часов.

№12

Механизмы клеточной пролиферации (митоз)

Существуют три способа  деления клетки: митоз, амитоз, мейоз. Митоз - mitos (греч. - нити) - непрямое деление  клетки.

Митоз состоит из четырех  фаз: профазы, метафазы, анафазы, телофазы.

Профаза занимает — 0,60 времени  от всего митоза, метафаза — 0,05 времени, анафаза — 0,05 и телофаза — 0,3 времени  всего митоза. Длительность митоза различна у разных клеток, но не менее 10 минут. В интерфазном ядре хромосомы  под световым микроскопом не видны.

В профазе увеличивается объем ядра. Хромосомы спирализуются, становятся видимыми, укорачиваются, утолщаются. Видно, что они состоят из двух хроматид, соединенных центромерой. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Формируется веретено деления. К концу профазы ядрышки и ядерная оболочка растворяются, и хромосомы оказываются в цитоплазме. Профаза - самая продолжительная фаза митоза. В профазе набор хромосом равен 2n, и количество ДНК равно 4с.

В метафазе спирализация достигает максимума, хромосомы располагаются в экваториальной плоскости веретена, образуя метафазную пластинку. Сестринские центромеры и хроматиды обращены к противоположным полюсам. Митотическое веретено полностью сформировано и состоит из нитей, соединяющих полюса с центромерами хромосом. Отчетливо видно, что хромосомы состоят из двух хроматид, соединенных в области центромеры. Четко видны число и форма хромосом, что позволяет сосчитать их и изучить строение. Метафаза очень короткая.

В анафазе центромеры разъединяются, хроматиды (дочерние хромосомы) становятся самостоятельными. Нити веретена деления, прикрепленные к центромерам, тянут дочерние хромосомы к полюсам клетки. Движение хромосом обеспечивается взаимодействием центромерных участков хромосом с микротрубочками веретена деления. В клетке находятся два диплоидных набора хромосом. Анафаза очень короткая.

Митоз заканчивается телофазой. Хромосомы, состоящие из одной хроматиды, находятся у полюсов клетки. Они деспирализуются и становятся невидимы. Образуется ядерная оболочка, нити ахроматинового веретена распадаются. В ядре формируется ядрышко. Происходит деление цитоплазмы (цитотомия и цитокинез) и образование двух дочерних клеток. В клетках животных цитоплазма делится путем перетяжки, впячиванием цитоплазматической мембраны от краев к центру. В клетках растений - в центре образуется мембранная перегородка, которая растет по направлению к стенкам клетки. После образования поперечной цитоплазматической мембраны у растений образуется целлюлярная стенка.

В результате митоза происходит точное распределение генетического  материала между двумя дочерними  клетками. Обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом. Митоз  обеспечивает поддержание постоянства  числа хромосом в ряду поколений  и служит клеточным механизмом процессов  роста, развития организма, регенерации, бесполого размножения. При нарушении  хода митоза, происходящего под действием  некоторых ядов, наблюдается нерасхождение  хромосом, нарушение их строения, повреждение  веретена деления. Вследствие повреждений  имеют место различные мутации.

Амитоз

Амитоз - прямое деление  клетки, при котором ядро находится  в интерфазном состоянии. Хромосомы  не выявляются. Веретено деления не образуется. Амитоз приводит к появлению  двух клеток, но очень часто в  результате амитоза возникают двуядерные и многоядерные клетки. Амитотическое  деление начинается с изменения  формы и числа ядрышек. Крупные  ядрышки делятся перетяжкой. Вслед  за делением ядрышек происходит деление  ядра. Ядро может делиться перетяжкой, образуя два ядра или имеет  место множественное разделение ядра, его фрагментация. Ядра могут  быть неравной величины. Амитоз встречается  в отживающих, дегенерирующих клетках, неспособных дать новые жизнеспособные клетки. В норме амитотическое  деление ядер встречается в зародышевых  оболочках животных, в фолликулярных  клетках яичника. Амитотически делящиеся  клетки встречаются при различных  патологических процессах (воспаление, злокачественный рост и др.).

№13

Хромосомный уровень организации  наследственного материала

Хромосома – это уровень  организации наследственного материала  в виде нуклеотидного комплекса. Первое упоминание было в 1880 г., когда  Флеминг при обследовании роговицы глаза человека обнаружил хроматиновые тела.

Термин хромосова  введён в 1888 г.

Во фракцию хроматина  кроме ДНК входит

Белки (60 – 70% сухой массы), которые в свою очередь делятся на:

Гистоновые (это сильноосновные белки, щёлочность которых обуславливается основными аминокислотами (лизином и аргинином).

Препарат гистонов состоит  из 5 фракций:

                                         - Н₁

                                         -Н₂А           - умеренно богаты лизином

                                         -Н₂В       

                                     

                                        -Н₃                         - умеренно богаты аргинином

                                         -Н₄                   

Все гистоны, кроме Н₁ сходны по своей структуре и содержатся во всех клетках человека примерно в равных количествах, а Н₁ в 2 раза меньше.

Гистоны синтезируются  на полисомах цитоплазмы, мигрируют  в ядро, связываются с ДНК и  остаются с ней на протяжении ряжа клеточных делений.

Негистоновые белки (составляют 20% от массы гистоновых)

Во фракцию негистоновых белков входят:

- ферменты репликации

- ферменты репарации

- транскрипции

- модификации ДНК

- белки регуляторы  и т.д.

РНК (составляет от 0,2 – до 15% от содержания ДНК). Представлена всеми известными видами РНК, находящихся в процессе синтеза или созревания.

Лепиды и полисахариды (до 0,5%).

Интерфазная и митотическая хромосомы – это 2 варианта одной  химической организации. Согласно исследованиям  хромосома представлена нитями с  различной степенью компактизации.

Уровни  компактизации:

1. Нуклеосома – представляет собой структуру «Бусы на нитке», где фрагмент ДНК из 146 пар нуклеотидов делает виток вокруг поверхности гистоновой сердцевины (коры). Она представлена октаэдром гистонов Н₂А, Н₂В, Н₃ и Н₄. Диаметр нуклеосомы равен 10 нм.  ДНК свободная от гистоновой называется линкерной или связующей (содержит 50 пар нуклеотидов).

Следовательно, 1 нуклеосомная единица = 146 + 50 = 196 пар нуклеотидов.

Гистон Н₁ в формировании нуклеосомной субъединицы не участвует, а выполняет роль скрепки, т.е. располагаясь на ДНК соединяет 1 нуклеосому с другой.

2. Хромосомная фибрилла – несколько нуклеосом сближены в линейном порядке (модель соленоида). Диаметр равен 30 нм.
3. Хромонемный – хромосомные фибриллы объединятся с помощью негистоновых белков. Это уровень интерфазного хроматина.
4. Метафазная хромосома – достигается максимальная степень компактизации (диаметр равен 300 нм.).

Морфологическая неодородность  хромосомы определяется изменчивостью  её конденсации и спирализации. Проходя  к началу митоза полную кондерсацию  одни районы хроматина деспирализуются (эухроматин), а другие остаются в  спирализованном состоянии (гетерохроматин).

Гетерохроматин не содержит структурных генов и является генетически инертным. Весь комплекс структурных генов находится  в эухроматине.

Кариотип – это совокупность числа и величины морфологических хромосом, по которому можно идентифицировать данный набор хромосом.

Виды хромосом:

1. Метацентрическая – равноплечая.
2. Субметацентрическая – одно плечо немного короче другого.
3. Акроцентрическая – с коротким или едва заметным 2 плечом.
4. Телоцентрическая – место первичной перетяжки трудно различимо (в кариотипе человека их нет).