 |
Структура и функциональное значение р-рнк и т-рнк.
|
|
|
|
р-РНК -- на долю этого вида РНК приходится более 80% от всей массы РНК клетки. Она входит в состав рибосом. Рибосомы – это РНП, состоящие на 65% из р-РНК и на 35% из белка. Полинуклеотидная цепь р-РНК легко изгибается и укладывается вместе с белком в компактные тельца. Рибосома состоит из 2-х субъдиниц – большой и малой (соотношение их 2,5:1). В рибосоме различают 2 участка – А (аминокислотный, или участок узнавания) и Р – пептидный, здесь присоединяется п/п цепь. Эти центры расположены на контактирующих поверхностях обеих субъдиниц. Рибосомы могут свободно перемещаться в клетке, что дает возможность синтезировать белки в клетке там, где это необходимо. Рибосомы мало специфичны и могут считывать информацию с чужеродных м-РНК, вместе с м-РНК рибосомы образуют матрицу. Роль р-РНК – обуславливает количество синтезируемого белка.
т-РНК --- этот вид т-РНК изучен лучше всего, составляет 10% всей клеточной РНК. Содержится в цитоплазме, мол.масса небольшая (20тыс.Da) состоит из 70-80 нуклеотидов. Основная роль – транспорт и установка аминокислот на комплиментарном кодоне м-РНК. т-РНК специфичны к аминокислотам, что обеспечивается ферментом аминоацилсинтетазой. В неактивном состоянии она свернута в клубочек, а в активном имеет вид трилистника (клеверного листа). В молекуле т-РНК различают несколько участков: а) акцепторный стебель с последовательностью нуклеотидов АЦЦ, к нему присоединяется аминокислота. Б) участок для присоединения к рибосоме; в) антикодон – участок, комплиментарный кодону м-РНК, который кодирует аминокислоту, присоединенную к данной т-РНК. Особенностью первичной структуры т-РНК является то, что они содержат минорные, или модифицированные основания (7-метилгуанин, гипоксантин, дигидроурацил, псевдоурацил, 4-тиоурацил), которые способны к неклассическому спариванию. Это ускоряет белковый синтез. Т.о., т-РНК «метит» аминокислоту, придавая ей специфичность и способствует установлению аминокислоты на определенный участок м-РНК.
|
|
|
24. Функционирование белково-синтезирующей системы клетки. Молекулярные
механизмы трансляции.
.
25. Посттрансляционные преобразования белков.
Посттрансляционная модификация белка как основа для их функционирования. Высвобожденный полипептид - Это прямолинейная молекула, не имеет метаболической активности. Синтезированные из аминокислот полипептидные цепи дальнейшем могут поступать в цитоплазму, эндоплазматическая сеть или комплекс Гольджи, где завершается формирование белковой молекулы. В процессе "созревания" она может терять некоторые конечные аминокислоты с помощью фермента экзопептидаза, а впоследствии образовывать вторичную и третичную структуры. Молекулы могут объединяться с другими полипептидами для образования четвертичной структуры сложных белков. Синтезированы молекулы объединяются с углеродными или липидными молекулами, встраиваемые в биомембраны или другие комплексы клетки.
Процессы изменения исходной структуры полипептида и формирование новой называются посттрансляционной модификацией. Вследствие этого белки приобретают специфические свойств и функциональной активности.
Жизненный цикл клетки.
Клеточный, или жизненный, цикл клетки - это время существования клетки от деления до следующего деления, или от деления до смерти. Для разных типов клеток клеточный цикл различен.
В организме млекопитающих и человека различают следующие три группы клеток, локализующиеся в разных тканях и органах:
- часто делящиеся клетки (малодифференцированные клетки эпителия кишечника, базальные клетки эпидермиса и другие);
- редко делящиеся клетки (клетки печени - гепатоциты);
- неделящиеся клетки (нервные клетки центральной нервной системы, меланоциты и другие).
Жизненный цикл у этих клеточных типов различен.
|
|
|
Жизненный цикл у часто делящихся клеток - это время их существования от начала деления до следующего деления. Жизненный цикл таких клеток нередко называют митотическим циклом. Такой клеточный цикл подразделяется на два основных периода:
- митоз или период деления;
- интерфаза - промежуток жизни клетки между двумя делениями.
27. Митотический цикл, его периодизация и биологическое значение.
Период жизни клетки от одного деления до другого называется митотическим (клеточным) циклом.
Жизненный цикл митотически делящейся клетки состоит из четырех стадий:
S-период (синтетический): В ядре происходит репликация (удвоение) ДНК и хромосомных белков. Содержание ДНК в ядрах соматических клеток (клеток тела) в 2 раза больше чем в ядрах зрелых половых клеток. Соматические и половые клетки отличаются и по количеству хромосом. Соматические обозначаются как 2n2c, половые - nc. В синтетический период количество ДНК постепенно возрастает от 2с до 4с. Число хромосом не изменяется (2n), но каждая содержит 2 сестринские хроматиды. В цитоплазме происходит удвоение центриолей.
G2-период (постсинтетический, или премитотический). Не очень продолжительный, включат синтез ряда веществ, необходимых для прохождения митоза. В частности, в это время синтезируется белок микротрубочек тубулин, необходимый для формирования веретена деления. Содержание ДНК в этот период – 4с.
Митоз. Включает 4 фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Происходит деление, приводящее к образованию двух диплоидных клеток (2n2c).
G1-период (пресинтетический, или постмитотический). В этот период восстанавливается содержание цитоплазматических белков и, как следствие, происходит рост клетки (до размера материнской). Кроме того, происходит синтез белков, необходимых для репликации. Содержание ДНК в клетке – 2n. Именно в этот период принимается решение о вступлении клетки в очередной клеточный цикл или о прекращении делений.
Стадии G1, S, G2 вместе составляют интерфазу.
|
|
|
Во время митотического цикла смена стадий происходит строго упорядочено.
Делящиеся клетки могут продолжать делиться или временно прекратить деления, выйти из цикла. О таких клетках говорят, что они вступили в G0-период. Кроме того, в зависимости от ряда обстоятельств, клетка может вступить в процесс дифференцировки, включить механизм самоуничтожения (апоптоз), либо подвергнуться бласттарсформации, т.е. превратиться в опухолевую клетку.
28. Пресинтетический период.
29. Синтетический период.
30. Постсинтетический период.
31. Митоз, его биологическое значение.
Митоз – ( от греч. Mitos – нить), непрямое деление, основной способ деления эукариотических клеток. Биологический смысл митоза заключается в строго одинаковом распределении редуплицированных хромосом между дочерними клетками, что обеспечиваетобразование генетически равноценных клеток и сохранении преемственности в ряду поколений.
У клеток, вступивших в цикл деления, фаза собственно митоза, непрямого деления, занимает относительно короткое время, около 0,1 времени клеточного цикла.
Митоз состоит из четырех основных фаз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Митоз представляет собой непрерывный процесс, поэтому границы между фазами установить достаточно трудно.
32. Профаза, метафаза.
Профаза. В нее входят клетки из G2-периода интерфазы, они после репликации в S-периоде содержат удвоенное количество ДНК (4с) по сравнению с исходной клеткой в G1-периоде, соответствующее таковому у тетраплоидной клетки.
В начале профазы в ядре начинают выявляться тонкие нити – профазные хромосомы. Это результат процесса конденсации хромосом, который совпадает с падением их транскрипционной активности. По мере прохождения профазы хромосомы укорачиваются и утолщаются. Число хромосом соответствует диплоидному количеству, но по содержанию ДНК ядра профазных клеток тетраплоидны. Каждая профазная хромосома состоит из двух взаимноспирализованных хроматид. Сестринские хроматиды связаны друг с другом с помощью белков когезинов. Таким образом, число хроматид (4n) в профазе точно соответствует количеству ДНК (4с).
|
|
|
Как следствие конденсации синтез РНК на хромосомах полностью прекращается. Из-за инактивации хромосомных генов исчезают ядрышки и постепенно разрушается ядерная оболочка. С внутренней поверхностью внутренней мембраны ядра связана тонкая пластинка (ядерная ламина) белковой природы. Эта пластинка образована промежуточными филаментами. Ядерная ламина разрушается путем деполимеризации промежуточных филаментов, а сама ядерная мембрана распадается на мелкие пузырьки.
Аналогичный процесс происходит в цитоплазме: происходит уменьшение количества гранулярного эндоплазматического ретикулума, он распадается на короткие цистерны и вакуоли, количество рибосом на его мембранах резко падает. Значительно редуцируется число полисом как на мембранах, так и в гиалоплазме, что определяет общее падение синтеза белка в делящихся клетках. Аппарат Гольджи также распадается на мелкие пузырьки.
В профазе также происходит образование веретена деления. Веретено деления образуется с участием центриолей и без них. Без центриолей веретено деления образуется у клеток высших растений и некоторых простейших. У некоторых других простейших и низших грибов образование веретена может проходить внутри ядра; в этом случае ядерная оболочка во время митоза не разрушается (закрытый митоз). В животных клетках главная роль в образовании веретена деления отводится центриолям. Центриоли расходятся к противоположным концам клетки и формируют полюса веретена деления. От центриолей к центромерным участкам хромосом отходят микротрубочки веретена деления.
Метафаза часто занимает около трети времени всего митоза. Во время метафазы путем полимеризации белка тубулина завершается формирование веретена деления, а максимально спирализованные хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки, и образуют так называемую метафазную пластинку (материнскую звезду). В состав веретена деления входят микротрубочки трех типов: кинетохорные (связывают каждую хроматиду с одной из центриолей. Кинетохор – специальный белковый комплекс в области центромеры), полярные (идут от одной из диплосом к центру веретена, где перекрываются с микротрубочками от другого полюса), астральные (направлены от центромеры к поверхности клетки).
Постепенно в хромосомах разрушаются когезиновые комплексы между сестринскими хроматидами. К концу метафазы завершается процесс обособления друг от друга сестринских хроматид. Их плечи лежат параллельно друг другу, и соединяются только в зоне центромер.
|
|
|
Анафаза, телофаза.
Анафаза начинается внезапно. Это самая короткая стадия митоза. Хромосомы теряют центромерные связки и синхронно начинают удаляться друг от друга по направлению к противоположным полюсам клетки. При этом они ориентированы центромерными участками к соответствующему полюсу, а теломерными – к экватору клетки. Движение хромосом осуществляется за счет сокращения микротрубочек. Происходит укорочение (разборка) кинетохорных микротрубочек и удлинение полярных микротрубочек (что ведет к расхождению самих полюсов). Кроме того, в процессе участвуют белки-транслокаторы. Они перемещают хромосомы вдоль кинетохорных микротрубочек и перемещают полярные микротрубочки в стороны друг от друга.
Телофаза начинается с остановки хромосом и кончается началом реконструкции нового интерфазного ядра и разделением исходной клетки на две дочерние (цитокинез).
С хромосомами ассоциируют пузырьки, образовавшиеся в профазе из разрушенных ядерных мембран. В их стенки вновь встраиваются комплексы ядерных пор. Через поры в пузырьки проникают белки, формирующие промежуточные филаменты, которые в свою очередь, образуют ядерную ламину. Благодаря этому пузырьки сливаются. Вначале они образуют двойную оболочку вокруг каждой хромосомы. Получаются мини-ядра (кариомеры). Позднее сливаются сами кариомеры, связанные с одной диплосомой. Хромосомы постепенно деконденсируются, и начинают формироваться ядрышки.
В телофазе происходит разрушение митотического веретена деления.
Цитокинез (цитотомия) у растительной клетки происходит путем внутриклеточного образования клеточной перегородки, а у клеток животных – путем перетяжки, впячивания плазматической мембраны внутрь клетки. Для разделения клетки по экватору формируется актомиозиновое кольцо, которое постепенно сжимается, стягивая за собой плазмолемму и образуя перетяжку все уменьшающегося диаметра
|
|
|
