Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Ответы на вопросы к экзамену по цитологии - файл 1.doc


Ответы на вопросы к экзамену по цитологии
скачать (282 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc282kb.04.12.2011 15:34скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

  1   2   3
Реклама MarketGid:
Загрузка...
1. Введение: Клетка – это ограниченная активной мембраной, упорядоченная структурировання система биополимеров(белков, НК) и их макромолекулярных комплексов, участвующих в единой совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.

Первым клетки увидел Роберт Гук на срезе пробки в 1665 году. В 1838-1839 Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали основные положения клеточной теории. Позже Рудольф Вирхов добавил в теорию ещё один постулат

Есть различные методы изучения клеток:

Световая микроскопия – ограничение – максимально увеличение в 1000 раз (обусловлено длиной волны света) Если использовать ультрафиолетовый свет, то можно ещё немного повысить разрешающую способность. Есть способ увидеть и частицы, меньшие чем 0,2 мкм, это использовать боковое освещение, тогда свет отражается даже от самых мельчайших частиц.(эффект тиндаля)

Фазовоконтрастный микроскоп (в микроскопе дополнительная пластинка, проходя через которую лучи света сдвигаются по фазе +к тому сдвигу, который был после прохождения через объект) При построении изобр вз-ют лучи, наход. В одной фазе или в противофазе – создаётся светло-темная картинка.

Интерференционный – два пучка, один через объект, другой мимо, воссоединяются, интеферируют. Участки разной плотности отличаются друг от друга по степени контрастности

Поляризайционный – изучение упорядоченных субмикроструктур. Перед конденсором поляризатор, потом обхектив, препарат и анализатор (по 90градусов) – тоже пропускает только свет с той же плоскостью поляризации, что и поляризатор. (Поляриз и анализатор из Исландского шпата)

Если объект между линзами способен поляризовать свет – то он будет виден как светящееся пятно.

Электронная микроскопия.

Электронная микроскопия позволяет достигнуть разрешения в 1Ангстрем. Микроскоп устроен так: Раскаленная нить выпускает электроны, их поток фокусируется магнитным полем. (есть много общего с устройством светового микроскопа) просто вместо оптических линз магнитные, а в конце фотопластинка, а не глаз. В ЭМ поддерживается вакуум (во избежание столкновения эл-нов с др частицами и их отклонения и чтобы катодная пушка не окислялась) Эл-ны ускооряются высоким напряжением (от 50 до 5000 кВ)

Далее они фокусируются электромагнитом, потом проходят через объект, фокусируются объективной линзой. Та увеличивает полученную картинку, направляя эл-ны на фотопластинку или люминисцентный экран. Максимальное увеличение эл.микроскопии не реализуется при изучении биологических объектов из-за их низкой контрастности. Поэтому их контраст повышается, используются тяжелые металлы и их соли. Есть разные методы контрастирования и электронной микроскопии:

1. Оттенение металлами – атомы металла распыляются с определенной точки, они больше осаждаются на поверхностях, перпендикулярных напр-ю полета. Минус этого метода – объект увеличивается на толщину напыленного слоя – на 10-15 А. Также он дает информацию только о внешнем виде и форме. Используют платину, палладий, их сплавы, уран.

2. Негативное контрастирование ФосфорноВольфрамовойКислотой, уранилацетатом. Водные растворы этих в-в смешиваются с биологич объектами, затем высушиваются – т.е. вокруг объекта среда из плотного вещ-ва. Соотв. Изображение светлое на темном фоне. Плюсы, что соли могут проникать в объект и выделять т.о. тонкие детали его строения. Нуклеиновые кислоты выявляются плохо – оч. Тонкие.

3. Позитивное контрастирование уранилацетатом в спирте или ацетоне. Связывается непосредственно с в-ввом, хорошо прокрашивает НК.

4. Замораживание-скалывание. Объект замораживают жидким азотом (-196), в вакууме скалывается холодным ножом, вода возгоняется, скол покрывается испаренным углеродом, потом металлом – получается реплика. Объект растворяется кислотой, реплика остается – позврляет изучать рельеф клеток, в т.ч. и мембран.

5. Ультрамикротомия – Создание ультрамикротонких срезов. Клетки сначала фиксирую (часто буферными р-рами альдегида и окисью осмия) после обезвоживания ткани пропитываются эпоксидной смолой или пластиками в мономерной форме, затем полимеризация и затвердение. Резка с термической подачей объекта.

6. Сканирующая электронной микроскопии. 3х мерное изображение поверхности. Тонкий пучок электронов пробегает по всей поверхности объекта, отраженные электроны попадаю на ЭЛТ. Объект покрывается тонким слоем золота. Разрешение 3-5 нм. Вакуум послабже чем в ТЭМ.

Другие методы исследования:

1. Флуорисцентное окрашивание. К веществу добавляются определенные флуорохромы, используют низкие концентрации. Многие флуорохромы избирательно связываются с определенными структурами клетки, например Акридиновый оранжевый связывается с НК ( в мономере – зеленым с ДНК, а в димере красным с РНК) Есть флюорохромы, избирательно связывающиеся с липидами, кератином и др. Иммунофлуорисцениция ( прямое и непрямое окрашивания)

2. Цитохимические методы – методы, направленные на выявление специфических химических веществ. Реакция Фёльгена на ДНК. 1.Создание реактива Шиффа (основной фуксин + сернистая = неокрашенный основной фуксин) 2. Кислый гидролиз ДНК соляной кислотой – образование альдегидных групп, 3. вз-е с реактивом Шиффа, переход в окрашенное состояние. Даёт красное окрашивание на ДНК. Митохондрии не красятся заметно – слишком мало ДНК Есть PAS- реакция – гилролиз полисахаридов перииодной кислотой, а затем реактив Шиффа. Реакция количественна

3. Цитофотометрия – определение концентрации по интенсивности окрашивания. Разработаны и методы флуорометрии.

4. Радиоавтография. Вводится аминокислота или нуклеотид,т содержащий изотоп С14 или тритий. В процессе синтеза в биополимер включится и молекула с радиоактивным изотопом. Клетки в пласте покрывают фотоэмульсией AgBr. Зёрна засвечиваются, Затем проявка – серебро восстанавливается только в засвеченных гранулах, Фиксация – незасвеченные гранулы растворяются, смотрим в микроскоп – фидим изображение над участками, содержащими меченый объект. Ограничения метода – величина зерна и энергия частицы. Нужна высокая концентрация, т.к. низкая – длительная экспозиция – фон космическим излучением. FISH метод – молекулярная гибридизация. Помещение к объекту меченой НК, создание денатурирующих условий, ренатурация, автография. Позволяет локализовать места в хромосоме с конкретной нуклеотидной последовательностью.

Культура клеток – выращивание клеток в искусственных условиях, питательной среде. Иногда помещается группа клеток, иногда клетки «отмывают», разобщают, действуя на них трипсином или хелатоном версеном. Эмбртональные клетки растут много лучше взрослых. Прижизненные фотографии через микроскопы.

Микрохирургия.

В Цитологии используются методы биохимии, биофизики, цитология связана с молекулярной биологией т.к. например Электронная микроскопия это уже изучение макромолекул.

Применение достижений клеточной биологии – в медицине , стволовые клетки и клетки-предшественники и др.

Центрифугирование – разделение по плотности. Позволяет получить органеллы отдельно.

2. Клеточная теория: 1. Клетка - элементарная единица живого: вне клетки нет жизни.

2. Клетки - сходны (гомологичны) по строению и основным свойствам.

(Клетка 1. упорядоченная и структурированная система биополимеров (нуклеиновые кислоты, белки, липиды, полисахариды). 2. (система) отграниченная от внешней среды (внеклеточной) активной липопротеидной мембраной. 3. (система) участвующая в единой совокупности химических процессов (обмен веществ – метаболизм), ведущих к поддержанию всей системы в целом.)

3. Клетка - единая система сопряженных функциональных единиц (субструктур-органелл).

4. Клетки увеличиваются в числе путем деления исходной клетки после удвоения ее генетического материала.

5. Клетки многоклеточных организмов тотипотентны

- равнозначны по объему генетической информации, обладают всеми потенциями клеток данного организма

- отличаются друг от друга разной экспрессией (активностью) различных генов (дифференцировка).

6. Многоклеточный организм – новая система - сложный ансамбль из множества клеток, объединенных и интегрированных в подсистемы тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов (молекулярная регуляция, гуморальная и нервная).
Прокариоты/эукариоты

Нуклеоид – зона, заполненная ДНК/ ядро

1-5 мкм/ 10-ки мкм

?/органеллы(энд. Сеть, Гольджи, митохондрии)+мкт, мкф, центриоли
Гомологичность; Подсистемы:

– Ядро: система хранения, воспроизведения и реализации генетической информации (хромосомы – ДНК, РНК).

- Гиалоплазма(цитозоль):система основного промежуточного обмена.

- Рибосомы: молекулярные машины синтеза белка.

- Цитоскелет: опорно-двигательная система.

- Вакуолярная система: синтез и транспорт биополимеров (белков).

- Митохондрии: синтез АТФ – энергообеспечение.

- Пластиды: фотосинтез углеводов и АТФ.- Плазматическая мембрана: барьерно-рецепторно-транспортная система
Основные компоненты клетки: ядро - система хранения, воспроизведения и

реализации генетической информации; гиалоплазма - система основного

промежуточного обмена, рибосомы - органеллы синтеза белка, цитоскелет -

опорно-двигательная система; вакуолярная система - (ЭПР, АГ, лизосомы,

эндосомы)- система синтеза и внутриклеточного транспорта биополимеров;

митохондрии - органеллы энергетики клетки; пластиды - органеллы фотосинтеза

и синтеза АТФ; плазматическая мембрана - барьерная, рецепторная и транспортная

система.

3. Клеточное ядро (1). Ядерный аппарат прокариотических клеток Нуклеоид- зона локализации ДНК. 80%днк, 20% – белки и рнк. Кол-во ДНК меньше, чем у эукариот. Днк имеет кольцевую структуру. При репликации - одна исходная точка репликации, две репликационные вилки - вся ДНК = единица репликации = репликон. Хромосомы связаны с мембраной с помощью спец. мембранных белков. Компактизация (ок. 1000р) связана со связками, содержащими рнк и белки (почти как гистоны, но не они) – образуются петли. (одна из моделей – в центре неактивн. ДНК, а по периферии – десприрализованные петли, синтез рнк). Синтез рнк и синтез белка могут происходить одновременно! Т.к. рнк не подвергается процессингу, в отличие от эукариот. + цитотомия не связана с окончанием синтеза ДНК – дочерние клетки могут получить 1-2 ДНК.

(2). Ядро эукариотических клеток Отличия от прокариот: 1. ДНК отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой 2. ДНК в 1000 раз больше 3. ДНК – сложный нуклеопротеидный комплекс, образующий хроматин 4. есть несколько не связанных физически хромосом, каждая содержит 1 линейную днк 5. каждая хромосома – полирепликонная структура, т.е. куча автономно реплицирующихся участков. 6. вторичная перестройка транскриптов – фрагментация (процессинг) и сращивание фрагментов (сплайсинг) 7. В ядре не идёт синтез белков.
Компоненты ядра:

Хроматин - структура, выполняющая генетическую функцию клетки.

Ядерная оболочка – барьерно-рецепторная, транспортная и каркасная ф-ии.

Ядерный матрикс (нехроматиновый ядерный белковый остов) – пространственное расположение хромасом + их активность

Ядрышко – синтез рРНК и образование клеточных рибосом

Kариоплазма (транспорт и метаболизм)

+рибонуклеопроотеидные стр-ры, содержащие разные типы рнк.,

Тельца Кохалля –(1-10 шт белок коилин, спиральные,) субдомен, где идет созревание РНК, сборка snRNP и snoRNP (м.ядерРНП – сплайсинг (удаление интронов и сшивание); м.ядрыш РНП – процессирование (модификация синтезированного рРНК))

GEM (уч-е в созревании snRNP, ядерные тела (функция не изучена))

PIKA ( репарация днк, высокая концентрация факторов транскрипции),

PML (от 10 до 30, фрагментируются при promyelocytic leukemia)

Speckles (модификация и сборка участников сплайсинга – белков и м-рнк)
У хроматина – кислотные свойства <=> воспринимает щелочные красители

Два состояния: деконденсированное в интерфазе и конденсированное( максимально уплотненное) в митозе. Разная степень деконденсации: 1.полностью деконденс. – диффузный хроматин 2.неполностью => участки конденсированного хроматина (или гетерохроматина). +периферичский хроматин. Есть. Точка.

Чем более диффузен хроматин, тем выше в нем синтетические процессы. (напр. в эритроцитах почти весь в конденсированом)
Гетерохроматин – постоянные участки кондесированного хроматина (в телофазе не деконденсируются). Остальные – эухроматин. Постоянно конденсированные участки – конститутивный гетерохроматин. – генетически не активен, не транскрибируется, реплицируется позже всех. В его составе – сателлитная ДНК с высокоповторяющимися последовательностями нуклеотидов. (у млекопитающих – 10-15% всего генома). Локализуется в центромерных, теломерных и интеркалярных зонах митотических хромосом. Эухроматические неактивные участки = факультативный гетерохроматин. (например, Х-хромасома – у мужчин активна, у женщин одна активна, а вторая - гетерохроматизирована)
Структура хромосом: плечо (тело), теломерный, конечный участок и центромера (первичная перетяжка).

Метацентрические, субметацентрические и акроцентрические хр.

В области первичной перетяжки – кинетохор – пластинчатая структура в форме диска.

Вторичная перетяжка = ядрышковый организатор. (здесь же – ДНК, ответственная за синтез рРНК)

Теломерные концы не способны соединяться с др. хромосомами. (в них локализована ДНК, защищающая хромосому от укорачивания в процессе синтеза ДНК)
Размеры хромосом – от 0.2 до 50 мкм.

Число характерно для каждого вида. У радиолярий – 1000-1600, у аскариды – 2. У человека – 46, разделяются по размерам на 7 групп(A-G). 13я- акроцентрическая, 13, 14, 15, 21 и 22 – со вторичными перетяжками.

(Совокупность числа, вида и морфологии хромосом – кариотип вида.)
Дифференциальное окрашивание хромосом – своё для каждой хромосомы.

1.Флуорохром акрихиниприт – видна исчерченность –Q-окрашивание.

2.смесь по Гимза или гематоксилин– можно выявить окрашивание прицентромерных участков(С-полосы) или полос в плечах и теломерах(G-полосы).

3. Арлекин – одну хроматиду

=>составление хромосомных карт человека, т.е. расположение генов на хромосомах.
Клеточный цикл эукариот: T=G1+S+G2+M (пресинтетический + синтетический + постсинтетический периоды + митоз). Время протекания клеточного цикла больше, чем у прокариот (20-30мин / от10ч до 1.5 суток). Дифференцированные клетки теряют способность к делению (клетки цнс). Некоторые все время обновляются (эпителий, кровь). Некоторые начинают размножаться при процессах регенерации органов. (клетки печени?).

Клетки начинают делиться после множества подготовительных процессов, важнейший из которых – синтез ДНК. Смысл деления – в равномерном распределении ген. материала. (подтверждение того, что идет удвоение ДНК – радиоавтография – метка(Н3-тимидин) включается в те клетки, в которых шел синтез ДНК. График - %меченых митозов от времени: расстояние между вершинами – длительность клеточного цикла, время от начала до первых меч. митозов – G2 период (постсинтетический), от появления до 100% - митоз, от 50% до 50% - S-фаза. После этого можем вычислись G1.)
Различные периоды различаются по содержанию в клетках белка, ДНК, РНК и по интенсивности их синтеза. G1 – диплоидное содержание ДНК (2с), S – от 2с до 4с, G2 – 4с. (Те период определяется фотометрией). РНК: в интерфазе увеличивается в 2 раза, после деления – в каждой клетке половина белков и РНК от родительской, потом начинается рост и увеличение РНК и белков, в S кол-во РНК увеличивается, в G2 – максимум. В митозе синтез РНК прекращается.
G0 – фаза покоя. Клетки могут в неё выходить, потом опять возвращаться в клеточный цикл.(напр клетки печени при удалении части печени переходят в G1 и могут делиться)

Клеточный цикл регулируется сложной системой циклирующих белков, контролируют вхождение в каждую фазу цикла.
Полиплоидизация – увеличение числа хромосомных наборов. Эуплоидия – кратное n увеличение (разрушить колхицином мкт веретена => 4n хроматид, 4с ДНК.), анэуплоидия – некратное (не хватает 1 и т.п.) Способы появления: 1.блокада при переходе из G2 к митозу 2. остановки в профазе и метафазе (напр. всё то же веретено –К-митоз) - эндомитоз 3.нарушение цитотомии (многоядерные клетки печени, мочевого пузыря). 4. из профазы в G2 –антифаза, переход в предыдущую фазу. 5. из G2 в G1 – эндоредупликация (полиплоидизация без митоза). 6. слияние клеток (гибриды там всякие..)

(У нервных клеток моллюска тритониии – ядра 1мм, 2*105 гаплоидных наборов ДНК + клетки железы шелкопряда и желез пищевода аскариды ~ 100 000с.)

Политения: в S при репликации ДНК хромосомы не конденсируются, не расходятся. Вступают в следующий цикл репликации, снова удваиваются и не расходятся. Образуется многонитчатая, политенная структура хромосомы интерфазного ядра. (Не участвуют в митозе! Идет синтез ДНК и РНК!) (Видели их в слюнных железах дрозофилы).

Строение политенных хромосом: неоднородны по длине, есть диски, междисковые участки и пуфы. Диски – конденсированный хроматин, пуфы – места деконденсации и разрыхления, места синтеза РНК. (кольца Бальбиани – два самых крупных пуфа у двукылых)
Расположение хр в интерфазном ядре – не теряют целостности, только деконденсируются. Остаются участки констут. гетерохроматина. Теломерные зоны расположены полярно (направлены в одну сторону) и связаны с ядерной оболочкой. Центромеры – аналогично. => хромосомы в ядре повторяют анафазную ориентацию. Могут оставаться целиком конд. хромосомы (тельца Барра). Каждая хромосома образует правую спираль, в нескольких местах связана с ядерной оболочкой. Объемы плеч хромосом не пересекаются. (метод FISH).

4. Структура и химия ядра. Химия хроматина (хромосом);(1). ДНК, ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота. Длина одной молекулы у разных организмов от 0.5мм до 2см. Кол-во ДНК на ядро у различных организмов может отличаться в сотни раз. Количество ДНК не связано напрямую со сложностью устройства генома. Просто существуют

а) часто повторяющиеся последовательности от 10в3 до 10в6 раз

б) умеренно повторяющиеся 10во2, 10в3

в) уникальная последовательность менее 200 повторов.

О сложности организма говорит именно количество уникальных последовательностей.

Сателлитная или часто повторяющаяся фракция ДНК является транскрипционно неактивной. Она не участвует в синтезе белка, не связана с процессом синтеза никаких РНК (было выяснено методом молекулярной гибридизации) Было выяснено что большая часть высокоповторяющейся ДНК расположена в центромерной зоне.

У человека представлена тандемом мономеров по 170п.н., организованных в димеры и пентамеры. Комплексообразующая функция – к ней прикрепляются белки, участвующие в образовании кинетохора.

Также высокоповторяющаяся последовательность ДНК есть и в теломерных районах хромосом. У человека от 500 до 3000 повторов ТТAGGG. Эти участки ограничивают хромосому с краев и предотвращают её укорачивание.

Высокоповторяющиеся последовательности интерфазных хромосом связываются с ламинами, упорядочивая локализацию хромосом в объёме ядра. Есть умеренно повторяющиеся короткие последовательности, разбросанные по всему геному, их функция не ясна. Также часть истинных генов представлена таким типом ДНК.

Репликация. В отличие от бактерий эукариотам свойственна полирепликонность. Т.е. есть много (несколько сотен) точек старта и точек терминации репликации. Скорость движения вилки 1-3 тыс п.н./мин у млеков и 1тыс п.н./мин у растений. Что намного ниже, чем у бактерий (50тыс п.н./мин). Интересно что репликация в эмбриональный период идёт быстрее в несколько раз. Каждая хромосома имеет строго определенный специфический рисунок репликации. Зоны конститутивного гетерохроматина реплицируются в конце S периода. Последовательность репликации очень четко кореллирует с рисунком дифференциального окрашивания хромосом. Репликация идёт в две стороны от точки старта, это доказывается опытом с введением радиоактивного тимидина, а затем его удалением из среды. Етка радиоавтографическая постепенно ослабляется симметрично с обоих сторон от точки старта. Репликону соответствует петля хромосомы. Кластеры репликонов объединены в репликонные единицы, которые вместе с ферментами репликации образуют кластеросомы – зоны в интерфазном ядре, где идёт синтез ДНК.

(2). Белки хроматина Негистоновые белки - 20% от всех белков хроматина. Наиболее распространены и изучены белки HMG (4%от всех) (high mobility group) HMG-1 HMG-2 HMG-14 HMG17. Повышают активность хроматина, делая его более доступным для РНК-полимеразы. HMG-1 HMG-2 связываются с линкерами, а HMG-14 и HMG-17 с нуклеосомами. Легкоэкстрагируемые – те, что легко выделяются – HMG например.

Гистоны – 80% от всех белков хроматина. Взаимодействуют с ДНК за счет солевых и ионных связей. У эукариот всего 5-7 типов молекул гистонов. H1 лизинбогатый; H2A, H2B умеренно лизинбогатые; H3, H4 – умеренно аргининбогатые. H1 самый основный, т.е. в соляном р-ре легче всего отщепляется. Для гистонов характерно кластерное распределение основных амингокислот ( по краям Аргинин с лизином), а в центре другие, образующие 3-4 -спирали. Ацетилирование гистонов – повышение активности генов. Фосфорилирование – конденсация. Гистоны связываются с ДНК во время её репликациив S-периоде. По остановке синтеза ДНК останавливается синтез гистонов. Гистоны - очень стабильные соединения. (У беспов в эритроцитах H5, а не H1, как везде) Н3 и Н4 очень консервативны (у коровы и гороха почти одинаковые)

Обеспечивают первые два уровня компактизации ДНК. Характерны только для хроматина. Щелочные белки, высокое содержание лизина и аргинина. Связь ДНК с гистонами лабильна, их присоединение и отсоединение – обратимые процессы. Функциональная роль – ограничение активности генов, ингибиторы транскрипции.
Нуклеосомы пропускают РНК-полимеразу так: от нуклеосомы отсоединяются димеры Н2А и Н2В. РНК-полимераза проходит, димеры возвращаются обратно. Во время репликации образуются новые нуклеосомы со скоростью 2-3 в секунду. При этом гистоны из старых не смешиваются с гистонами из новых. Старые и новые нуклеосомы распределяются по дочерним ДНК случайным образом. Такая скорость образования нуклеосом возможна из-за наличия пула гистонов в матриксе. ДНК реплицируется 20нм/секунду. Гистон Н1 по большей части модифицирован (ацетилирован).
Уровни компактизации хроматина:

а) Нуклеосомный(10нм). 11 нм бусины на нити. Октамер гистонов( 2Н2А, 2Н2В, 2Н3, 2Н4 и Н1) образует коровую часть. (core – ядро), по поверхности которой расположена ДНК, 146 пар нуклеотидов (п.н.) образуя 1.75 оборота, остальные 54п.н. образуют линкер –участок, не связанный с белками сердцевины, который соединяет две соседние нуклеосомы. Нуклеосома оч. консервативна. Гистон H1 связывается с частью линкера (30п.н.) молекулярная масса 262000 Да. На гаплоидный геном человека (3*10в9) приходится (1.5*10в7) нуклеосом. Нуклеосома 11S.

Сердцевина всегда 146п.н. линкер от 8 до 114 п.н. Ограничивает взаимодействие с РНК-полимеразой. Понижает активность генов.

б) Нуклеомерный. Обеспечивается гистоном Н1 (он не ацетилирован) и наличием двухвалентных катионов. Уровень компактизации - в 40 раз. Образование сверхбусин – нуклеомеров, по 6-8 нуклеосом в каждой. Они уложены в спираль с нерегулярной длиной витка (суперспираль). ДНК недоступно для метилазы, очень сильно ограничено взаимодействие с РНК-полимеразой. Сильно понижает активность генов. Нуклеомер 45S.

В) Хромомерный – петлевые домены, состоящие из розетковидно упакованных 30 нм фибрилл. Размер хромомера – 100 нм. В одной розетке 15-80 петель, до 200тыс п.н. (в среднем 60 тыс п.н.) Коэффициент компактизации 600. Размер отдельных петлевых доменов совпадает со средним размером репликона, может представлять 1 ли 2 гена. В основании петли связаны негистоновыми белками ЯБМ, в их составе ферменты репликации и транскрипции. Участки ДНК, оказывающиеся в центре называются MAR (matrix attachment region) или SAR (scaffold attachment region) Негистоновый остов интерфазного ядра – скэффолд.

(3). Ядерный белковый матрикс Впервые выделе в 1960х. Сначала обработка 2М NaCl, а затем ДНКазой. Хроматин растворяется полностью, остается ядерная оболочка, нуклеонемы(белок и РНК) ядрышки. Была высказана гипотеза, что хроматин прикреплен к этим нитям как ершик для чистки.

В 1970х стали использовать неионные детергенты, такие как Тритон Х100, растворяющие ядерную оболочку. Последовательная обработка растворами солей с малой, затем с большой ионной силой, а затем тритоном и нуклеазами приводила к тому, что оставался преимущественно белковый остов, который назвали матриксом. Он на 88-98% состоит из белка, 0.1 – 1.2% ДНК 0.1-1.2% РНК и 0.5-7% фосфолипидов.

Три основных компонента:

1) Ламина - тонкий фиброзный слой, подстилающий внутреннюю мембрану ядерной оболочки. В её состав входят также комплексы ядерных пор PCL. К ней тесно прилегает слой переферического хроматина. Велика её структурная роль. Она поддерживает морфологическую целостность ядра. Т.е. удаление ядерной оболочки не вызовет распада или растворения ядра.

2) Внутриядерный остов или сеть – выявляется только после экстркции хроматина. Губчатая сеть в состав которой входят различные гранулы РНП природы.

3) Остаточное ядрышко – плотная структура, повторяющая ядрышко по форме, состоящая исз плотно уложенных фибрилл.

Степень выявления этих компонентов зависит от дисульфидных связей. Если препятствовать их образованию, введя иодацетамид, то ябм будет представлен только комплексом PCL, а если способствовать, то все три компонента будут отчетливо видны.

Всё это привело к выводу, что ЯБМ не жесткая, а динамическая структура. Она зависит не только от условий выделения, но и от природы нативных ядер. В Зрелых эритроцитах кур весь геном репрессирован, виден только PCL, а в эритроците 5дневного куриного эмбриона видны все 3 компонента.

Белок представлен ламинами А, В и С. Ламины А и С похожи, а ламин В – липопротеид, связанный с ядерной оболочкой. Он не отсоединяется от неё даже во время митоза. По своему аминокислотному составу ламины близки к промежуточнм филаментам – виментинам и кератинам. Также помимо ламинов есть и другие белк, по своему составу совпадающие с белками, организующими петлевую укладку ДНК (образующими осевые структуры, скэффолд)

ДНК в составе ЯБМ. Менее 1% от всей ДНК ядра. Существуют в прочных ДНК-белковых комплексах, устойчива к действию нуклеаз. На хромосому приходится 2-3 длинных, сателлитных, по 10 тыс п.н. последовательностей, обеспечивающих прикрепление к ламине, отвечающих за локализацию хромосом в интерфазном ядре. Это необходимо не только для правильной сегрегации в будущем, но и для транскрипции и репликации. Вторая группа ДНК – последовательности по 120-140 п.н. с интервалами повторения – 50тыс п.н. лежащие в основании петель, ассоциированно с белками розеток хромомеров.(Это SAR или MAR последовательности)

В составе ЯБМ обнаружена ДНК-полимераза, топоизомераза-II, ДНК-лигаза, ДНК-праймаза и т.п. ЯБМ участвует в репликации. Петли ДНК как бы протягиваются через закрепленные в матриксе репликационные комплексы. Участки начала репликации совпадают с местами прикрепления ДНК к матриксу. Транскипционные комплексы также закреплены в ЯБМ, они содержат РНК-полимеразу II. Поведение белков при митозе изучено плохо. Ламины А и С переходят в цитоплазму, ламин В остается прикрепленным к оболочке. Известно что часть белков внутриядерного матрикса входит в состав матрикса митотических хромосом.

5. Ультраструктурная организация митотических хромосом Хромомерный – петлевые домены, состоящие из розетковидно упакованных 30 нм фибрилл. Размер хромомера – 100 нм. В одной розетке 15-80 петель, до 200тыс п.н. (в среднем 60 тыс п.н.) Коэффициент компактизации 600. Размер отдельных петлевых доменов совпадает со средним размером репликона, может представлять 1 ли 2 гена. В основании петли связаны негистоновыми белками ЯБМ, в их составе ферменты репликации и транскрипции. Участки ДНК, оказывающиеся в центре называются MAR (matrix attachment region) или SAR (scaffold attachment region) Негистоновый остов интерфазного ядра – скэффолд.

Хромонемный. Нитчатые структуры толщиной 0.1 – 0.2 мкм. Её можно проследить на начальной стадии конденсации хромосом в профазе митоза и во время деконденсации в поздней анафазе и ранней телофазе. Розетки хромомер, в виде стопочки, расположение розеток совпадают с рисунком G-бэндирования.
Модели строения хромосом:

а) Наиболее старая и ошибочная модель спутанных нитей

б) Соленоидная модель

в) Модель зигзага

г) Петлевая модель (наиболее распространена)

Высшие уровни компактизации хроматина.

в) Хромомерный

г) Хромонемный

д) Хромосомный компактизация в 10000 раз.

Нет представления, как хромомера уложена в хромонеме, и как хромонема образует хромосому.

6. Ядерная оболочка Ядерная оболочка – структура, ограничивающая периметр клеточного ядра. Обособляет процессы синтеза белка от процессов синтеза НК. Элементы оболочки – части ЯБМ. Состоит из двух мембран – внешней и внутренней, между которыми перинуклеарное пространство. Под внутренней мембраной ламина. Ещё центральнее пристеночный хроматин. Оболочка имеет многочисленные сложноустроенные поры.

Ламина – слой фибриллярный, иногда доходящий толщиной до 20нм под внутренней мембраной. Состоит из ламино А,В,С. Ламин С – липопротеид, который после образования модифицируется добавлением гидрофобной изопентильной группы на С конец. Он встраивается во внутреннюю мембрану. Ламина всё время перестраивается, она является динамичной структурой. По своей структуре ламины похожи на промежуточные филаменты (виментин, кератин) даже способны образовать нитчатые структуры толщиной 10нм. Также ламины прикрепляются к мембране посредством многочисленных интегральных белков (LBR, LAR эмерин и др.), ассоциированых с другими белками фиброзного слоя. Внешняя ядерная мембрана по своей структуре и отчасти функциям похожа на гранулярный ЭПР. На ней расположены рибосомы, она зачастую непосредственно переходит в сеть каналов ЭПР. У клеток, бедных ЭПР внешняя мембрана может представлять собой минимально необходимый объём ЭПР, который может участвовать в синтезе и белкового и липидного компонента мембран. Поверхность её неровная.
Внутренняя мембрана – не содержит рибосом, связана с ламиной, и через неё (ламину) заякоривает хроматин.

Ядерная пора – сложно устроенный канал в ядерной оболочке. Диметр его около 100 нм. На снимках, сделанных ЭМ видно, чот это сложноорганизованная структура. Совокупность подобных мембранных перфораций называется комплексом пор. Пор намного меньше в местах, где к оболочке крепится хроматин, ядрышковые организаторы теломерные участки. ЯПК состоит более чем из 1000 белков, причем из 50-100 разных видов белков. Его молекулярная масса – 125000кДа. Белки ЯПК называются нуклеопорины. Переферия ЯПК представлена 8 глобулами. В центре «пробка» «транспортер» или центральная гранула. В сторону цитоплазмы фибриллярные выросты есть, а в сторону ядра они образуют «корзинку» Весь ЯПК закрепляется интегральными гликопротеидами GP210 и РОМ 121. По сложности организации и функциональной значимости поровый комплекс можно отнести к органеллам. Размеры пор стандартны для всех эукариот. Их число зависит от синтетической активности клетки. Чем она выше, тем пор больше. В ооците лягушки на 1 мкм приходится 51 пора, а в культуре ткани человека около 11,24/мкм. Количество пор в клетке меняется в течение жизненного цикла. Макромолекулярный ансамбль ЯПК способен к самосборке и встраиванию в мембраны.

Через ядерную пору транспорт веществ идёт в обе стороны. Частицы, массой менее 5кДа проходят беспрепятственно, белки с массой 40кДа проникают в ядро за полчаса, а 60кДа не проникают вовсе. Транспорт ведётся как по, так и против градиента концентрации, например в ядро, через каждую пору транспортируется по 100-500 гистонов за минуту. В то же время через пору могут проходить белки и макромолекулярные комплексы, с массой, сильно превышающей 60кДа. Из ядра в цитоплазму выходят фрагменты РНП, с массами около 250кДа. Это показывает, что поровый комплекс – не просто механическое сито, ограничивающее транспорт в зависимости от размеров молекул. Существуют специальные механизмы, по которым в-ва проходят через пору. Оказалось, что белки, транспортируемые в ядро имеют NLS (nuclear localization sequences) последовательность, такие последовательности свойственны для кариофильных белков, синтезируемых на рибосомах в цитоплазме и затем направляемых в ядро. От белка нуклеоплазмина отрезали С-концевые участки, содержащие NLS, после этого сам белок попасть в ядро не мог, а крупные гранулы декстрана, ассоциированные с NLS фрагментами проникали в ядро. NLS белок проходит в ядро в несколько этапов. NLS связывается с импоритнами альфа и бета локализованными в цитоплазме. Новый комплекс подходит к поре и закрепляется на цитоплазматических филаментах, после чего проходит через пору. Центральная гранула, предположительно белковые алаин и глицин содержащие фил-ты. После прохода через канал импортин бета связывается с RAN белком, исходный комплекс распадается, импортин альфа покидает ядро также как и бета, только в связи с RAN-GDP. Импортин альфа связывается с карго, а бета связывается с порой.

Экспорт осуществляется схожим образом. Есть NES (nuclear export sequences) её содержат белки экспортируемого РНП. Экспортин 1 связывается с карго и с RAN-GTP, комплекс проходит через канал, создаваемый транспортером в цитоплазму, где диссоциирует. Экспортин и RAN после гидролиза GTP возвращаются в ядро. Во время транспорта япк контролирует не только белковый компонент. Ядерные поры узнают и не экспортируют коротки (100нукл) последовательности Т-РНК, если в них есть хоть одна замена. иРНК, содержащее интронные участки не транспортируется. Мало изучен вопрос о транспорте в цитоплазму крупных РНП комплексов, таких как субъединицы рибосом, информосомы, мяРНП, вероятно в ходе прохождения поры они меняют конформацию. Есть гипотеза, что в зоне ЯПК происходит «переодевание» иРНК.

В большей части живых организмов ядерная оболочка разрушается при митозе и снова возникает после деления клеток. В профазе оболочка теряет связь с хромосомами, в ней появляются разрывы, она приобретает вид цистерн, Ядерные поры начинают исчезать. ЯПК массой 120кДа разбирается на кусочки по 1кДа. Начинается этот процесс с фосфорилирования cdc2/циклин В-киназой ряда нуклеопоринов. Образовавшиеся цистерны, вероятно, сливаются с вакуолями ЭПР, или оттесняются микротрубочками к периферии. В конце анафазы мембранные пузырьки гранулярного ЭПР первыми начинают контактировать с поверхностью хромосом. Сначала контактов немного, потом их число растет. Деконденсирующиеся хромосомы начинают отгораживаться образовывающейся мембраной. Интересно, что ядерные поры появляются ещё до того, как ядерная оболочка сомкнется. В образовании поры участвует интегральные белки gp 210 и РОМ 121, которые потом и будут закреплять ЯПК на мембранах. Филаменты образуются в последнюю очередь. Необходимым условием для реконструкции яд. оболочки является деконденсация хромосом. Интересно, что ламины А,В,С также необходимы для нормальной сборки оболочки. Ламины деполимеризуются до олигомеров одновременно с конденсацией хроматина.

7. Морфология транскрипции Типы РНК: информационная m, рибосомная r, транспортная t, малая ядерная sn (сплайсинг – удаление интронов и сшивание), малая ядрышковая sno (процессирование – модификация синтезированной рРНК), микро mi (блокирует трансляцию иРНК), малая интерферирующая si (взаимодействует с иРНК, вызывая её деградацию) и др. <…>

Длина: иРНК от 500 до 3000 нуклеотидов, малая ядерная – 90-400 нуклеотидов, тРНК – 74-95 нукл

Скорость: рРНК – 20-30нуклеотидов/с
РНК-полимераза -I: 5.8S, 18S, 28S RNA

-II: sno, sn, mi, si, m RNA

-III: t, 5S, часть sn RNA
иРНК образуются при участии РНК полимеразы-II, начинающей синтез со стартовой точки транскрапционной единицы (промотор) и кончающей его в точке терминации. Участок ДНК, ограниченный промотором и терминатором, представляет собой единицу транскрипции (обычно там один ген). В пределах каждого транскриптона копируется только одна из двух нитей ДНК, которая называется значащей или матричной. Образуется одна молекула РНК. – первично синтезированная или гетерогенная ядерная РНК (гяРНК).

(^ Экзоны – участки ДНК, обладающие кодирующей информацией и входят в состав иРНК; интроны содержат последовательности, не входящие в иРНК.) гяРНК содержит и экзоны и интроны. Впоследствии происходит сплайсинг -> гяРНК укорачивается (длина гена белка сильно больше длины его иРНК). Сплайсинг идёт с помощью белковых комплексов – сплайсосом (=5-7 snRNP = 5-7*(snRNA + ~7 молекул белка)), которые садятся между интронами и экзонами, разывают это место и сшивают концы экзонов. Обозначения snRNP – Uk, где 1<=k<=12. гяРНК наматывается на белковые глобулы – информомеры. При переходе через ядерную пору они снимаются, а в цитоплазме иРНК одеваются новыми белками (неактивная форма) или связываются с белками, необходимыми для трансляции.

(2). Транскрипты интерфазных ядер Неядрышковые продукты транскрипции:

^ Перихроматиновые гранулы – диаметр 45нм, окружены светлым ореолом (избирательное контрастирование солями урана), встречаются по периферии конденс хроматина, встречаются в пуфах. Предположение, что это – комплексы из информомер (иРНП) или прерихроматиновые фибриллы – гяРНК.

^ Интерхроматиновые гранулы – 20-25нм, группируются между участками хроматина. В них обнаружили сплайсосомы.

Пуфы – место синтеза РНК на хромосомах. (на 4 хромосоме chironomus(мотыль) – два постоянных пуфа – кольца Бальбиани) Они содержат большое кол-во гранул рибоуклеопротеидной природы(50-60нм). Содержат иРНК, располагаются вдоль осевых элементов. Оказалось, что это 75S РНК, не подвергающаяся процессингу и служащая матрицей для синтеза огромных молекул секреторных белков.

(3). Транскрипция рибосомных РНК Ядрышко – обнаружено в 1774г., является наиболее плотной структурой клетки из-за большого (70-80) процента белков. Ядрышко – вместилище генов рибосом и местом транскрипции и процессинга рРНК.
Рибосомные гены – (у человека) 100-ни и 1000-и идентичных умеренно повторяющихся посл-тей в геноме. (Даже у бактерий их 6-7). Гены расположены в зонах ядрышковых организаторов (во вторичных перетяжках), собраны в кластеры – кроме 5S. Гены 5S тоже множественны – 2000 шт.

Рибосомный ген состоит из спейсера и транскрипционной единицы (28, 18, 5.8S рРНК + вставки = 45S РНК). Nts-промотор-tse-18S-tsi-5.8S-tsi-28S (nts – нетранскрибируемый, tsi-интроны). 5S синтезируется на др хромосомах, не в зонах ядрышковых организаторов (обычно в теломерных областях), при участии другой РНК-полимеразы. Скорость транскрипции 45S – 5-10 минут. На каждом гене одновременно идет синтез 50-100 молекул РНК (ёлочки). Длина транскрипта короче гена, тк он связывается с белками -> 80S. Около 50% белков большой единицы и 30% малой. Затем – процессинг – расщепление пре-рРНК на фрагменты и частичная деградация участков РНК при участии эндо- и экзонуклеаз. -> прерибосомные частицы 60 и 40S. 60S связывается с 5Sрнк, все выходят в цитоплазму, 40S связывается с иРНК, потом с 60S и дружно начинают трансляцию.
Структура ядрышек: по периферии – ДНК (в околоядрышковом хроматине), внутри – РНК, структура неоднородная.

^ Гранулярный компонент – по периферии, но бывает, что расположен в ядрышке равномерно. Иногда образуются нитчатые структуры – нуклеолонемы, которые также неоднородны по строению – содержат множество гранул и фибрилл.

^ Фибриллярные центры – участки скопления фибрилл с низкой электронной плотностью, окруженные плотным фибриллярным компонентом (соответственно с высокой плотностью).

+околоядрышковый хроматин и белковый сетчатый матрикс

(метод регрессивного окрашивания нуклеиновых кислот – ионы уранила на срезах вымываются легче с ДНК -> рнк ярче) => все компоненты ядрышка содержат РНК.

Н3-уридин => 45S пре-РНК синтезируется в ПФК, а прерибосомные частицы – в ГК. В ФЦ – ДНК, ответственная за синтез рРНК.

Но число ФЦ может быть больше числа ЯО, хотя состав один и тот же. Чем выше транскрипционная активность ядрышка, тем больше число мелких связанных друг с другом фибриллярных центров, окруженных ПФК. При полной активации (амплифицированные ядрышки растущих ооцитов) – только ПФК, при полной инактивации (митотические хромосомы)– только ФЦ, окруженный конденсированным хроматином..
^ Типы ядрышек: ретикулярный (нуклеолонемное строение, обилие гранул и ПФК), компактный (больше ФЦ) – для клеток с высоким уровнем синтеза РНК, кольцевидные (ФЦ, окруженный РНП-фибриллами и гранулами) – низкий уровень транскрипции, остаточные (маленькие, окружены конд. хроматином, почти не видны) – в клетках, потерявших способность к синтезу рРНК(эпителий), сегрегированные – обработанные хим вещ-вами, прекращающими синтез рРНК, вызывающими обособление компонентов ядрышка друг от друга.
^ Белки ядрышек: белки рибосом, белки для транскрипции, белки для процессинга (РНК-полимераза1, факторы транскрипции, топоизомеразы, фосфатазы, нуклеазы итп).

Полимераза – по краям ФЦ.

Фибрилларин – белок, специфический для ядрышек. Есть в ПФК, где осуществляет процессинг пре-рРНК вместе с U3 и snRNA.

С23 или нуклеолин в ПФК, и ФЦ, и ЯО митотических хромосом. Функции не ясны.

В23 или гуклеофозин – в ПФК, ГК, считается, что участвует в биогенезе рибосом и транспорте пре-рибосом.
^ Неканонические ф-ии: процессинг snRNA, tRNA. Как-то связанос продукцией иРНК?? Никто не знает.
В интерфазе – перед митозом – исчезновение ядрышка – теряет плотность, ядрышковый материал растекается между хромосомами (локализуется в ЯО). Метафаза, анафаза – их нет. В конце телофазы – первые признаки. Некоторые компоненты ядрышка во время митоза уходят в цитоплазму (РНП-частицы), другие связываются с пов-тью хромосом, образуя основу периферического хромосомного материала. Фибриллярно-гранулярный материал, синтезированный до митоза, который переносится хромосомами в дочерние клетки (пре-рРНК и snRNA.) + негистоновые белки из ядерного интерфазного остова. В ЯО переносятся рнк-полимераза1, топоизомераза1, фактор инициации транскрипции UBF и др. Возможно, это всё для форсированного начала синтеза и созревания рибосом в новых ядрах.

8. Мейоз- образование половых клеток. “Зародышевый путь”, соматические и герминативные клетки Мейоз – деление, при котором происходит уменьшение числа хромосом, переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное, это способ специализации клеток, образование половых клеток. Мейоз занимает два клеточных цикла, во втором отсутствует синтез ДНК.

<…>

^ Профаза 1 мейотического деления: самая продолжительная – от суток до неск лет. Состоит из – лептотены, зиготены, пахитены (самая длинная), диплотены, диакинеза. Происходит кроссинговер, идет синтез РНК и ДНК. (у человека профаза ооцитов – с 3 внутриутробн. месяца до 50 лет, сперматоцитов 1 порядка – 24 дня.)

Лептотена – стадия тонких нитей – хромосомы очень тонкие, в 10-100 раз длиннее митотических. Хромосомы удвоены, но их сложно различить. На нитях – «бусинки» - сгустки хроматина, которые характерны для каждой хромосомы -> составляются карты. Начинает образовываться синаптонемный комплекс.

Зиготена – гомологичные хромосомы сближаются, их связывает синаптонемный комплекс -> бивалент. Идёт коньюгация, синтезируется 0.3% ДНК клетки = z-ДНК – линейные ДНК, с уникальными посл-тями нуклеотидов. Служат для узнавания соответственных участков хромосом(?) до синаптонемного комплекса. Ск – трёхслойный (160-240нм) –два боковых тяжа и осевой элемент. Каждый боковой эл-т связан с петлями 2-х сестринских хроматид одного гомолога.

Пахитена – стадия толстых нитей. Полная коньюгация гомологов -> каждая нить – 4 хроматиды. Идёт кроссинговер – взаимный обмен идентичными участками хромосом. (в диплотене останутся хиазмы – в местах кроссинговера.) синтез 1% ДНК для репарации после кроссинговера. Возможно, принимает в этом участие рекомбинационный узелок – белковый комплекс в син. комплексе, в местах кроссинговера. + амплификация рДНК, появление дополнительных ядрышек.

Диплотена – стадия двойных нитей. Отталкивание гомологов друг от друга, но остаются соединенными сестринские хр. Видны хиазмы – места перекреста и сцепления хромосом. Конденсация хромосом -> хорошо видны. Происходит активация транскрипции иРНК, хр приобретают вид «ламповых щеток».

Диакинез – уменьшение числа хиазм, укорочение бивалентов, их расхождение. Хр теряют связь с ядерной оболочкой.

В анафазе 1 деления расходятся гомологичные хромосомы, а не хроматиды. -> редукция числа аллелей.

^ Второе мейотическое деление: короткая интерфаза без синтеза ДНК, расхождение сестринских хроматид -> редукция числа хромосом. Получилось 4 гаплоидных клетки. При мейозе сперматогониев – 4 сперматицита, которые дифференцируются в сперматозоиды. При мейозе оогоний возникает зрелая яйцеклетка и три мелких направительных тельца (образуются при делениях).

9. Мембранные компоненты клетки. Мембрана – тонкая липопротеидная пленка, состоящая из двойного слоя липидных молекул, в который включены молекулы белка. Липиды 25-60%, белки 40-75%. Часто углеводы 2-10%.

У липидов гидрофобный (неполярный) хвост и гидрофильная (полярная, заряж +, - или нейтр) голова. Толщина около 7.5 нм. Мембраны всегда замкнуты на себя. Поверхностное натяжение мембраны клетки ниже, чем искусственного бислоя. Причина в наличии в первом случае белков. Ф-ии мембраны: ограничительная, поддержание отличий внутр состава от внешнего, транспортная, рецепторная, адгезия.
Разнообразие липидов: глицерофосфатиды (глицеролипиды, фосфолипиды) — сложные эфиры глицерина с 2 жирными к-тами и фосфорной кислотой (она м.б. Связана с холином, серином, инозитом, этаноламином). Сфингомиелины (вместо глицерина аминоспирт сфингозин) и холестерин. => непроницаемый барьер для любых заряженных молекул, т.е. преграда для свободной диффузии.

Белки вкраплены в билипидный слой. Связаны либо ионными связями с липидными головками, либо гидрофильно-фобными взаимодействиями со слоем. (Периферические(чтобы их выделить, достаточно сменить ионное окружение) / интегральные(чтобы выделить, нужно разрушить бислой) (интегральные б. - замораживание-скалывание через центральную липидную зону) Бывают трансмембранные – пересекающие бислой (та часть, что в бислое – гидрофобна).

Пример переферического белка – спектрины альфа и бета, образует тетрамеры и сеть из них, сними взаимодействует актин в местах привязки к белку 4.1.
Молекулы липидов движутся со скоростью 2мкм/с (диффузия), могут вращаться вокруг оси, переходить из слоя в слой. Для изучения движения белков используют лектины, которые связываются с олигосахаридами белков мембраны. + можно пометить флюор. (антитела против лектинов) – белки распределены равномерно, могут собираться вместе («колпачок» над аппаратом гольджи) -> эндоцитоз, обновление белков мембраны.
Асимметричность мембран: 80% сфингомиелина, 75% фосфатидилхолина, и 20% фосфатидилэтаноламина - на наружной стороне. На внутренней - весь фосфатидилсерин и 80% фосфатидилэтаноламина. (для ЭПР наружн пов-ть та, что внутрь полости) Интегральные белки асиметричны! N концы белков обычно наружу (из-за синтеза). Гликолипиды есть только снаружи. Углеводы обычно снаружи. Появление фосфатидилсерина снаружи = апоптоз.

Холестерин – тоже амфипатическая молекула, ограничивает латер подвижность белков, увеличивает жесткость мембраны. Факторы, ограничивающие латер. Подвижность – вз-я белок-клетка, клетка-клетка, клетка-мембрана, вз-е с эл-тами цитоскелета, с кнеклеточным матриксом. Также ограничивается образованием самособирающихся ансамблей белков.

Белки выделяют детергентами. Ионные вз-т с гтдрофильными концами. Неионные (Х100, TWIN) с гидрофобными концами. Методом детергентов создаются перфорации в мембране.
Со стороны цитоплазмы мембраны через примембранные белки связаны с цитоскелетом => прочность и подвижность мембран. Белки-спектрины – образуют жесткую подмембранную сеть. +образование межклеточных контактов (десмосомы, адгезивный контакт итп). Внешняя ядерная мембрана связана с промежуточными филаментами, фиксирующими её в цитоплазме. Передвижение вакуолей – мкт и мкф.
Рост – за счет встраивания пузырьков в мембрану, образующихся в гэр, который является источником всех мембран, кроме мембран митохондрий и пластид. ГрЭПР -> Гольджи -> лизосомы/плазм мембрана/секреторные вакуоли.

10. Плазматическая мембрана Плазматическая мембрана клетки – осуществляет основные функции а) барьерную б) транспортную в) рецепторную г) сигнальную д) адгезивную

Состоит из липидов, белков и полисахаридов (гликопротеины, протеогликаны, гликолипиды)

Искусственные мембраны имеют поверхностное натяжение в 5-10 раз выше чемЮ природные. Также они абсолютно непроиницаемы для любых заряженных частиц.

Но через них свобожно проходят незаряженные частицы массой менее 60Да. Это обусловлено отсутствием в них белков. Это свойство используется для адресной доставки лекарств в клетки (образуются липосомы, которые сохраняют целостность до попадания в клетку)

Мембрана как механическй и диффузионный барьер. ^ Проницаемостьь мембраны:

Свободно диффундируют не заряженные частицы, массой менее 60Да

Глицерол, О2, этанол, СО2, Н2О – легко проходят

Глюкоза, Н+, Nа+, Са2+, Сl-, аминокислоты – не проходят.

Выделяют 2 типа транспорта:

^ А) Пассивный – по электрохимическому градиенту или по градиенту концентрации. Транспорт через канальные белки и белки-переносчики.

Б) Активный транспорт – т.е. транспорт против градиента. Осуществляется белками-переносчиками и с затратой энергии. Выделяют: Унипорт– транспорт в одно напр-е и только одного вар-та молекул. ( напр. Са-помпа- активный унипорт). Антипорт – одновременный транспорт двух разных частиц в разные стороны. Симпорт – одновременный транспорт двух разных частиц в одну сторону. Анти-, Сим- и Уни- - только напр-я транспорта. Могут быть и активными и пассивными.

М.б. такой варинт симпорта, когда одна частица по градиенту, а другая против – парный транспорт. М.б. транспорт за счет энергии АТФ. М.б. светоэнергетический транспорт.

(K+ выводится из клетки через канальные белки).

Иногда в-во может проходить через клетку (глюкоза через эпителий)

Интересно организован Nа-Са антипорт в кардиомицитах. Идёт без использования доплнительной Э. 3Na закачивается в клетку, из неё выкачивается Са. 3Na снова выбрасывается, и закачивается 2K.

С-мы активного транспорта с использованием Энергии.

1^ . Помпы P-класса.

Есть в плазматической мембране грибов, растений ,бактерий ( Н+ помпа), в плазматической мембране высших эукариот ( Nа/K помпа), в апикальной плазматической мембране в клетках желудка млеков (Н+/K+), в плазматических мембранах всех эукариот (Са2+ помпа), в саркоплазматическом ретикулуме, в мышцах (Са2+)

2. ^ F класс

Во внутренней мембране митохондрии, в мембране тилакоида в хлоропласте, в плазмат. Мембране бактерий

3.V класс

Вакуоли у растений и грибов, эндосомы и лизосомы животных, в плазмат. мембране клеток, вырабатывающих у животных кислоту (остеокластах)

4. ^ АВС класс

В мембранах бактерий (тр-т кислот, сахаров, белков), в ЭПР млеков (белки связанные с антигенами ННС1 и ННС2), в плазматической мембране млеков (тр-т жироподобных в-в и фосфолипидов)
  1   2   3



Скачать файл (282 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru