Caratteristiche morfologiche e funzionali e classificazione dei cromosomi. Caratteristiche della struttura dei cromosomi interfase
A seconda del periodo del ciclo cellulare, i cromosomi possono trovarsi nel nucleo in due stati: condensato, parzialmente condensato e completamente condensato.
In precedenza, il termine spiralizzazione, despiralizzazione era usato per indicare l'impaccamento dei cromosomi. Attualmente viene utilizzato il termine più preciso condensazione, decondensazione. Questo termine è più capiente e include il processo di spiralizzazione del cromosoma, il suo piegamento e accorciamento.
Durante l'interfase l'espressione (funzione, lavoro) dei geni è massima ei cromosomi sono sotto forma di filamenti sottili. Quelle sezioni del filamento in cui avviene la sintesi dell'RNA vengono decondensate, mentre quelle in cui la sintesi non avviene sono, al contrario, condensate (Fig. 19).
Durante la divisione, quando il DNA nei cromosomi praticamente non funziona, i cromosomi sono corpi densi, simili a "X" o "Y". Ciò è dovuto alla forte condensazione del DNA nei cromosomi.
È particolarmente necessario capire che il materiale ereditario è presentato in modo diverso in gabbie in interfase e al momento della divisione. Nell'interfase nella cellula è chiaramente visibile il nucleo, il materiale ereditario in cui è rappresentata la cromatina. La cromatina, a sua volta, è composta da filamenti di cromosomi parzialmente condensati. Se consideriamo una cellula durante la divisione, quando il nucleo non è più lì, tutto il materiale ereditario è concentrato nei cromosomi, che sono condensati al massimo (Fig.20).
L'insieme di tutti i filamenti di cromosomi, costituito da DNA e varie proteine, nei nuclei delle cellule eucariotiche è chiamato cromatina (vedi Fig. 19. B). La cromatina, a sua volta, è divisa in eucromatina ed eterocromatina... Il primo è debolmente macchiato di coloranti, perché contiene sottili filamenti non condensati di cromosomi. L'eterocromatina, d'altra parte, contiene un filamento cromosomico condensato e, quindi, ben colorato. Le regioni non condensate della cromatina contengono DNA in cui funzionano i geni (cioè, avviene la sintesi dell'RNA).
A B C
Figura: 19. Cromosomi in interfase.
A - filamento cromosomico isolato dal nucleo di una cellula in interfase. 1- area condensata; 2 - area non condensata.
B - ha isolato diversi filamenti di cromosomi dal nucleo di una cellula in interfase. 1 - area condensata; 2 - area non condensata. B - nucleo cellulare con filamenti cromosomici in interfase. 1 - area condensata; 2 - area non condensata; 1 e 2 - cromatina del nucleo.
Cellula in interfase Cellula durante la divisione
Nucleo cromosomico
Figura: 20. Due stati di materiale ereditario nelle cellule del ciclo cellulare: A - nell'interfase, il materiale ereditario si trova nei cromosomi, che sono parzialmente decondensati e situati nel nucleo; B - durante la divisione cellulare, il materiale ereditario lascia il nucleo, i cromosomi si trovano nel citoplasma.
Va ricordato che se il gene funziona, il DNA in questa regione è decondensato. Al contrario, la condensazione del DNA di un gene indica un blocco dell'attività genica. Il fenomeno di condensazione e decondensazione delle regioni del DNA può spesso essere rilevato quando l'attività (accensione o spegnimento) dei geni è regolata in una cellula.
La struttura sottomolecolare della cromatina (di seguito li chiameremo cromosomi interfasici) e dei cromosomi di una cellula in divisione (di seguito li chiameremo cromosomi metafase) non è stata ancora completamente chiarita. Tuttavia, è chiaro che in diversi stati della cellula (interfase e divisione), l'organizzazione del materiale ereditario è diversa. I cromosomi interfase (IC) e metafase (MC) si basano su nucleosoma ... Il nucleosoma è costituito da una porzione proteica centrale attorno alla quale è avvolto un filamento di DNA. La parte centrale è formata da otto molecole di una proteina istonica: H2A, H2B, H3, H4 (ogni istone è rappresentato da due molecole). A questo proposito, viene chiamato il nucleo del nucleosoma tetramero, ottameroo cor... Una molecola di DNA a forma di spirale si avvolge intorno al nucleo 1,75 volte e passa al nucleo adiacente, lo avvolge e passa al successivo. Così, viene creata una figura particolare, simile a un filo (DNA) con perline (nucleosomi) infilate su di esso.
C'è DNA tra i nucleosomi, che si chiama linker... Un altro istone, H1, può legarsi ad esso. Se si lega al sito del linker, il DNA si piega e si piega in un'elica (Fig. 21. B). L'istone H1 prende parte a un complesso processo di condensazione del DNA, in cui una serie di perle si avvolge in un'elica spessa 30 nm. Questa spirale è chiamata solenoide... I fili cromosomici delle cellule interfase sono costituiti da fili di perline e solenoidi. Nei cromosomi in metafase, il solenoide si piega in un supercoil, che si collega alla struttura reticolare (fatta di proteine), formando anelli che si adattano alla forma di un cromosoma. Questo impaccamento porta a una compattazione quasi 5000 volte del DNA nel cromosoma in metafase. La Figura 23 mostra un diagramma dell'impilamento sequenziale della cromatina. È chiaro che il processo di spiralizzazione del DNA in IC e MX è molto più complicato, ma quanto detto permette di comprendere i principi più generali dell'imballaggio cromosomico.
Figura: 21. La struttura dei nucleosomi:
A - nel cromosoma non condensato. L'istone H1 non è associato al DNA del linker. B - nel cromosoma condensato. L'istone H1 è collegato al DNA del linker.
Va notato che ogni cromosoma nella metafase è costituito da due cromatidi, tenuti da centromeri (costrizione primaria). Ciascuno di questi cromatidi si basa su molecole di DNA figlie confezionate separatamente. Dopo il processo di compattazione, diventano chiaramente distinguibili al microscopio ottico come cromatidi di un cromosoma. Alla fine della mitosi, si disperdono nelle cellule figlie. Dal momento in cui i cromatidi di un cromosoma sono separati l'uno dall'altro, sono già chiamati cromosomi, cioè un cromosoma contiene o due cromatidi, prima della divisione, o uno (ma è già chiamato cromosoma) dopo la divisione.
Alcuni cromosomi, oltre alla costrizione primaria, ne hanno una secondaria. Viene anche chiamata organizzatore nucleolare... È un sottile filo di cromosoma, all'estremità del quale è posto un satellite. La costrizione secondaria, come il cromosoma principale, è costituita dal DNA su cui si trovano i geni responsabili della sintesi dell'RNA ribosomiale. Alle estremità del cromosoma c'è una sezione chiamata telomero... "Sigilla" il cromosoma, per così dire. Se il telomero si rompe accidentalmente, si forma un'estremità "appiccicosa" che può connettersi alla stessa estremità di un altro cromosoma.
Cella in interfase Cella divisoria
Filo cromosomico
Istone nucleosomico H1
Figura: 22. Modello di impaccamento cromosomico nelle cellule in interfase e mitosi.
situato nel mezzo, il cromosoma ha spalle uguali. Nei cromosomi submetacentric, il centromero è leggermente spostato a un'estremità. I bracci del cromosoma non hanno la stessa lunghezza: uno è più lungo dell'altro. Nei cromosomi acrocentrici, il centromero si trova quasi all'estremità del cromosoma e le braccia corte sono difficili da distinguere. Il numero di cromosomi è costante per ogni specie. Quindi, il cariotipo umano contiene 46 cromosomi. La Drosophila ne ha 8 e 14 in una cella di grano.
Viene chiamato l'insieme di tutti i cromosomi in metafase di una cellula, la loro forma e morfologia cariotipo... Per forma, si distinguono tre tipi di cromosomi: metacentrico, submetacentrico e acrocentrico (Fig.23). Nei cromosomi metacentrici, il centromero
Nucleolo
È un corpo denso e ben macchiato situato all'interno del nucleo. Contiene DNA, RNA e proteine. Il nucleolo si basa su organizzatori nucleolari - regioni del DNA che trasportano più copie di geni rRNA. La sintesi dell'RNA ribosomiale avviene sul DNA degli organizzatori nucleolari. Le proteine \u200b\u200bsono attaccate a loro e si forma una formazione complessa: particelle di ribonucleoproteina (RNP). Questi sono precursori (o prodotti semilavorati) delle subunità ribosomiali piccole e grandi. Il processo di formazione dell'RNP avviene principalmente nella parte periferica dei nucleoli. I predecessori del ri-
Satellitare
Ribosomi
Precursori dei ribosomi
Figura: 24. Formazione di ribosomi nel nucleolo del nucleo.
La dimensione del nucleolo riflette il grado della sua attività funzionale, che varia ampiamente nelle diverse cellule e può cambiare in una singola cellula. Quanto più intensamente avviene il processo di formazione dei ribosomi nel citoplasma, tanto più attivamente avviene la sintesi di proteine \u200b\u200bspecifiche sui ribosomi. A questo riguardo, l'effetto degli ormoni steroidei (SG) sulle cellule bersaglio è notevole. SG entra nel nucleo e attiva la sintesi di rRNA. Di conseguenza, la quantità di RNP aumenta e, di conseguenza, aumenta il numero di ribosomi nel citoplasma. Ciò porta ad un aumento significativo del livello di sintesi di proteine \u200b\u200bspeciali, che, attraverso una serie di reazioni biochimiche e fisiologiche, forniscono un certo effetto farmacologico (ad esempio, l'epitelio ghiandolare cresce nell'utero).
A seconda della fase del ciclo cellulare, l'aspetto del nucleolo cambia notevolmente. Con l'inizio della mitosi, il nucleolo diminuisce e poi scompare completamente. Alla fine della mitosi, quando viene ripresa la sintesi dell'rRNA, i nucleoli in miniatura riappaiono sulle regioni cromosomiche contenenti i geni dell'rRNA.
Matrice nucleare
I cromosomi nello spazio tridimensionale del nucleo sono disposti non in modo caotico, ma in modo strettamente ordinato. Ciò è facilitato da una struttura intranucleare chiamata matrice nucleare o scheletro. Al centro di questa struttura c'è una lamina nucleare (vedi Fig. 19). Ad esso è attaccata una struttura proteica interna, che occupa l'intero volume del nucleo. I cromosomi in interfase si attaccano sia alla lamina che alle regioni della matrice proteica interna.
Tutti questi componenti non sono strutture rigide congelate, ma formazioni mobili, la cui architettura cambia a seconda delle caratteristiche funzionali della cellula.
La matrice nucleare svolge un ruolo importante nell'organizzazione dei cromosomi, nella replicazione del DNA e nella trascrizione genica. Gli enzimi di replicazione e trascrizione sono ancorati alla matrice nucleare e un filamento di DNA viene "tirato" attraverso questo complesso fisso.
Recentemente lamin matrice nucleare attira l'attenzione dei ricercatori che lavorano sul problema della longevità. La ricerca ha dimostrato che la lamina è composta da diverse proteine \u200b\u200bcodificate da geni. L'interruzione della struttura di questi geni (e, di conseguenza, delle proteine \u200b\u200bdella lamina) riduce drasticamente la durata della vita degli animali da esperimento.
Flusso di informazioni nella cellula, biosintesi delle proteine \u200b\u200be sua regolazione. Metabolismo plastico ed energetico.
Teoria cellulare, sue disposizioni e fasi principali di sviluppo (M. Schleiden, T. Schwann, R. Virchow). Lo stato attuale della teoria cellulare e il suo significato per la medicina.
Cariotipo umano. Caratteristiche morfofunzionali e classificazione dei cromosomi umani. Il ruolo dello studio del cariotipo nell'identificazione della patologia umana.
Aspetti medici e biologici dei problemi ambientali umani.
Organizzazione di sistemi biologici aperti nello spazio e nel tempo.
Regolarità della manifestazione delle proprietà degli esseri viventi nello sviluppo e nell'organizzazione strutturale e funzionale di organi e tessuti del corpo umano.
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128 - Biogeocenosi, unità elementare strutturale della biosfera e unità elementare del ciclo biogeochimico della Terra.
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133. Metodi per ottenere cromosomi in metafase. Nomenclatura dei cromosomi umani. Specificità e possibilità dei metodi della genetica umana.
134. Tipo platelminti, caratteristiche, caratteristiche e classificazione del tipo.
135. Tipo nematodi. Caratteristiche, caratteristiche organizzative e significato medico. Classificazione dei tipi. Rappresentanti chiave. Morfologia, cicli di sviluppo, modalità di penetrazione nell'organismo, effetto patogeno, diagnosi e prevenzione.
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5.10. Protocollo di coordinamento del RUPD con altre discipline della direzione (specialità)
PROTOCOLLO PER LA CONVENZIONE DEL PROGRAMMA DI LAVORO CON ALTRE SPECIALITÀ DI DISCIPLINE
Il nome della disciplina, il cui studio si basa su questa disciplina | Dipartimento | Proposte di modifiche nelle proporzioni del materiale, nell'ordine di presentazione e nel contenuto delle lezioni | La decisione adottata (protocollo n., Data) dal dipartimento che ha sviluppato il programma |
Istologia, citologia ed embriologia | Anatomia normale e patologica | Il Dipartimento di Biologia Generale, durante la lettura di un corso di lezioni frontali e lo svolgimento di lezioni di laboratorio di biologia generale al 1 ° anno della Facoltà di Medicina (Medicina Generale e Odontoiatria), esclude dal materiale didattico le seguenti sezioni: "Citologia" ed "Embriologia" (soprattutto quando si descrivono metodi di ricerca, superficie cellulare e microambiente , citoplasma, tipi di placente dei mammiferi, strati germinali, loro significato e differenziazione, il concetto di istogenesi embrionale). | N. 4 del 02/10/09. |
5.11. Aggiunte e modifiche al RUPD per il prossimo anno accademico
AGGIUNTE E MODIFICHE AL PROGRAMMA DI LAVORO
PER L'ANNO ACCADEMICO 200__ / 200__
Le seguenti modifiche sono state apportate al programma di lavoro:
Sviluppatore:
Posizione _______________ I.O. Cognome
(firma)
Il programma di lavoro è stato riesaminato e approvato in una riunione del dipartimento
"______" ________________ 200 ___
Protocollo n. ____
Testa Dipartimento _______________ Dzuev R.I.
(firma)
Approvo le modifiche apportate:
"____" _________________ 200___
Decano della flotta baltica ____________________ Paritov A.Yu.
(firma)
Decano del Ministero delle finanze ____________________ Zakhokhov R.R.
6. Accademico– supporto metodologico della disciplina biologia con ecologia
Uno dei compiti più importanti che l'istruzione superiore deve affrontare è la formazione di specialisti altamente qualificati in tali ambiti della società sociale, dove la scienza biologica funge da base teorica per l'attività pratica. Questo ha un posto speciale nella formazione del personale.
Negli ultimi anni, al fine di migliorare la formazione biologica dei medici specialisti, è stata introdotta nelle università la disciplina "Biologia" per tutte le specialità mediche secondo lo State Educational Standard (1999).
L'implementazione di questo compito urgente dipende in gran parte dalla capacità dell'insegnante di selezionare il materiale per le lezioni. Scegliere la forma della sua presentazione, metodi e tipi di lavoro, la struttura compositiva delle classi e le loro fasi, stabilendo collegamenti tra loro. Costruisci un sistema di formazione, test e altri tipi di lavoro, subordinandoli agli obiettivi prefissati.
Il compito principale dello studio all'università: fornire agli studenti la conoscenza delle basi delle scienze della vita e sulla base delle leggi e dei sistemi della sua organizzazione - dalla genetica molecolare alla biosfera - per massimizzare l'educazione biologica, genetica, ambientale degli studenti, lo sviluppo della loro visione del mondo, il pensiero. Vengono offerte varie forme di controllo per testare conoscenze e abilità. La forma più efficace di controllo è il test al computer per i singoli blocchi di materiale passato. Consente di aumentare sensibilmente la quantità di materiale controllato rispetto alla tradizionale prova scritta e crea così i presupposti per aumentare il contenuto informativo e l'obiettività dei risultati di apprendimento.
Complesso formativo e metodologicoEducativo-metodicocomplessodidisciplina: "Metodologia delle attività extrascolastiche di biologia "candidato di scienze pedagogiche, professore associato Osipova I.V. Metodico istruzioni allo studente di studia disciplineDisciplina "Il metodo extrascolastico ...
Complesso didattico-metodico sulla disciplina "regolazione statale dell'economia"
Complesso formativo e metodologico... Educativo-metodicocomplessodidisciplina "REGOLAMENTO STATALE DELL'ECONOMIA" UFA-2007 Regolamento statale dell'economia: Educativo-metodicocomplesso ... scienze economiche Educativo-metodicocomplessodidisciplina "Stato ...
Complesso didattico-metodico per la disciplina della formazione professionale generale "teoria e metodi di insegnamento della biologia" specialità "050102 65 - biologia"
Complesso formativo e metodologicoEducativo-metodicocomplessodidisciplina formazione professionale generale "Teoria e metodi di insegnamento ... opere degli studenti di biologia con un microscopio e preparazioni per microscopio. Analisi educativo-metodicocomplesso Per esempio complessodi Vedi Piante ...
L'analisi microscopica dei cromosomi mostra prima di tutto le loro differenze di forma e dimensione. La struttura di ogni cromosoma è altamente individuale. Si può anche notare che i cromosomi hanno caratteristiche morfologiche comuni. Sono costituiti da due fili: cromatidi,situati in parallelo e collegati tra loro in un punto, chiamato centromeroo costrizione primaria.Su alcuni cromosomi puoi vedere e costrizione secondaria.È una caratteristica caratteristica che consente di identificare i singoli cromosomi in una cellula. Se la costrizione secondaria si trova vicino all'estremità del cromosoma, viene chiamata la regione distale da essa delimitata compagno.I cromosomi contenenti il \u200b\u200bsatellite sono indicati come cromosomi AT. Su alcuni di essi, i nucleoli si formano nella fase corporea.
Le sezioni terminali dei cromosomi hanno una struttura speciale e sono chiamate telomeri.Le regioni telomeriche hanno una certa polarità che impedisce loro di unirsi a vicenda nelle rotture o con estremità libere dei cromosomi. Viene chiamata la regione del cromatide (cromosoma) dal telomero al centromero spalla del cromosoma.Ogni cromosoma ha due braccia. Si distinguono tre tipi di cromosomi a seconda del rapporto tra le lunghezze delle spalle: 1) meta-centrico(spalla uguale); 2) submetacentric(spalle disuguali); 3) acrocentrico,in cui una spalla è molto corta e non sempre chiaramente visibile.
Alla Conferenza di Parigi sulla standardizzazione dei cariotipi, invece dei termini morfologici "metacentrici" o "acrocentrici" in connessione con lo sviluppo di nuovi metodi per ottenere cromosomi "a strisce", è stato proposto un simbolismo in cui a tutti i cromosomi di un insieme viene assegnato un rango (numero ordinale) in ordine decrescente di grandezza e in entrambi le braccia di ciascun cromosoma (p - braccio corto, q - braccio lungo), le sezioni delle braccia e le strisce in ciascuna sezione sono numerate nella direzione dal centromero. Questo sistema di designazione consente una descrizione dettagliata delle anomalie cromosomiche.
Insieme alla posizione del centromero, alla presenza di una costrizione secondaria e di un satellite, la loro lunghezza è importante per identificare i singoli cromosomi. Per ogni cromosoma di un certo insieme, la sua lunghezza rimane relativamente costante. La misurazione dei cromosomi è necessaria per studiare la loro variabilità nell'ontogenesi in relazione a malattie, anomalie e ridotta funzione riproduttiva.
La struttura fine dei cromosomi.L'analisi chimica della struttura dei cromosomi ha mostrato la presenza di due componenti principali in essi: acido desossiribonucleico(DNA) e tipo di proteina istonie protomite(nelle cellule riproduttive). Gli studi sulla sottile struttura sottomolecolare dei cromosomi hanno portato gli scienziati alla conclusione che ogni cromatide contiene un filo - cromonema.Ogni cromo-monema è costituito da una molecola di DNA. La base strutturale dei cromatidi è un filamento proteico. Il Chromonema è posto nel cromatide in una forma vicina a una spirale. Le prove di questa ipotesi sono state ottenute, in particolare, studiando le particelle più piccole scambiabili di cromatidi fratelli, che si trovavano attraverso il cromosoma.
Nucleosomiale (filamento nucleosomico):corteccia di 8 molecole (ad eccezione di H1), il DNA è avvolto sulla corteccia, un collegamento tra di loro. Meno sale significa meno nucleosoma. La densità è 6-7 volte maggiore.
Supernucleosomiale (fibrilla della cromatina): Н1 avvicina il linker e la corteccia 2. È 40 volte più denso. Inattivazione genica.
Chromatid (loop): il filo si trasforma in spirali e pieghe. 10-20 volte più denso.
Cromosoma in metafase: cromatina supercompattante.
Chromonema - il primo livello di compattazione in cui è visibile la cromatina.
Cromomero - sito del cromonema.
Caratteristiche morfologiche e funzionali dei cromosomi. Tipi e regole dei cromosomi
La costrizione primaria è il cinetocore, o centromero, una regione del cromosoma senza DNA. Metacentrico - braccia uguali, submetacentrico - disuguale, acrocentrico - nettamente disuguale, corpo senza spalla. Lungo - q, breve - p. La costrizione secondaria separa il satellite e il suo filamento dal cromosoma.
Regole cromosomiche:
1) Costanza del numero
2) Abbinamenti
3) Individui (non omologhi non sono simili)
Cariotipo. Idiogramma. Classificazione cromosomica
Cariotipo - set diploide di cromosomi.
Idiogramma - un numero di cromosomi di dimensioni decrescenti e spostamento dell'indice centromerico.
Classificazione di Denver:
E- 1-3 paia, grande sub / metacentrico.
NEL- 4-5 paia, metacentrico grande.
A PARTIRE DAL- 6-12 + X, medio submetacentrico.
D- 13-15 paia, acrocentrici.
E–16-18 coppie, sub / metacentriche relativamente piccole.
F–19-20 paia, piccolo submetacentrico.
G–21-22 + Y, acrocentrico più piccolo.
Cromosomi politenici: riproduzione dei cromonemi (strutture fini); tutte le fasi della mitosi cadono, ad eccezione della riduzione dei cromonemi; si formano strisce trasversali scure; si trova in Ditteri, ciliati, piante; utilizzato per costruire mappe cromosomiche, rilevando riarrangiamenti.
Teoria delle cellule
Purkine - il nucleo dell'uovo, Marrone - il nucleo della cellula vegetale, Schleiden - conclusione sul ruolo del nucleo.
Shvannovskaya teoria:
1) La cellula è la struttura di tutti gli organismi.
2) La formazione delle cellule determina la crescita, lo sviluppo e la differenziazione dei tessuti.
3) Una cellula è un individuo, un organismo è una somma.
4) Nuove cellule nascono dal citoblastoma.
Virchow - gabbia da gabbia.
Moderno teoria:
1) Una cellula è un'unità strutturale di esseri viventi.
2) Le cellule degli organismi singoli e multicellulari sono simili nella struttura e nelle manifestazioni dell'attività vitale
3) Riproduzione per divisione.
4) Le cellule formano i tessuti e quelle formano gli organi.
In più: le cellule sono totipotenti: possono dare origine a qualsiasi cellula. Pluri - qualsiasi, eccetto extraembrionico (placenta, sacco vitellino), uni - solo uno.
Respiro. Fermentazione
Respiro:
Fasi:
1) Preparatorio:proteine \u200b\u200b\u003d aminoacidi, grasso \u003d glicerina e acidi grassi, zuccheri \u003d glucosio. C'è poca energia, si dissipa e addirittura richiede.
2) incompleto: anossico, glicolisi.
Glucosio \u003d acido piruvico \u003d 2 ATP + 2 NAD * H 2 o NAD * H + H +
10 reazioni a cascata. L'energia viene rilasciata da 2 ATP e dissipata.
3) Ossigeno:
I. Decarbossilazione ossidativa:
Il PVC viene distrutto \u003d Н 2 (–СО 2), attiva gli enzimi.
II. Ciclo di Krebs: NAD e FAD
III. ETC, H si scompone in e - e H +, p si accumula nello spazio intermembrana, forma un serbatoio di protoni, gli elettroni accumulano energia, attraversano la membrana 3 volte, entrano nella matrice, si combinano con l'ossigeno, lo ionizzano; la differenza di potenziale aumenta, la struttura dell'ATP sintetasi cambia, il canale si apre, la pompa protonica inizia a funzionare, i protoni vengono pompati nella matrice, combinati con ioni di ossigeno, si forma acqua, energia - 34 ATP.
Durante la glicolisi, ogni molecola di glucosio viene scomposta in due molecole di acido piruvico (PVA). Questo rilascia energia, parte della quale viene dissipata sotto forma di calore, e il resto viene utilizzato per la sintesi. 2 molecole di ATP.I prodotti intermedi della glicolisi subiscono l'ossidazione: da essi vengono separati gli atomi di idrogeno, che vengono utilizzati per ridurre NDD +.
NAD - nicotinamide adenina dinucleotide - una sostanza che svolge la funzione di trasportatore di atomi di idrogeno nella cellula. Il NAD, che ha attaccato due atomi di idrogeno, è chiamato ridotto (scritto come NAD "H + H +). Il NAD ridotto può dare atomi di idrogeno ad altre sostanze e trasformarsi in una forma ossidata (NAD +).
Pertanto, il processo di glicolisi può essere espresso dalla seguente equazione riassuntiva (per semplicità, in tutte le equazioni delle reazioni di scambio energetico, non sono indicate le molecole d'acqua formate durante la sintesi di ATP):
C 6 H 12 0 6 + 2NAD + + 2ADP + 2H 3 P0 4 \u003d 2C 3 H 4 0 3 + 2NADH + H + + 2ATP
Come risultato della glicolisi, viene rilasciato solo circa il 5% dell'energia contenuta nei legami chimici delle molecole di glucosio. Una parte significativa dell'energia è contenuta nel prodotto della glicolisi - PVC. Pertanto, con la respirazione aerobica dopo la glicolisi, segue la fase finale: ossigeno,o aerobico.
L'acido piruvico, formato a seguito della glicolisi, entra nella matrice mitocondriale, dove viene completamente scomposto e ossidato nei prodotti finali - CO 2 e H 2 O. Il NAD ridotto formato durante la glicolisi entra anche nei mitocondri, dove subisce l'ossidazione. Durante la fase di respirazione aerobica, l'ossigeno viene consumato e sintetizzato 36 molecole di ATP(per 2 molecole di PVC) La CO 2 viene rilasciata dai mitocondri nello ialoplasma della cellula e quindi nell'ambiente. Quindi, l'equazione totale dello stadio di ossigeno della respirazione può essere rappresentata come segue:
2C 3 H 4 0 3 + 60 2 + 2NADH + H + + 36ADP + 36H 3 P0 4 \u003d 6C0 2 + 6H 2 0 + + 2NAD + + 36ATP
Nella matrice mitocondriale, il PVA subisce una complessa scissione enzimatica, i cui prodotti sono anidride carbonica e atomi di idrogeno. Questi ultimi sono trasportati da portatori di NAD e FAD (flavina adenina dinucleotide) alla membrana mitocondriale interna.
La membrana mitocondriale interna contiene l'enzima ATP-sintetasi, nonché complessi proteici che formano la catena di trasporto degli elettroni (ETC). Come risultato del funzionamento dei componenti ETC, gli atomi di idrogeno ottenuti da NAD e FAD vengono separati in protoni (H +) ed elettroni. I protoni vengono trasportati attraverso la membrana mitocondriale interna e si accumulano nello spazio intermembrana. Gli elettroni vengono inviati alla matrice tramite ETC all'accettore finale, l'ossigeno (O 2). Di conseguenza, si formano О 2- anioni.
L'accumulo di protoni nello spazio intermembrana porta alla comparsa di un potenziale elettrochimico sulla membrana mitocondriale interna. L'energia rilasciata durante il movimento degli elettroni lungo l'ETC viene utilizzata per trasportare i protoni attraverso la membrana mitocondriale interna nello spazio intermembrana. Pertanto, viene accumulata energia potenziale, che è composta dal gradiente protonico e dal potenziale elettrico. Questa energia viene rilasciata quando i protoni ritornano alla matrice mitocondriale lungo il loro gradiente elettrochimico. Il ritorno avviene attraverso uno speciale complesso proteico - ATP sintasi; lo stesso processo di spostamento dei protoni lungo il loro gradiente elettrochimico è chiamato chemiosmo. L'ATP sintetasi utilizza l'energia rilasciata durante la chemiosmosi per sintetizzare l'ATP dall'ADP durante la reazione di fosforilazione. Questa reazione è innescata da un flusso di protoni che fa ruotare una porzione dell'ATP sintasi; quindi, l'ATP sintasi funziona come un motore molecolare rotante.
L'energia elettrochimica viene utilizzata per sintetizzare un gran numero di molecole di ATP. Nella matrice, i protoni si combinano con gli anioni dell'ossigeno per formare l'acqua.
Pertanto, con la scissione completa di una molecola di glucosio, la cellula può sintetizzare 38 molecole di ATP(2 molecole durante la glicolisi e 36 molecole durante la fase dell'ossigeno). L'equazione generale della respirazione aerobica può essere scritta come segue:
C 6 H 12 0 6 + 60 2 + 38ADP + 38H 3 P0 4 \u003d 6C0 2 + 6H 2 0 + 38ATF
La principale fonte di energia per le cellule sono i carboidrati, ma i prodotti della scomposizione di grassi e proteine \u200b\u200bpossono essere utilizzati anche nei processi del metabolismo energetico.
Fermentazione:
Fermentazione - un processo metabolico in cui l'ATP viene rigenerato ei prodotti della degradazione del substrato organico possono servire sia come donatori che come accettori di idrogeno. La fermentazione è la scomposizione metabolica anaerobica (priva di ossigeno) di molecole nutritive come il glucosio.
Sebbene non venga rilasciata energia nell'ultima fase della fermentazione (conversione del piruvato nei prodotti finali della fermentazione), è estremamente importante per la cellula anaerobica, poiché questa fase rigenera la nicotinammide adenina dinucleotide (NAD +), necessaria per la glicolisi. Questo è importante per il normale funzionamento della cellula, poiché per molti organismi la glicolisi è l'unica fonte di ATP in condizioni anaerobiche.
Durante la fermentazione si verifica un'ossidazione parziale dei substrati, durante la quale l'idrogeno viene trasferito a NAD +. Durante le altre fasi della fermentazione, i suoi prodotti intermedi fungono da accettori di idrogeno, che fa parte di NAD * H; nel corso della rigenerazione NAD +, vengono ripristinati ei prodotti del ripristino vengono rimossi dalla cellula.
I prodotti finali della fermentazione contengono energia chimica (non sono completamente ossidati) ma sono considerati rifiuti perché non possono essere ulteriormente metabolizzati in assenza di ossigeno (o altri accettori di elettroni altamente ossidati) e sono spesso eliminati dalla cellula. La produzione di ATP mediante fermentazione è meno efficiente rispetto alla fosforilazione ossidativa, quando il piruvato è completamente ossidato ad anidride carbonica. Durante diversi tipi di fermentazione, una molecola di glucosio produce da due a quattro molecole di ATP.
· Alcol fermentazione (svolta da lieviti e alcuni tipi di batteri), durante la quale il piruvato viene scisso in etanolo e anidride carbonica. Da una molecola di glucosio, il risultato sono due molecole di alcol (etanolo) e due molecole di anidride carbonica. Questo tipo di fermentazione è molto importante nella produzione di pane, birra, vinificazione e distillazione. Se la coltura starter ha un'alta concentrazione di pectina, può essere prodotta anche una piccola quantità di metanolo. Di solito viene utilizzato solo uno dei prodotti; nella produzione del pane, l'alcol evapora durante la cottura, e nella produzione di alcol l'anidride carbonica di solito fuoriesce nell'atmosfera, anche se recentemente si cerca di smaltirla.
Alcool + 2NAD + + 2ADP 2 to-you \u003d 2 mol. a te + 2NAD * H + H + + 2ATF
PVC \u003d acetaldeide + CO 2
2 aldeidi + 2NAD * H + H + \u003d 2 alcoli + 2NAD +
· La fermentazione dell'acido lattico, durante la quale il piruvato viene ridotto ad acido lattico, viene svolta dai batteri lattici e da altri organismi. Quando il latte viene fermentato, i batteri lattici convertono il lattosio in acido lattico, trasformando il latte in prodotti a base di latte fermentato (yogurt, yogurt); l'acido lattico conferisce a questi prodotti un sapore aspro.
Glucosio + 2NAD + + 2ADP + 2 PVC \u003d 2 mol. a te + 2NAD * H + H + + 2ATF
2 mol. a te + 2NAD * H + H + \u003d 2 mol. a te + 2ATF
Glucosio + 2ADP + 2 to-you \u003d 2 mol. a te + 2ATF
La fermentazione dell'acido lattico può avvenire anche nei muscoli degli animali quando il fabbisogno energetico è superiore a quello fornito dall'ATP già disponibile e dal lavoro del ciclo di Krebs. Quando la concentrazione di lattato supera 2 mmol / l, il ciclo di Krebs inizia a lavorare più intensamente e riprende il ciclo di Corey.
Le sensazioni di bruciore nei muscoli durante un intenso esercizio fisico sono correlate a un lavoro insufficiente del ciclo del morbillo e ad un aumento della concentrazione di acido lattico superiore a 4 mmol / l, poiché l'ossigeno viene convertito in anidride carbonica dalla glicolisi aerobica più velocemente di quanto il corpo ricostituisca l'apporto di ossigeno; Allo stesso tempo, va ricordato che il dolore muscolare dopo l'esercizio può essere causato non solo da alti livelli di acido lattico, ma anche da microtraumi delle fibre muscolari. Il corpo passa a questo metodo di produzione di ATP meno efficiente, ma più veloce in condizioni di maggiore stress, quando il ciclo di Krebs non ha il tempo di fornire ATP ai muscoli. Quindi il fegato si sbarazza del lattato in eccesso, convertendolo attraverso il ciclo del morbillo in glucosio per tornare ai muscoli per il riutilizzo o la conversione in glicogeno epatico e costruire le proprie riserve energetiche.
· La fermentazione dell'acido acetico è svolta da molti batteri. L'aceto (acido acetico) è il risultato diretto della fermentazione batterica. Durante il decapaggio del cibo, l'acido acetico protegge il cibo dai batteri che causano malattie e carie.
Glucosio + 2NAD + + 2ADP + 2 to-you \u003d 2 PVC + 2NAD * H + H + + 2ATP
2 PVC \u003d 2 aldeidi + 2CO 2
2 aldeidi + О 2 \u003d 2 acetico per te
· La fermentazione dell'acido butirrico porta alla formazione di acido butirrico; è causato da alcuni batteri anaerobici.
· La fermentazione alcalina (metano) - un metodo di respirazione anaerobica di alcuni gruppi di batteri - viene utilizzata per trattare le acque reflue delle industrie alimentari, della pasta di legno e della carta.
16) Codifica dell'informazione genetica nella cellula. Proprietà del codice genetico:
1) Tripletta. Tripletto i-RNA - codone.
2) Degenerazione
3) Continuità
4) AGOSTO - inizio
5) Versatilità
6) UAG - ambra, UAA - ocra, UGA - opale. Terminatori.
Sintesi proteica
Assimilazione \u003d anabolismo \u003d metabolismo plastico. Dissimilazione \u003d catabolismo \u003d metabolismo energetico.
Componenti:DNA, restrittasi, polimerasi, nucleotidi RNA, t-RNA, r-RNA, ribosomi, amminoacidi, complesso enzimatico, GTP, amminoacido attivato.
Attivazione:
1) l'enzima aminoacil-t-RNA sintetasi attacca un amminoacido e ATP - attivazione - attaccamento di t-RNA - si forma un legame di t-RNA con a.k, il rilascio di AMP - un complesso in PCR - legame dell'amminoacil-t-RNA con ribosomi, l'inclusione di un amminoacido nella proteina con il rilascio di t-RNA.
Nei procarioti, l'mRNA può essere letto dai ribosomi nella sequenza amminoacidica delle proteine \u200b\u200bimmediatamente dopo la trascrizione, mentre negli eucarioti viene trasportato dal nucleo al citoplasma, dove si trovano i ribosomi. Il processo di sintesi proteica basato su una molecola di mRNA è chiamato traduzione. Il ribosoma contiene 2 siti funzionali per l'interazione con t-RNA: amminoacile (accettore) e peptidile (donatore). L'amminoacil-t-RNA entra nella regione accettore del ribosoma e interagisce con la formazione di legami idrogeno tra le triplette del codone e dell'anticodone. Dopo la formazione di legami idrogeno, il sistema avanza di 1 codone e finisce nel sito donatore. Contemporaneamente, un nuovo codone appare nel sito accettore rilasciato e il corrispondente amminoacil-t-RNA è attaccato ad esso. Durante la fase iniziale della biosintesi proteica, l'inizio, di solito il codone della metionina viene riconosciuto da una piccola subunità del ribosoma, a cui è attaccato il t-RNA della metionina con l'aiuto delle proteine. Dopo il riconoscimento del codone iniziale, la subunità grande viene attaccata alla subunità piccola e inizia la seconda fase della traduzione: l'allungamento. Ad ogni movimento del ribosoma dall'estremità da 5 "a 3" dell'mRNA, un codone viene letto attraverso la formazione di legami idrogeno tra i tre nucleotidi dell'mRNA e l'anticodone t-RNA ad esso complementare, a cui è attaccato il corrispondente amminoacido. La sintesi di un legame peptidico è catalizzata dall'r-RNA, che forma il centro della peptidiltransferasi del ribosoma. L'R-RNA catalizza la formazione di un legame peptidico tra l'ultimo amminoacido del peptide in crescita e un amminoacido attaccato al t-RNA, posizionando gli atomi di azoto e carbonio in una posizione favorevole alla reazione. Il terzo e ultimo stadio della traduzione, la terminazione, si verifica quando il ribosoma raggiunge il codone di stop, dopodiché i fattori di terminazione della proteina idrolizzano l'ultimo t-RNA dalla proteina, interrompendone la sintesi. Pertanto, nei ribosomi, le proteine \u200b\u200bsono sempre sintetizzate dall'N- al C-terminale.
Trasporto
Diffusione:attraverso lo strato lipidico - acqua, ossigeno, anidride carbonica, urea, etanolo (idrofobo più veloce di idrofilo); attraverso i pori delle proteine \u200b\u200b- ioni, acqua (transmembrana - integrale - le proteine \u200b\u200bformano i pori); leggero - glucosio, amminoacidi, nucleotidi, glicerina (tramite proteine \u200b\u200bdi trasporto);
Trasporto attivo: ioni, amminoacidi nell'intestino, calcio nei muscoli, glucosio nei reni. La proteina trasportatrice viene attivata da un gruppo fosfato che viene scisso dall'ATP durante l'idrolisi, si forma un legame con la sostanza trasportata (temporanea).
Fagocitosi: cellule capillari di midollo osseo, milza, fegato, ghiandole surrenali, leucociti.
Pinocitosi: leucociti, cellule del fegato, cellule renali, ameba.
Ciclo cellulare
Interfase- 2n2C; periodo di riposo - neuroni, cellule del cristallino; fegato e leucociti - facoltativo.
Presintetico periodo: la cellula cresce, svolge le sue funzioni. I cromatidi sono despiralizzati. RNA, proteine, nucleotidi del DNA vengono sintetizzati, il numero di ribosomi aumenta e l'ATP viene accumulato. Il periodo dura circa 12 ore, ma può richiedere diversi mesi. Il contenuto del materiale genetico è 2n1chr2c.
Sintetico:si verifica la replicazione delle molecole di DNA: ogni cromatide completa il proprio genere. Il contenuto del materiale genetico diventa 2n2сhr4c. I centrioli sono raddoppiati. Sintetizzato
RNA, ATP e proteine \u200b\u200bistoniche. La cellula continua a svolgere le sue funzioni. La durata del periodo è fino a 8 ore.
Post-sintetico:l'energia dell'ATP viene accumulata, l'RNA, le proteine \u200b\u200bnucleari e le proteine \u200b\u200bdella tubulina vengono sintetizzate attivamente, necessarie per la costruzione del fuso di fissione dell'acromatina. Il contenuto della genetica
il materiale non cambia: 2n2chr4c. Entro la fine del periodo, tutti i processi sintetici rallentano, la viscosità del citoplasma cambia.
Divisione. Amitosi
Divisione:
Binario, mitosi, amitosi, meiosi.
Amitosi:
Uniforme, irregolare, multipla, senza citotomia.
Generativo - quando si dividono cellule altamente specializzate (fegato, epidermide) e macronucleo dei ciliati.
Degenerativo - frammentazione e germogliamento dei nuclei.
Reattivo - con influenze dannose, senza cytotomy, multinucleazione.
Allacciatura del nucleolo, nucleo e citoplasma. Il nucleo è diviso in più di 2 parti: frammentazione, schizogonia. La distruzione del cariolema e del nucleolo non si verifica. La cellula non perde la sua attività funzionale.
Mitosi
Le ragioni:
ü variazione del rapporto nucleare-citoplasmatico;
ü comparsa di "raggi mitogenetici" - le cellule in divisione "costringono" le cellule vicine a entrare nella mitosi;
ü presenza di "ormoni della ferita": le cellule danneggiate secernono sostanze speciali che causano la mitosi delle cellule intatte.
ü Alcuni mitogeni specifici (eritropoietina, fattori di crescita dei fibroblasti, estrogeni) stimolano la mitosi.
ü la quantità di substrato per la crescita.
ü disponibilità di spazio libero per la distribuzione.
ü secrezione da parte delle cellule circostanti di sostanze che influenzano la crescita e la divisione.
ü informazioni sulla posizione.
ü contatti intercellulari.
In profase:i cromosomi dvuhromatidny nell'ialoplasma hanno la forma di una palla, il centro si divide, si forma una figura radiosa, il fuso è costituito da tubuli: polo (solido) e cromosomico.
In prometafase: protoplasma a bassa viscosità al centro della cellula, i cromosomi sono diretti all'equatore della cellula, il cariolema si dissolve.
In metafase: la formazione del fuso di divisione è completata, massima spiralizzazione, i cromosomi sono divisi longitudinalmente in cromatidi.
In anafase: discrepanza, il citoplasma sembra un liquido bollente.
In telofase:il centro della cellula è disattivato, costrizione dell'anello o placca mediana.
Valore:
- mantenere la costanza del numero di cromosomi, garantendo la continuità genetica nelle popolazioni cellulari;
-equa distribuzione dei cromosomi e delle informazioni genetiche tra le cellule figlie;
Endomitosi:nessuna divisione si verifica dopo la replica. Si trova nelle cellule che funzionano attivamente di nematodi, crostacei, nelle radici.
Lavoro d'esame n. 3
“Nucleo cellulare: i principali componenti del nucleo, le loro caratteristiche strutturali e funzionali. L'apparato ereditario della cellula. Organizzazione temporanea del materiale ereditario: cromatina e cromosomi. La struttura e la funzione dei cromosomi. Il concetto di cariotipo.
Regolarità dell'esistenza di una cellula nel tempo. Riproduzione a livello cellulare: mitosi e meiosi. Il concetto di apoptosi "
Domande per l'autoapprendimento:
Il ruolo del nucleo e del citoplasma nella trasmissione di informazioni ereditarie; Caratterizzazione del nucleo come centro genetico. Il ruolo dei cromosomi nella trasmissione delle informazioni ereditarie. Regole cromosomiche; Eredità citoplasmatica (extra nucleare): plasmidi, episomi, loro importanza in medicina; I principali componenti del nucleo, le loro caratteristiche strutturali e funzionali. Idee moderne sulla struttura dei cromosomi: modello nucleosomico dei cromosomi, livelli di organizzazione del DNA nei cromosomi; Cromatina come una forma di esistenza di cromosomi (etero - ed eucromatina): struttura, composizione chimica; Cariotipo. Classificazione cromosomica (Denver e Parigi). Tipi di cromosomi; Il ciclo di vita di una cellula, i suoi periodi, le sue varianti (caratteristiche in diversi tipi di cellule). Il concetto di cellule staminali dormienti. La mitosi è una caratteristica dei suoi periodi. Regolazione della mitosi. Caratteristiche morfofunzionali e dinamica della struttura dei cromosomi nel ciclo cellulare. Il significato biologico della mitosi. Il concetto di apoptosi. Categorie di complessi cellulari. Indice mitotico. Il concetto di mitogeni e citostatici.
PARTE 1: Lavoro indipendente:
Attività numero 1. Concetti chiave dell'argomento
Selezionare i termini appropriati dall'elenco e disporli nella colonna di sinistra della Tabella 1, secondo le definizioni.
I cromosomi sono metafase, i cromosomi sono metacentrici, i cromosomi sono acrocentrici; Meiosi; Sperma; Spermatociti; Citochinesi; Fissione binaria; Spermatogenesi; Spermatogonia; Mitosi; Monospermia; Schizogony; Endogonia; Ovogenesi; Amitosi; Apoptosi; Isogamia; Gametogenesi; Formazione di spore; Gameti; Set aploide di cromosomi; Citochinesi; Ovogonia (oogonia); Anisogamia; Ovotida (ovulo); Fecondazione; Partenogenesi; Ovogamia; Frammentazione; Ermafroditismo; Ciclo vitale delle cellule; Interfase; Cellulare (ciclo mitotico).
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questa è la divisione cellulare diretta, in cui non esiste una distribuzione uniforme del materiale ereditario tra le cellule figlie |
parte del ciclo di vita di una cellula, durante il quale una cellula differenziata svolge le sue funzioni e si prepara alla divisione |
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Compito numero 2. "Il grado di spiralizzazione della cromatina e la localizzazione della cromatina nel nucleo."
Sulla base dei materiali della lezione e del libro di testo "Citologia" 1) studia la cromatina, a seconda del grado della sua spirale e compila il diagramma:
2) studia la cromatina a seconda della localizzazione nel nucleo e compila il diagramma:
PARTE 2. Lavoro pratico:
Compito numero 1. Studia il cariogramma della persona di seguito e rispondi alle domande per iscritto:
1) Quale set cromosomico (maschio o femmina) riflette il cariogramma? Spiega la risposta.
2) Indicare il numero di autosomi e cromosomi sessuali rappresentati sul cariogramma.
3) A che tipo di cromosoma appartiene il cromosoma Y?
Determina il sesso e scrivi una parola nella casella, spiega la tua risposta:
"Cariogramma umano"
Risposta con spiegazione: |
PARTE 3. Attività problematiche situazionali:
1.La sintesi delle proteine \u200b\u200bistoniche viene interrotta nella cellula. Quali conseguenze può avere per la cellula?
2. La micropreparazione ha rivelato cellule non identiche tra loro bi - e multinucleate, alcune delle quali non contenevano affatto nuclei. Qual è il processo alla base della loro formazione? Definisci questo processo.