Шпаргалка по "Биологии"

48. Особенности организации  генома эукариот: повторяющиеся  и уникальные последовательности ДНК (интроны, экзоны, сателлиты, минисателлиты, мультигенные семейства).

• ДНК линейная.
• Содержит больше регуляторных элементов, чем  у  прокариот.
• Интронно-экзонная структура генов
• Наличие мультигенных семейств (кластеры близкорасположенных генов глобиновых белков) и псевдогеннов (такое строение как и у рабочих генов, но они выключены)
• Малая доля кодирующих элементов ex=1%, int=24%
• Наличие уникальных и повторяющихся последовательностей
• Размер генома = 30 тыс. генов

Интрон — участок ДНК, который является частью гена, но не содержит информации о последовательности аминокислот белка.

Экзон — это последовательность ДНК, которая представлена в зрелой РНК , несет информацию.

Сателлит (спутник) — это округлое или удлинённое тельце, отделённое от основной части хромосомы тонкой хроматиновой нитью, по диаметру равный или несколько меньший хромосоме. Хромосомы, обладающие спутником принято обозначать SAT-хромосомами. Форма, величина спутника и связывающей его нити постоянны для каждой хромосомы.

Минисателлиты — поворяющиеся фрагменты ДНК длиной от 7 и более нуклеотидов. Являются одной из разновидностей сателлитной ДНК. Используются в качестве ДНК-маркеров. Механизмами происхождения являются "проскальзывания" при репликации ДНК, точечные мутации и рекомбинация.

 

49. Понятие о хромосомном  комплексе. Характеристика кариотипа  человека.

Хромосомный комплекс или кариотип - это совокупность хромосом (соматической клетки) характерная для вида.(например, муж. пол.46,xy или муж пол.46,xy +21(синдром Дауна))

Кариотип человека — диплоидный хромосомный набор человека, представляющий собой совокупность морфологически обособленных хромосом, внесённых родителями при оплодотворении. Хромосомы набора генетически неравноценны: каждая хромосома содержит группу разных генов. Все хромосомы в кариотипе человека делятся на аутосомы и половые хромосомы. В кариотипе человека 44 аутосомы (двойной набор) - 22 пары гомологичных хромосом и одна пара половых хромосом — XX у женщин и ХУ у мужчин. Все хромосомы в кариотипе человека делятся на метацентрические (расположение центромеры в середине длины хромосомы), субметацентрические (ближе к одному концу), акроцентрические (на теломерном конце).

 

 

50. Плазмиды бактерии (определение, классификация, структр.  и генетич. организация, мед.знач).

Плазмиды –это небольшие кольцевые(чаще) или линейные молекулы ДНК, являющиеся автономными репликонами. Плазмиды способны автономно копироваться (реплицироваться) и существовать в цитоплазме клетки, поэтому в клетке может быть несколько копий плазмид. Плазмиды могут включаться  в хромосому и реплицироваться вместе с ней. Плазмиды ,которые могут встраиваться в нуклеод или также быть свободными репликонами называются эписомы.

 Классификация :

1. По структуре : кольцевые и линейные
2. По способности к конъюгации: конъюгативные (трансмиссивные) содержат гены репликации и гены трансмиссии (переноса). Неконъюгативные (нетрансмиссивные) содержат гены репликации
3. По наличию дополнительных генов: R-плазмиды, в их состав входят гены устойчивости к антибиотикам. Tox-плазмиды, способствуют выработки токсинов. Col-плазмиды, вырабатывают вещ-ва токсичные для других клеток.
4. По совместимости: совместимые и несовместимые
5. По количеству копий: малокопийные и высококопийные

Значение: используются, как векторы  переносчики в генной инженерии, а также в генетическом картирование прокариот.

 

51. Экстрахромосомные  генетич. элементы эукариот (структурная  и генетическая организация мтх  ДНК).

Длина мтх ДНК =16569 пар нуклеотидов. Содержит 37 генов: 13 белков (дыхание); 22 гена тРНК; 2 гена рРНК

1. мтхДНК кольцевая
2. монорепликон
3. на каждой из цепей по одному промотору
4. РНК полицистронные.
5. В человеческой мтхДНК отсутствуют интроны

 

52. МГЭ прокариот и  эукариот: транспозоны и ретротранспозоны (хар-ка и механизм транспозиции).

МГЭ- это последовательности нуклеотидов, которые могут перемещаться по геному.

МГЭ прокариот: IS-элементы (длина 700-1500 п.н) содержат инвертированные повторы, ген транспозазу.

IR

Ген транспозаза

IR

 

Транспозоны- последовательность ДНК, способная перемещаться внутри генома. Встраиваясь в геном, могут вызывать мутации.

Различают простые (ген транспозаза  и доп. Гены):

IR

Ген транспоз. И дополнительные гены

IR

 

и сложные (доп. гены):

IS

Дополнительные гены

IS

 

МГЭ прокариот перемещаются по принципу копирование, встраивание (кол- во копий  увеличивается).

МГЭ эукариот: ДНК-транспозоны (p-элементы дрозофил)- перемещаются по принципу вырезание, встраивание (кол- во копий не увеличивается). Полинтрон (до 15 тыс. п.н.)- кодируют до 10 белков, один из которых ДНК-полимераза, которая в качестве праймера использует белок. Содержит инвертированные повторы. Перемещается по принципу копирование, встраивание. Хелитроны - на концах нет инвертированных повторов ,перемещаются по принципу копирование, встраивание. Копирование осуществляется по принципу «катящегося кольца» (сигма-тип). Ретротранспозоны - похожи на ретровирусы, но утратили способность образовывать вирусные частицы. Различают: с LTR(с длинными концевыми повторами) и без LTR.

Функции МГЭ: Биологические мутагены; могут изменять активность близлежащих генов; могут встраиваться в различные участки гомологичных хромосом.

 

53. Принципы генной инженерии. Ферменты, используемые в генной инженерии.

Генная инженерия – это набор  специальных методов для создания генно-инженерных конструкции.

Принципы: Конструирование рекомбинантных молекул ДНК;  Перенос ДНК в клетки реципиенты; Селекция и отбор трансформированных клеток; Клонирование рекомбинантной ДНК в клетках хозяина.

Ферменты: эндонуклеазы рестрикции, ДНК-лигазы, обратная транскриптаза, концевая трансфераза, Taq-полимераза, ДНК-полимераза 1 (фрагмент Кленова), РНКаза H .

 

54.Создание рекомбинантных ДНК (понятия вектор, вставка). Принципы молекулярного клонирования в составе генетического вектора.

Концепция создания рекомбинантной ДНК: вектор-вставка. 
Вставка – это чужеродная ДНК, встроенная в вектор

Вектор – это молекула ДНК, которую  используют для переноса рекомбинантной ДНК в клетку-хозяина с целью ее размножения  и клонирования.

Для вставки используют: геномную ДНК, выделенную из клеток; гены, синтезированные  в пробирке; копии ДНК, полученные с помощью фермента обратной транскриптазы  на РНК- матрице.

Характеристика вектора: вектор должен содержать точку начала репликации (origin) для самостоятельной репликации в клетке-хозяине; вектор должен иметь два селективных маркера для отбора и клонирования трансформированных клеток хозяина. В качестве векторов используют: плазмиды, вирусы, космиды (плазмиды, которые содержат cos-сайты фага l), бактериофаги, Yac (yeast artificial chromosomes) – искусственные хромосомы дрожжей.

Принципы молекулярного клонирования:

Клонирование – это получение  большого количества копий определенного гена в результате его размножения в клетках в составе рекомбинантной ДНК

Клонирование фрагмента ДНК  включает несколько последовательных этапов:

       1) встраивание  клонируемого (чужеродного) фрагмента  ДНК в векторную молекулу ДНК (образование химерной молекулы - рекомбинантной ДНК);

    2) проникновение этой  конструкции в бактериальную       клетку-хозяина; 

3. идентификация клеток, содержащих рекомбинантную ДНК, и их отбор (как правило, осуществляется на селективной среде);
4. получение необходимого количества клеток, содержащих рекомбинантную ДНК (собственно клонирование). При необходимости индуцируют экспрессию клонированного гена в клетках-хозяевах и получают кодируемый им белок.

 

55. Принципы генной  терапии (создание генных конструкций и методы их доставки в клетки мишени).

Генная терапия – коррекция  мутантных генов или нарушений  клеточных функций с помощью  методов генной инженерии. Генная терапия на уровне половых и зародышевых клеток не проводится . Генотерапия основана на введении нормальной копии гена в соматические клетки.

Терапевтическая генно-инженерная конструкция  содержит: терапевтический ген для коррекции мутантного гена; подходящий вектор; тканеспецифический промотор; селективный маркер для отбора трансформированных клеток

Методы доставки генно-инженерных конструкций в клетки-мишени:

• Физические методы: микроинъекция,  электропорация (высокое напряжение увеличивает проницаемость мемраны), с помощью аэрозолей.
• Биологические методы: липосомы, эндоцитоз, нановекторы на основе желатина.

 

 

56. Размножение как  свойство живого. Цитологические  основы бесполого и полового  размножения.

Размножение — присущее всем живым  организмам свойство воспроизведения  себе подобных, обеспечивающее непрерывность  и преемственность жизни. Для организмов, обладающих клеточным строением, в основе всех форм размножения лежит деление клетки. Разные способы размножения подразделяются на три основных типа: бесполое, вегетативное и половое. Цитологической основой бесполого размножения является митоз. Мейоз является цитологической основой полового размножения.

 

57. Митотический цикл (клеточный) и его регуляция  (схема цикла и хар-ка его  периодов, роль циклинов и циклинзависимых  киназ).

Митотический цикл- это период времени  между появлением клетки в результате митоза и завершением митоза в ее дочерней клетке. Включает: митоз, пресинтетический (G1) - 2n2c , синтетический (S) - 2n4c , постсинтетический (G2) - 2n4c периоды. 

Регуляция клеточного цикла:

Закономерная последовательность смены периодов клеточного цикла осуществляется при взаимодействии таких белков, как циклин-зависимые киназы и циклины. Клетки, находящиеся в G0(пролиферативной) фазе, могут вступать в клеточный цикл при действии на них факторов роста(митогены) Циклин-зависимые киназы становятся активными лишь при взаимодействии с соответствующими циклинами. Циклин является регуляторной компонентой комплекса циклин-циклин-зависимая киназа. Киназа же является каталитическим компонентом этого комплекса. Киназы не активны без циклинов. На разных стадиях клеточного цикла синтезируются разные циклины.

 

 

58. Митотическое деление  клеток и его биологическое  значение.

Митоз - это такое непрямое деление  клеточного ядра, в ходе которого из одной соматической клетки с диплойдным набором хромосом образуются 2 новые клетки с идентичным набором хромосом. Периоды:

1. Интерфаза (подготовка клетки к делению-2n2c) Выделяют: пресинтетический период - клетка растет, набирает массу, идет усиленный синтез РНК, белка, ферментов, пуриновых и перемидиновых оснований, АТФ; синтетический период (2n4c)- осуществляется репликация молекулы ДНК, синтез гистоновых белков для компактизации хромосом; Постсинтетический – образуется митотический аппарат, увеличивается масса цитоплазмы и ядра.

Кариокинез:

2. Профаза - лизируется ядерная мембрана, хромосомы спирализуются и укорачиваютя в 2 раза. Центриоли расходятся к полюсам и формируются ахроматиновые нити веретена деления. Ядрышко исчезает, ядерная оболочка разрушается и  хромосомы оказываются в цитоплазме.
3. Метафаза - хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости ,каждая хромосома двухроматидная. Совокупность хромосом в экваториальной плоскости клетки образует метафазную пластинку.
4. Анафаза - центромера лопается и нити веретена деления сокращаясь осуществляют движение хроматид к полюсам клетки.
5. Телофаза - веретено деления разрушается. Хромосомы у полюсов клетки деспирализуются, вокруг них формируются ядерные оболочки. В клетке образуются два ядра. Содержание ДНК в дочерних ядрах становится равным 2c.

Цитокинез:

В цитокинезе происходит разделение цитоплазмы и формирование мембран дочерних клеток.

Биологическое значение: восстанавливается  диплойдность соматической клетки. Рост, развитие организма в его онтогенезе. Регенерация. В основе бесполого  размножения лежит митоз.

 

 

59. Мейотическое деление клеток и его биологическое значение.

Мейоз - это деление клеточного ядра, в результате которого из диплойдных клеток гонад обр 4 гаплойдные клетки. Различают: мейоз 1 и мейоз 2.

Мейоз 1 или редукционное деление.

4. Интерфаза (см.митоз синтетический период)

Кариокинез:

5. Профаза 1 (2n4c) состоит из: Лептотена - происходит спирализация хромосом. Зиготена - происходит конъюгация гомологичных хромосом. При конъюгации образуются биваленты .Гомологи удерживаются друг около друга с помощью белковых синаптонемальных комплексов. Один синаптонемальный комплекс может связывать только две хроматиды в одной точке. Количество бивалентов равно гаплоидному числу хромосом и тогда биваленты называются тетрады  так как в состав каждого бивалента входит 4 хроматиды.    Пахитена - происходит кроссинговер - обмен гомологичными участками между гомологичными хромосомами. Диплотена - обр хиазмы (перекресты) Диокинез - ядрышко лизируется, ядерная мембрана исчезает, биваленты хромосом оказываютя в цитоплазме.
6. Метафаза 1 (2n4c) - расположение бивалентов у экватора.
7. Анафаза1 (2n4c) - гомологичные хромосомы, входящие в состав каждого бивалента, растаскиваются к полюсам за счет нитей веретена деления. Разъединения хромосом на хроматиды не происходит.
8. Телофаза1 - гомологичные двухроматидные хромосомы полностью расходятся к полюсам клетки. Формируются два гаплоидных ядра (n2c)