2.Уровни организации жизни. Элементарные единицы и элементарные явления, выделяемые на каждом уровне.

1-название уровня 2-биологическая система 3) элементы системы 4) критерии жизни и процессы

1)молекулярный уровень 2)макромолекулы 3)нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, жиры 4)обмен веществ и энергии, передача наследственной информации и реализация ее в виде синтезирования белков и других соединений, запись наследственной информации в виде репликации .

1)клеточный 2) клетка 3) органоиды 4) передача наследственной информации, превращение веществ и энергии, изменчивость, развитие –ВСЕ КРИТЕРИИ ЖИЗНИ.

1) органо-тканевый2) определённый орган и ткань 3) совокупность клеток органа или ткани 4) передача наследственной информации, обмен веществ, раздражимость , пищеварение, газообмен.

1) организменный2) организм 3) совокупность всех органов и тканей одного организма 4) ВСЕ КРИТЕРИИ ЖИЗНИ и упорядоченное взаимодействие органов и тканей

1)популяционно-видовой 2) над организменная система 3) популяция 4)различные взаимодействия вида , ведущие к борьбе за существование, способность приспосабливаться

1) биогеоценотический 2) биогеоценоз 3) организмы разных видов и элементы не живой природы 4) круговорот веществ и энергии рос, развитие, саморегуляция, дискретность.

1) биосферный 2) биосфера 3) биогеоценозы 4)круговорот веществ и энергии, дискретность, целостность, развитее, саморегуляция

3.Клетка – элементарная единица орагнизации живого. Типы клеточной организации. Отличительные особенности про- и эукариот.

КЛЕТКА представляет собой обособленную, наименьшую по размера структуру, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях окружающей среды поддерживать эти свойства в самой себе, а также передавать их в ряду поколений.

Вне клетки не существует настоящей жизнедеятельности. И именно поэтому в природе планеты ей принадлежит роль ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СТРУКТУРНОЙ, ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ И ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ЕДИНИЦЫ.

Это означает, что клетка это основа СТРОЕНИЯ, ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И РАЗВИТИЯ всех живых форм, включая неклеточных. Благодаря заложенным в ней механизмам клетка обеспечивает:

1. Обмен веществ

2. Использование биологической информации

3. Размножение

4. Свойства наследственности и изменчивости.

В природе существует значительное разнообразие клеток. Число же главных типов клеточной организации ограничено двумя.

Выделяют прокариотический и эукариотический типы.

Прокариоты — это доядерные организмы, организмы, не имеющие оформленного ядра. К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии (цианеи, сине-зеленые водоросли). Характерные признаки прокариот:

1. ДНК в виде кольца. Место расположения ДНК в цитоплазме называется нуклеоид.

2. Митоза нет, после удвоения гонофора его копии расходятся, увлекаемые растущей клеточной мембраной.

3. Нет митохондрий, лизосом, центриолей, хлоропластов, комплекса Гольджи.

4. Рибосомы есть, но они мельче, чем у эукариот.

5. Основной компонент клеточной стенки — муреин.

Эукариотические организмы — это организмы, имеющие оформленное ядро. К эукариотам относятся грибы, растения, животные. Различия между прокариотами и эукариотами столь кардинальны, что их относят к разным надцарствам живой природы.

Для эукариот характерны такие признаки:

1. ДНК линейная.

2. ДНК всегда в комплексе с белками гистонами (ДНП).

3. ДНК входит в состав хромосом.

4. Имеются органоиды.

5. Рибосомы крупнее прокариотических.

6. Есть митоз.

7. Есть мейоз.

8. Есть гаметы.

Вопрос №4. ДНК – основа структурно-функциональной организации наследственного материала. Особенности организации генетической информации про- и эукариот.

ДНК (или дезоксирибонуклеиновая кислота) – это полимер, представляет из себя двухцепочечную, спирально закрученную молекулу; по своей природе – нуклеиновая кислота. Мономерами ДНК являются нуклеотиды, состоящие из азотистого основания (цитозин, аденин, тимин или гуанин), из сахара дезоксирибозы и из фосфатных групп.

ДНК является той молекулой, с которой связано сохранение в клетках биологической (наследственной, генетической) информации. Ею обеспечиваются передача качественно и количественно полноценной информации в ряду клеточных поколений и использование этой информации для организации клеточных функций. Первая задача выполняется путём удвоения ДНК, вторая – путём биосинтеза белка. Возможно, на заре биосинтеза роль хранителя наследственной информации принадлежала рнк, однако выбор эволюции пал на днк, так как она обладает большей стабильностью, а это способствует минимизации искажения информации.

Генетическая информация в днк записана в форме последовательности нуклеотидов.

Первичная структура – цепь, состоящая из соединённых друг с другом нуклеотидов благодаря 3’-5’фосфодиэфирной связи. Связь образуется за счёт присоединения фосфатной группы, находящейся у 5’ атома углерода первого нуклеотида, к ОН-группе, находящейся у 3’атома второго нуклеотида. Цепь днк – полярна, в начале цепи днк всегда будет находиться первый нуклеотид с остатком фосфорной кислоты, а на другом конце – последний нуклеотид с гидроксилом. Первичная структура необходима при репликации днк, транскрипции, репарации, рекомбинации и ряде других процессов.

Вторичная структура – днк присутствует в клетках в виде комплекса из двух комплементарных антипараллельных молекул. При этом азотистые основания обращены внутрь спирали, а сахарофосфатный остов – наружу. Две цепи (молекулы) днк удерживаются благодаря водородным связям между комплементарными азотистыми основаниями (Аденин и тимин, гуанин и цитозин).

Третичная – двойная спираль днк на некоторых участках может подвергаться дальнейшей спирализации с образованием суперспирали. Суперспирализация обеспечивает экономную упаковку огромной молекулы днк.

У прокариотднк находится в цитоплазме в виде кольцевидной молекулы (нуклеоид). Прокариоты имеют оперонную организацию гена. Оперон включает промотор, оператор и 1, 2, 3 и более структурных генов. Заканчивается он терминатором. ДНК прокариот не связана с гистонами.

У эукариотднк локализована в ядре в составе хроматина и в виде кольцевых молекул в хлоропластах и в митохондриях. Днк эукариот связана с гистонами (Н2А, Н2В, Н3, Н4). Ген эукариот состоит из кодирующей части – экзонов и интронов, и из регуляторной части: промотора, энхансеров, сайленсеров и из терминатора.

5. РНК – структурная организация. Роль видов рнк в процессе осуществления элементарных генетических процессов.

Рибонуклеиновая кислота – макромолекула, содержащаяся в клетках всех живых организмов. Рнк состоит из одной цепи, в которой каждое звено называется нуклеотидом. Нуклеотиды молекулы рнк состоят из азотистого основания (аденин, гуанин, цитозин или урацил), из сахара рибозы и из фосфатных групп. Последовательность нуклеотидов позволяет рнк кодировать генетическую информацию, рнктпкже может катализировать химические реакции. Существует три типа рнк:

Матричная (или информационная) рнк – служит посредником при передаче информации, закодированной в днк, к рибосомам – неким машинам, синтезирующим белки живого организма. Кодирующая нуклеотидная последовательность рнк определяет последовательность аминокислот полипептидной цепи белка. Если точнее, то информация о последовательности аминокислот белка содержится в м-рнк; три последовательных нуклеотида (кодон или триплет) соответствуют одной аминокислоте. В результате в процессе трансляции из отдельных аминокислот образуется полноценный белок (трансляция – синтез белка из аминокислот на матрице м-рнк, осуществляемый рибосомой). Пре-и(м)-рнк образуется в процессе транскрипции, происходящей в ядре (после посттранскрипционных процессов образуется зрелая и(м)-рнк). В среднем и-рнк содержит 300-3000 пар нуклеотидов.

Т-рнк или транспортные. Состоят приблизительно из 80 пар нуклеотидов. Они переносят аминокислоты в рибосомы, где происходит трансляция. Каждая т-рнк содержит участок для присоединения аминокислоты и антикодон для узнавания и присоединения к кодонам м-рнк.

Р-рнк или рибосомальная. Каталитическая составляющая рибосом. Существует 4 типа рнк, три из которых синтезируются в ядрышке. В цитоплазме р-рнк соединяются с рибосомальными белками и формируют нуклеопротеин, или рибосому, состоящую из большой и малой субъединиц.

Вопрос №6. Репликация днк. Принцип матричного синтеза. Роль белков в репликации.

Основными принципами репликации являются комплементарность и антипараллельность.

Репликация (или самокопирование) – процесс удвоения днк, происходящий в S-периоде интерфазы митотического цикла или же в гаметогенезе – перед первым делением мейоза.

Репликация – симметричный процесс в том смысле, что обе молекулы днк являются матрицами для синтеза дочерних цепей. Способ удвоения, при котором каждая возникающая вследствие репликации двойная спираль состоит из одной материнской цепи и из одной вновь синтезировавшейся дочерней, называется полуконсервативным.

Репликация состоит из инициации (начало), элонгации (удлинение), терминации (завершения).

Репликация начинается с сайта инициации, или ориджина репликации. Последовательность, ограниченную 2-мя ориджинами, называют репликоном. Затем происходит денатурация и разделение закрученных в биспираль молекул днк при помощи фермента геликазы при участии дестабилизирующего белка RPA. Разделение идёт по направлению раскручивающейся цепи с образованием двух репликативных вилок Y-образной формы. При этом цепи удерживаются стабилизирующими белками, которые не позволяют им скрутиться вновь.

(Стоит также помнить, что днк эукариот реплицируется с образованием нескольких репликонов, а у прокариотднк реплицируется как один репликон с одним ориджином)

Но местное разделение полинуклеотидных цепей при сохранениидвуцепочечной структуры должно было бы приводить к образованию супервитков перед репликативной вилкой. Чтобы избежать этого существуют ферменты днктопоизомеразы 1 и 2, которые разрывают одну или две цепи днк, создают возможность для локального вращения и снимают напряжение.

Ферментом, катализирующим образование дочерних полинуклеотидных цепей , является днк-полимераза, но она не способна начать синтез дочерней цепи. Для этого необходима затравка или праймер – короткий фрагмент рнк. Следовательно, матрицей для репликации иожет служить только молекула днк, несущая спаренный с ней рнк-праймер.

Построение одной из цепей днк (лидирующей) опережает построение другой (запаздывающей). Участки днк лидирующей цепи синтезируются в пределах репликонов как непрерывные достаточно длинные фрагменты, тогда как днк запаздывающей цепи образуется короткими (1000-2000 пар нуклеотидов) участками – фрагментами Оказаки. В пределах такого фрагмента наращивание молекулы происходит, как обычно, внаправлении от 5’ к 3’ концу (по типу шитья назад иголкой), т.к. по-иному днк-полимераза не работает.

Терминация заключается в удалении рнк-затравки и сшивании фрагментов днк для восстановления целостности молекулы. Фермент нуклеаза Н – удаляет праймер, бета днк-полимераза – заполняет «бреши», днк-лигаза – «пришивает» фрагмент днк, заменяющий рнк-праймер, к дочерней цепи.

Если необходимо – можно почитать про репликацию у прокариот на странице 171 учебника.

Билет № 7 " Корректорская активность ДНК- полимераз. Репарация ДНК. Ее роль в жизнедеятельности клеток. Виды репарации ДНК. "

ДНК- полимеразы обеспечивают удаление ошибочно спаренных с матрицей нуклеотидов. Если происходит обнаружение не комплементарной пары нуклеотидов, ДНК-полимераза откатывается на один не шаг назад (5'-3' активность) и может исключить неправильный нуклеотид из цепочки, затем вставить на его место комплементарный, после чего репликация продолжается в нормальном режиме. Корректорская активность ДНК- полимеразы обеспечивает снижение частоты ошибок репликации. Тем не менее ошибки ДНК-полимераз являются основным источником спонтанных мутаций.

Клетки способны исправлять химические повреждения нуклеотидов и разрывы молекул ДНК, поврежденных при синтезе или в результате воздействия физических или химических агентов. Репарация ДНК- особая функция клеток осуществляется специальными ферментными системами. Значительная часть изменений структуры ДНК, возникших в одной полинуклеотидной цепи, устраняется в ходе активности ферментов, использующих не поврежденную цепь в качестве матрицы. Благодаря системе репарации в среднем из 1000 повреждений ДНК различного типа лишь 1 приводит к мутации.

В зависимости от времени выявления нарушений и их устранения репарация может быть дорпеликаивной, пострепликативной и SOS-репарацей. Поврежденные основания могут быть исправлены различными путями:

• Прямое химическое исправление повреждений нуклеотидов ферментами без разрушения цепи ДНК.

• Фоторепарация ( характерна для бактерий)

• Эксцизионная реnарация происходит до репликации и включает ряд этапов:

1) удаление измененного участка цепи ДНК

2) восстановление его исходной структуры на матрице неповрежденной цепи ДНК по принципам комплементарности и антипараллельности

3) вшивание вновь синтезированного фрагмента в репарируемую нуклеотидную последовательность.

• Пострenликативная реnарация происходит тогда, когда в ДНК возникает так много повреждений, что в ходе эксцизионной репарации клетка не успевает их полностью устранить. В результате после репликации такой результате ДНК в дочерней цепи на месте повреждений, имеющихся в материнской нити, образуются «бреши». Они могу быть устранены в процессе рекомбинативной репарации путем обмена между сестринскими целями ДНК.

• SОS-penaрация включается тогда, когда повреждений в ДНК становится настолько много, что угрожает жизни клетки. Она основана на индукции SOS-генов, кодирующих ряд внутриклеточных процессов, ведущих, в конечном счете, к восстановлению очень значительных повреждений ДНК. Следует помнить, что сама

SOS-репарация может приводить к возникновению мутаций, т.к в ходе такой репарации восстанавливается целостность молекулы ДНК, но не правильность нуклеотидной последовательности.

Ряд наследственных болезней (например, пигментная ксеродерма, прогерия, трихотиодистрофия и др.) связаны с нарушениями систем репарации.

Вопрос №8 ГЕН- единица наследственной информации. Его свойства. Особенности организации генов прокариот и эукариот.

Ген – участок ДНК, кодирующий одну полипептидную цепочку или молекулу РНК (рРНК, тРНК).

Свойства гена:

1. Способен к репликации (самоудвоению)

2. Действие специфично, т.е. отвечает за выработку определенной молекулы

3. Действие гена дозировано, т.е. эффект гена зависит от кол-ва данных генов в клетке

4. Способен к мутациям и, диалектически противоположно, ген стабилен

5. Обладает дискретностью (триплеты не перекрываются)

6. Плейотропия (множественность действия)

7. Способен взаимодействовать с другими генами