18 Вірусна теорія онкогенезу

Механізм, завдяки якому невелика кількість вірусної нуклеїнової кислоти викликає настільки великі зміни в поведінці клітин, неясний. З'ясування цього механізму відноситься до числа найважливіших завдань сучасних досліджень онкогенних вірусів. Проблема досить складна, тому що клітини при трансформації піддаються вкрай різноманітним змінам - від модифікацій у структурі та функції клітинної поверхні до зміни числа і розподілу хромосом, а також появи здатності рости в умовах, що обмежують розмноження нормальних клітин. Взаємозв'язок цих змін, які часто носять пов'язаний характер, незрозуміла. Головне завдання дослідників, мабуть, полягає в тому, як відрізнити зміни, що викликають трансформацію, від змін, які є її наслідком. Основні надії в цьому плані покладають на вивчення великого числа вірусних та клітинних мутантів. Невідомо, однаковий чи механізм індукції пухлин онкогенними РНК-і ДНК-вірусами. Онкогенні РНК-віруси містять ферменти, здатні синтезувати повну ДНК-копію їх генома. Цей факт дозволяє припускати, що механізми перетворення нормальної клітини в пухлинну під впливом і РНК-і ДНК-вірусів в основному подібні. Однак, навіть якщо віруси обох типів виявляться ідентичними в цьому відношенні, їх біологічні властивості абсолютно різні. Онкогенні РНК-віруси виділені від представників трьох класів хребетних - плазунів, птахів і ссавців. Всі вони мають значну схожість в морфології вириона; їх можна розрізняти тільки за допомогою чутливих серологічних реакцій. Деякі з цих вірусів викликають неопластичні захворювання кровотворної системи своїх господарів, інші - солідні пухлини. Однак найбільш суттєва особливість цього «класу вірусів полягає в тому, що вони можуть передаватися вертикально як частина генома господаря. Оскільки було виявлено, що під час ембріогенезу відбувається вираз вірусних генів, припускають участь вірусів в онкогенезі. Індукція вірусів типу С спонтанно відбувається як у тварин, так і в клітинних культурах, причому частоту індукції можна підвищити спеціальними штучними впливами. Онкогенні ДНК-віруси набагато більш варіабельні за своїми властивостями, ніж віруси, що містять РНК. Вони відносяться до декількох родів. Злоякісні пухлини у природних господарів викликають представники тільки одного роду - герпесвіруси. Єдиною ознакою інфекції, спричиненої деякими іншими онкогенними ДНК-вірусами, є доброякісна пухлина. Більшість же цих вірусів, мабуть, викликає у природних господарів лише приховану і нешкідливу для них інфекцію. У той же час в штучних лабораторних умовах такі віруси здатні викликати пухлини.

В даний час немає переконливих даних про онкогенних вірусах людини. Проте робляться великі зусилля, щоб встановити причинний зв'язок між герпесвірусами і пухлинами людини, а також виділити передбачувані природні віруси типу С людини.

19 Вірусні хвороби людини

Віруси ─ дрібні збудники численних інфекційних захворювань людини і тварин. Є внутрішньоклітинними паразитами, не здатними до життєдіяльності поза живих клітин. Хвороби, які викликаються вірусами, легко передаються від хворих здоровим і швидко поширюються. Накопичено багато доказів того, що віруси є причиною і різних хронічних захворювань. Це ─ віспа, поліомієліт, сказ, вірусний гепатит, грип, СНІД і т.д. Багато вірусів, до яких дошкульна людина, уражає тварин і навпаки. Крім того, деякі тварини є переносниками вірусів людини, при цьому не хворіючи.

Основні групи вірусів, що викликають захворювання у людини представлені в таблиці:

Основні сімейства, пологи, окремі віруси	Можливість зустрічі з вірусом (у%)	Хвороби, що викликаються вірусами
ДНК-віруси
Сімейство вірусів віспи Сімейство вірусів герпесу Вірус герпесу тип 1 Вірус герпесу тип 2 Вірус вітряної віспи Цитомегаловірус Вірус Епстайна-Барра Гепадновіруси Сімейство аденовірусів Рід папіломавірусів Рід поліомавірусів	невідомо 90-100 50-70 10-70 100 90 невідомо 10-15 90 50 10-30	Віспа людини і тварин Хвороби очей, слизових оболонок, шкіри, іноді пухлини та енцефаліти Вітряна віспа Цитомегалія Пухлини гортані Гепатит В (сироватковий гепатит) ГРЗ, хвороби очей Бородавки Енцефалопатії, можливо пухлини
РНК-віруси
Сімейство рабдовірусів Сімейство коронаровірусов Сімейство параміксовірусів Вірус паротиту Вірус кору Сімейство ортоміксовірусів Сімейство буньявірусов Сімейство ретровірусів Сімейство реовірусів Рід ротавірусів Сімейство тогавирусов Рід вірусів краснухи Сімейство пикорнавирусов Ентеровіруси Віруси Коксакі А і В Риновіруси Віруси гепатиту А	10-30 50-70 100 100 100 100 невідомо невідомо 20-50 100 невідомо 85 40-70 40 40 70 40	Сказ, везикулярний стоматит ГРЗ ГРЗ Епідемічний паротит (свинка) Кір Грип А, В, С Енцефаліти, москітні лихоманки Передбачувані збудники раку, саркоми, лейкозів ГРЗ Гострі гастроентерити Енцефаліти, геморагічні лихоманки Краснуха Поліомієліт Міокардити ГРЗ Гепатит А (інфекційний)

20 Вчення про мікро і макро еволюцію

Мікроеволюція - це поширення в популяції малих змін в частотах алелей протягом кількох поколінь; еволюційні зміни на внутривидовом рівні. [1] Такі зміни відбуваються через наступних процесів: мутації, природний добір, штучний відбір, перенесення генів і дрейф генів. Ці зміни призводять до дивергенції популяцій всередині виду, і, в кінцевому підсумку, до видоутворення. [2] Популяційна генетика - це гілка біології, яка забезпечує математичний апарат для вивчення мікроеволюційних процесів. Екологічна генетика спостерігає мікроеволюції в реальності. Як правило, спостерігаються процеси еволюції є прикладами мікроеволюції, наприклад, освіта штамів бактерій, що володіють стійкістю до антибіотиків. Мікроеволюції часто протиставляють макроеволюції, яка представляє собою значні зміни в частотах генів на популяційному рівні в значній геологічному проміжку часу. Кожен підхід вносить свій вклад в еволюційні процеси.

Макроеволюція у біології — процес еволюції на рівні утворення нових біологічних видів та вищих таксонів (одиниць): родів, родин і аж до царств, на відміну від мікроеволюції, яка відбувається у межах виду чи популяції.

В еволюційній теорії макроеволюція стає результатом поступового накопичення мікроеволюційних змін, однак у багатьох напрямках креаціонізму визнається тільки мікроеволюція, а можливість макроеволюції заперечується.

В природі реально існують лише види. Надвидові категорії ввела людина на підставі ступеня споріднених видів. Тому: окремих механізмів макроеволюції не існує. Різноманітність видів виникає внаслідок пристосувань їхніх предків до різних умов довкілля. Це явище називається адаптивною радіацією, що відбувається у формі дивергенції — явище розходження ознак у нащадків як наслідок пристосувань особин предкового виду до різних умов довкілля.

Клітина як структурно – функціональна одиниця

Кліти́на (від грец. kytos — порожнина) — основна структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, за винятком вірусів, для якої характерний власний метаболізм та здатність до відтворення. Від оточуючого середовища клітина відмежована плазматичною мембраною (плазмалемою). Розрізняють два основні типи клітин: прокаріотичні, що не мають сформованого ядра, характерні для бактерій та архей, та еукаріотичні, в яких наявне ядро, властиві для всіх інших клітинних форм життя: рослин, грибів та тварин.

Усі живі організми (крім вірусів) складаються з однієї, або більшої кількості клітин. Відповідно, вони поділяються на одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні. До одноклітинних належать бактерії, археї, деякі водорості, гриби а також найпростіші.

Колоніальні та багатоклітинні організми складаються із великої кількості клітин, різниця між ними полягає у тому, що колоніальні організми складаються із не диференційованих або слабо диференційованих клітин, що можуть вільно виживати одна без одної. Клітини багатоклітинних організмів більш чи менш спеціалізовані на виконанні певних функцій і залежні одна від одної в процесах життєдіяльності. До багатоклітинних організмів належить зокрема і людина.

Клітинна теорія була сформульована у 1838-1839 рр. ботаніком Матіасом Шлейденом і зоологом Теодором Шванном. Ці вчені показали, що клітини тварин та рослин принципово схожі між собою, і на основі всіх накопичених до того часу знань постулювали, що клітина є структурною та функціональною одиницею всіх живих організмів. У 1858 році Рудольф Вірхов доповнив клітинну теорію твердженням лат. «Omnis cellula eх cellula» — «Кожна клітина з клітини».

Клітинна теорія є однією із основоположних ідей сучасної біології, вона стала незаперечним доказом єдності всього живого, і послугувала фундаментом для розвитку таких дисциплін як ембріологія, гістологія та фізіологія. Основні положення клітинної теорії не втратили своєї актуальності, проте від часу її створення, ця теорія була доповнена, і включає наступні твердження:

1. Клітина — елементарна одиниця будови, функціонування, розмноження і розвитку всіх живих організмів, поза межами клітини нема життя.

2. Клітина — цілісна система, що включає велику кількість закономірно зв'язаних один з одним елементів — органел.

3. Клітини різних організмів схожі (гомологічні) за будовою та основними властивостями та мають спільне походження.

4. Збільшення кількості клітин відбувається шляхом поділу вихідної клітини, після реплікації її ДНК: клітина від клітини.

5. Багатоклітинний організм — це нова система, складний ансамбль із великої кількості клітин, об'єднаних та інтегрованих в системи тканин і органів, зв'язаних одне із одним за допомогою хімічних факторів: гуморальних і нервових.

6. Клітини багатоклітинних організмів мають однаковий набір генетичної інформації, але відрізняються за рівнем експресії (роботи) окремих генів, що призводить до їх морфологічної та функціональної різноманітності — диференціації. ^[2]

Слід зазанчити, що в різних джерелах кількість та формулювання окремих положень сучасної клітинної теорії може відрізнятись.

Код ДНК властивості коду

Генетичний код – це система триплетів нуклеотидів, які визначають амінокислотну послідовність поліпептидного ланцюга.

Дослідження генетичного коду розкрили його основні властивості:

- Триплетність – кожна амінокислота кодується послідовністю із трьох нуклеотидів – триплетом або кодоном (серед 64 кодонів 61 – змістовний і 3 незмістовні кодони – УАА, УГА та УАГ).

- Специфічність – один кодон відповідає лише одній амінокислоті.

- Виродженість (надлишковість) – одній амінокислоті відповідають кілька кодонів (наприклад серину чи лейцину відповідають 6 кодонів, метионіну – всього 1).

- Колінеарність – послідовність нуклеотидів в молекулі і-РНК точно відповідає амінокислотній послідовності у поліпептидному ланцюгу.

- Односпрямованість – зчитування інформації в процесі транскрипції і трансляції відбувається лише в напрямку 5' - 3' кінець.

- Неперекриваємість – останній нуклеотид попереднього кодону не належить наступному триплету.

- Безперервність – між триплетними „словами” відсутні „розділові знаки”.

- Універсальність – в усіх організмах одні і ті самі амінокислоти кодуються одними і тими ж нуклеотидами (проте така властивість характерна лише для ядерного генетичного коду; мітохондріальний генетичний код має деякі відмінності від ядерного).

На рівні генетичного коду та процесу біосинтезу білка реалізується центральна догма молекулярної біології: ДНК → РНК → білок.

енетичний код — набір правил розташування нуклеотидів в молекулах нуклеїнових кислот (ДНК і РНК), що надає всім живим організмам можливість кодування амінокислотної послідовності білків за допомогою послідовності нуклеотидів.

У ДНК використовується чотири нуклеотиди — аденін (А), гуанін (G), цитозин (С) і тімін (T), які в україномовній літературі також часто позначаються буквами А, Г, Ц і Т відповідно. Ці букви складають «алфавіт» генетичного коду. У РНК використовуються ті ж нуклеотиди, за винятком тіміну, який замінений схожим нуклеотидом, — урацилом, який позначається буквою U (або У в україномовній літературі). У молекулах ДНК і РНК нуклеотиди складають ланцюжки і, таким чином, інформація закодована у вигляді послідовності генетичних «букв».

Генетичний код

Комплементарні нуклеотиди

Для синтезу білків в природі використовуються 20 різних амінокислот. Кожен білок є ланцюжком або декількома ланцюжками амінокислот в строго певній послідовності. Ця послідовність називається первинною структурою білка, що також у значній мірі визначає всю будову білка, а отже і його біологічні властивості. Набір амінокислот також універсальний для переважної більшості живих організмів.

Експресія генів або реалізація генетичної інформації у живих клітинах (зокрема синтез білка, що кодується геном) здійснюється за допомогою двох основних матричних процесів: транскрипції (тобто синтезу мРНК на матриці ДНК) і трансляції генетичного коду в амінокислотну послідовність (синтез поліпептідного ланцюжка на матриці мРНК). Для кодування 20 амінокислот, а також стоп-сигналу, що означає кінець білкової послідовності, достатньо трьох послідовних нуклеотидів. Набір з трьох нуклеотидів називається кодоном. Прийняті скорочення, що відповідають амінокислотам і кодонам, зображені на малюнку.

Комбінативна мінливість механізм виявлення нових комбінацій генів . Явище гетерозису

Комбінаційна мінливість.

Здатність організму змінюватись під впливом умов довкілля адаптує його до середовища. Мінливість — результат взаємодії генотипу та середовища. Вона буває двох видів: неспадкова (модифікаційна) і спадкова.

Спадкова мінливість — пов’язана зі зміною генотипу. Є два види мінливості: комбінативна та мутаційна. Комбінативна мінливість — поява нових поєднань ознак унаслідок перекомбінації генів. Джерелом комбінативної мінливості є статевий процес; рекомбінація генів у процесі кросинговеру.

Мейоз його біологічне значення

Мейоз (або редукційний поділ) — особливий вид поділу еукаріотичних клітин, характерний тільки статевим клітинам (не соматичним), унаслідок якого хромосомний набір зменшується вдвічі, клітини переходять з диплоїдного стану в гаплоїдний.

Мейоз складається з двох послідовних поділів, аналогічних мітотичним (з деякими відмінностями), інтерфаза між якими вкорочена, а у рослинних клітинах може бути взагалі відсутня.