Тема: Воспроизведение на молекулярном и клеточном уровнях. Особенности пролиферации тканей и органов.
Клеточный и митотический циклы.
|
Клеточный (жизненный) цикл - период существования клетки с момента её образования в результате деления до смерти или последующего разделения на дочерние клетки.
Одним из вариантов клеточного цикла является митотический цикл - это совокупность изменений в клетке в связи с её подготовкой к делению и самим делением.
|
Периоды митотического цикла.
|
Автосинтетическая интерфаза и митоз. Характеристика периодов иятерфазы пресинтетического (G 1), синтетического (S), постсинтетического (G 2) и митоза.
|
Репликация ДНК - главное событие авто-синтетической интер-фазы.
|
Главное функциональное значение репликации ДНК - снабжение дочерних клеток точными копиями генетической информации.
Полуконсервативный способ репликации. Три основные способа репликация ДНК:
1. Тета – тип репликации. Кольцевидные ДНК прокариот, вирусов и органелл эукариотических клеток. У прокариот хромосома представляет саморегулирующуюся генетическую структуру – реп- ликон.
Другие репликоны бактерий, эписомы и плазмиды, способные существовать отдельно от бактериальной хромосомы.
2. Сигма-тип_репликации - кольцевидная ДНК превращается в линейную ("катящееся кольцо"). Одна дочерняя молекула кольцевая, другая линейная. Встречается у ряда фагов (в овогенезе некоторых эукариот.
3.Репликация линейных ДНК эукариот идёт мультирепликонно и асинхронно.
Во всех случаях репликации направление репликации 3’ – 5’ по материнской цепи и 5’— 3’ в дочерней. Репликация одновременно идёт на концах и по всей длине молекулы ДНК. Число репликонов от сотен до десятков тысяч у человека. В точках начала репликация ДНК - распределяющие белки раскручивают двойную спираль. На материнской цели дочерние ДНК строятся в виде фрагментов Оказаки, состоящего из инициирующих последовательностей (праймер -затем вырезается и замещается дочерней ДНК) и ферментов дочерней ДНК. Сшивание фрагментов осуществляется лигазой.
У млекопитающих α- полимераза строит фосфорные ДНК. β- полимераза - осуществляет репарацию. j-полимераза реплицирует ДНК митохондрий.
|
Митоз и его биологическое значение.
|
Фазы митоза. Главное событие митоза - строго равномерное распределение ДНК и хромосом между дочерними клетками. Общая формула
митоза 2п2с →2п2с
↓
2п2с
Митоз обеспечивает рост, бесполое размножение, регенерацию.
|
Формы патологии митоза.
|
В результате повреждения хромосом, повреждения митотического аппарата и нарушения цитотомии.
|
Митотическая
активность тканей.
|
Количество митозов ко всем клеткам ткани. Митотический коэффициент -
число митозов %
1000
Пролиферационный пул - это количество клеток, находящихся в автосинтетической интерфазе, включая рестинговые периоды.
Ткани не однородны по отношению к пролиферативной активности:
а) Стабильные высокоспециализированные ткани (нервная, эмаль зубов).
б) Обновляющиеся ткани (костный мозг, эпителий желудочно-кишечного тракта и др.).
в) Неспециализированные клетки (стволовые, герминативные, камбиальные).
г) Высокоспециализированные клетки, но при определённых условиях выпадающие из гетеросинтетической интерфазы ( GH - период дифференцированного состояния) в митотический цикл: гепатоциты, кардиомиоциты, клетки ацинусов, слюнных желёз, гладкомышечные клетки.
|
Регуляция пролиферации и дифференцировки.
|
Генные, нейро-гуморальные, иммунные механизмы.
Генные_- с помощью картирования хромосом человека показано, что метаболизм клеточного цикла при переходе от GH к G1 кодирует гены хромосомы С-7, от G1 к S – Е 17, а после S - A3. У дрожжей обнаружено 30 генов клеточного цикла.
Нервная система оказывает трофическое, индукционно-формативное и интеграционное влияние на пролиферацию.
Гуморальный_механизм_- действует местно и дистантно. Основан на принципах положительной и отрицательной регуляции.
Неспецифические ингибиторы пролиферации: интерфероны, лимфотоксины, стероидные гормоны, моноамины, кислые полисахариды, кейлоны.
Эндогенные стимуляторы митоза - амины, сера, тонин, триптамин, простагландины E1 и Е2. , терпсины, инсулин, пролактин, тироксин, тимин,фактор роста нервов, ф.р.эритроцитов, ф.р.яичников, ф.р.миобластов и др.
Регулирующий фактор может проникать в клетку, действуя как индуктор или взаимодействовать со специфическими рецепторами поверхностного аппарата и через ряд посредников (ц-АМФ, протеинпиназы) оказывать стимулирующий эффект. Не случайно эмбриональные клетки содержат большое количество ц-АМФ.
|
Особенности клеточных циклов в органах и тканях ротовой полости.
|
Клеточные циклы эпителия с мягкой я жёсткой (нитевидные сосочки) кератинизация. Дифференцировка клетки зубного зачатка.
|
ЛЕКЦИЯ № 5.
Тема: Молекулярная организация наследственного материала. Генный уровень. Наследование стоматологических признаков.
Предмет и задачи генетики.
|
Наследственность - фундаментальное свойство живого. Генетика изучает сходство и различия родителей и потомков, т.е. наследственность и изменчивость.
Наследственность - свойство организмов, обеспечивающее морфофункциональную преемственность в ряду поколений и путь индивидуального развития.
Наследование - передача наследственных признаков и свойств организмов в процессе размножения.
Изменчивость - свойство организма меняться в процессе индивидуального развития.
|
Значение генетики.
|
Для развития сельского хозяйства, селекции микроорганизмов, изучения наследственных болезней человека, понимания процессов
эволюции в прошлом и настоящем.
|
Методы и уровни изучения закономерностей наследственности и изменчивости.
|
Уровни: организменный, цитогенетический, молекулярный. Методы: гибридологический, цитогенетический, биохимический,
онтогенетический, популяционно-статистический.
|
Этапы развития.
|
Менделизм - открытие и переоткрытие законов Менделя (1865-1900). Работы школы Моргана (1900—1930). Изучение наследственности на клеточном уровне. Молекулярный уровень изучения (1930), установление химической природы гена (работы Кольцова). Открытие структуры ДНК (Уотсон и Крик 1953), дифференциальной структуры гена (Жакоб и Моно, 1965). Работы Г.де Фриза, Корренса, Чермака.
|
Цитологические основы Менде-левского учения.
|
Гомологичные хромосомы, аллельные гены, биологическая сущность мейоза, принцип "чистоты гамет" - главный принцип генетики не имеющий исключений. Ген - функциональная единица наследственности. Ген и признак.
|
Закономерности независимого наследования.
|
Моно-, ди- и полигибридное скрещивание (1-ый, 2-ой и 3-ий законы Менделя).
|
Плейотропное действие гена.
|
Один ген модифицирует проявления других генов вследствие участия их в одной цепи обмена.
|
Теория гена.
|
Ген - единица наследственного материала, это единица функции, рекомбинации и мутации.
Ген это участок молекулы ДНК / у некоторых вирусов РНК/ со специфическим набором нуклеотидов, в линейной последовательности которых закодирована генетическая информация. Доказательство роли ДНК – явления трансформации и трансдукции.
Свойства генов:
1. Ген. занимает определенное место в ДНК: локус.
2. Ген дискретен: состоит из нуклеотидов, число которых в разных генах различно.
3. Аллельность: различное состояние одного гена, что определяет варианты развития одного и того же признака. Число аллелей у гаплоидов – 1, у дипло-идов - 2, у триплоидов - 3 и т.д.
4. Гены устойчивы, передаются неизмененными поколениям дочерних клеток и организмов.
5. Внутри гена может происходить рекомбинация, единица рекомбинации состоит из пары нуклеотидов.
6. Гены способны к мутации, единица мутации - мутон, равна паре нуклеотидов.
7.Способность к репарации /восстановлению поврежденного участка молекулы ДНК/, поэтому не все повреждения ДНК ведут к мутации гена.
8. Плейотропность генов: некоторые гены определяют несколько признаков.
Ген - это функциональная единица ДНК /реже РНК/. Генотип дискретен, но функционирует как единое целое. На функцию генов оказывают влияние внешние и внутренние факторы.
|
Виды_генов.
|
1.Структурные гены / цистроны/ содержат информацию о последовательности аминокислот в полинуклеотиде, содержит около 1000 пар нуклеотидов. Это уникальные последовательности. Расположение триплетов нуклеотидов коллине-арно последовательности аминокислот в полипептиде, кодируемому данным геном.
2. Гены кодирующие р-РНК.
3. Гены кодирующие т-РНК. Гены р-РНК и т-РНК многократно повторяются.
4. Функциональные гены. Они контролируют и направляют деятельность структурных генов. У прокариот это гены:, промотор, оператор, регулятор. У эукариот система функциональных генов намного сложнее: промоторный участок, сенсорные, интеграторные гены и др.
5. Спейсеры - разделительные участки между генами.
Гены эукариот прерывисты: они состоят из информативных участков - экзонов, и неинформативных - интронов, которых больше. Интроны участвуют в реализации ядерных генов, морут кодировать некоторые белки, в формировании «прыгающих генов», являющихся материалом для эволюции.
|
Генная инженерия.
Задачи.
|
Изменение наследственных свойств организма при внесении, замене или удалении генов.
Реконструирование новых форм живого.
|
Объект.
|
Прокариоты, имеющие кольцевую молекулу ДНК, обладающие одинаковым кариотипом, легко изменяемым генотипом, быстро размножающиеся, функция которых заключается лишь в синтезе специфических ферментов.
|
Методы.
|
Трансформация, трансдукция, генетическая рекомбинация, синтез генов, гибридизация, трансгеноз.
|
Значение для
медицины и здравоохранения.
|
Возможности генотерапии - замены дефектного гена у человека полноценно функционирующим геном. Создание чистых высокоспецифичных вирусных вакцин. Получение гормонов человека путем встройки в геном прокариот соответствующих генов человека.
|
Биотехнология.
|
Введение микробиологической генной индустрии в промышленность, сельское хозяйство и медицину.
|
Задачи.
|
Выведение путем трансгеноза растений устойчивых к болезням, не нуждающихся в удобрениях, загрязняющих окружающую среду нитратами и нитритами. Создание высокопродуктивных штаммов микроорганизмов, разлагающих нефть, полимерные материалы, отходы животноводства, синтезирующие животные белки, дефицитные аминокислоты, гормоны человека, антибиотики в промышленных масштабах.
|
Потенциальная опасность экспериментов по генной инженерии.
|
Международный комитет по рекомбинации молекул ДНК, учитывая непредсказуемые последствия работы с бактериями, устойчивыми к антибиотикам и онкогенным вирусам, разрешил работы со штаммами кишечной палочки, погибающей при 30оС.
|
ЛЕКЦИЯ № 6
Тема: Хромосомный и геномный уровень организации наследственного материала. Генотип как система взаимодействующих генов.
Хромосомная теория наследственности.
Сцепленное наследование
|
Хромосома, как форма структурно-функциональной организации наследственного материала эукариот. Основные положения хромосомной теории и их доказательства. Значение кроссинговера. Расстояние между генами. Мобильные генетические элементы, их классификация.
Наследование генов, расположенных в одной хромосоме. Закономерности сцепленного наследования. Группы сцепления, количество генов в группе сцепления, нарушение сцепления.
|
Цитология половых различий.
|
Половые хромосомы в кариотипе любого вида. Гомо- и гетерогаметность в природе. Различия половых хромосом человека. Полное и неполное сцепление генов.
|
Сцепленное с полом наследование у человека.
|
Наследование рецессивных признаков (гемофилии, дальтонизма, ночной слепоты и др.) и доминантных признаков (гипоплазия эмали, особая форма рахита и др.). Наследование, сцепленное с У-хромосомой. Гены, расположенные на Х и У хромосомах человека по данным современных исследований. Гомологичные участки половых хромосом и вопрос о гомологичных генах, расположенных на половых хромосомах человека
|
Признаки ограниченные полом.
|
Гены, которых находятся в аутосомах или половых хромосомах обоих полов, но проявляются только у одного пола.
|
Признаки зависимые от пола.
|
Проявление этих признаков, гены которых находятся в аутосомах обоих полов, зависит от соотношения мужских и женских половых гормонов, т.е. по-разному проявляются у мужских и женских организмов.
|
Определение расстояния между генами и принципы картирования хромосом.
Геном человека
|
Вычисление расстояния между генами по результатам анализирующего скрещивания. Это возможно и по пуфированию в политенных хромосомах, коррелятивному процессу в обычных хромосомах. Определение места каждого гена в хромосоме позволяет построить и генетическую карту хромосом. У человека генетические карты раньше строились по анализу семейных родословных.
С момента начала реализации программы “Геном человека” составляются реальные генетические карты расположения генов на хромосомах. Расстояние между генами измеряется в парах нуклеотидов. В настоящее время работа по расшифровке генома человека завершается. Известно строение, расположение, первичные, а для многих генов окончательные их продукты и, соответственно, признаки за которые они отвечают. Это относится и ко многим наследственным заболеваниям человека, в том числе, стоматологическим.
|
Геномный уровень.
|
Генетические и цитологические карты хромосом. Совокупность наследственного материала в гаплоидном наборе хромосом. Геном видоспецифичен. Геном человека. Геномика и медицина. Кариотип. Генотип.
|
Генотип.
|
Система сбалансированных взаимодействующих генов как результат эволюции. Доза гена. Эффект положения гена.
|
Взаимодействие аллель-ных генов.
|
Полное доминирование, неполное доминирование, сверхдоминирование, кодоминирование, аллельное исключение.
|
Взаимодействие неаллельных генов.
|
Эпистаз рецессивный и доминантный. Комплементарность. Полимерия. Взаимодействие структурных и функциональных генов.
|
ЛЕКЦИЯ № 7
|
