Вопросы по теме занятия
Регуляция клеточного цикла. Циклинзависимые киназы. Митогены.
Контрольные точки клеточного цикла.
Дифференцировка клеток.
Старение клетки: молекулярные и морфологические признаки.
Гибель клетки: апоптоз, некроз.
Патология митоза.
Патология мейоза.
Ключевые слова и понятия
Пролиферация, клеточный цикл (жизненный цикл клетки), митотический (пролиферативный) цикл клетки, митоз, интерфаза, циклины, контрольные точки клеточного цикла, апоптоз, некроз, старение клетки.
Вопросы для самоконтроля
Как меняется концентрация циклинов и циклинзависимых киназ на разных этапах жизненного цикла клетки?
Каково значение контрольных точек в клеточном цикле?
Участвуют ли онкогены в регуляции клеточного цикла? Приведите примеры.
Нарушение дифференцировки клеток может стать причиной различных заболеваний. Почему? Приведете примеры.
По каким признакам можно отличить апоптоз от некроза?
Что такое атипические митозы?
Что такое теломеры? Какова их роль в жизни клетки?
Какие последствия могут иметь нарушения нормального течения мейоза?
Лабораторные работы
Работа №1. «Гибель клетки: апоптоз и некроз». Изучите по схемам, микрофотографиям и электроннограммам процессы апоптоза и некроза. Зарисуйте в альбоме обобщённую схему.
Работа №2. Составьте в альбоме «Схему регуляции митотического цикла». Обозначьте участие циклинов и соответствующих киназ. Выделите контрольные точки клеточного цикла.
Работа №3. Изучите под микроскопом препарат «Митоз в клетках краевой зоны печени аксолотля». Найдите и зарисуйте несколько делящихся клеток.
Занятие 13
Молекулярные основы изменчивости
Вопросы по теме занятия
1. Классификация изменчивости.
2. Механизмы комбинативной изменчивости.
3. Генные мутации и их классификация.
4. Классификация и примеры мутагенов.
5. Биологические антимутационные механизмы.
6. Репарация ДНК.
Ключевые слова и понятия
Генотипическая изменчивость, фенотипическая изменчивость, мутация, летальная мутация, точковые мутации, нонсенс-мутация, миссенс-мутация, фреймшифт-мутация, транзиции, трансверсии, мутаген, мутагенез, антимутагены, биологические антимутационные механизмы, репарация, тератоген, канцероген.
Вопросы для самоконтроля
1. Каковы механизмы комбинативной изменчивости?
2.Что такое точковые мутации?
3. Приведите примеры физических, химических и биологических мутагенов.
4. Какие вы знаете антимутагены?
5. Чем отличаются тератогены, мутагены, канцерогены?
6. Почему фреймшифт-мутации чаще, чем миссенс-мутации, приводят к утрате белком своей функции?
7. Какие типы повреждений вызывает радиация? Ультрафиолетовый свет?
8. Механизмы повреждений при действии биологических мутагенов.
9. Назовите виды репарации ДНК. Какой из них наиболее древний?
10. Для какого вида репарации не требуется солнечный свет?
Лабораторные работы
Работа №1. «Репарация» Зарисуйте схемы световой, темновой (эксцизионной) и пострепликативной репарации.
Работа №2 Проверка знаний и умений при решении задач:
1. Идентифицируйте приведённые ниже примеры точковых мутаций в ДНК и РНК как транзиции, трансверсии, сдвиг рамки считывания. Учтите, что в 6-м варианте произошло только 2 мутации. 1) А→Г 2) Ц→Т 3) Ц→Г 4) Т→А 5) УАУ АЦЦ УАУ → УАУ ААЦ ЦУА 6) УУГ ЦУА УАА → УУА ЦУГ АУА
2. Ниже представлен маленький участок мРНК и кодируемого ей белка:
АГУ АЦГ ГЦУ
Ser Thr Ala
Две точковые мутации в кодирующей цепи ДНК привели к тому, что в результате трансляции этой мРНК синтез белка останавливался после первого кодона, а первая аминокислота оставалась Ser. Определите характер мутаций.
3. Нормальный полипептид образован аминокислотами: пролин-треонин-аланин-тирозин-лизин-аланин. В результате мутации последовательность аминокислот изменилась: пролин-лейцин-лейцин-изолейцин-лизин-лейцин. Какие изменения в структуре и-РНК могли привести к таким замещениям аминокислот в полипептиде?
4. Как изменится структура полипептида, если в ДНК:
-ГТТТТГГТААТАЦГА- произойдёт выпадение пятого нуклеотида? Выпадение 1-го нуклеотида? Транзиция в 1-м триплете?
5. В последовательности нуклеотидов ААCТGGCАТААCGC произошло выпадение 9-го нуклеотида, а 13-й нуклеотид был заменён на тимин. Запишите мутации согласно общепринятой номенклатуре. К какому типу их можно отнести?
6. Расшифруйте следующую запись: [23-24insAT; 59G→А]. В каком случае проявится патология, если ген отвечает: а) за аутосомно-доминантное заболевание; б) за аутосомно-рецессивное заболевание?
7. Запишите последовательность нуклеотидов (18-21) в цепочке молекулы ДНК, постройте иРНК, определите последовательность аминокислот в белке. Вычеркните какой-либо нуклеотид в цепочке ДНК, снова постройте иРНК и определите последовательность аминокислот. В каком случае белок будет изменяться больше всего: если вычеркнуть один нуклеотид, 3 нуклеотида рядом или 3 нуклеотида, расположенные в разных местах? Как называется такой вид мутации?
занятие 14
Молекулярные болезни
Вопросы по теме занятия
1. Клеточная медицина и клеточные технологии.
2. Причины и механизмы возникновения генных болезней.
3. Классификация генных болезней.
4. Диагностика молекулярной патологии.
5. Профилактика генной патологии.
6. Принципы терапии наследственной патологии.
Ключевые слова и понятия
Клеточная медицина, клеточные технологии, болезни накопления, болезни обмена веществ, ферментопатии, ДНК-диагностика, лизосомальные болезни, пероксисомные болезни, гемоглобинопатии.
Вопросы для самоконтроля
1. Каковы основные особенности генных болезней?
2. Что такое клинический полиморфизм? Генетическая гетерогенность?
3. Какие основные наследственные болезни обмена веществ, согласно классификации, выделяют?
4. Почему генные болезни носят название «болезни обмена веществ» и «ферментопатии»?
5. Чем объясняется название «болезни накопления»?
6. Какова популяционная частота наиболее распространённых генных болезней?
7. Приведите примеры заболеваний согласно классификации генных болезней.
8. Какие болезни относят к группе гемоглобинопатий и каков механизм их возникновения?
Лабораторные работы
Работа №1. Работа с обучающей компьютерной программой по разделам «Фармакогенетика» и «Позиционное картирование генов» с обсуждением.
Работа №2. Интерактивная игра «Пациент-врач». Студенты разбиваются на микрогруппы по 5 человек – врачебный консилиум. Для работы консилиума предлагается задача (подготовленная заранее кем-либо из группы или из набора преподавателя, что оговаривается заранее). В ходе обсуждения ставится диагноз, предлагаются генетические или параклинические методы обследования, прогноз. Итоговое решение предлагается на обсуждение группе или преподавателю.
занятие 15
Актуальные проблемы
МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ КЛЕТКИ
Цель занятия:
Ознакомиться с наиболее важными проблемами молекулярной биологии клетки.
Занятие проводится в формате интерактивной деловой игры «Конференция».
Направления конференции и проблематика докладов:
1. Проблемы биотехнологии.
2. Проблемы диагностики в биомедицине.
3. Клеточная медицина.
4. Нанотехнологии в медицине.
ВНЕАУДИТОРНАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
В качестве домашнего задания каждому студенту даётся тема для выступления (время регламентировано), причём сведения должны быть не просто из учебника, а из научных публикаций, монографий. Занятие имитирует научную конференцию: выступления, вопросы, заключение, выбор лучшего сообщения.
занятие 16
РЕШЕНИЕ СИТУАЦИОННЫХ ЗАДАЧ
1. Укажите порядок нуклеотидов в цепочке ДНК, образующейся в результате редупликации цепочки -АТЦЦГАТТГЦЦАТГА-. Сколько кодонов входит в состав этой цепочки?
2. Укажите последовательность аминокислот в белке, который кодируется геном со следующей последовательностью нуклеотидов: -ЦГААТГЦГГТТТААГАТТ-.
3. Считая, что средний молекулярный вес аминокислоты около 110, а нуклеотида около 300 , рассчитайте, что тяжелее - белок или ген, за него отвечающий.
4. Какую длину имеет молекула ДНК, кодирующая инсулин, если известно, что молекула инсулина быка содержит 51 аминокислоту, а один нуклеотид в цепочке ДНК занимает 0,34 нм?
5. В составе фрагмента ДНК 500 пар нуклеотидов. Анализ показал, что содержание тимина в образце составляет 15%. Определите число число гуаниловых нуклеотидов. Какова длина данного фрагмента ДНК? Какими закономерностями вы пользовались при решении задачи?
6. Ген состоит из 21200 пар нуклеотидов и включает 2 интрона по 10000 пар нуклеотидов каждый. Сколько аминокислотных остатков в белке, синтез которого контролируется этим геном?
7. Известно, что IX фактор свертывания крови – белок, состоящий из 415 аминокислотных остатков. Сколько нуклеотидов входит в состав экзонов гена данного белка?
8. В клетках предсердий (кардиомиоцитах) сердца человека вырабатывается гормон АНФ (артериальный натрийуретический фактор). Функция гормона – усиление выведения с мочой воды и солей натрия. По химической природе АНФ – пептид. На этапе трансляции синтезируется неактивный пептид (состоит из 151 аминокислоты), из которого затем «вырезается» ферментами активный пептид из 28 аминокислот с одним дисульфидным мостиком, образованным цистеинами, стоящими на 7-м и 23-м местах в активной молекуле АНФ. На каком этапе это происходит?
а) сколько кодирующих кодонов входит в состав гена АНФ?
б) сколько кодирующих кодонов достаточно, чтобы зашифровать в ДНК активный АНФ?
в) напишите нуклеотидный состав кодонов ДНК и иРНК, которые кодируют аминокислоты на 7-й и 23-й позициях активного АНФ;
г) напишите нуклеотидный состав антикодона цистеиновой тРНК.
9. Белок H-Y–антиген (соответствующий ген локализован в Y-хромосоме), ответственный за дифференцировку гонад человека в семенники, состоит из 160 аминокислот. Сколько нуклеотидов входит в состав экзонов H-Y-гена?
10. Типичная клиническая картина фенилкетонурии (ФКУ) развивается у гомозиготных по мутантному гену фенилаланингидроксилазы (ФАГ) организмов. Но если с первых недель жизни из диеты больного ребенка исключить фенилаланин, то впоследствии формируется практически нормальный фенотип (интеллект сохранён). Фенотипически здоровая женщина (гомозиготная по мутантному гену ФАГ, проявление которого было скоррегировано у неё в раннем детстве соответствующей диетой) ждёт ребёнка. Её муж здоров (происходит из благополучной по ФКУ семьи). Каких детей по генотипу и фенотипу (в отношении интеллектуального развития) можно ожидать в такой семье? Следует ли применить какие-либо профилактические мероприятия, чтобы гарантировать рождение нормального ребёнка?
11. Одна из цепей ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: …АТЦГЦАААТ… Определите, какому типу мутаций будут соответствовать перечисленные ниже изменения первичной структуры ДНК: 1) АТТГЦАААТ 2) АТГЦАААТ 3)АТАЦГЦАААТ 4) АЦТГЦАААТ.
12. Фермент каталаза у элодеи в 5-м и 9-м звеньях имеет тирозин и аргинин, а у традесканции – соответственно гистидин и пролин. Какие изменения в структуре ДНК могли привести к таким различиям в строении каталазы?
13. В гемоглобине Джорджтаун шестое положение занимает глутаминовая кислота, седьмое – лизин. Определите структуру участков ДНК, кодирующих шестую и седьмую аминокислоты.
14. В четвёртом пептиде нормального гемоглобина А в шестом и седьмом положениях находится глутаминовая кислота. У других (патологических) форм гемоглобина произошли замещения. Так, в гемоглобине S шестая аминокислота – валин. Определите структуру участков ДНК, кодирующих шестую и седьмую аминокислоты нормального и патологического гемоглобина.
15. Определите процентное содержание валина в полипептиде, который синтезирован в неклеточной системе на полирибонуклеотиде, полученном из смеси нуклеотидов Г, У и А в относительных концентрациях соответственно 2:3:3.
занятие 17
итоговый контроль по молекулярной биологии клетки
Вопросы для подготовки к итоговому занятию по разделу «Молекулярная биология клетки»
Клеточная теория: история и современное состояние. Значение клеточной теории для биологии и медицины.
Прокариотические и эукариотические клетки.
Жидкостно-мозаичная модель организации биомембран. Функции мембран.
Мембранные липиды. Принципы формирования бислоя.
Мембранные белки. Характеристика, классификация.
Организация надмембранного комплекса у клеток разных типов. Гликокаликс.
Транспорт веществ через мембрану. Осмос и диффузия.
Транспорт веществ через мембрану. Активный транспорт.
Транспорт в мембранной упаковке. Этапы фагоцитоза.
Межклеточные контакты.
Метаболизм, составляющие его процессы. Виды метаболизма.
Цитозоль. Понятие о биоколлоиде.
Структурные компоненты цитоплазмы: органеллы и включения.
Структурно-функциональная характеристика цитоскелета.
Структурно-функциональная характеристика ЭПС.
Структурно-функциональная характеристика комплекса Гольджи.
Структурно-функциональная характеристика лизосом.
Вакуолярная система клетки.
Структурно-функциональная характеристика рибосом.
Структурно-функциональная характеристика митохондрий.
Клетка как открытая система. Организация потоков вещества и энергии в клетке.
Структурные компоненты интерфазного ядра. Функции ядра и его компонентов.
Упаковка ДНК в метафазную хромосому.
Хроматин и хромосомы. Гетеро- и эухроматин.
Кариотип и идиограмма. Классификация хромосом человека.
Деление клетки. Дифференцировка клеток. Гибель клетки: апоптоз, некроз.
Пролиферация клеток: виды, значение в филогенезе и онтогенезе, роль в поддержании гомеостаза организма. Проблемы клеточной пролиферации в биологии и медицине.
Митотический цикл, клеточный цикл, периодизация.
Доказательства роли ДНК в передаче наследственной информации: трансформация, трансдукция, конъюгация.
Химическая организация нуклеиновых кислот.
Химическая организация нуклеиновых кислот: первичная структура ДНК. Правила Э.Чаргаффа.
Модель ДНК Дж. Уотсона и Ф. Крика.
Принципы и механизмы репликации ДНК.
Особенности молекулярной организации РНК. Виды РНК. Функции РНК в клетке.
Определение гена. Свойства гена.
Отличия ДНК прокариот и эукариот.
Структурно-функциональная классификация генов.
Генетический код и его свойства.
Мобильные гены, онкогены, антионкогены, псевдогены.
Мультигенные семейства, определение, виды. Глобиновые гены как пример мультигенного семейства.
HLA-система, её характеристика и значение.
Центральная догма молекулярной биологии.
Биосинтез белка: этапы, процессы, стадии.
Транскрипция, её стадии. Процессинг, сплайсинг. Отличия транскрипции у про- и эукариот.
Трансляция, её стадии. Отличия трансляции у про- и эукариот. Посттрансляционная модификация белковых продуктов.
Регуляция экспрессии генов у прокариот.Оперон: состав, принцип работы.
Транскриптон. Особенности генной регуляции у эукариот.
Негативный и позитивный контроль. Индукция и репрессия.
Физические карты хромосом, виды, способы построения, разрешающая способность.
Методы ДНК-диагностики.
Генотерапия. Методы генетической трансфекции в генной терапии. Векторные системы.
Классификация изменчивости. Механизмы комбинативной изменчивости.
Молекулярные механизмы изменчивости. Генные мутации и их классификация.
Классификация и примеры мутагенов.
Биологические антимутационные механизмы.
Репарация ДНК.
Клеточная медицина и клеточные технологии.
Причины и механизмы возникновения генных болезней. Классификация генных болезней.
Генные болезни как результат генных мутаций. Диагностика молекулярной патологии.
Оперон как пример внутриклеточной регуляторной системы.
|
