Регуляция экспрессии генов эукариот на уровне трансляции.

Регуляция экспрессии генома у эукариот осуществляется на нескольких уровнях:

- на уровне структурной организации генома (претранскрипционный контроль).

- на уровне транскрипции. Существует транскрипционная и посттранскрипционная регуляция. Регулироваться может сам процесс транскрипции, дозревание мРНК (процессинг), транспорт и деградация мРНК.

- на уровне трансляции – через фосфорилирование-/дефосфорилирование белковых факторов трансляции.

- на пострансляционном уровне – через регуляцию процессов формирования белковой молекулы, ее транспорта, активности и деградации.

Претранскрипционный контроль экспрессии генов у эукариот.

Геном эукариот содержит много нуклеотидов, но лишь 2-5% ДНК используется для кодировки белков. Наличие у ДНК не только кодирующих, но и регуляторных (сигнальных) участков, значительного количества сайтов, которые не транскрибируются, составляет особенность генома эукариот. Хотя все соматические клетки содержат идентичный геном, но в разных типах клеток экспрессируются различные гены, а это свидетельствует о существовании механизмов, которые обеспечивают стабильную экспрессию в течение жизни клетки одних генов и торможения экспрессии других.

12. Искусственные агроценозы – это искусственно созданные и поддерживаемые человеком экосистемы (поля, сенокосы, парки, сады, огороды, лесные посадки).

Агроценозы создают для получения сельскохозяйственной продукции. Они обладают плохими динамическими качествами, малой экологической надежностью, но характеризуются высокой урожайностью. Занимая около 10 % площади суши, агроценозы производят 2,5 млрд т сельскохозяйственной продукции.

Как правило, в агроценозе культивируют один-два вида растений, поэтому взаимосвязи организмов не могут обеспечить устойчивости такого сообщества. Действие естественного отбора ослаблено человеком. Искусственный отбор действует в направлении сохранения организмов с максимальной продуктивностью. Численность популяции в агроценозе поддерживается и контролируется человеком через борьбу с сорняками и вредителями, орошение, смену культур, повышение плодородия почвы. Кроме солнечной энергии в агроценоз поступают вода и удобрения (минеральные и органические), вносимые человеком. Основная часть питательных веществ постоянно выносится из круговорота с урожаем. Таким образом, круговорот веществ прерывается.

Билет № 24.

4. Аутоинвазия - самозаражение. Заражение хозяина паразитами, инвазионные формы которых формируются в его же организме – цестоды Hymenolepis nana, H. diminuta, Taenia solium. Заражение хозяина личинками нематод рода Trichinella.

5. Какой процесс происходит в рибосомах? Рибосома — важнейший немембранный органоид живой клетки сферической или слегка эллипсоидной формы, диаметром 10—20 нм, состоящий из большой и малой субъединиц. Рибосомы служат для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК, или мРНК. Этот процесс называется трансляцией.

6. Функция РНК-полимеразы. РНК-полимераза — фермент, осуществляющий синтез молекул РНК. В узком смысле, РНК-полимеразой обычно называют ДНК-зависимые РНК-полимеразы, осуществляющие синтез молекул РНК на матрице ДНК, то есть осуществляющие транскрипцию.

Биосинтез РНК осуществляется (главным образом в клеточном ядре) из рибонуклеозид-трифосфатов под действием ферментов полимераз на матрице дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК-зависимые РНК-полимеразы) или у некоторых вирусов на матрице РНК (РНК-зависимые РНК-полимеразы).

7. Мобильные генетические элементы — последовательности ДНК, которые могут перемещаться внутри генома.

* Фрагменты ДНК, способные к перемещению в геноме клетки или между геномами. Содержат гены ферментов, необходимых для их перемещения (транспозиции).Встраиваясь в различные участки хромосом, мобильные генетические элементы изменяют активность генов, вызывают различные типы мутаций, способствуя нестабильности и изменчивости генома. Мобильные генетические элементы эукариот часто называют также транспозонами.

8. Как образуются монозиготные близнецы? Монозиготные близнецы рождаются в тех случаях, когда единственная яйцеклетка делится после оплодотворения и дает начало нескольким организмам. У монозиготных близнецов всегда одинаковый генотип, и из-за этого они очень похожи друг на друга, просто как две капли воды, и они одного пола. Поэтому их называют идентичными.

Процесс образования такой двойни приходится на до-эмбриональный период развития (бластула, морула). Сформировавшийся эмбрион к разделению на 2 организма уже не способен. Когда зигота совершает свои первые деления, образующиеся клетки, бластоцисты, способны дать начало каждая новому организму. Будучи разделенными, они способны дробиться дальше с образованием зародышей из каждой. В зависимости от времени, когда именно делящаяся зигота разделилась на 2 или больше будущих зародыша, формируются разные типы монозиготных (однояйцевых) двоен.

9. Заражение аскаридозом: при употреблении немытых овощей и ягод.

10. Сверхпаразиты - паразит другого паразита; это паразиты, живущие паразитов (например, бактерии у простейших и насекомых-паразитов).

11. Кариотип человека. 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. По форме и размерам все аутосомы-гомологи делятся на 7 групп, обозначаемых латинскими буквами от А до G.

Кроме того, все гомологи в порядке уменьшения общей длины нумеруются от 1 до 22, а по положению центромеры (первичной перетяжки) все хромосомы в кариотипе человека делятся на метацентрические (расположение центромеры в середине длины хромосомы), субметацентрические (ближе к одному концу), акроцентрические (на теломерном конце). В группу А входят 3 пары наиболее крупных метацентрических хромосом (1-3).

В группу В (4-5) включены 2 пары субметацентрических хромосом. Группа С (6-12) объединяет 7 пар аутосом среднего размера с суб- медианно расположенной центромерой. Кроме того, половая хромосома X неотличима от аутосом этой группы и при раскладке стандартно окрашенных хромосом включается в состав группы С (6-Х-12). В группе D (13-15) - 3 пары акроцентрических хромосом среднего размера. В группе Е (16- 18) - одна пара хромосом (16) с медианной локализацией центромеры, пары 17-18 отличаются меньшей общей длиной и размерами коротких плеч. В последних двух группах находятся самые мелкие хромосомы: метацентри- ческие - группа F (19-20) и акроцентрические — группа G (21—22).

Половая хромосома Y-акроцентрик, подобный хромосомам 21 и 22, но практически всегда может быть дифференцирована. Хромосомы кариотипа человека определяются с помощью различных методов дифференциального окрашивания.

12. Экологические проблемы современности. Как оказалось в России наблюдается весь комплекс экологических проблем, типичных для развивающихся стран. Почти две трети населения России живет в условиях опасного загрязнения воздуха. В ста городах миллионы человек дышат воздухом с содержанием токсичных веществ.

Среди актуальных экологических проблем самыми важными являются:

- исчезновение многих тысяч видов животных и растений;

- мировой океан все меньше и меньше способен регулировать природные процессы;

- повсеместное уменьшение площади лесного покрова;

- тотальное загрязнение атмосферы, дефицит чистого воздуха;

- появление дыр в озоновом слое, который защищает все живое на планете от смертельных космических лучей;

- сокращение запаса полезных ископаемых.

Решить данную проблему необходимо в кратчайшие сроки, причем исключительно силами мирового сообщества, поскольку все научные задачи природопользования не могут быть разрешены только одним отдельно взятым государством.

Существует масса глобальных проблем, порождённых новыми изобретениями человечества. Несомненно, новые и продвинутые технологии дают возможность развиваться в мире науки. Этими технологиями мы пользуемся каждый день – бензин для автомобиля, выделяющий вредные для окружающей среды выхлопные газы; полиэтиленовые мешки для покупок, не перерабатываемые и не способные разлагаться в земле, и масса других вещей. Безусловно, это не самые важные и решающие изобретения. Кроме загрязнения почвы нарушается дизбаланс воздуха, также загрязняется Мировой океан; воды, пригодной для питья, становится меньше. Чаще происходят войны, основанные на конфликтах по поводу принадлежности тех или иных видов ископаемых на территориях какой-либо страны. Люди уже не могут обойтись без использования нефти и других нефтепродуктов, что существенно портит экологию.

Билет № 25.

4. Промежуточный хозяин возбудителя дракункулеза: рачок-циклоп.

5. Сколько мембран в оболочке митохондрий? Митохондрий - двумембранная гранулярная или нитевидная органелла толщиной около 0,5 мкм. Внутреннее строение М. единообразно. Основное вещество, или матрикс, М. окружено двойной мембраной: наружной — гладкой, и внутренней, — образующей впячивания, называется кристами.

6. Почему репликация ДНК – полуконсервативный процесс? Характеристики процесса репликации:

- матричный — последовательность синтезируемой цепи ДНК однозначно определяется последовательностью материнской цепи в соответствии с принципом комплементарности;

- полуконсервативный — одна цепь молекулы ДНК, образовавшейся в результате репликации, является вновь синтезированной, а вторая — материнской;

идёт в направлении от 5’-конца новой молекулы к 3’-концу;

- полунепрерывный — одна из цепей ДНК синтезируется непрерывно, а вторая — в виде набора отдельных коротких фрагментов (фрагментов Оказаки);

- начинается с определённых участков ДНК, которые называются сайтами инициации репликации.

7. Генокопии - сходные фенотипы, сформировавшиеся под влиянием разных неаллельных генов. Биологическая природа генокопий заключается в том, что синтез одинаковых веществ в клетке в ряде случаев достигается различными путями.

В наследственной патологии человека большую роль играют также фенокопии - модификационные изменения. Они обусловлены тем, что в процессе развития под влиянием внешних факторов признак, зависящий от определенного генотипа, может измениться; при этом копируются признаки, характерные для другого генотипа.

8. Как образуются дизиготные близнецы? Дизиготные близнецы (двойня) это дети одной женщины, родившиеся от одной беременности, но развившиеся из двух разных яйцеклеток. Это, скорее проявление плодовитости женщины, но всё же нормой такая беременность считаться не может. Дизиготная двойня бывает при супер-овуляции, когда одновременно у женщины овулирует два фолликула и есть две яйцеклетки для оплодотворения. Оплодотворение происходит разными сперматозоидами, в каждой яйцеклетке собственный набор хромосом, в итоге – у каждого ребенка свой собственный генотип, в половине случаев дети рождаются даже разного пола. Оплодотворенные зиготы мигрируют в матку и имплантируются в эндометрий независимо друг от друга, и начинают развиваться.

9. Заражение филярматозом (филяриоз): трансмиссивный путь – через укусы комаров и слепней.

10. Экологическая пирамида численности отражает численность отдельных организмов на каждом уровне. Например, чтобы прокормить одного волка, необходимо по крайней мере несколько зайцев, на которых он мог бы охотиться; чтобы прокормить этих зайцев, нужно довольно большое количество разнообразных растений. Иногда пирамиды чисел могут быть обращенными, или перевернутыми. Это касается пищевых цепей леса, когда продуцентами служат деревья, а первичными консументами — насекомые. В этом случае уровень первичных консументов численно богаче уровня продуцентов (на одном дереве кормится большое количество насекомых). Для построения пирамиды численности подсчитывают число организмов на некоторой территории, группируя их по трофическим уровням:

• продуценты – зеленые растения;

• первичные консументы – травоядные животные;

• вторичные консументы – плотоядные животные;

• третичные консументы – плотоядные животные;

• n-е консументы («конечные хищники») – плотоядные животные;

• редуценты – деструкторы.

Консументы второго, третьего и более высоких порядков могут быть хищниками (охотиться, схватывая и убивая жертву), могут питаться падалью или быть паразитами. В последнем случае они по величине меньше своих хозяев, в результате чего пищевые цепи паразитов необычны по ряду параметров. В типичных пищевых цепях хищников плотоядные животные становятся крупнее на каждом трофическом уровне.

* Экологическая пирамида - способ графического отображения соотношения различных трофических уровней в экосистеме. Может быть трех типов:

1) пирамида численности — отображает численность организмов на каждом трофическом уровне;

2) Пирамида биомассы — отражает биомассу каждого трофического уровня;

3) Пирамида энергии — показывает количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень в течение определенного промежутка времени

11. Биотехнология. Биотехнологией часто называют применение генной инженерии в XX—XXI веках, но термин относится и к более широкому комплексу процессов модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека, начиная с модификации растений и одомашненных животных путем искусственного отбора и гибридизации. С помощью современных методов традиционные биотехнологические производства получили возможность улучшить качество пищевых продуктов и увеличить продуктивность живых организмов.

Биотехнология - это наука о методах и технологиях производства различных ценных веществ и продуктов с использованием природных биологических объектов (микроорганизмов, растительных и животных клеток), частей клеток (клеточных мембран, рибосом, митохондрий, хлоропластов) и процессов.

Корни биотехнологии уходят в далёкое прошлое и связаны с хлебопечением, виноделием и другими способами приготовления пищи, известными человеку еще в древности. Например, такой биотехнологический процесс, как брожение с участием микроорганизмов, был известен и широко применялся еще в древнем Вавилоне, о чем свидетельствует описание приготовления пива, дошедшее до нас виде записи на дощечке, обнаруженной в 1981 г. при раскопках Вавилона.

Генная и клеточная инженерия – являются важнейшими методами (инструментами), лежащими в основе современной биотехнологии.

Методы клеточной инженерии направлены на конструирование клеток нового типа. Они могут быть использованы для воссоздания жизнеспособной клетки из отдельных фрагментов разных клеток, для объединения целых клеток, принадлежавших различным видам с образованием клетки, несущей генетический материал обеих исходных клеток, и других операций.