Генетический код

Первое основание	Второе основание				Третье основание
	У (А)	Ц (Г)	А (Т)	Г (Ц)
У (А)	Фен Фен Лей Лей	Сер Сер Сер Сер	Тир Тир - -	Цис Цис - Три	У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)
Ц (Г)	Лей Лей Лей Лей	Про Про Про Про	Гис Гис Гис Гис	Арг Арг Арг Арг	У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)
А(Т)	Иле Иле Иле Мет	Тре Тре Тре Тре	Асн Асн Лиз Лиз	Сер Сер Арг Арг	У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)
Г(Ц)	Вал Вал Вал Вал	Ала Ала Ала Ала	Асп Асп Глу Глу	Глн Глн Гли Гли	У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)

Напишите, какой будет последовательность нуклеотидов в минус-цепи, образующейся при заражении бактерии вирусом, в ДНК которого следующая последовательность азотистых оснований :

- А А Г Т А Т Ц Ц Г Т Ц Ц Ц Г А Т Т Г ...

- Ц Г Г Ц А А А Ц Г Т Т Т Г Ц Г Ц Ц Г ...

Составьте модель транскрипции и трансляции информации данного участка гена.

4. Участок гена содержит следующую последовательность нуклеотидов: г ц т а г ц ц т а ц г г а т т а а а г ц ц г а т т а ц ...

Определите:

а) каким будет нуклеотидный состав и-РНК, считанной с этого участка и какая полипептидная цепь будет строится по ее указаниям?

б) как изменится полипептид, если пятый нуклеотид будет утрачен молекулой ДНК, а между 14 и 15 нуклеотидами произойдет вставка аденилового нуклеотида?

в) как изменится последовательность аминокислот в белке, если будут изменены в молекуле ДНК второй, четвертый и пятый нуклеотиды на любой не комплементарный нуклеотид.

г) какие изменения в ДНК опасны с точки зрения влияния на наследственность:

-выпадение одного нуклеотида,

-замена одного нуклеотида,

-вставка одного нуклеотида.

Домашнее задание: задачи № 9, 10, 14, 16 из книги: Н.В.Хелевин, А.М.Лобанов, О.Ф.Колесова “Задачник по общей и медицинской генетике”.

Занятие 8.

Тема: Организация генетического материала у прокариота и эукариота.

Контрольные вопросы:

1. Организация генетического материала у вирусов.

2. Особенности структуры и функционирования вирусов. Происхождение вирусов.

3. Механизмы развития вирусной инфекции. ОРВИ, СПИД, рак.

4. Антивирусная защита клеток.

5. Организация генетического материала у бактерий и сине-зеленых водорослей.

6. Отличие эу- и прокариотических генов.

7. Уровни компактизации ДНК у эукариота.

8. Морфология хромосом.

9. Кариотип. Правило парности и индивидуальности хромосом.

Работа 1. Кариотипы различных организмов.

Рассмотрите кариотипы при увеличении 12,5х15х100 человека, лягушки, кролика, дрозофилы, лука, скерды, пшеницы, гороха.

Занятие 9.

Тема: Размножение на клеточном уровне I. Митоз.

Контрольные вопросы:

1. Жизненый цикл клетки. Периоды интерфазы, их характеристика.

2. Митоз. Морфологическая и генетическая характеристика фаз.

3. Биологическое значение митоза.

4. Процессы, которые обеспечиваются митозом.

5. Отличие митоза в животной и растительной клетках.

Жизненный цикл клетки (митотический цикл) - это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской до собственного деления или смерти.

Рис.1 Клеточный (митотический цикл).

Таким образом, митотический цикл совпадает со всем периодом существования клетки, то есть с её жизненным циклом. В митотическом цикле выделяют 4 периода: собственно митоз, пресинтетический период, синтетический и постсинтетический. Три последние периода приходятся на интерфазу. Митотической цикл может быть изображен в виде круга, на котором, пропорционально продолжительности, отмечены его периоды от одного митоза до другого. (рис.1)

Интерфазой называют стадию покоящегося ядра, однако, это наиболее активная фаза с точки зрения биохимических процессов. В интерфазной клетке хорошо видны ядро. Оно имеет гомогенную мелкозернистую структуру с нанесенным рисунком хроматина, хорошо видны ядрышки. В пресинтетический период (G₁) в клетке восстанавливаются черты организации интерфазной лктоки, завершается формирование ядрышка, начавшееся ещё в телофазе. Из цитоплазмы в ядро поступает значительное количество белка. В цитоплазме интенсифицируется синтез белка. Это способствует росту массы клетки. Если дочерняя клетка будет вступать в митоз, синтезы в цитоплазме принимают направленный характер: образуются химические предшественники ДНК, ферменты, катализирующие редупликацию ДНК. Таким образом осуществляются процессы подготовки следующего периода интерфазы - синтетического.

Этот период наиболее длительный (от 10 часов до нескольких суток). Генетическая характеристика клеток в этот период 2n2c.

В синтетический период (S) проходит редупликация ДНК. Наряду с ДНК интенсивно образуется РНК и белок, а количесво гистонов строго удваивается. Продолжительность его 6-10 часов. Генетическая характеристика 2n4c. Хромосомы удваиваются, то есть в каждой хромосоме теперь 2 молекулы ДНК, упакованные в две хроматиды. (рис.3)

В постсинтетический период (G₂) заканчивается подготовка клетки к делению. Этот период характеризуется интенсивным синтезом РНК и особенно белка. Завершается удвоение массы цитоплазмы по сравнению с началом интерфазы. Часть образуемых белков (тубулинов) используется в дальнейшем для построения микротрубочек веретена деления. Идет накопление энергии, поскольку митоз требует значительных затрат энергии. Генетическая характеристика клеток в этот период 2n4c.

Интерфаза от G₁ и до конца S периода называется ранней интерфазой. Её генетическая характеристика 2n2c. Хромосома в этот период содержит одну молекулу ДНК. От конца S периода и до митоза - поздняя интерфаза. Каждая хромосома содержит по две молекулы ДНК, упакованные в две хроматиды. Генетическая характеристика этого периода клеточного цикла 2n4c.

Далее клетка вступает в митоз. Количество митозов, которое может пройти клетка, генетически детерминировано. Использовав определенное количество митозов, клетка может перейти в особую фазу митотического цикла – G₀ или дифференцированное состояние. В клетке могут идти активные метаболические процессы, но в митоз она не вступает. Разные клетки в разное время вступают в G₀. Например, нервные клетки рано перестают делиться, клетки кожного эпителия длительное время сохраняют способность к делению.

рис. 3 Морфология хромосом в течение клеточного цикла

Митоз Картины различных фаз митоза в настоящее время хорошо изучены

Профаза Начало митоза связано с заметным увеличением размеров ядра и появлением в нем хромосомных нитей. Это обусловлено спирализацией и дегидратацией хромосом. За счет многопорядковой спирализации хромосомы и становятся видимыми в световой микроскоп. Для профазы характерно специфическое поведение клеточного центра. Центриоли удваиваются еще в интерфазу. В профазу удвоенные центриоли начинают отходить друг от друга к противоположным полюсам клетки. Между ними натягиваются полимеризованные белковые нити - образуется ахроматиновое веретено деления. В конце профазы видно, что хромосомы представляют собой двойные нити. В конце профазы происходит разрушение ядерной оболочки и исчезновение ядрышек. Генетическая характеристика клетки на стадии профазы 2n4c.

Метафаза. В период метафазы полностью сформировано веретено деления, хромосомы располагаются в экваториальной плоскости, прикрепляясь центромерами к нитям веретена деления. Плечи же хромосом располагаются перпендикулярно к веретену деления) Спирализация хромосом достигает в это время максимума, размер их может быть в 25 раз меньше, чем в ранней профазе. Благодаря отчетливой морфологии хромосом именно в метафазу проводят кариотипирование. Генетическая характеристика клетки на стадии метафазы 2n4c.

Анафаза Стадия метафазы заканчивается делением центромера, который объединял до этого хроматиды. Этот процесс означает начало анафазы. Центромеры расходятся и хроматиды отделяются друг от друга. Деление происходит одновременно во всех хромосомах. С этого момента сестринские хроматиды называются сестринскими хромосомами. Сестринские хромосомы начинают расходиться к полюсам клетки. Таким образом, количество хромосом в клетке увеличилось в два раза. Генетическая характеристика клетки 4n4n. К каждому полюсу направляется 2n2c генетического материала.

Телофаза Хромосомы располагаются у полюсов клетки. Начинается процесс реконструкции ядра. Хромосомы деспирализуюся, в области ядрышковых организаторов образуются новые ядрышки. Идет образование клеточной перегородки и образование двух дочерних клеток. Получившиеся дочерние клетки генетически идентичны друг другу и материнской клетке. Генетическая характеристика каждой клетки 2n2c.

Работа 1. Митоз в растительной клетке. (постоянный препарат, срез кончика корешка лука, окраска железный гематоксилин, ув. х 40).

Рассмотрите срез кончика корешка лука при малом увеличении микроскопа. Найдите участок, где расположены мелкие, почти квадратной формы клетки. Это зона деления, рост идет за счет размножения клеток путем митоза. Осторожно перемещая препарат на предметном столике, отыщите клетки, находящиеся в интерфазе и на разных стадиях деления: профазе, метафазе, анафазе и телофазе.

Зарисуйте клетки в интерфазе и на изученных вами стадиях митоза. Обозначьте хроматин, хромосомы, ядро, ядрышки, ядерный сок, цитоплазму, клеточную оболочку. Запишите генетическую характеристику и число хромосом для каждой стадии (для лука 2n = 16).

Работа 2. Митоз в животной клетке (дробление яйцеклетки лошадиной аскриды, постоянный препарат, окраска - железный гематоксилин, ув-ие х 40).

На малом увеличении микроскопа рассмотрите поперечный срез матки аскариды. Яйцеклетки окружены толстой гомогенной оболочкой оплодотворения. Она обычно отделена светлой полосой от делящейся зиготы. Первым этапом дробления является образование двух бластомеров (стадия двух бластомеров). Поставьте такую клетку в центр поля зрения и рассмотрите при увеличении объектива х 40.

Митотический аппарат клетки на стадии метафазы образован центриолями и идущими от них ахроматиновыми нитями веретена деления. По экватору клетки расположены хромосомы, состоящие из двух хроматид. От центриолей к периферии отходят короткие тонкие нити, образующие “лучистое сияние” - центросферу.

Зарисуйте яйцеклетку, обозначив хромосомы, центриоли, центросферу, ахроматиновое веретено, оболочку оплодотворения.

Работа 3. Определение митотоксической активности тканей.

Показателем уровня митотической активности тканей является митотический индекс (МI, %). Митотический индекс показывает соотношение числа клеток, находящихся в митозе к общему числу проанализированных клеток, исследованных на препарате изучаемой ткани. Индекс может говорить о нормальном протекании митоза, об угнетении процесса деления клеток или напротив усилении митотической активности тканей. Определяется МI, % по формуле:

, где

(П+М+А+Т) – сумма клеток, находящихся на стадии профазы, метафазы, анафазы, и телофазы соответственно.

Для определения относительной длительности отдельных фаз митоза рассчитывают фазные индексы.

Определяют относительные длительности фаз митоза по следующей формуле:

, где

П , М - количество клеток , находящихся на стадии профазы, метафазы и т.д.

Существует прямая связь между количеством клеток на каждой стадии митоза и продолжительностью этих фаз. Время прохождения митоза клетками меристемы лука известно и составляет 720 минут. Таким образом, время прохождения фазы митоза будет равно:

, где

Ft - время прохождения определенной фазы митоза.

F - количество клеток, находящихся в данной фазе митоза

N - общее количество проанализированных клеток

В таблицах приведены данные по митотической активности клеток цыпленка.

Таблица 3 Нормальные клетки цыпленка

Стадия митоза	Общее количество клеток	Продолжительность стадии, мин.
интерфаза	440
профаза	40
метафаза	8
анафаза	2
телофаза	10
сумма	500	Продолжительность цикла 625 мин.

Таблица 4 Раковые клетки цыпленка

Стадия митоза	Общее количество клеток	Продолжительность стадии, мин
интерфаза	424
профаза	50
метафаза	12
анафаза	3
телофаза	11
сумма	500	Продолжительность цикла 448 мин.

Вы должны выявить различия между временем митоза в нормальных и раковых клетках цыпленка.

1. рассчитайте митотический индекс для нормальных и раковых клеток. Данные занесите в таблицы.

2. рассчитайте фазные индексы.

3. .рассчитайте продолжительность каждой стадии митоза при нормальном и патологическом делении клеток.

4. Сравните ход митоза в нормальных и раковых клетках.

5. сделайте вывод.