1. Опишите свойства и признаки живых организмов. Основные свойства живых организмов, отличающие их от объектов неживой природы и выделяющие живое вещество в особую форму существования материи: 1. Сложная упорядоченная структура – по химическому составу в живом веществе 98% приходится на углерод, кислород, азот и водород. Строительный материал структур живого в большинстве состоит из регулярных полимеров: ДНК и РНК, белков, жиров и углеводов. 2. Получают энергию из окружающей среды, используя ее для своей жизнедеятельности. Большая часть живых организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию. 3. Активно реагируют на окружающую среду. Раздражимость – универсальное свойство всего живого, как растений, так и животных. 4. Живому характерны признаки, так называемые, фундаментальные свойства живой материи – три «само». Самовоспроизведение – способность создавать себе подобных. Самообновление, способность живого не только изменяться, но и усложняться. Живые организмы способны передавать потомкам заложенную в них информацию, содержащуюся в генах – единицах наследственности. Эта информация в процессе передачи может видоизменяться. Саморегуляция, т.е. способность приспосабливаться к среде обитания и образу жизни. Все эти свойства в совокупности обеспечивают основные признаки жизни, причем, если одного из этих признаков нет, то это уже не живое. Признаки жизни: 1) Дискретность и целостность; 2) Структурная организация; 3) Иерархическая соподчиненность; 4) Обмен веществ и энергии; 5) Репродукция; 6) Наследственность и изменчивость; 7) Рост и развитие; 8) Раздражимость; 9) Внутренняя регуляция; 10) Гомеостаз. 2. В чем заключается структура клеточного ядра? Структура клеточного ядра включает: Ядерную оболочку, которая состоит из двух мембран. Нуклеоплазму или ядерный сок, в котором располагается хроматин. Одно или несколько ядрышек. Ядро клетки – структура, обеспечивающая генетическую детерминацию и регуляцию белкового синтеза. Ядро обеспечивает 2 группы общих функций: одну, связанную с хранением и передачей генетической информации; другую – с ее реализацией и обеспечением синтеза белка. Диаметр ядра эукариот равен 5 мкм, а его объем составляет примерно 10% от общего объема клетки. Для недифференцированных клеток характерно преобладание объема ядра над объемом цитоплазмы, а в высокодифференцированных – наоборот. В интерфазной клетке содержимое ядра отделен от цитопламы ядерной оболочкой. 3. В чем заключается структурная организация хромосом. В хромосоме спираль ДНК соединяется группами из восьми молекул белка гистона и образует нуклеосомы Нуклеосомы - участки хромосом, имеющие вид нанизанных на нить ДНК восьми глобулярных бусинок белка гистона. В свою очередь нуклеосомы и соединяющие их участки ДНК плотно упакованы в виде спирали толщиной в 36 нм. На каждый виток спирали приходится примерно 6 нуклеосом, которые по своим размерам и другим признакам соответствуют хромомере хромосом. 4. Опишите строение нуклеосомы. Структура нуклеосом является фундаментальной для организации хроматина эукариот. Нуклеосома состоит из ядра, образованного гистоновыми белками, вокруг которого обернута ДНК. В частности, существует четыре типа гистонов, составляющих ядро нуклеосом: H2A, H2B, H3 и H4. Эти гистоны образуют октамер, состоящий из двух копий каждого типа гистонов, образуя частицу ядра. ДНК оборачивается вокруг октамера гистона примерно в 1,65 раза, что примерно соответствует 145 парам оснований ДНК. Такая упаковка позволяет уплотнить ДНК, облегчая организацию генетического материала внутри ядра. Структура дополнительно стабилизируется за счет взаимодействия дополнительных гистоновых белков, в частности гистона H1, который связывается с линкерной ДНК между нуклеосомами, помогая поддерживать структуру хроматина более высокого порядка. Таким образом, нуклеосома состоит из: Октамер гистона: по два для каждого из H2A, H2B, H3 и H4. ДНК: около 145 пар оснований, которые окружают гистоновое ядро. Линкерная ДНК: дополнительные сегменты ДНК, соединяющие нуклеосомы, часто ассоциируются с гистоном H1 для структурной стабилизации. Такое расположение нуклеосом является важнейшим элементом упаковки ДНК и играет важную роль в регуляции генов и обеспечении их доступности во время таких процессов, как транскрипция и репликация 5. Что такое хроматин и гистоны? Хроматин - это комплекс ДНК и белков, который образует хромосомы в ядре эукариотических клеток. Он состоит из генетического материала (ДНК) в сочетании с гистоновыми и негистоновыми белками. Хроматин может существовать в двух формах: эухроматин, который менее конденсирован и транскрипционно активен, и гетерохроматин, который более конденсирован и обычно транскрипционно неактивен. Структура хроматина позволяет упаковывать ДНК в компактную форму, облегчая деление клеток и регуляцию генов. Определение гистонов: Гистоны - это класс белков, которые играют решающую роль в организации и структуре хроматина. Это базофильные белки, которые связываются с отрицательно заряженной ДНК, способствуя обмотке ДНК вокруг них с образованием комплекса, известного как нуклеосома. Эта нуклеосомная структура состоит из ядра из гистонов, вокруг которого обернута ДНК, образуя фундаментальную единицу хроматина. Существует пять основных типов гистонов: H2A, H2B, H3 и H4, образуют ядро нуклеосом, а H1 связывает нуклеосомы вместе. Гистоны необходимы для уплотнения ДНК и играют важную роль в регуляции экспрессии генов посредством различных модификаций. Эта информация о хроматине и гистонах иллюстрирует их важность для генетической организации и функционирования клеток, подчеркивая их основополагающую роль в биологии. 6. Какие существуют уровни упаковки ДНК? 1 уровень – самый элементарный уровень компактизации хроматина – нуклеосомный – образует сверхскручивание ДНК по поверхности гистоновой сердцевины – «бусинки на нитке». 2 уровень нуклеомерный (сверхбусина) – идет объединение 8-10 нуклеосом в виде глобулы; 3 уровень фибрилл ДНК, объединенные негистоновыми фибриллами, образуют компактные тела. 4 уровень – хромонемный–сближенные в линейном порядке хромомеры образуют толстые хромосомные нити. 5 уровень – хромосомный, самый высокий уровень упаковки, образуется в результате 5000-кратной конденсации дуплекса ДНК с 5 гистонами в метафазе митоза. 7. Что такое теломеры? Теломеры - это структурные элементы, расположенные на концах линейных хромосом в клетках эукариот. Они состоят из повторяющихся нуклеотидных последовательностей, обычно содержащих около 2500 повторов последовательности TTAGGG. Теломеры выполняют несколько важных функций: Защита концов хромосом: они предотвращают слияние хромосом друг с другом или их разрушение. Это важно для поддержания стабильности генома во время клеточного деления. Облегчение репликации ДНК: Во время репликации ДНК ДНКполимераза может синтезировать ДНК только в направлении от 5' к 3'. Это создает проблемы для синтеза отстающих цепей на концах хромосом, что приводит к потенциальной потере важной генетической информации. Теломеры помогают решить эту проблему, обеспечивая буферную зону, которая обеспечивает правильную репликацию без потери важных кодирующих последовательностей. Роль теломеразы: Теломеры могут укорачиваться с каждым клеточным делением, что в конечном итоге может привести к старению клеток. Однако фермент теломераза может удлинять теломеры в определенных клетках (например, стволовых) путем добавления повторяющихся последовательностей, что увеличивает продолжительность жизни клеток и их способность к делению. Таким образом, теломеры жизненно важны для стабильности хромосом, защиты и репликации, играя ключевую роль в клеточном старении и продолжительности жизни клеток 8. Охарактеризуйте уровни компактизации ДНК. Уровни уплотнения ДНК необходимы для эффективного хранения и организации генетического материала внутри клетки. Вот структурированный обзор этих уровней: Нуклеосомный уровень: Наиболее фундаментальным уровнем уплотнения ДНК является нуклеосомный уровень. ДНК обволакивает ядро из гистоновых белков, образуя нуклеосомы, которые напоминают "бусинки на нитке". Такая конфигурация позволяет сжать ДНК примерно в 7 раз по сравнению с ее расслабленным состоянием. Нуклеомерный уровень: Нуклеомерный уровень включает в себя агрегацию множества нуклеосом в структуру более высокого порядка. При этом образуется структура "супергранулы", еще больше уплотняющая ДНК в виде глобулярных образований. Фибриллярный уровень: На этом уровне образуются нитевидные структуры. Нуклеосомы, расположенные фибриллярным образом, связаны с негистоновыми белками, которые способствуют стабильности и структуре хроматина. Хромонемный уровень: Этот уровень состоит из плотно расположенных хромомер, которые образуют толстые хромосомные нити. Такая конфигурация наблюдается во время деления клетки. Хромосомный уровень: Наивысший уровень уплотнения происходит во время метафазы митоза. Здесь хромосомы подвергаются значительному сворачиванию, в результате чего образуется сильно уплотненная структура, которая обеспечивает успешное распределение генетического материала во время клеточного деления. ДНК уплотняется примерно в 5000 раз, что позволяет ей поместиться в пределах ядра 5. Эти уровни уплотнения имеют решающее значение для функциональности ДНК, позволяя ей быть доступной для таких процессов, как транскрипция и репликация, сохраняя при этом компактную структуру во время деления клетки. 9. Опишите строение ядрышка. Ядрышко (нуклеола) является самой плотной структурой ядра и производным хромосомы. Оно представляет собой область с высокой концентрацией и активностью синтеза рибосомальной РНК (рРНК) в интерфазе. Ядрышко имеет размер от 1 до 5 мкм и его образование и количество связаны с активностью и числом ядрышковых организаторов, которые расположены в зонах вторичных перетяжек хромосом. Количество ядрышек в клетках может изменяться за счет слияния или изменения числа хромосом с ядрышковыми организаторами. ДНК ядрышкового организатора представлена множественными копиями генов рРНК, на которых синтезируется высокомолекулярный предшественник рРНК, который затем превращается в более короткие молекулы РНК, входящие в состав субъединиц рибосомы. В зоне ядрышка происходит сборка этих субъединиц, которые затем выходят в цитоплазму и организуются в рибосомы, участвующие в синтезе белка. Структурно ядрышко состоит из двух основных компонентов: гранулярного и фибриллярного. Гранулярный компонент, состоящий из частиц диаметром 15-20 нм, расположен по периферии ядрышка и содержит созревающие субъединицы рибосом. Фибриллярный компонент, представляющий собой рибонуклеопротеидные тяжи предшественников рибосом, расположен в центральной части ядрышка. Ультраструктура ядрышек изменяется в зависимости от активности синтеза рРНК: при высоком уровне синтеза в ядрышке присутствует большое число гранул, при снижении синтеза они превращаются в плотные фибриллярные тельца 10. Как построена ядерная пора. Ядерная пора представляет собой комплексную структуру, образующуюся за счет слияния двух ядерных мембран в виде округлых сквозных отверстий диаметром 80-90 нм. Эти отверстия заполнены сложно организованными глобулярными и фибриллярными структурами, придающими поре октагональную симметрию. Вдоль края поры располагаются три ряда гранул по 8 штук в каждом: один ряд находится со стороны ядра, другой — со стороны цитоплазмы, а третий — в центральной части поры. От этих гранул отходят фибриллярные отростки, которые могут сходиться в центре, создавая перегородку или диафрагму внутри поры. В центре поры часто находится центральная гранула. Комплекс ядерной поры выполняет важные функции по регуляции транспорта молекул между ядром и цитоплазмой, используя молекулу АТФ для энергозависимого активного транспорта. Состав комплекса включает несколько сотен различных белков, а число пор зависит от метаболической активности клетки. Чем интенсивнее синтетические процессы в клетках, тем больше пор на единицу поверхности клеточного ядра 11. Какие функции выполняет ядерная оболочка. Ядерная оболочка выполняет несколько ключевых функций: 1. Барьерная функция: она отделяет содержимое ядра от цитоплазмы и ограничивает свободный доступ в ядро крупных агрегатов биополимеров. 2. Регуляторная функция: регулирует транспорт макромолекул между ядром и цитоплазмой. 3. Участие в создании внутриядерного порядка: фиксирует хромосомный материал в трехмерном пространстве ядра 12. Охарактеризуйте строение и биохимический состав ядреной мембраны. Ядерная оболочка состоит из двух мембран: внешней и внутренней, разделенных перинуклеарным пространством шириной от 20 до 60 нм. Внешняя мембрана контактирует с цитоплазмой и содержит большое количество рибосом, что делает её частью мембранной системы эндоплазматического ретикулума (ЭПС). Белки внешней мембраны схожи с белками ЭПС. Внутренняя мембрана контактирует с хроматином и состоит из фибриллярных белков (типы A, B, C) и промежуточных филаментов, формируя сетеподобную структуру толщиной 80-300 нм. Эти белки связываются с фибриллами хроматина, что обеспечивает структурную связь с внутренней ядерной мембраной. В химическом отношении ядерная оболочка состоит из 13-35% липидов и 50-75% белков. Она характеризуется низким содержанием холестерина и высоким содержанием фосфолипидов, обогащенных ненасыщенными жирными кислотами. Внутренняя мембрана содержит мало сфингомиелина. В её белковом составе присутствуют ферменты, общие с ЭПС (например, глюкоза-6-фосфатаза, магний-зависимая АТФаза), а также окислительные ферменты (цитохромоксидазы, цитохромредуктазы) и различные цитохромы 13. Дайте характеристику нуклеоплазме, какие функции она выполняет? Нуклеоплазма (или кариоплазма) представляет собой полужидкое содержимое ядра клетки, в котором находятся хроматин и различные ядерные структуры, такие как ядрышко. Нуклеоплазма окружена ядерной оболочкой и выполняет важные функции по поддержанию внутренней среды ядра, обеспечивая условия для процессов, связанных с генетической информацией. Функции нуклеоплазмы: 1. Среда для биохимических реакций: обеспечивает необходимую среду для протекания ключевых ядерных процессов, таких как репликация ДНК, синтез РНК и сборка рибосомальных субъединиц. 2. Поддержка структурной целостности ядра: сохраняет внутреннее давление и поддерживает форму ядра, что необходимо для правильного расположения и функционирования хромосом и других ядерных структур. 3. Транспорт молекул: участвует в транспорте белков, РНК и других молекул между цитоплазмой и ядром, что важно для нормального функционирования клетки 14. Опишите особенности фаз митоза. Митоз состоит из четырёх основных фаз: Профаза: o В профазе клетки из G2-периода интерфазы содержат удвоенное количество ДНК (4с). Начинается конденсация хромосом, они становятся видимыми в виде тонких нитей. По мере конденсации хромосомы укорачиваются и утолщаются, а также теряют транскрипционную активность. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, которые начинают деспирализоваться, располагаясь параллельно друг другу. Происходит разрушение ядерной оболочки и распад ядрышек. 2. Метафаза: o Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки, формируя метафазную пластинку или материнскую звезду. Центромеры направлены к центру веретена, а плечи хромосом — к периферии. Этот этап завершается отделением сестринских хроматид друг от друга. 3. Анафаза: o Хромосомы теряют центромерные связки и начинают синхронно двигаться к противоположным полюсам клетки. Этот процесс сопровождается укорачиванием микротрубочек и активностью белковтранслокаторов. Анафаза — самая короткая фаза митоза, длится несколько 1. процентов всего времени, и ее главное событие — распределение идентичных наборов хромосом по разным полюсам клетки. 4. Телофаза: o Хромосомы на полюсах клетки начинают деконденсироваться и увеличиваться в объеме. Формируется новая ядерная оболочка вокруг каждого набора хромосом. На этом этапе также образуются новые ядрышки, и клетка переходит в G1-период. Основное событие телофазы — цитокинез (разделение клеточного тела), который происходит путём впячивания плазматической мембраны внутрь клетки и образования перетяжки 15. Укажите различия между фазами митоза растительной и животной клетками. Различия между фазами митоза в растительных и животных клетках включают: Профаза: o У животных клеток формирование веретена деления происходит с участием центриолей, которые расходятся к противоположным полюсам клетки. В растительных клетках (высших растений) центриоли отсутствуют, и веретено деления формируется без их участия. 2. Метафаза: o В животных клетках хромосомы располагаются в экваториальной плоскости веретена, образуя метафазную пластинку с четким расположением центромерных участков к центру веретена. У растительных клеток хромосомы также лежат в экваториальной плоскости, но без определенного порядка. 3. Телофаза: o Цитокинез (разделение клеточного тела) в животных клетках происходит путем образования перетяжки в результате впячивания плазматической мембраны внутрь клетки. У растительных клеток цитокинез осуществляется путем образования клеточной пластинки, которая формируется в середине клетки и постепенно расширяется к периферии, разделяя клетку на две дочерние клетки. 1. 16. В чем заключается биологический смысл митоза? Биологический смысл митоза заключается в нескольких ключевых аспектах: Репродукция клеток: Митоз обеспечивает деление одной клетки на две дочерние клетки, каждая из которых содержит идентичный набор хромосом. Это важно для роста и замены старых или поврежденных клеток в организме . Рост и развитие: Митоз играет критическую роль в росте многоклеточных организмов, позволяя увеличивать количество клеток и, следовательно, размер организма. Например, в процессе эмбрионального развития митоз обеспечивает быстрое увеличение числа клеток . Восстановление и регенерация: Митоз необходим для восстановления тканей после повреждений. Например, при заживлении ран или восстановлении клеток после травмы митоз способствует образованию новых клеток . Поддержание генетической стабильности: Митоз гарантирует, что каждая дочерняя клетка получает полный набор хромосом, что важно для поддержания генетической информации и стабильности в клетках организма . Таким образом, митоз является основным процессом, обеспечивающим клеточное деление, рост, восстановление и поддержание генетической целостности в организмах. 17. Дайте классификацию типам и подтипам митоза. Классификация митоза может быть представлена следующим образом: 1. По типу деления: Ортомитоз: Это стандартный тип митоза, который происходит в большинстве соматических клеток. Он включает в себя все фазы митоза (профаза, метафаза, анафаза, телофаза) и приводит к образованию двух идентичных дочерних клеток. Плевромитоз: Это менее распространенный тип митоза, который наблюдается в некоторых клетках, таких как клетки некоторых растений и грибов. В этом случае происходит деление клеток с образованием более чем двух дочерних клеток, и может наблюдаться неравномерное распределение хромосом. 2. По количеству делений: Прямой митоз: В этом случае происходит одно деление, в результате которого образуются две дочерние клетки с идентичным набором хромосом. Непрямой митоз: В этом случае может происходить несколько последовательных делений, что приводит к образованию большего числа клеток. Это может наблюдаться в процессе эмбрионального развития, где клетки быстро делятся, но не увеличиваются в размере . 3. По особенностям: Митоз с образованием микроядер: В некоторых случаях, например, при повреждении ДНК или в условиях стресса, могут образовываться микроядра, которые представляют собой отдельные хромосомные фрагменты, не вошедшие в дочерние клетки. Это может быть признаком нарушения митоза . Таким образом, митоз можно классифицировать по типу деления (ортомитоз и плевромитоз), количеству делений (прямой и непрямой митоз) и по особенностям (митоз с образованием микроядер). 18. Охарактеризуйте особенности протекания плевромитоза. Плевромитоз — это особый тип митоза, который отличается от стандартного ортогенного митоза. Вот основные характеристики и особенности плевромитоза: Множественное деление: В отличие от ортогенного митоза, где происходит одно деление, плевромитоз может включать несколько последовательных делений, что приводит к образованию большего числа дочерних клеток. Это может происходить без значительного увеличения размера клеток между делениями. Неравномерное распределение хромосом: В процессе плевромитоза может наблюдаться неравномерное распределение хромосом между дочерними клетками. Это может привести к образованию клеток с различным набором хромосом, что является отличительной чертой данного типа деления. Образование многоядерных клеток: Плевромитоз может приводить к образованию многоядерных клеток, так как в результате нескольких делений могут образовываться клетки с несколькими ядрами. Это часто наблюдается в некоторых растительных и грибных клетках. Специфические условия: Плевромитоз чаще всего наблюдается в специфических условиях, таких как стрессовые ситуации или при определенных патологиях, когда клетки не могут нормально пройти через стандартный митоз. Примеры: Плевромитоз может быть характерен для некоторых типов клеток растений и грибов, а также для клеток, подвергшихся мутациям или повреждениям, что приводит к нарушениям в процессе деления. Таким образом, плевромитоз представляет собой более сложный и менее предсказуемый процесс деления клеток, который может приводить к образованию многоядерных клеток и неравномерному распределению генетического материала. 19. Охарактеризуйте особенности протекания ортомитоза. Ортомитоз — это стандартный тип митоза, который происходит в большинстве соматических клеток. Вот основные характеристики и особенности ортомитоза: Структурная последовательность: Ортомитоз включает четко определенные фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Каждая из этих фаз имеет свои специфические события, которые обеспечивают правильное деление клетки: Профаза: Хромосомы конденсируются и становятся видимыми, ядерная оболочка начинает разрушаться, формируется веретено деления. Метафаза: Хромосомы выстраиваются по экватору клетки, прикрепляясь к веретену деления через кинетохоры. Анафаза: Хроматиды разделяются и движутся к полюсам клетки. Телофаза: Хромосомы достигают полюсов, формируются новые ядерные оболочки, и начинается цитокинез. Идентичность дочерних клеток: В результате ортомитоза образуются две дочерние клетки, которые имеют идентичный набор хромосом, равный материнской клетке. Это обеспечивает генетическую стабильность и сохранение информации. Контроль и регуляция: Ортомитоз строго регулируется клеточным циклом, который включает контрольные точки, обеспечивающие правильное протекание деления. Это позволяет предотвратить ошибки, такие как нерасхождение хромосом. Роль в росте и восстановлении: Ортомитоз играет ключевую роль в росте, восстановлении тканей и замене старых или поврежденных клеток. Он обеспечивает поддержание гомеостаза в организме. Примеры: Ортомитоз происходит в большинстве соматических клеток животных и растений, включая клетки кожи, крови, печени и многих других тканей. Таким образом, ортомитоз представляет собой высокоорганизованный и контролируемый процесс деления клеток, который обеспечивает генетическую идентичность дочерних клеток и играет важную роль в жизнедеятельности организма. 20. Опишите фазы мейоза. Мейоз — это процесс деления клеток, который приводит к образованию гамет (половых клеток) и включает два последовательных деления: мейоз I и мейоз II. Каждое из этих делений состоит из нескольких фаз. Вот описание фаз мейоза: Мейоз I Профаза I: Лептотена: Хромосомы начинают конденсироваться и становятся видимыми. Зиготена: Гомологичные хромосомы (пары) начинают спариваться, образуя биваленты (тетрады). Пахитена: Происходит кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами, что увеличивает генетическое разнообразие. Диплотена: Биваленты начинают разделяться, но остаются соединенными в местах кроссинговера. Диакинез: Хромосомы максимально конденсируются, ядерная оболочка разрушается, и формируется веретено деления. Метафаза I: Биваленты выстраиваются по экватору клетки, прикрепляясь к веретену деления. Гомологичные хромосомы располагаются парами. Анафаза I: Гомологичные хромосомы разделяются и движутся к противоположным полюсам клетки. В отличие от митоза, сестринские хроматиды остаются соединенными. Телофаза I: Хромосомы достигают полюсов, и может происходить формирование ядерной оболочки. Клетка делится на две дочерние клетки (цитокинез). Мейоз II Профаза II: Хромосомы конденсируются, ядерная оболочка разрушается (если она образовалась в телофазе I), и формируется веретено деления. Метафаза II: Хромосомы выстраиваются по экватору клетки, как в митозе, и прикрепляются к веретену деления. Анафаза II: Сестринские хроматиды разделяются и движутся к противоположным полюсам клетки. Телофаза II: Хромосомы достигают полюсов, формируются новые ядерные оболочки, и происходит цитокинез. В результате образуются четыре гаметные клетки, каждая из которых имеет половинный набор хромосом (гаплоидный). 21. Дайте классификацию типам мейоза. Классификация типов мейоза включает следующие основные категории: Обычный мейоз (или стандартный мейоз) - это тип мейоза, который происходит в большинстве организмов и включает два последовательных деления (мейоз I и мейоз II), приводящих к образованию четырех гамет с половинным набором хромосом. Он делится на: Мейоз I - редукционное деление, в ходе которого происходит уменьшение хромосомного числа и обмен генетическим материалом между гомологичными хромосомами (кроссинговер). Мейоз II - эквационное деление, аналогичное митозу, в результате которого сестринские хроматиды разделяются и образуются гаметные клетки. Специальные типы мейоза - в некоторых организмах могут наблюдаться вариации мейоза, такие как: Мейоз с редукцией - в некоторых простейших и грибах, где происходит редукция хромосомного числа, но с изменениями в процессе деления. Мейоз без редукции - в некоторых случаях, например, у некоторых растений, может происходить мейоз, который не приводит к уменьшению хромосомного числа, но все равно обеспечивает генетическое разнообразие. Плевромитоз - это особый тип мейоза, который наблюдается у некоторых организмов, где происходит деление клеток с образованием нескольких ядер, но без полного редукционного деления. Эти типы мейоза обеспечивают разнообразие в способах формирования половых клеток и адаптацию к различным условиям окружающей среды . 22. В чем заключается биологический смысл мейоза. Биологический смысл мейоза заключается в следующих аспектах: Редукция хромосомного числа - мейоз приводит к уменьшению хромосомного набора в гаметах (половых клетках) вдвое, что позволяет сохранить стабильное количество хромосом в поколениях при оплодотворении . Генетическое разнообразие - в процессе мейоза происходит рекомбинация генетического материала, что приводит к образованию новых комбинаций аллелей. Это происходит как в результате кроссинговера (обмена участками хромосом) во время профазы I, так и в результате случайного распределения хромосом в гаметы . Устойчивость к мутациям - мейоз способствует поддержанию генетической стабильности и уменьшению накопления мутаций в популяции, так как обеспечивает разнообразие и адаптацию к изменяющимся условиям окружающей среды . Формирование половых клеток - мейоз является ключевым процессом в образовании сперматозоидов и яйцеклеток, что необходимо для сексуального размножения и обеспечения генетического разнообразия потомства . Таким образом, мейоз играет критическую роль в эволюции, обеспечивая генетическое разнообразие и стабильность хромосомного набора в популяциях. 23. Укажите причины появления микроядер в клетках. Причины появления микроядер в клетках включают: Нерасхождение хромосом - микроядра могут образовываться из целой хромосомы, которая не разделилась должным образом во время митоза, что может быть вызвано дефектами веретена деления . Деструкция интерфазного хроматина - микроядра могут формироваться из хромосомного материала, который лишен центромеры, в результате аберраций хромосом, происходящих еще до деления клеток . Воздействие мутагенов - различные мутагены, такие как физические (например, рентгеновские лучи, УФ-излучение), химические (бензол, бензапирен) и биологические (вирусы), могут индуцировать образование микроядер . Стрессовые условия - клеточный стресс, вызванный, например, токсическими веществами или ионизирующим облучением, может привести к повреждению хромосом и образованию микроядер . Эти факторы способствуют возникновению микроядер, что может служить индикатором генетических нарушений и воздействия неблагоприятных условий на клетки. 24. Охарактеризуйте преимущества микроядерного теста. Преимущества микроядерного теста включают: Возможность прижизненного скрининга - тест позволяет проводить анализ клеток из естественных популяций, что помогает отслеживать динамику изменений в уровне микроядер во времени . Применимость к различным биологическим объектам - микроядерный тест может быть использован для множества типов клеток, что особенно важно для видов с большим разнообразием . Экономическая эффективность - по сравнению с другими тестами, микроядерный тест является более краткосрочным и дешевым, что делает его экономически выгодным для исследований . Стандартная процедура - методика приготовления препаратов хромосом позволяет одновременно проводить анализ на наличие микроядер и определять уровень патологических митозов на тех же препаратах . Индикатор мутагенного воздействия - результаты теста могут служить показателем действия мутагенов, вызывающих хромосомные аберрации, что позволяет оценивать состояние здоровья организма . Эти преимущества делают микроядерный тест важным инструментом в молекулярной биологии и генетике для оценки воздействия различных факторов на клетки. 25. Перечислите структурные компоненты интерфазного ядра. Структурные компоненты интерфазного ядра включают: 1. Ядерная оболочка (кариолемма): состоит из двух мембран (внутренней и внешней), разделённых перинуклеарным пространством. Оболочка отделяет содержимое ядра от цитоплазмы и регулирует транспорт макромолекул между ними. 2. Хроматин: ДНК, связанная с белками, которая находится в деспирализованном состоянии в интерфазе, и включает эухроматин и гетерохроматин. 3. Ядрышко: место синтеза рРНК и сборки рибосомальных субъединиц. 4. Ядерный матрикс (кариоплазма): представляет собой белковую сетчатую структуру, поддерживающую форму ядра и организацию хромосом внутри него 26. Дайте определение гетеро- и эухроматину? В чем разница между двумя этими понятиями? Эухроматин — это функционально активные участки хроматина, которые находятся в деспирализованном состоянии и открыты для транскрипции. Он представляет собой менее конденсированную форму хроматина, активно участвующую в процессах транскрипции и репликации ДНК Гетерохроматин — это участки хроматина, находящиеся в конденсированном и неактивном состоянии. Он делится на конститутивный и факультативный гетерохроматин. Конститутивный гетерохроматин остается конденсированным во всех клетках, тогда как факультативный может временно переходить в деспирализованное состояние в зависимости от стадии клеточного цикла или дифференцировки клетки Различия между эухроматином и гетерохроматином: Структурное состояние: Эухроматин деспирализован и открыт для транскрипции, а гетерохроматин конденсирован и неактивен. Функция: Эухроматин участвует в активной транскрипции генов, тогда как гетерохроматин выполняет структурные функции, такие как поддержание целостности хромосом. Локализация: Эухроматин находится в центральных участках хромосом, а гетерохроматин обычно располагается в перицентромерных и теломерных областях 27. Каков химический состав, строение и функции ядрышка? Ядрышко — это плотная структура ядра, связанная с синтезом рибосомальных компонентов. Строение ядрышка: 1. Гранулярный компонент — находится на периферии ядрышка и включает созревающие субъединицы рибосом. 2. Фибриллярный компонент — расположен в центральной части ядрышка и состоит из рибонуклеопротеидных тяжей, представляющих собой предшественники рибосом. Диаметр гранул составляет 15-20 нм, а толщина фибрилл — 6-8 нм. Химический состав: Рибонуклеопротеины: РНК и белки, включая компоненты, необходимые для сборки рибосом. ДНК: представлена в виде множественных копий генов рРНК, необходимых для синтеза рибосомальной РНК. Функции ядрышка: 1. Синтез рРНК: Производство рибосомальной РНК на генах ядрышкового организатора. 2. Сборка рибосомальных субъединиц: Сборка малых и больших рибосомальных субъединиц, которые затем транспортируются в цитоплазму. 3. Регуляция клеточного цикла: Ядрышко участвует в регуляции клеточного цикла, особенно в ответ на стрессовые условия 28. Назовите структурные элементы хромосом. Структурные элементы хромосом включают: 1. Центромера (первичная перетяжка) — область, разделяющая хромосому на два плеча, к которой прикрепляются микротрубочки веретена деления, обеспечивая движение хромосом к полюсам клетки во время митоза. Центромера может иметь одну или несколько центромер, в зависимости от типа хромосомы: моноцентрическая, дицентрическая или полицентрическая 2. Кинетохор — сложная белковая структура, прикрепленная к ДНК центромерного района, участвующая в движении хромосом во время деления клетки. 3. Вторичная перетяжка — располагается вблизи одного из концов хромосомы, отделяет участок, называемый спутником хромосомы. Эти участки являются ядрышковыми организаторами, где происходит образование ядрышка 4. Теломеры — концевые участки хромосом, которые содержат повторяющиеся последовательности ДНК и защищают хромосомы от деградации и слияния с другими хромосомами 29. Дайте определение понятию ген? Ген — это фрагмент ДНК, связанный с регуляторными элементами, который соответствует одной единице транскрипции и определяет возможность синтеза полипептидной цепи или молекулы РНК. Гены подразделяются на структурные и функциональные. Структурные гены содержат информацию о белках-ферментах, гистонах и последовательности нуклеотидов в различных видах РНК. Функциональные гены включают модуляторы, регулирующие активность структурных генов, а также регуляторы и операторы, управляющие их работой 30. Из каких периодов складывается клеточный цикл? Клеточный цикл состоит из двух основных периодов: интерфазы и митотической фазы (М-фазы). Интерфаза: Это период, в течение которого клетка готовится к делению. Интерфаза делится на три подфазы: G1-фаза (постмитотическая фаза): Клетка растет, синтезирует белки и органеллы, а также выполняет свои функции. S-фаза (синтетическая фаза): Происходит репликация ДНК, в результате чего каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. G2-фаза (предмитотическая фаза): Клетка продолжает расти и готовится к митозу, синтезируя необходимые белки и органеллы. М-фаза (митотическая фаза): Это период, в течение которого происходит деление клетки. М-фаза включает в себя митоз и цитокинез: Митоз: Процесс, в ходе которого хромосомы разделяются и распределяются по дочерним клеткам. Цитокинез: Завершающий этап, в ходе которого происходит деление цитоплазмы, в результате чего образуются две дочерние клетки. 31. В какие периоды клеточного цикла происходит удвоение ДНК, синтез белка, накопление АТФ? Удвоение ДНК, синтез белка и накопление АТФ происходят в различных периодах клеточного цикла: Удвоение ДНК: Происходит в S-фазе (синтетической фазе) интерфазы. В этот период каждая хромосома реплицируется, и каждая из них состоит из двух сестринских хроматид . Синтез белка: Синтез белка происходит в основном в G1-фазе и G2-фазе интерфазы. В G1-фазе клетка активно синтезирует белки, необходимые для роста и выполнения своих функций. В G2-фазе также продолжается синтез белков, необходимых для подготовки к митозу . Накопление АТФ: Накопление АТФ происходит в течение всей интерфазы, особенно в G1-фазе и G2-фазе, когда клетка активно метаболизирует и производит энергию для поддержания своих функций и подготовки к делению . Таким образом, удвоение ДНК происходит в S-фазе, синтез белка — в G1 и G2 фазах, а накопление АТФ — в течение всей интерфазы.
