АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Мембранные белки

Протеины могут связываться с мембраной различным путем.

Интегральные мембранные белки имеют трансмембранные спирализованные участки (домены), которые однократно или многократно пересекают липидный бислой. Такие белки прочно связаны с липидным окружением.

Периферические мембранные белки удерживаются на мембране с помощью липидного «якоря» и связаны с другими компонентами мембраны; например, они часто бывают ассоциированы с интегральными мембранными белками.

У интегральных мембранных белков фрагмент пептидной цепи, пересекающий липидный бислой, обычно состоит из 21-25 преимущественно гидрофобных аминокислот, которые образуют правую α-спираль с 6 или 7 витками (трансмембранная спираль). Белки клеточной поверхности и некоторые липидные молекулы несут ковалентно связанные углеводные компоненты, экспонированные на наружной стороне мембраны. Эти гликопротеины и гликолипиды вместе с дополнительными несвязанными гликопротеинами и полисахаридами образуют клеточную оболочку (гликокаликс)

Мембранный транспорт — транспорт веществ сквозь клеточную мембрану в клетку или из клетки, осуществляемый с помощью различных механизмов — простой диффузии, облегченной диффузии и активного транспорта.

Важнейшее свойство биологической мембраны состоит в ее способности пропускать в клетку и из нее различные вещества. Это имеет большое значение для саморегуляции и поддержания постоянного состава клетки. Такая функция клеточной мембраны выполняется благодаря избирательной проницаемости, то есть способностью пропускать одни вещества и не пропускать другие.

Одна из главных функций мембран – участие в переносе веществ. Этот процесс обеспечивается при помощи трёх основных механизмов: простой диффузией, облегчённой диффузией и активным транспортом (рисунок 9.10). Запомните важнейшие особенности этих механизмов и примеры транспортируемых веществ в каждом случае.

Простая диффузия - перенос веществ через мембрану без участия специальных механизмов. Транспорт происходит по градиенту концентрации без затраты энергии. Путём простой диффузии транспортируются малые биомолекулы – Н2О, СО2, О2, мочевина, гидрофобные низкомолекулярные вещества. Скорость простой диффузии пропорциональна градиенту концентрации.

Облегчённая диффузия - перенос веществ через мембрану при помощи белковых каналов или специальных белков-переносчиков. Осуществляется по градиенту концентрации без затраты энергии. Транспортируются моносахариды, аминокислоты, нуклеотиды, глицерол, некоторые ионы. Характерна кинетика насыщения – при определённой (насыщающей) концентрации переносимого вещества в переносе принимают участие все молекулы переносчика и скорость транспорта достигает предельной величины.

Активный транспорт – также требует участия специальных белков-переносчиков, но перенос происходит против градиента концентрации и поэтому требует затраты энергии. При помощи этого механизма через клеточную мембрану транспортируются ионы Na+, K+, Ca2+, Mg2+, через митохондриальную – протоны. Для активного транспорта веществ характерна кинетика насыщения.

Примером транспортной системы, осуществляющей активный транспорт ионов, является Na+,K+-аденозинтрифосфатаза (Na+,K+-АТФаза или Na+,K+-насос). Этот белок находится в толще плазматической мембраны и способен катализировать реакцию гидролиза АТФ. Энергия, выделяемая при гидролизе 1 молекулы АТФ, используется для переноса 3 ионов Na+ из клетки во внеклеточное пространство и 2 ионов К+ в обратном направлении (рисунок 9.11). В результате действия Na+,K+-АТФазы создаётся разность концентраций между цитозолем клетки и внеклеточной жидкостью. Поскольку перенос ионов неэквивалентен, то возникает разность электрических потенциалов. Таким образом, возникает электрохимический потенциал, который складывается из энергии разности электрических потенциалов Δφ и энергии разности концентраций веществ ΔС по обе стороны мембраны.

Мембранный транспорт веществ различается также по направлению их перемещения и количеству переносимых данным переносчиком веществ:

1) Унипорт — транспорт одного вещества в одном направлении в зависимости от градиента

2) Симпорт — транспорт двух веществ в одном направлении через один переносчик.

3) Антипорт — перемещение двух веществ в разных направлениях через один переносчик.

Унипорт осуществляет, например, потенциал-зависимый натриевый канал, через который в клетку во время генерации потенциала действия перемещаются ионы натрия.

Симпорт осуществляет переносчик глюкозы, расположенный на внешней (обращенной в просвет кишечника) стороне клеток кишечного эпителия. Этот белок захватывает одновременно молекулу глюкозы и ион натрия и, меняя конформацию, переносит оба вещества внутрь клетки. При этом используется энергия электрохимического градиента, который, в свою очередью создается за счет гидролиза АТФ натрий-калиевой АТФ-азой.

Антипорт осуществляет, например, натрий-калиевая АТФаза (или натрий-зависимая АТФаза). Она переносит в клетку ионы калия. а из клетки — ионы натрия.

59.Хромосомный механизм определения пола. Фенотипические различия между особями разного пола обусловлены генотипом. Гены находятся в хромосомах. Есть правила индивидуальности, постоянства, парности хромосом. Диплоидный набор хромосом называют кариотипом. В женском и мужском кариотипе 23 пары (46) хромосом. 22 пары хромосом одинаковы. Их называют аутосомами. 23-я пара хромосом - половые хромосомы. В женском кариотипе одинаковые половые хромосомы XX. В мужском кариотипе половые хромосомы XY. Y-хромосома очень мала и содержит мало генов. Сочетание половых хромосом в зиготе определяет пол будущего организма.При созревании половых клеток в результате мейоза гаметы получают гаплоидный набор хромосом. В каждой яйцеклетке есть 22 аутосомы + Х-хромосома. Пол, образующий гаметы, одинаковые по половой хромосоме, называют гомогаметным полом. Половина сперматозоидов содержит - 22 аутосомы + Х-хромосома, а половина 22 аутосомы + Y. Пол, образующий гаметы, различные по половой хромосоме, называют гетерогаметным. Пол будущего ребенка определяется в момент оплодотворения. Если яйцеклетка оплодотворена сперматозоидом, имеющим Х-хромосому, развивается женский организм, если Y-хромосому - мужской. Вероятность рождения мальчика или девочки равна 1:1 или 50%:50%. Такое определение пола характерно для человека и млекопитающих. У некоторых насекомых (кузнечики и тараканы) нет Y-хромосомы. Самцы имеют одну X - хромосому (Х0), а самки - две (XX). У пчел самки имеют 2n набор хромосом (32 хромосомы), а самцы - n (16 хромосом). У женщин в соматических клетках две половые Х-хромосомы. Одна из них образует глыбку хроматина, которая бывает заметна в интерфазных ядрах при обработке реактивом. Эта глыбка - тельце Барра. У мужчин тельце Барра отсутствует, потому что у них всего одна Х-хромосома. Если при мейозе в яйцеклетку попадает сразу две XX-хромосомы и такая яйцеклетка будет оплодотворена сперматозоидом, то зигота будет иметь большее число хромосом.У человека в Х-хромосомах есть ген, определяющий признак свертывания крови. Рецессивный ген вызывает развитие гемофилии. В Х-хромосоме есть ген (рецессивный), который отвечает за проявление дальтонизма. У женщин две Х-хромосомы. Рецессивный признак (гемофилия, дальтонизм) проявляется только в том случае, если гены, отвечающие за него, будут находиться в двух Х-хромосомах: X^hX^h; X^dX^d. Если в одной Х-хромосоме будет доминантный ген Н или D, а в другой - рецессивный h или d, то гемофилии или дальтонизма не будет. У мужчин одна Х-хромосома. Если в ней есть ген Н или h, то эти гены обязательно проявят свое действие, потому что Y-хромосома не несет этих генов.Женщина может быть гомозиготна или гетерозиготна по генам, локализованным в Х-хромосоме, но рецессивные гены проявляются только в гомозиготном состоянии. Если мать - носитель гена. Если гены находятся в Y-хромосоме (голандрическое наследование), то признаки, ими обусловленные, передаются от отца сыну. Например, через Y-хромосому наследуется волосатость ушей. У мужчин одна Х-хромосома. Все гены, находящиеся в ней, в том числе и рецессивные, проявляются в фенотипе. У гетерогаметного пола (мужского) большинство генов, локализованных в Х-хромосоме, находятся в гемизиготном состоянии, т. е. не имеют аллельной пары.Y-хромосома содержит некоторые гены, гомологичные генам Х-хромосомы, например, гены геморрагического диатеза, общей цветной слепоты и др. Эти гены наследуются как через Х-, так и через Y-хромосому.

60.Стволовые клетки - это аппарат обновления, смены устаревших «больных» клеток, в том числе для защиты от преждевременного старения. Стволовые клетки открывают огромные перспективы для лечения тяжелых неизлечимых заболеваний, таких как диабет, заболевания сердечно-сосудистой системы, нейродегенеративные заболевания и др. возраст- ассоциированные заболевания.

В медицине используют эмбриональные стволовые клетки, а также стволовые клетки, полученные из пуповинной крови новорожденных и из различных тканей взрослых людей, в основном из костного мозга.

Современные технологии позволяют культивировать донорские и собственные стволовые клетки и выращивать из них нужное количество клеток для трансплантации в процессе лечения многих заболеваний.

Уже доказана эффективность проведения терапии стволовыми клетками (клеточной терапии) при сахарном диабете, болезни Альцгеймера, рассеянном склерозе инсульте, инфаркте миокарда и кардиомиопатии, циррозе печени, болезни Крона, артритах и остеоартрозах, панкреонекрозах и многих других острых и хронических заболеваниях.

Широко применяются стволовые клетки в реабилитационных программах после оперативных вмешательств и в эстетической медицине.

Также практикуется получение стволовых клеток из пуповинной крови новорожденного, их замораживание и хранение в Банках крови - на случай необходимости проведения в течение жизни пациента клеточной терапии.

В мире проводится множество клинических испытаний и научных экспериментов со стволовыми клетками, которые обладают огромным природным потенциалом для лечения многих заболеваний и борьбы со старением человеческого организма.

61.Радиобиология– это наука о воздействии всех видов ионизирующих излучений на живые организмы и их сообщества. Задачи радиобиологии:- поиск средств защиты организма от воздействия ИИ и пути пострадиационного восстановления от повреждений;

-прогнозирование опасности для человека и животных, вызванных повышенным уровнем радиации окружающей среды и радиоактивным загрязнением продуктов;

-разработка методов использования излучений в качестве радиобиологической технологии;

- диагностика болезней и лечение больных;

-изучить возможность изменять радиочувствительность с помощью физ. и хим. агентов;

-изучить процессы восстановления на клеточном и организменном уровне; -провести полный анализ лучевых болезней, знать методы лечения острой и хронической болезни.

Фундаментальная задача: вскрытие общих закономерностей биологического ответа на воздействие ионизирующих излучений, которые являются научной основой гигиенической регламентации радиационного фактора и овладения искусством управления лучевыми реакциями организма.

Методы: 1) физическая дозиметрия;2)химическая дозиметрия;3)фотохимическая дозиметрия; 4) калометрическая дозиметрия; 5) математический расчет; 6) биологический метод;7)цитогенетический;8)биохимический; 9) геофизический; 10) иммунологический

65. Мутагенное действие ионизирующих излучений может быть и косвенным, т. к. прохождение их через цитоплазму или питательную среду, в которой культивируются микроорганизмы, вызывает радиолиз воды и возникновение свободных радикалов и перекисей, обладающих мутагенным действием. Ультрафиолетовое излучение возбуждает электронные оболочки атомов, что вызывает различные химические реакции в нуклеиновых кислотах, приводящие к мутациям.

Некоторые мутагены нарушают цитоплазматический аппарат митоза, следствием чего является нерасхождение всех разделившихся хромосом или неправильности в распределении их между дочерними клетками; в первом случае возникает полиплоидия, во втором — анеуплоидия.

Известны химические вещества, специфически действующие таким образом (например, алкалоид колхицин). На ход Мутагенеза оказывают значительное влияние различные внешние факторы. Так, частота мутаций, индуцируемых ионизирующими излучениями, возрастает при поступлении в клетку кислорода и падает при его недостатке, например, если облучение происходит в атмосфере азота. Некоторые вещества подавляют Мутагенез. Например, введение в клетку аденозина или гуанозина тормозит мутагенное действие аналогов пуриновых азотистых оснований; фермент каталаза снижает мутагенный эффект ионизирующих излучений и т. д. При действии некоторых химических мутагенов мутации могут возникать как сразу, так и спустя известное время, иногда через несколько клеточных поколений.

66. Воздействие ультрафиолетовых лучей на гены. В отличие от рентгеновских, ультрафиолетовые (УФ) лучи не действуют на половые клетки большинства многоклеточных организмов, поскольку проникают в ткани очень слабо, не обладают достаточной энергией для индукции ионизации атомов и только возбуждают электронные оболочки. Их мутагенный эффект (возникновение генных мутаций и хромосомных перестроек) обнаруживается лишь в клетках, образующих монослой: микроорганизмах, пыльце и др. Ультрафиолетовые лучи оказались первым мутагеном, чье действие на бактериальные клетки было подробно изучено. О том, что ультрафиолетовое излучение убивает бактерии, известное 1877 г., а в 1914 г. была выявлена способность УФ-лучей индуцировать у бактерий наследуемые варианты, отличающиеся от исходного типа по патогенности и морфологии колоний. Но лишь тридцать лет спустя М. Демерец показал, что среди клеток чувствительного к фагу Т1 штамма E. coli, выживших после облучения определенной дозой ультрафиолет, доля мутантов превышает их спонтанный уровень среди необлученных бактерий более, чем в тысячу раз. Ключевые исследования, позволившие установить механизм действия ультрафиолета, были начаты в 1946 г. на Е. col: Эвелин Виткин. Она показала, что мутагенный эффект УФ-лучей в большинстве случаев носит всего лишь потенциальный характер и вероятность появления индуцированных мутаций в значительной степени зависит от того, в каких физиологических условиях находится клетка после облучения. Э. Виткин предположила, что клетка имеет механизм, способствующий восстановлению от повреждающего действия ультрафиолета. Дальнейшие исследования показали правильность ее предположения.

Ультрафиолетовые лучи вызывают не только образование димеров, но и их разрушение. Когдадимеризация оснований в ДНК при воздействии лучей с длиной волны 240 нм достигает примерно 15%, начинается расщепление димеров; процессы образования и расщепления димеров приходят в равновесие, характеризующееся насыщением, при котором дальнейшее увеличение дозы УФ не приводит к росту числа димеров в ДНК. Для каждой длины волны характерно определенное равновесие между образованием и разрушением димеров. Так, например, доля димеров при длине волны 280 нм составляет 70%. Установлено, что частота появления димеров зависит, помимо длины волны УФ-лучей, от температуры и рН среды (максимальная - при 23 °С и рН= 8).

Кроме прямого действия на ДНК, ультрафиолетовые лучи индуцируют мутации и косвенно, вызывая образование в клетках свободных радикалов и перекисей, обладающих мутагенными свойствами. Такие же мутагенные вещества возникают под действием УФ-света в жидких питательных средах для культивирования бактерий, что заметно увеличивает у них частоту мутаций.

67. Под мутагенным действием химических веществ следует понимать изменение наследственных свойств организма, проявляющихся у его потомства.Мутационный процесс дод влиянием химических веществможно подразделить да 2 большие группы: мутагенез в зародышевых клетках и мутагенез в соматических клетках. Мутации под влиянием химических веществ могут возникать на всех трех уровнях организации наследственных структур: генном, хромосомном и геномном.

Следствием мутаций в зародышевых клетках в зависимости от их характера будет гибель зигот, эмбрионов, плодов, индивидов на разных стадиях развития или воспроизведение мутации из поколения в поколение. Мутации в соматических клетках приводят неизбежно к нарушению генетического гомеостаза и, следовательно, к связанным с этим последствиям.

В настоящее время установлено мутагенное действие для многих химических веществ. Этим действием, например, обладают хдоропрен, винилхлорид, окись этилена, диметилфталат.

Мутагенная активность химических веществ изучается в экспериментах на различных биологических объектах: плодовой мушке, вирусах и фагах, растениях, культуре тканей, лимфоцитах. Приведенный перечень биологических объектов уже сам по себе говорит о том, что мутации, возникающие в клетках индикаторных оргапизмов, в ряде случаев не могут быть идентичными с мутациями у млекопитающих. Например, для больших доз кофеина выявлен прямой мутагенный эффект на низких системах (дрозофиле и бактериях) и в то же время подобный эффект у человека не выявлен.

68. Существует несколько видов излучения. Альфа-излучение - представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из нейтронов и протонов, не способно проникнуть даже сквозь лист бумаги и человеческую кожу. Становится опасным, только при попадани внутрь организма с вдыхаемым воздухом, пищей, через рану. Бета-излучение представляет собой поток отрицательно заряженных частиц, способных проникать сквозь кожу на глубину 1-2 см. Гамма-излучение - имеет самую высокую проникающую способность.Такой вид излучения может задержать толстая свинцовая или бетонная плита.

Опасность радиации состоит в ее ионизирующем излучении, взаимодейcтвующим с атомами и молекулами, которые это воздействие превращает в положительное заряженные ионы, тем самым самым разрывая химические связи молекул, составляющих живые организмы, и вызывая биологически важные изменения.

Эскпозиционнная доза - основная характеристика, показывающая величину ионизации сухого воздуха. Единица измерения - Рентген.

Поглощенная доза - количество поглощенной энергии на единицу массы вещества. Единицами измерения являются Грей и Рад. При этом 1 Гр = 100 рад.

Воздействие радиационного излучения на живой организм вызывает в нем различные обратимые и необратимые биологические изменения. И эти изменения делятся на две категории - соматические измененения, вызываемые непосредственно у человека, и генетические, возникающие у потомков. Тяжесть воздествия радиации на человека зависит от того, как происходит это воздействие - сразу или порциями. Большинство органов успевает восстановитьсяв той или и ной степени от радиции, поэтому они лучше переносят серию кратковременных доз, по сравнению с той же суммарной дозой облучения, получаемуюза один раз. Как писалось выше, реакция различных органов на радиацию не одинакова - красный костный мозг и органы кроветворной системы, репродуктивные органы и органы зрения наиболее сильно подвержены воздействию радиации. Также, стоит заметить, что дети сильнее подвержены воздействию радиации, чем взрослый человек. Большинство органов взрослого человека не так подвержены радиации - это почки, печень, мочевой пузырь, хрящевые ткани. Далее для примера показан вред организму от однократного воздействия гамма-излучения

Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 702 | Нарушение авторских прав