Экзаменационный билет №7. 1. Строение и химический состав бактериальной клетки

1.. Строение и химический состав бактериальной клетки.

2. Простейшие - паразиты человека, классификация, морфология и физиология. Механизмы вредного действия паразитов на организм человека.

3. Взаимодействие аллельных и неаллельных генов: полное и неполное доминирование, кодоминирование, эпистаз, комплементарность, полимерия, плейотропия.

Задача

У человека ген цветовой слепоты – дальтонизм, рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой.

Девушка, имеющая нормальное зрение, отец которой страдал цветной слепотой, выходит замуж за мужчину с нормальным зрением, отец которого страдал цветной слепотой.

Какое зрение можно ожидать у детей, родившихся от этого брака?

Д – нормальное зрение

д - дальтонизм

Ответ:

Х Х (ДД) - здоров 25%

ХУ (Д0) - здоров 25%

Х Х (Дд) - носитель 25%

ХУ (д0) - дальтоник 25%

1. СТРОЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКИ.

Бактериальная клетка (прокориот) состоит из клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с включениями и ядра, называемого нуклеоидом. Имеются дополнительные структуры: капсула, микрокапсула, слизь, жгутики, пили. Отсутствет ядро. Некоторые бактерии в неблагоприятных условиях способны образовывать споры.

Клеточная стенка. В клеточной стенке грамположительных бактерий содержится небольшое количество полисахаридов, липидов, белков. Основным компонентом толстой клеточной стенки этих бактерий является многослойный пептидогликан (муреин, мукопептид), составляющий 40-90 % массы клеточной стенки. Способность грамположительных бактерий при окраске по Граму удерживать фиолетовый в комплексе с йодом (сине-фиолетовая окраска) связана с со свойством многослойного пептидогликана взаимодействовать с красителем.

Клеточные стенки грамотрицательных бактерий содержат меньшее количествоходит пептидогликана. В состав стенки входит наружная мембрана, связанная посредством липопротеина с подлежащим слоем пептидогликана. Основным компонентом этих мембран является бимолекулярный (двойной) слой липидов. Внутренний слой наружной мембраны представлен фосфолипидами, а в наружном слое расположен липополисахарид.

Функции клеточной стенки:

1. Обусловливает форму клетки.

2. Защищает клетку от механических повреждений извне и выдерживает значительное внутреннее давление.

3. Обладает свойством полупроницаемости, поэтому через нее избирательно проникают из среды питательные вещества.

4. Несет на своей поверхности рецепторы для бактериофагов и различных химических веществ.

L-формы бактерий L-формы - это бактерии, полностью или частично лишенные клеточной стенки (протопласт +/- остаток клеточной стенки), поэтому имеют своеобразную морфологию в виде крупных и мелких сферических клеток. Способны к размножению.

Цитоплазматическая мембрана располагается под клеточной стенкой (между ними - периплазматическое пространство). По строению является сложным липидобелковым комплексом.

Функции цитоплазматической мембраны:

1. Является основным осмотическим и онкотическим барьером.

2. Участвует в энергетическом метаболизме и в активном транспорте питательных веществ в клетку, так как является местом локализации ферментов окислительного фосфорилирования.

3. Участвует в процессах дыхания и деления.

4. Участвует в синтезе компонентов клеточной клетки (пептидогликана).

5. Участвует в выделении из клетки токсинов и ферментов.

Цитоплазма бактерий представляет собой коллоидный матрикс. Её основные составляющие — растворимые ферменты РНК (мРНК и тРНК), многочисленные гранулы – рибосомы, ответственные за синтез белков. Также имеются различные включения в виде гранул гликогена, полисахаридов, жирных кислот и полифосфатов (волютин). Они накапливаются в клетке при избытке питательного субстрата в окружающей среде и выполняют роль запасных веществ для питания и энергетических потребностей.

Нуклеоид – эквивалент ядра у бактерий. Он расположен в цитоплазме бактерий в виде двухнитчатой ДНК, замкнутой в кольцо и плотно уложенной наподобие клубка.).

Капсула – слизистая структура, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая четко очерченные внешние границы. Обычно капсула состоит из полисахаридов, иногда полипептидов (сибиреязвенная бацилла). Капсула препятствует фагоцитозу бактерий.

Жгутики бактерий определяют подвижность клетки. Многие бактерии имеют жгутики. Жгутики состоят из одинаковых сферических субъединиц белка флагеллина, которые расположены по спирали и образуют полый цилиндр диаметром около 10 - 20 нм.

Ворсинки или пили (фимбрии)

Они короче и тоньше жгутиков и служат для прикрепления клеток друг к другу или к какой-нибудь поверхности, придавая специфическую «липкость» тем штаммам, которые ими обладают. Пили, бывают разного типа. Наиболее интересны так называемые F-пили, которые кодируются специальной плазмидой и связаны с половым размножением бактерий

Мезосомы – выросты цитоплазматической мембраны, складчатые мембранные структуры, на поверхности которых находятся ферменты, участвующие в процессе дыхания.

Спорообразование присуще некоторым, преимущественно палочковидным микроорганизмам (бациллы и клостридии). При попадании бацилл в неблагоприятные условия в клетке возникают структурные изменения. В одном из участков клетки цитоплазма с частью нуклеоида уплотняется, образуется предспоровая мембрана; затем она покрывается плотной многослойной мембраной, содержащей минимальное количество свободной воды и большое количество кальция, липидов. Споры обладают повышенной устойчивостью к действию факторов внешней среды и могут длительно (десятки лет) сохраняться в неблагоприятных условиях.

2. ПРОСТЕЙШИЕ – ПАРАЗИТЫ ЧЕЛОВЕКА. КЛАССИФИКАЦИЯ, МОРФОЛОГИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ. МЕХАНИЗМЫ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПАРАЗИТОВ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА.

Тело простейших состоит только из одной клетки. Форма тела простейших разнообразна. Оно может быть постоянным, иметь лучевую, двустороннюю симметрию (жгутиковые, инфузории) или вообще не иметь постоянной формы (амеба). Размеры тела простейших обычно малы – от 2-4 мк до 5 мм.

Тело простейших состоит из цитоплазмы и ядра. Цитоплазма ограничена наружней цитоплазмотической мембраной, в ней находятся органоиды — митохондрии, рибосомы, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи. У простейших одно или несколько ядер. Форма деления ядра – митоз. Имеется также половой процесс. Он заключается в образовании зиготы. Органоиды движения простейших – это жгутики, реснички, ложноножки; или их нет совсем. Большинство простейших, как и все прочие представители животного царства, гетеротрофны. Однако среди них имеются и автотрофные.

Особенность простейших переносить неблагоприятные условия окружающей среды – состоит в способности образовывать цисту. При образовании цисты органоиды движения исчезают, объем животного уменьшается, оно приобретает округлую форму, клетка покрывается плотной оболочкой. Животное переходит в состояние покоя и при наступлении благоприятных условий возвращается к активной жизни. Некоторые простейшие (споровики) образуют овоцисту и в процессе размножения - спороцисту.

Размножение простейших весьма разнообразно, от простого деления (бесполое размножение) до довольно сложного полового процесса – конъюгации и копуляции.

Среда обитания простейших разнообразна – это море, пресные воды, влажная почва.

Паразитизм - это форма межвидовых взаимоотношений двух организмов, при которых организм использует другой либо в качестве среды обитания, либо в качестве источника пищи. Паразитические организмы поражают все органы и ткани человека. Они обитают на наружних покровах (блохи, вши), в полостях тела – тканях (гельминты), в крови (малярийный плазмодий).

Паразиты могут быть временными, когда организм хозяина подвергается нападению на короткий срок или на время питания (клопы). К временным паразитам относятся слепни, комары, блохи. Они наносят организму хозяина ущерб, что может привести к гибели.

Постоянные паразиты– малярийный плазмодий, дизентерийная амеба, плоские черви (аскариды), членостоногие (вши), чесоточный зудень. При постоянном паразитизме организм хозяина является единственным местом обитания для паразита. С течением времени отбор на сопротивляемость организма хозяина приводит к тому, что вред от присутствия паразита становится менее ощутимым. Например: в крови африканских антилоп находятся жгутиковые простейшие, переносчиком которых является кровососущая муха ЦЦ. Антилопам жгутиковые простейшие вреда не приносят. Но если эти простейшие попадают в кровь человека, то развивается сонная болезнь (она приводит к смерти). Паразиты могут поселяться не только в крови, но и в тканях и полостях тела. Например, личинки бычего цепня с недостаточно проваренном или прожаренном мясом попадают в кишки человека, где они превращаются во взрослую особь, длина которой 9–10 метров. Цепни питаются содержанием тонкого кишечника: они всасывают питательные вещества всей поверхностью тела, в результате лишая хозяина части пищи.

Различают четыре основных класса простейших:

1 – жгутиковые (Flagellata, или Mastigophora) (ляблии, трихомонады, трипоносомы, лейшмании);

2 – саркодовые (Sarcodina, или Rhizopoda) (амебы);

3 – споровики (Sporozoa) (малярийный плозмодий);

4 – инфузории (Infusoria, или Ciliata) (балатидий).

3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЛЕЛЬНЫХ И НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ: ПОЛНОЕ И НЕПОЛНОЕ ДОМИНИРОВАНИЕ,, КОДОМИНИРОВАНИЕ, ЭПИСТАЗ, КОМПЛИМЕНТАРНОСТЬ, ПОЛИМЕРИЯ, ПЛЕЙОТРОПИЯ.

Признаки появляются в результате взаимодействия генотипа с окружающей средой. Генотип – это совокупность генов организма. Упрощенная схема: ген – и-РНК – белок-фермент – биохимические реакции – признак.

Различают взаимодействие аллельных и неаллельных генов.

Взаимодействие аллельных генов

Известны следующие взаимодействия между аллельными генами:

1) полное доминирование;

2) неполное доминирование;

3) кодоминирование;

4)сверхдоминирование;

П о л н о е д о м и н и р о в а н и е – когда один ген полностью подавляет действие другого. Например, карие глаза доминируют над голубыми.

Н е п о л н о е д о м и н и р о в а н и е – когда один ген не полностью подавляет другой и появляется промежуточный признак. Например, курчавые и прямые волосы дают волнистые.

К о д о м и н и р о в а н и е – когда в гетерозиготном состоянии каждый аллель детерминирует свой признак. Рассмотрим данное взаимодействие на примере АВ (IV) группы крови человека, где ген IA определяет антиген А, ген IB - антиген В.

С в е р х д о м и н и р о в а н и е – когда доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляется сильнее, чем в гомозиготном.

Взаимодействие неаллельных генов.

Во многих случаях на проявление признака могут влиять две (или более) пары неаллельных генов. Это приводит к отклонению от законов Менделя. Основные формы взаимодействия неаллельных генов: 1) комплементарность; 2) эпистаз; 3) полимерия; 4) плейотропия

Комплементарность — взаимодействие неаллельных генов, при котором один доминантный ген дополняет действие другого доминантного гена и появляется новый признак, отсутствовавший у родителей. Рассмотрим комплементарность на двух примерах. Например, синтез инетрферона у человека: для защиты от вирусов в иммунокомпетентных клетках человека вырабатывается специфический белок интерферон. Его образование в организме связано с комплементарным взаимодействием двух неаллельных генов, локализованных в разных хромосомах.

Э п и с т а з (от греч. epistasis – остановка, препятствие) – взаимодействие неаллельных генов, при котором ген одной аллельной пары подавляет действие гена другой пары. Подавляющий ген называется эпистатическим (супрессором), а подавляемый - гипостатическим. В случаях, когда ген – подавитель доминантный, имеет место эпистаз.

Примером доминантного эпистаза служит наследование окраски оперения у кур. Куры, имеющие в генотипе доминантный ген окраски, в присутствии эпистатического гена оказываются белыми.

В случаях, когда ген-подавитель рецессивный, имеет место криптомерия (от греч. kryptos — тайный, скрытый).

П о л и м е р и я (от греч. polymeria - многосложность) — когда несколько доминантных генов определяют один и тот же признак примерно в одинаковых количествах. С помощью полимерных генов наследуются количественные признаки. Чем больше число доминантных полимерных генов, тем сильнее выражен признак. В связи с тем, что полимерные гены влияют на проявление одного признака, они обозначаются одной буквой алфавита с индексом.

У человека полимерными генами определяется пигментация кожи. У коренных жителей Африки (негроидной расы) преобладают доминантные аллели, у представителей европеоидной — рецессивные. Мулаты имеют промежуточную пигментацию. От брака двух мулатов могут родиться как более, так и менее пигментированные дети.

Чем большее число неаллельных генов влияет на количественный признак, тем более плавные переходы этих признаков.

П л е й о т р о п и я (от греч. pleion - более многочисленный и tropos- направление) — множественное действие гена (способность одного гена воздействовать на проявление нескольких признаков). У людей с тонкими длинными «паучьими» пальцами наблюдаются аномалии хрусталика и аневризма аорты (синдром Морфана). Ген, определяющий рыжую окраску волос, одновременно обусловливает более светлую окраску кожи и появление веснушек. Для большинства генов с той или иной степенью плейотропии характерно сильное влияние на один признак и более слабое — на другие.