Транспорт веществ через цитоплазматическую мембрану

Клетка, будучи открытой системой, обменивается веществами с окружающей средой. Пассивный перенос происходит за счет кинетической энергии передвигающихся частиц, а для активного транспорта необходима метаболическая энергия. Плазматическая мембрана регулирует обмен веществ. Некоторые из них она просто пропускает за счет избирательной проницаемости, а другие активно прокачивает даже против градиента концентрации. Транспорт может быть свободным, когда молекулы или ионы передвигаются пассивно в свободном виде, и с переносчиком - в комплексе с имеющимися молекулами (пассивно или активно). К пассивному транспорту относятся диффузия и осмос.

Диффузия – это направленное в сторону градиента своей концентрации тепловое движение молекул и ионов в газах и жидкостях. Диффузия через мембрану происходит более медленно, т.к. липиды мембраны служат препятствием, ограничивающим скорость передвижения веществ. Но вещества, растворимые в липидах, могут диффундировать через липидный слой, в то время как остальным веществам приходится использовать крошечные поры в слое липидов.

Осмос – это диффузия воды через полупроницаемую мембрану (в сторону большей концентрации растворенных в ней веществ). Примером полупроницаемой мембраны служит плазматическая мембрана клетки.

К активным видам транспорта веществ в клетку и из нее относится фагоцитоз, пиноцитоз и натрий-калиевый (Nа+-К+) насос. Многие полярные молекулы небольшого размера проникают через клеточные мембраны с помощью транспортных белков, но макромолекулы (белки, полинуклеотиды и т.д.), а также частицы могут проходить в обоих направлениях посредством эндо- и экзоцитоза.

Эндоцитоз – впячивание плазматической мембраны при поглощении твердых частиц (фагоцитоз) или растворенных частиц (пиноцитоз). Путем эндоцитоза осуществляется питание, защитные и иммунные реакции (с помощью фагоцитоза поглощаются микроорганизмы или обломки клеток, и делают это специализированные клетки – фагоциты), транспорт веществ (почечные канальцы всасывают белки из первичной мочи).

Экзоцитоз – процесс, противоположный эндоцитозу, т.е. выброс веществ из клетки. При этом различные пузырьки (из ЭПС, аппарата Гольджи, лизосомы) сливаются с плазматической мембраной, освобождая свое содержимое наружу. Мембрана пузырька может либо встраиваться в плазматическую мембрану, либо в форме пузырька возвращаться в цитоплазму. Для того, чтобы секретировать инсулин, клетки, продуцирующие этот гормон, упаковывают его во внутриклеточные пузырьки (везикулы), которые сливаются с плазматической мембраной и открываются во внеклеточное пространство, высвобождая при этом инсулин. Таким же образом от аппарата Гольджи к плазматической мембране переносятся синтезированные продукты жизнедеятельности - шлаки. Крупные пузырьки часто называют вакуолями.

Одним из видов активного транспорта веществ в клетку и из нее является натрий – калиевый насос, активно перекачивающий натрий из клетки, а калий в клетку против градиента концентрации (калия в клетке больше, натрия -меньше). Такой механизм транспорта веществ присущ плазматическим мембранам всех животных клеток, что создает мембранный потенциал на клеточных мембранах.

Лекция3

Организация генома клетки человека

Уровни организации наследственного материала:

1.Генный уровень представлен совокупностью генов- элементарных единиц наследственности и изменчивости. Этот уровень объясняет дискретное (независимое) наследование генов (III закон Менделя) и существование генных мутаций.

2.Хромосомный уровень - гены эукариот расположены в хромосомах. Этот уровень организации -необходимое условие сцепления генов, кроссинговера и случайного расхождения хромосом и хроматид при мейозе. На этом уровне возникают хромосомные мутации.

З. Геномный уровень - вся совокупность генов в функциональном отношении представляет единое целое и образует генотип (геном). Этот уровень обуславливает внутри -и межаллельное взаимодействие генов, а также геномные мутации. Результатом функционирования генома является формирование фенотипа целостного организма.

Классификация генов по выполняемой функции: структурные и функциональные: гены - модуляторы и гены- регуляторы

1. Структурные гены несут информацию о различных видах РНК, белках гистонах, ферментах и структурных белках.

2. Функциональные гены:

гены-модуляторы усиливают или ослабляют действие структурных генов

(ингибиторы, интенсификаторы)

гены-регуляторы контролируют работу структурных генов (регуляторы, операторы, промоторы и терминаторы).

Поле действия гена - область проявления действия гена - (гены, детерминирующие развитие папиллярных узоров на пальцах, ладонях и стопах).

Время действия гена -это период его функционирования (гены, детерминирующие синтез половых гормонов, работают с момента полового созревания, а к старости их функция снижается).

Свойства гена

Дискретность действия - т. е. развитие различных признаков контролируется разными генами, локализация которых в хромосомах не совпадает.

Стабильность (постоянством) — при отсутствии мутации ген передается в ряду поколений в неизменном виде.

Специфичность - каждый ген обусловливает развитие определенного признака или их группы.

Плейотропия- способность отдельных генов обеспечивать развитие одновременно нескольких признаков.

Доминантность - это свойство одного из генов аллельной пары в большей или меньшей степени подавлять проявление другого гена этой пары.

Рецессивность - свойство гена, при котором признак, им определяемый, проявляется только в гомозиготном состоянии в отсутствие доминантного гена.

Экспрессивность -степень проявления в фенотипе различных особей одного и того же аллеля определённого гена.

Пенетрантность - частота фенотипического проявления гена в популяции особей, являющиеся его носителями. Выражается в процентах.

Лабильность- способность многократно мутировать;

Множественный аллелизм — многие гены существуют в популяции во множестве молекулярных форм;

Аллельность — в генотипе диплоидных организмов только две формы гена;

Различают 4 уровня упаковки ДНК

Нуклеосомный уровень

Нуклеосома - это белковая глобула (октаэдр), содержащая по 2 молекулы четырех гистонов -(Н2А, Н2В, НЗ, Н4), вокруг которой двойная спираль ДНК образует 2 витка (200 пар нуклеотидов).