Билет № 18. Строение и функции ДНК. Механизм авторепродукции ДНК

Строение и функции ДНК. Механизм авторепродукции ДНК. Биологическое значение.

Роль наследственности и среды в онтогенезе. Критические периоды развития. Тератогенные факторы среды.

Малярийный плазмодий. Систематическое положение, морфология, цикл развития, видовые отличия. Борьба с малярией. Задачи противомалярийной службы на современном этапе в условиях России и Башкортостана.

Ответ 1. Молекула ДНК — это двухцепочечная спираль, закрученная вокруг собственной оси. Полинуклеотидная цепь ДНК закручена в виде спирали, напоминая винтовую лестницу, и соединена с другой, комп­лементарной ей цепью с помощью водородных связей, обра­зующихся между аденином и тимином (две связи), а также гу­анином и цитозином (три связи). Нуклеотиды А и Т, Г и Ц называются комплементарными. В результате у всякого орга­низма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых — числу цитидиловых. Эта зако­номерность получила название «правило Чаргаффа», то есть А+Г=Т+Ц. Благо­даря этому свойству последовательность нуклеотидов в одной цепи определяет их последовательность в другой. Такая спо­собность к избирательному соединению нуклеотидов назы­вается комплементарностью, и это свойство лежит в основе образования новых молекул ДНК на базе исходной молекулы.

Функцией ДНК является хранение, пере­дача и воспроизведение в ряду поколений генетической ин­формации. В ДНК любой клетки закодирована информация о всех белках данного организма, о том, какие белки и в какой последовательности будут синтезироваться.

Репликация— это процесс самоудвоения молекул ДНК при (участии ферментов). Репликация осуществляется перед каждым клеточным делением. Она начинается с раскручивания спирали ДНК в S-периоде интерфазы под действием фермента ДНК-полимеразы. На каждой из цепей, образовавшихся после разрыва водородных связей, синтезируется по принципу комплементарности и антипараллельности дочерняя цепь ДНК. Причем одна из новых цепей синтезируется сплошной, а вторая — в виде коротких фрагментов, которые затем сши­ваются специальным ферментом — ДНК-лигазой.

Таким образом, каждая полинуклеотидная цепь выполня­ет роль матрицы для новой комплементарной цепи. В каж­дой из 2-х молекул ДНК одна цепь остается от родительской молекулы, а другая является вновь синтезированной. Такой принцип репликации назван полуконсервативным.

Биологический смысл репликации заключается в точной пе­редаче наследственной информации от материнской клетки к дочерним, что и происходит при делении соматических клеток. Самая важная особенность репликации ДНК — ее высо­кая точность.

Ответ 2. Онтогенез, или индивидуальное развитие организма, осуществ­ляется на основе наследственной программы, получаемой через вступившие в оплодотворение половые клетки родителей. Входе реализации наследственной информации в процессе онтогенеза у организма формируются видовые и индивидуальные морфологические, физиологические и биохимические свойства, иными словами — фенотип. Ведущая роль в формировании фенотипа принадлежит наслед­ственной информации, заключенной в генотипе организма. При этом простые признаки развиваются как результат определенного типа взаимодействия соответствующих аллельных генов.

Наряду с этим результат реализации наследственной программы, заключенной в генотипе особи, в значительной мере зависит от условий, в которых осуществляется этот процесс. Факторы внешней по отношению к генотипу среды могут способствовать или препят­ствовать фенотипическому проявлению генетической информации, усиливать или ослаблять степень такого проявления

Совокупность внутриорганизменных факторов, влияющих на реализацию наследственной про­граммы, обозначают как среду 1-го порядка. Особенно большое влияние на функцию генотипа факторы этой среды оказывают в период активных формообразовательных процессов, прежде всего в эмбриогенезе. С другой стороны, выделяют понятие окружающей среды, или среды 2-го порядка, как совокупности внешних по отношению к организму факторов.

Критические периоды: зигота, имплантация, роды.

Периоды наибольшей чувствительности к повреждающему действию разнообразных факторов получили название критических, а повреждающие факторы — те­ратогенных.

Причиной нарушения развития зачатка является большая чувствительность его в данный момент к действию патогенного фактора, чем у других органов.

П.Г. Светлов установил два критических периода в развитии плацентарных млекопитающих. Первый из них совпадает с процес­сом имплантации зародыша, второй — с формированием плаценты. Имплантация приходится на первую фазу гаструляции, у человека — на конец 1-й —начало 2-й недели. Второй критический период продолжается с 3-й по 6-ю неделю. По другим источникам, он включает в себя также 7-ю и 8-ю недели. В это время идут процессы нейруляции и начальные этапы органогенеза.

Действие тератогенных факторов во время эмбрионального (с 3 до 8 нед) периода может привести к врожденным уродствам. Чем раньше возникает повреждение, тем грубее бывают пороки.

Факторы, оказывающее поврежденное воздействие, не всегда представляют собой чужеродные для организма вещества или действия. Это могут быть и закономерные действия среды, обеспе­чивающие обычное нормальное развитие но в других концентрациях с другой силой, в другое время (кислород, питание, температуру, соседние клетки, гормоны, индукторы, давление, растяжение, электрический ток и проникающее излучение).

Ответ 3. Малярийные плазмодии (Тип Простейшие, Класс Споровики) —возбуди­тели малярии. Известны следующие виды малярийных плазмодиев, паразитирующие у человека: возбудитель трехдневной малярии, возбудитель тропической малярии, возбудитель четырехдневной малярии, возбудитель овале-малярии, близкой к трехдневной.

Жизненный цикл малярийных плазмодиев типичен для спорови­ков, включая стадии бесполого размножения в виде шизогонии, полового процесса и спорогонии. Окончательным хозяином пара­зитов является комар, а промежуточ­ным — только человек. Комар является одновременно и перенос­чиком. Поэтому малярия — типичное антропонозное трансмиссив­ное заболевание.

Со слюной зараженного комара при укусе плазмодии попадают в кровь человека. С током крови они разносятся по организму и поселяются в клетках печени. Здесь они растут и размножаются. Клетки печени при этом разруша­ются и паразиты, называющиеся на этой стадии мерозоитами, поступают в кровь и внедряются в эритроциты. С этого момента начинается эритроцитарная часть цикла развития плазмодия. Па­разит питается гемоглобином, растет и размножается шизогонией. Следующая стадия называется амебовидным шизонтом. У паразита появляются ложноножки, а вакуоль увеличи­вается. Наконец плазмодий занимает почти весь эритроцит. Следу­ющая стадия развития паразита — фрагментация шизонта. После разрушения эритроцита мерозоиты попадают в плазму крови и оттуда в новые эритроциты, после чего весь цикл эритроцитарной шизогонии повторяется.

Таким образом, в организме человека плазмодий размножается только бесполым путем — шизогонией, человек является его про­межуточным хозяином. В организме комара проходят две другие стадии цикла развития паразита: половой процесс — гаметогония и образование спорозоитов за счет деления под оболочкой ооци­сты — спорогония. Поэтому малярийный комар является оконча­тельным хозяином этого паразита.

При четырехдневной малярииприступы повторяются через 72 ч. Часто встречается и бессимптомное носительство. При тропической малярии вначале приступы развиваются через разные промежутки времени, а позже — через 24 ч. От осложнений со стороны центральной нервной системы или почек возможна смерть больного. Шизонты в клетках печени не сохраняются, а заболевание может продолжаться до 18 мес.

Лабораторный диагноз малярии можно поставить только в пери­од, соответствующий стадии эритроцитарной шизогонии, когда в крови удается обнаружить паразитов.

Профилактика малярии — раннее выявление и лечение боль­ных, профилактическое лечение в зонах широкого распространения малярии. Как и при любых трансмиссивных заболеваниях, необхо­дима прицельная борьба с переносчиками (осушение болот, опрыскивание химическими веществами место размножения переносчиков, средства индивидуальной защиты).