Заняття 1. Клітинна теорія. Методи цитології.
Будова рослинної і тваринної клеткок. Структурно освіти клітини. Світлова мікроскопія. Вітальне (прижиттєве) вивчення клітин. Вивчення фіксованих клітин. Електронна мікроскопія. Фракціонування (розділення) клітин.
Заняття 2. Центральна догма молекулярної біології.
Роль білків в житті клітини. ДНК → іРНК → Білок. Гени. Принцип комплементарності ДНК. Транскрипція і трансляція. Функція тРНК і рибосом. Аминоацил-тРНК-синтетази.
Заняття 3. Будова клітинного ядра.
Роль ядра в життєдіяльності клітини. Ядерні компоненти прокариотов. Ядро еукаріотів. Клітинний цикл. Полиплоидия. Просторове розташування хромосом в інтерфазних ядрі.
Заняття 4. Структура хроматину.
ДНК хроматину. Еухроматин і гетерохроматин. Реплікація ДНК еукаріотів. Білки хроматину - гістони. Рівні компактизации хроматину. Ядерний білковий матрикс. Ультраструктура митотических хромосом.
Заняття 5. Контрольна №1. Ядро. Синтез рРНК і мРНК
Чим визначається число ядерець в клітці. Будова і функціонування генів рРНК. Структура ядерця і типи ядерець. Ядро під час мітозу. Механізми транскрипції генів. Структурні зміни РНК в ядрі. Синтез РНК в пуфах політенних хромосом.
Заняття 6. Ядерна оболонка.
Компоненти ядерної оболонки. Роль ядерної оболонки в ядерно-цитоплазматичної обміні. Імпорт каріофільних білків. Експорт з ядра в цитоплазму. Динаміка ядерної оболонки в мітозі.
Заняття 7. Загальні властивості біологічних мембран. Плазматична мембрана.
Бар'єрної-транспортна роль плазмалемми. Трансмембранний перенос. Ендоцитоз і екзоцитоз. Рецепторная роль плазмалемми. Міжклітинні з'єднання (контакти). Спеціалізовані структури плазматичної мембрани. Клітинна стінка (оболонка) рослин. Клітинні оболонки бактерій
Заняття 8. шорсткогоЕПР. Гладкий ретикулум і інші
Ендоплазматична мережа. Будова гранулярного ретикулума. Синтез розчинних білків. Синтез клітинних мембран. Секреція білків і утворення мембран у бактерій. Гладкий (гладкий) ендоплазматичнийретикулум. Вакуолі рослинних клітин. Сферосоми. Пероксисоми (мікротільця).
Заняття 9. Контрольна №2. Апарат Гольджі. Лізосоми.
Будова апарату Гольджі. Секреторна функція апарату Гольджі. Модифікація білків в апараті Гольджі. Сортування білків в апараті Гольджі. Загальні характеристики лізосом. Морфологічна гетерогенність лізосом. Хвороби людини, пов'язані з лізосомами.
Заняття 10. Мітохондрії і пластиди.
Будова мітохондрій. Функції мітохондрій. Збільшення числа мітохондрій. Хлоропласт. Будова і функції хлоропластів. Життєвий цикл і функціональні перебудови пластид. Геном мітохондрій і пластид.
Заняття 11. Мікрофіламенти. Микротрубочки. Проміжні філаменти.
Клітинний центр. Руховий апарат бактерій.
Актинові мікрофіламенти. М'язові клітини. Актинові компоненти нем'язові клітин Загальна характеристика микротрубочек. Будова і рух війок. Микротрубочки цитоплазми. Центриоль. Центросомний цикл.
Заняття 12. Контрольна №3. Мітотичний поділ клітин.
Загальна організація мітозу. Кінетохор. Динаміка мітозу. Мітоз рослинної клітини. Різні типи мітозу еукаріотів.
Заняття 13. Мейоз.
Загальна організація мейозу. Динаміка мейозу.
Заняття 14. Передача сигналів усередині клітини і між клітинами.
Типи міжклітинної передачі сигналів. Типи внутрішньоклітинної передачі сигналів. Сигнальні каскади. G- білки і роль фосфорилювання білків. Регуляція клітинного циклу. Регуляція клітинного росту. Онкогенез і пухлиноутворення.
Заняття 15. Контрольна №4.
У кожну контрольну роботу можуть входити питання по всьому пройденого матеріалу справжнього
курсу. Під час контрольної роботи заборонено використання конспектів, роздруківок або підручників.
Список додаткової літератури для курсу «Цитологія»:
Заняття 1. Молекулярна організація клітини.
Хімічний склад клітини. Неорганічні і органічні сполуки, що входять до складу клітини. Різниця в концентраціях речовин всередині і поза клітиною. Розміри і форма біомолекул.
Заняття 2. Метаболічні шляхи.
Обмін речовин і перетворення енергії в клітині. Типи харчування живих організмів. Катаболізм і анаболізм. Джерела вуглецю. Кругообіг азоту. Внутрішньоклітинна регуляція метаболічних процесів.
Заняття 3. Закони біоенергетики.
Закони хімічної термодинаміки. Оборотні та необоротні процеси. Вільна енергія. Зміна стандартної вільної енергії. Високоенергетичні і низькоенергетичні з'єднання. Запасання енергії. Енергетичний цикл в клітинах.
Заняття 4. Перенесення електронів.
Окислювально-відновні реакції. Дихальна ланцюг. Окислювальне фосфорилювання. Хімічне сполучення в біохімічних реакціях. Роль мітохондрій. Проникність мітохондріальних мембран. Системи переносників. Хіміо-осмотична гіпотеза.
Заняття 5. Контрольна 1. Вуглеводи (будова).
Будова моно-, ди-, три- і полісахаридів. Резервні полісахариди. Структурні полісахариди. Біосинтез вуглеводів. Глюконеогенез. Цикл Кальвіна. Перетворення глюкози. Синтез оліго- і полісахаридів.
Заняття 6. Вуглеводи (окислення).
Розпад вуглеводів. Гліколіз. Спиртове і інші типи бродіння. Енергетика бродіння і дихання.
Заняття 7. Вуглеводи (окислення).
Загальна схема процесу дихання. Цикл трикарбонових кислот. Гліоксилатний і фосфоглюконатний шляху.
Заняття 8. Вуглеводи (біосинтез).
Фотосинтез. Будова хлоропласта. Загальне рівняння фотосинтезу. Світлова і темнова стадії фотосинтезу.
Заняття 9. Контрольна 2. Ліпіди (будова).
Жирні кислоти. Нейтральні жири. Ацілгліцеріни. Фосфогліцерідов. Сфінголіпіди і гліколіпіди. Жиророзчинні вітаміни. Молекулярні компоненти мембран. Стадії синтезу жирних кислот. Інтеграція ліпідного і вуглеводного обміну.
Заняття 10. Ліпіди (окислення).
Окислення жирних кислот. Окислення ненасичених жирних кислот. Окислення жирних кислот з непарним числом атомів вуглецю. Роль вітаміну В12.
Заняття 11. Ліпіди (біосинтез).
Синтез жирних кислот. Синтез триацилглицеринов і фосфоліпідів.
Заняття 12. Амінокислоти.
Замінні і незамінні для людини амінокислоти. Рідкісні амінокислоти. Амінокислоти, які входять до складу білків. Біосинтез замінних і незамінних амінокислот. Амінокислоти як попередники інших молекул. Протеолиз. Загальна схема окислення амінокислот. Цикл сечовини.
Заняття 13. Контрольна 3. Білки.
Склад і розміри білків. Різноманітність білків. Конформації білків. -Спіралі. Структура типу складчастого шару. Третинна структура. Четвертичная структура. Біологічне значення субодиниць.
Заняття 14. Ферменти і кінетика ферментативних реакцій.
Класифікація ферментів. Кофактори. Хімічна кінетика. Рівняння МіхаелісаМентен. Субстратна специфічність ферментів. Кислотно-основний каталіз. Саморегуляція ферментних систем.
Заняття 15. Нуклеотиди.
Нуклеозиди. Нуклеотиди. Дінуклеотід. Полінуклеотиди. Синтез нуклеотидів. ДНК. РНК. Гідроліз нуклеїнових кислот і розпад мононуклеотидів. Визначення нуклеотидної послідовності полинуклеотидов.
У кожну контрольну роботу можуть входити питання по всьому пройденого матеріалу справжнього
курсу. Під час контрольної роботи заборонено використання конспектів, роздруківок або підручників.
Список літератури для курсу «Біохімія»:
Я.Мусіл і ін. "Сучасна біохімія в схемах« 1984 р
Б. Албертс і ін. "Молекулярна біологія клітини" (будь-яке видання). Л.Страйер "Біохімія" 1985 р
В.Л.Кретовіч "Біохімія рослин" 1986 р К.Ф. Сорвачев "Біологічна хімія" 1971 р
Розділ «Молекулярна генетика»
Тема: Реплікація ДНК.
Будова дезоксирибонуклеїнової кислот (ДНК) і рибонуклеїнових кислот (РНК). Форми ДНК. Кільцеві ДНК: топологічні проблеми реплікації. Макромолекулярная структура РНК.
Тема: Реплікація ДНК.
Матричний синтез нуклеїнових кислот, основні принципи реплікації. Ферменти реплікації. Особливості реплікації кільцевих і лінійних молекул ДНК. Реплікація геному прокаріотів (E.coli) і еукаріот.
Тема: Репарація ДНК.
Порушення структури ДНК. Пряма реактивация, Ексцизійна і индуцируемая репарація. Роль метилювання ДНК в репарації.
Тема: Рекомбінація, рестрикция і модифікація ДНК.
Системи гомологичной рекомбінації. Сайт-специфічна рекомбінація, еволюційна роль рекомбінації. Системи рестрикції.
Заняття 5. Контрольна # 1 з пройденого матеріалу.
РНК-полімерази, механізми транскрипції у прокаріот і еукаріот.
Будова і регуляція активності промоторів і термінаторів. Аттенюаціі.
Процесинг у прокаріотів, процесинг у еукаріот, альтернативний сплайсинг, транссплайсінг.
Реплікація і транскрипція вірусних геномів. Унікальні ферменти вірусів. Стратегії розмноження.
Заняття 9. Контрольна # 2 з пройденого матеріалу.
Тема: Геном еукаріотів.
Будова еукаріотичного генома. Повтори, сателітні ДНК. Унікальні послідовності генома. Рухливі елементи генома. Перервані гени еукаріот. Структура хроматину.
Тема: Біосинтез білка.
Генетичний код, розшифровка коду. Функціональні ділянки і просторова структура мРНК. Будова тРНК.
Тема: Біосинтез білка.
Структура і функції рибосоми (прокариотической і еукаріотичної). Ініціація, елонгація і термінація трансляції.
Тема: Біосинтез білка.
Ко-трансляційне згортання, компартменталізація і модифікація білка.
Заняття 13. Контрольна # 3 з пройденого матеріалу.
Тема: Структура і функції білків.
Первинна, вторинна, третинна і четвертинна структури білків. Хімічні модифікації білків.
Тема: Структура і функції білків.
Ферментисістематіка, ферментативний каталіз, інгібування. Каталітичні антитіла. Посттрансляційна модифікація білка.
Тема: Сигнали клітин.
Шляхи прийому і передачі сигналів між клітинами. Внутрішньоклітинні сигнальні каскади. Типи сигналів, сигнальних молекул і рецепторів.
Заняття 16. Контрольна # 4 з пройденого матеріалу.
Список літератури для додаткового читання:
Б. Албертс і ін. «Молекулярна біологія клітини» (будь-яке видання). Ф. Айала, Дж. Кайгер «Сучасна генетика» 1988 р
Р. Б. Хесин «Мінливість геному» 1985 Б. Льюин «Гени» 1987
Дж. Уотсон і ін. «Рекомбінантні ДНК» 1986 р
Заняття 1. Клітинна теорія. Методи цитології.
Цитологія (від грец. «Kytos» - осередок, клітина) - наука про клітину. Клітинна теорія-це узагальнені уявлення про будову клітин як одиниць живого, про їх розмноженні і ролі в формуванні багатоклітинних організмів.
Рис 1. Роберт Гук
У 1671 р Марчелло Мальпігі (1628-1694) і Неємія Грю (1641-1712) показали, що різноманітні частини рослин складаються з тісно розташованих «бульбашок», або «мішечків».
У 1781 Ф. Фонтана вперше описав клітини тварин.
Рис 2. Антоні ван Левенгук Однак численні дослідження, що проводяться з середини 17-го століття, не привели до розуміння універсальності клітинної будови. Не було чіткого уявлення про те, що ж являє собою клітина. Прогрес у вивченні мікроанатомії клітини пов'язаний з розвитком микроскопирования в 19 ст. До цього часу змінилися уявлення про будову клітин: головним в організації клітини стали вважатися не клітинна стінка, а власне її вміст, протоплазма (Пуркіньє, 1830). У протоплазмі було відкрито постійний компонент - ядро (Браун, 1833). Всі ці численні спостереження дозволили Т. Шванна в 1838 р зробити ряд узагальнень. Він показав, що клітини рослин і тварин принципово схожі між собою (гомологічних). Заслуга Т. Шванна полягала не в тому, що він відкрив клітки як такі, а в тому, що він навчив дослідників розуміти їх значення. Подальший розвиток ці уявлення отримали в роботах
Шван (Schwann) Теодор (1810-1882) - німецький біолог, основоположник клітинної теорії. На підставі власних досліджень, а також робіт М. Шлейдена та інших вчених в класичній праці "Мікроскопічні дослідження про відповідність в структурі і зростанні тварин і рослин" (1839) вперше сформулював основні положення про утворення клітин і клітинну будову всіх організмів.
Рис 3. Теодор Шванн
Основні постулати сучасної клітинної теорії такі:
1) клітина - елементарна одиниця живого;
2) клітини різних організмів гомологічні за своєю будовою;
3) розмноження клітин відбувається шляхом ділення вихідної клітини;
4) багатоклітинні організми - це складні ансамблі клітин, об'єднані в цілісні, інтегровані системи тканин і органів, супідрядні і пов'язані між собою міжклітинними, гуморальними і нервовими формами регуляції.
Клітка - елементарна одиниця живого
Рудольф Вірхов (Рудольф Людвіг Карл Вірхов, 1821-1902) вважав, що кожна клітина несе в собі повну характеристику життя: «Клітка є останній морфологічний елемент всіх живих тіл, і ми не маємо права шукати справжньої життєдіяльності поза нею» (1858).
Серед живих організмів зустрічаються два типи організації клітин. До найбільш простому типу будови можна віднести клітини бактерій (прокариот), до більш високоорганізованого - клітини всіх інших живих істот, починаючи від нижчих рослин і закінчуючи людиною (еукаріот). Клітини бактерій прийнято називати прокариотическими (доядернимі), так як у них генетичний матеріал не відділений від цитоплазми мембранами. Клітини всіх інших представників живого - еукариотическими (власне ядерними), тому що у них обов'язкової структурою є клітинне
ядро, відокремлене від цитоплазми ядерною оболонкою.
Рис 4.Рудольф Вирхов
Термін «гомологичность» в біології означає спільність походження. Руки людини, крило птиці, передня нога коня гомологични не тільки за планом будови, але і за своїм походженням. Подібно до цього можна говорити, що різні клітини організмів рослинного або тваринного походження подібні, гомологични.
Це узагальнення, зроблене ще Т. Шванном, знайшло своє підтвердження і розвиток у сучасній цитології, що використовує нові досягнення техніки, такі, як електронний мікроскоп. Добре відомо різноманітність форм клітин бактеріальних і вищих організмів. Таке одночасне схожість будови і різноманітність форм визначаються тим, що клітинні функції можна грубо поділити на обов'язкові та необов'язкові, факультативні. Обов'язкові функції, спрямовані на підтримку життєздатності самих клітин, здійснюються спеціальними внутрішньоклітинними структурами. Так, у всіх прокаріотичних клітин плазматична мембрана не тільки обмежує власне цитоплазму, а й функціонує як структура, що забезпечує активний транспорт речовин і клітинних продуктів, як система окисного фосфорилювання, як джерело освіти клітинних бактеріальних стінок. ДНК нуклеоида бактерій і синьо-зелених водоростей забезпечує генетичні властивості клітин і т.д. Рибосоми цитоплазми - єдині апарати синтезу поліпептидних ланцюгів - також обов'язковий компонент цитоплазми клітини прокаріотів. Різноманітність ж прокаріотів клітин - це результат еволюційної пристосованості окремих бактеріальних одноклітинних організмів до умов середовища існування.
Рис 5. Схема будови бактеріальної клітини
Та ж картина спостерігається і у еукаріотів. Будова ядра всіх еукаріотичних клітин від нижчих грибів до хребетних принципово схоже. Збігаються також будова та функції інших внутрішньоклітинних структур. Така схожість клітин визначається гомологичную загальноклітинними функцій, пов'язаних з підтриманням самої живої системи (синтез нуклеїнових кислот і білків, біоенергетика клітини і т. Д.