Параграф 84. особенности синтеза полимеров. экспре

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив НЕ НУЖНО зубрить.
Замечания и отзывы можно прислать по электронной почте:
exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

ПАРАГРАФ 84. См. п.35, 81.

«Особенности синтеза полимеров.
Экспрессия генов.
Клонирование млекопитающих.»

Содержание параграфа:

84. 1. Возрастные особенности синтеза полимеров
84. 2. Тканевые особенности синтеза полимеров.
84. 3. 1. Этапы экспрессии гена: …
84. 3. 2. Экспрессия генов как основа онтогенеза.
84. 4. Клонирование млекопитающих. (Человека).
Этапы создания клона.
Цели клонирования в настоящее время.
Такое клонирование называют терапевтическим –
84. 1. ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ синтеза полимеров

– чем моложе организм, тем быстрее происходит синтез полимеров,
в том числе синтез белка и ДНК.
Поэтому скорость деления клеток, заживления ран, срастания переломов и т.д.
у детей гораздо быстрее, чем у пожилых людей.
Наибольшая скорость синтеза полимеров и деления клеток – в начале эмбриогенеза.
Из-за высокой скорости синтеза полимеров в начале эмбриогенеза
эмбриону для нормального развитии
требуется положенное количество веществ, необходимых для этих синтезов –
чтобы могли делиться и расти клетки эмбриона.
В частности, нужны нормальные количества АМИНОКИСЛОТ И ВИТАМИНОВ.

Поскольку в первые 2-4 недели беременности женщины не всегда уже знают о её наступлении,
то рекомендуют всем женщинам детородного возраста
постоянно получать питание, которое обеспечит всеми необходимыми веществами эмбрион в случае наступления беременности.
Кроме того, такое питание просто улучшит внешний вид (состояние глаз, кожи, волос и ногтей, а также всех остальных тканей), укрепит здоровье, даст силы, улучшит самочувствие, настроение, работоспособность, продлит молодость.

С возрастом скорость синтеза полимеров снижается,
поэтому скорость деления клеток и регенерации тканей тоже снижается.

Исключение: 
высокая скорость деления клеток у пожилых людей
может наблюдаться при появлении опухолевых клеток.
Чем старше человек, тем выше риск появления опухолей,
поэтому с определённого возраста всем людям рекомендуют регулярные обследования,
чтобы своевременно обнаружить опухоль,
так как чем раньше обнаружат –
тем больше шансов на излечение или продление жизни.

84. 2. ТКАНЕВЫЕ ОСОБЕННОСТИ синтеза полимеров.

Наибольшая скорость синтеза ДНК, РНК и белка
в клетках тех тканей, клетки которых должны часто делиться.
Во взрослом организме часто делятся клетки тех тканей, клетки которых недолго живут
и поэтому должны постоянно заменяться новыми клетками,
которые образуются при делении клеток-предшественников.
Такие ткани относят к быстропролиферирующим.

Недолго живут клетки крови и клетки эпителиальных тканей.
Новые клетки крови образуются
за счёт деления и дифференциации клеток-предшественников красного костного мозга.
Новые клетки эпидермиса образуются
за счёт деления клеток базального слоя эпидермиса.
Часто делятся также клетки слизистой оболочки ЖКТ (желудка, кишечника и т.д.).

Клетки других тканей
(всех тканей, кроме нервной, клетки которой почти не делятся и не заменяются новыми взамен погибших)
тоже заменяются новыми клетками и регенерируют,
но с меньшей скоростью, чем клетки эпителиальных тканей.
Этот процесс замены погибших и повреждённых клеток новыми клетками важен для поддержания тканей в хорошем состоянии.

При травмах, ожогах, после некроза и т.п. процессы пролиферации и регенерации усиливаются.

Снижение скорости синтеза полимеров, деления клеток и регенерации в перечисленных случаях
приводит к патологии
из-за того, что это приводит к дефициту новых неповреждённых клеток
и развитию атрофических и дегенеративных процессов.

Высокая скорость синтеза полимеров и деления клеток тоже может приводить к патологии –
в тех случаях, когда делятся опухолевые клетки.

84. 3. Экспрессия генов
как основа онтогенеза и дифференциации клеток.

Слово «экспрессия» в переводе означает «проявление».
Определение.
Экспрессия генов – это
процессы, которые приводят к проявлению гена в биологическом признаке
(Экспрессия всех генов приводит к проявлению генотипа в фенотипе).

Чтобы ген проявился в биологическом признаке,
в клетке должен синтезироваться белок, кодируемый данным геном.
Так как именно осуществляемые белками процессы
и приводят к появлению биологических признаков.

Например, работа ферментов синтеза аскорбата (у человека это – витамин С)
даёт организму такой признак, как способность не болеть цингой (п.12).
И наоборот, – отсутствие в организме ферментов синтеза аскорбата
даёт такой биологический признак,
как неспособность не умирать от цинги при отсутствии в пище аскорбата.

Работа ферментов метаболизма этанола (п.26) даёт такие признаки,
как способность меньше пьянеть и меньше отравляться,
а отсутствие этих ферментов даёт такие признаки, как
неспособность не пьянеть и сильное отравление этанолом.

Процессы, которые приводят к появлению белка, кодируемого данным геном,
то есть процессы экспрессии гена, делят на несколько этапов.

Этапы экспрессии гена:

1) синтез про-РНК на матрице данного гена
(ТРАНСКРИПЦИЯ, «считывание» с гена),
2) превращение про-РНК в зрелые РНК («созревание», процессинг про-РНК),
3) синтез полипептидной цепи (ППЦ) на матрице зрелой мРНК – ТРАНСЛЯЦИЯ,
4) превращение ППЦ в функционально активный белок в процессе ФОЛДИНГА и посттрансляционной модификации ППЦ.

Гены, которые экспрессируются
(то есть используются для синтеза РНК, то есть для транскрипции,
которая далее приводит к появлению кодируемых белков и появлению определённых признаков),
называются экспрессируемыми генами.

В отдельной клетке экспрессируется не более 8% всех генов из 20 000 генов клетки.
Остальные гены не экспрессируются в отдельной клетке,
называются молчащими, молчащих генов около 92% и более (п.76).

Но при этом в разных клетках экспрессируются разные гены:

в одной клетке экспрессируются (транскрибируются) одни гены, а в другой другие.
Соответственно гены, экспрессируемые в одной клетке, могут быть молчащими в другой клетке.
 
Есть гены, которые экспрессируются во всех клетках организма –
их называют «генами домашнего хозяйства»
(например, гены, кодирующие ферменты гликолиза).

Есть гены, которые экспрессируются только в клетках определенного типа –
такие гены называют «генами специализированных программ»
(например, гены, кодирующие цепи гемоглобина,
экспрессируются только в предшественниках эритроцитов).

За счёт того, что в разных клетках активны разные гены
в разных клетках имеются разные наборы белков,
а это приводит к тому, что в разных клетках осуществляются разные процессы,
что приводит к тому, что разные клетки выполняют разные функции,
разным клеткам присущи разные свойства,
то есть к дифференцированности клеток.
Поэтому и говорят, что экспрессия разных генов в разных клетках является основой дифференциации.

84. 3. 2. Экспрессия генов как основа онтогенеза.

ОНТОГЕНЕЗ – это развитие организма от образования зиготы до смерти.
ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ клеток – это превращение недифференцированных (или малодифференцированных) клеток в клетки определённых тканей,
то есть в клетки с определёнными функциями, формой, особым набором белков и набором активных генов, характерными именно для клеток данной ткани и т.д.

В процессе превращения зиготы в рождаемого ребёнка
(то есть в ходе онтогенеза, его первых этапов)
первая клетка (зигота) должна много раз поделиться,
а образовавшиеся недифференцированные клетки должны превратиться в клетки разных тканей и органов, то есть дифференцироваться.

Как происходит превращение клеток в клетки определённых тканей? –

Превращение недифференцированных клеток
в клетки определённых тканей
(то есть дифференциация клеток) происходит за счёт того, что:

1) в недифференцированных клетках НАЧИНАЮТ ТРАНСКРИБИРОВАТЬСЯ («РАБОТАТЬ») ОПРЕДЕЛЁННЫЕ ГЕНЫ
(которые не транскрибируются в клетках других тканей,
то есть не используются для синтеза про-РНК на матрице этих генов)
2) транскрипция этих генов приводит к появлению в клетке кодируемых этими генами РНК,
3) процессинг этих РНК и трансляция этих РНК приводят
к появлению в данной клетке набора определённых белков, которых нет в других клетках,
то есть белков, которые специфичны для клеток только данной ткани – тканеспецифичны,
4) работа тканеспецифичных белков
(то есть осуществляемые  этими белками процессы)
приводит к тому, что в клетке происходят особые процессы, характерные для клеток именно этого типа,
5) особые процессы приводят к приобретению клетками специфичных свойств
которые характерны и специфичны для клеток именно данной ткани:
к появлению у клетки определённой формы,
к выполнению клеткой определенных функций, присущих клеткам данной ткани.
То есть к превращению клетки в дифференцированную клетку.

Как уже говорилось выше,
гены, которые активны (то есть транскрибируются) только в клетках определённой ткани,
называются генами специализированных программ.

Наряду с генами специализированных программ,
в клетках активны гены,
которые работают во всех клетках (например, гены, кодирующие ферменты гликолиза),
или работают в большинстве клеток (например, гены, кодирующие ферменты ЦТК – активны во всех клетках, кроме эритроцитов).
Такие гены, активные во всех клетках, называют «генами домашнего хозяйства».

Гены специализированных программ и гены домашнего хозяйства
образуют группу генов, экспрессируемых в данной клетке.
Как уже говорилось, в совокупности таких генов,
экспрессируемых в отдельной клетке,
не более 8% всех генов клетки.
Остальные 92 % генов клетки не экспрессируются и называются молчащими.
Эти молчащие в данной клетке гены экспрессируются в других клетках.

Так как дифференциация клеток является основой онтогенеза,
а основой дифференциации является
экспрессия разных генов в разных клетках,
то говорят, что основой онтогенеза является экпрессия разных генов в разных клетках.

84. 4. Клонирование млекопитающих. (Человека).

Клонирование – это создание клона.
Клон – это «копия человека», копия оригинала (исходного организма),
то есть организм, у которого такой же набор генов, как и у оригинала.

В природе бывают организмы с одинаковым генотипом –
это однояйцевые близнецы, которые образуются из одной и той же зиготы.
Но клонами друг друга они не считаются, так как не были созданы в качестве копий друг друга.

Для создания клона данного организма
нужны гены клонируемого организма.

Источником генов клонируемого организма может стать соматическая (не половая) клетка клонируемого.
Точнее – ядро клетки, в котором находятся хромосомы (с ДНК с генами).

Этапы создания клона.

1. Ядро с хромосомами клонируемого человека (с 46 хромосомами ядра)
переносят под микроскопом в яйцеклетку женщины-донора,
а ядро яйцеклетки (с 23 хромосомами) удаляют из яйцеклетки.

2. После этого яйцеклетка переносится в матку самки (суррогатной матери)
для вынашивания клона –
так же, как переносится при ЭКО и суррогатном материнстве.

3. В матке самки яйцеклетка с ядром клонируемого организма может развиваться так же,
как оплодотворённая яйцеклетка, то есть как зигота. В ней 46 хромосом, как и в зиготе.

Если всё получается, то в результате рождается клон – ребёнок,
который является копией клонируемого человека,
то есть человеком с таким же набором хромосом.

«Копия» отличается от оригинала в основном возрастом – клон, конечно, моложе клонированного.
И конечно при сходных с клонированным задатках
сам клон будет расти в других условиях, и поэтому  в итоге получится другая личность.
В лучшем случае клон будет похож на клонированного человека так же,
как был бы похож на него его брат-близнец, если бы такой был.
Только этот «брат» моложе, чем обычный брат близнец.
Личность клона не является копией личности клонированного.

Клона можно снова клонировать –
взять у него ядро клетки и повторить все этапы процедуры клонирования, получив клона от клона.
Если это возможно повторять бессчетное число раз,
то можно говорить о бессмертии генотипа оригинала
(того организма, у которого брали ядро для получения первого клона)
– особей с данным генотипом можно получать вновь и вновь.
Но сами тело оригинала и его клонов конечно остаются смертными.

Примечание 1:
обычный ребёнок тоже является в некотором смысле «клоном» человека:
так как ребёнок тоже является носителем хромосом родителя,
но не всех 46, а только половины.
(Вторую половину хромосом ребёнка даёт второй родитель.)
Если у человека хотя бы двое детей, то есть шанс, то он передал им все 46 свои хромосомы.

Примечание 2:
Гены у человека есть не только в ядре, но и в митохондриях – п.76.
При описанном способе клонирования у клона будут только гены ядра такими же, как у клонируемого человека,
а гены митохондрий будут другими – такими, какие были в яйцеклетке, в которую пересадили ядро от клонируемого человека.
Если клонированный был очень энергичным человеком,
а яйцеклетка, в которую пересадили его ядро, содержит малоактивные некачественные повреждённые митохондрии,
то клон не получится таким же умным и сильным, как клонированный человек.

Цели клонирования в настоящее время.

В настоящее время клонирование проводят не с целью получения клонов,
а с целью получения клеток, тканей и органов для лечения больных.
Например, можно получать кожу, сердце и т.д.

При этом не нужно создавать целого клона, особь, организм.
Есть способы получать сразу определённые клетки, ткани и органы –
за счёт обработки клетки с ядром клонируемого организма
определёнными ГОРМОНАМИ (ФРК и другими – п.101)
в определённых концентрациях и в определённые моменты времени.

Такое клонирование называют терапевтическим –

потому что проводится с целью терапии, излечения клонируемого человека.
Терапия клетками, тканями и органами, полученными из клетки с ядром пациента,
называется аутотканевой терапией –
потому что его лечат с помощью тканей,
которые получены из клеток с его же ядрами, с его же генами.