Предмет и задачи молекулярной биологии

• 1 слайд

  Предмет и задачи молекулярной биологии.
  Молекулярные механизмы клеточных функций.
  
  
  

• 2 слайд

  Предмет молекулярная биология
  Цитологи и микроанатомы стали заниматься клеточной биохимией и клеточной молекулярной биологией.
  Трехмерная конформация
  Электронный микроскоп
  Развитие методов иммунологии
  Использование антител позволило исследовать внутреннее содержимое клетки
  

• 3 слайд

  Достижения науки
  Физическая и молекулярная биохимия открыла путь к пониманию трехмерной конформации молекул, контролирующих активность клетки.
  
  

• 4 слайд

  Достижения науки
  С разработкой электронного микроскопа использование электронных лучей стало столь же важно в получении изображения клеток, как и использование световых волн.
  
  

• 5 слайд

  Достижения науки
  Развитие методов иммунологии позволило понять процессы взаимодействия антиген—антитело и сделать открытие, что антитела могут точно распознавать молекулы внутри клетки.
  
  

• 6 слайд

  Достижения науки
  Использование антител позволило цитологам исследовать внутреннее содержимое клетки способами, которые раньше были недоступны (моноклональные антитела).
  
  

• 7 слайд

  История развития МБ
  Сегодня для изучения локализации, величины и взаимодействия даже крохотных количеств белков в разных отделах клетки применяют антитела.
  Трудно оценить какой-либо крупный скачок в биохимии, генетике, иммунологии, эмбриологии или физической химии как наиболее решающий для клеточной биологии
  Но если и было достижение, равное созданию микроскопа, то это — использование антител для идентификации, локализации и прослеживания судьбы регуляторных белков внутри клетки.
  
  

• 8 слайд

  История развития МБ
  Было показано, что отдельные типы клеток млекопитающих можно выращивать в лабораторных условиях.
  Эту технологию, называемую культурой тканей и клеток, стали применять для выращивания клеток всех органов, включая кожу, печень, почку, гипофиз, мышцу и даже некоторые типы клеток нервной системы.
  
  Hela – культура клеток
  

• 9 слайд

  История развития МБ
  Развитие этой технологии открыло путь к экспериментам, в которых для клеток моделировали условия окружающей среды.
  С использованием культуры клеток можно искусственно менять нормальные физиологические условия. Таким способом можно изучить реакцию клетки в тех случаях, когда изучение такой реакции невозможно при нахождении клеток in situ .
  
  

• 10 слайд

  История развития МБ
  Была накоплена информация о том, как клетки взаимодействуют друг с другом
  С использованием клеточных культур было четко доказано значение молекул внеклеточного матрикса для роста и взаимодействия клеток.
  Стали расширяться представления
  о делении клеток и молекулах, которые его контролируют,
  о старении клеток и
  различиях между нормальными клетками и клетками опухолей.
  

• 11 слайд

  История развития МБ
  С помощью антител и культуры клеток цитологи могут определить, какие молекулы отсутствуют, дефектны или гиперактивны при нарушении «социального поведения» клеток.
  Молекулы участвуют в функции клетки, цитолог может выделить отдельную функцию, молекула за молекулой, и изучить детали каждого взаимодействия, о чем нельзя было и мечтать два или три десятилетия назад
  
  

• 12 слайд

  История развития МБ
  Более того, в последние 10 лет стало возможным встраивать гены в геном живых мышей (получая так называемых трансгенных мышей) и изучать их функцию.
  Эта технология проложила дорогу к созданию животных, имеющих заданные дефекты, и к изучению их фенотипа как в развитии, так и во взрослом состоянии.
  

• 13 слайд

  История развития МБ
  Кроме того, путем введения отдельных онкогенов в определенные клетки стало возможным получать из этих клеток опухоли и прививать их (опухоли) животному или изучать в культуре ткани.
  

• 14 слайд

  История развития МБ
  Нельзя не подчеркнуть, как много информации о функциях человеческих клеток было получено при изучении менее сложных организмов.
  Мы приведем три различных организма и опишем, как каждый из них использовался.
  Первыми должны быть упомянуты клетки дрожжей; они особенно помогли пролить свет на молекулярные события клеточного цикла, так как с дрожжами легко манипулировать генетически и выращивать их в лаборатории.
  
  

• 15 слайд

  История развития МБ
  Использование прокариот для имплантации необходимых генов животных клеток.
  

• 16 слайд

  История развития МБ
  Клонирование
  

• 17 слайд

  История развития МБ
  Киназы и циклины (субъединицы белков, синтез и распад которых увеличивается и уменьшается в течение клеточного цикла) — основные молекулы, которые руководят клеткой на всем протяжении цикла.
  Изучение этих молекул сыграло существенную роль в формировании современных представлений о том, как развиваются клетки млекопитающих в течение клеточного цикла.
  
  
  

• 18 слайд

  История развития МБ
  Дрожжевые клетки также стали основной моделью для исследования молекулярных основ секреции:
  пути передвижения внутриклеточных везикул,
  сортировка белков и
  биогенез органелл
  были поняты благодаря использованию дрожжевых клеток.
  
  

• 19 слайд

  История развития МБ
  Два абсолютно разных беспозвоночных организма, Caenorhabditis elegans (небольшая нематода) и Drosophila melanogaster (плодовая мушка), служат отличными моделями для:
  изучения развития клетки,
  органогенеза,
  программируемой клеточной смерти и
  молекулярной генетики поведения клетки.
  Врачи моментально оценили важность новых знаний о функции клетки, полученных на нематоде или плодовой мушке, и имеют большое значение для понимания поведения человеческих клеток.
  

• 20 слайд

  История развития МБ
  Роль плодовой мушки в углублении наших знаний о ранних стадиях развития и эмбриогенеза была отмечена присуждением Нобелевской премии Christine Nusslein-Volhard (Германия), Eric Wieschaus (США) и Edward Lewis (США) (1995).
  В конечном итоге все эукариотические клетки используют сходные молекулы для выполнения одинаковых функций;
  таким образом, мы все взаимосвязаны и, вероятно, объединены общим происхождением. Чем лучше мы понимаем строение простых систем, тем больше мы узнаем о самих себе.
  

• 21 слайд

  Задачи МБ
  Ядро: синтез ДНК и теломераза
  Ядро: экспрессия генов и транскрипционные факторы
  Цитоплазма:образование белков – трансляция, фолдинг, модификация
  Биомембраны: структура и участие в межклеточных взаимодействиях
  Передача внешнего сигнала в клетку и внутриклеточные медиаторы
  Узел проблем: клеточный цикл, апоптоз и онкогенез
  

• 22 слайд

  Задачи МБ
  Теломераза – специальный фермент использующийся для поддержания длины теломерной ДНК и удлиняет G-цепь каждой теломеры.
  Транскрипционные факторы – это белки (TBP – TATA Binding Protein и TAF –TATA Association Factors) необходимые для транскрипции большинства генов.
  *
  Теломера
  

• 23 слайд

  Задачи МБ
  Фолдинг- сворачивание пептидной цепи в правильную трехмерную структуру и объединение нескольких субъединиц белка в единую макромолекулу.
  
  

• 24 слайд

  Задачи МБ
  Межклеточные взаимодействия – образование клеток друг с другом или с внеклеточными структурами относительно постоянные контакты.
  
  

• 25 слайд

  Задачи МБ
  Межклеточные контакты
  Контакты простого типа (межклеточные соединения и интердигитации)
  Контакты скрепляющего типа (десмосомы и адгезивный поясок)
  Контакты запирающего типа (плотное соединение)
  Контакты коммуникационного типа (щелевидные соединения и синапсы)
  

• 26 слайд

  Задачи МБ
  Внутриклеточные медиаторы – вещества, проводящие сигнал из плазмолеммы к специальным регуляторным белкам, взаимодействующим на ферменты метаболизма или на гены (через посредство траскрипционных факторов)
  К ним относятся: циклический АМФ (цАМФ) , простагландины (производные арахидоновой кислоты), цГМФ, ионы Са2+ , инозитфосфатиды, оксид азота (NO), Ras-белок и др.
  

• 27 слайд

• 28 слайд

  Задачи МБ
  Клеточный цикл - клетка вступает в процесс дифференцировки; регуляция клеточного цикла.
  

• 29 слайд

  Задачи МБ
  Апоптоз –в клетке запускается механизм самоуничтожения
  
  

• 30 слайд

• 31 слайд

  Задачи МБ
  Онкогенез – клетка подвергается бласттрансформации, т.е. превращается в опухолевую клетку.
  
  

• 32 слайд

  Значение мембран в функционировании клеток
  Плазматическая мембрана - барьер, который
  окружает цитоплазму, определяя границы клетки.
  содержит молекулы, которые передают сигналы с наружной стороны клетки в цитоплазму и к внутриклеточным органеллам.
  

• 33 слайд

• 34 слайд

  Клеточные органеллы и их функции
  

• 35 слайд

  Клеточные органеллы и их функции
  

• 36 слайд

  Клеточные органеллы и их функции
  

• 37 слайд

  Принципы строения мембраны
  Мембрана состоит из белков и липидов
  Принципы строения:
  Мембраны не однородны
  Многие компоненты мембран находятся в состоянии непрерывного движения
  Компоненты мембран чрезвычайно ассиметричны
  

• 38 слайд

• 39 слайд

  ЦМ различных клеток
  

• 40 слайд

  Липосомы
  

• 41 слайд

  Типы полипептидов БМ
  

• 42 слайд

  Важнейшие функции мембран
  Контроль состава внутриклеточной среды
  Обеспечение и облегчение межклеточной и внутриклеточной передачи информации
  Обеспечение образования тканей с помощью межклеточных контактов
  

• 43 слайд

  Мембранные протеины
  Интегральные протеины
  Периферические протеины
  Липид-ассоциированные протеины
  

• 44 слайд

  Гликофорин А
  

• 45 слайд

  Калиевые каналы
  

• 46 слайд

  Движение фосфолипидов в ЦМ
  

• 47 слайд

  Движение интегральных белков ЦМ
  

• 48 слайд

  Функции ЦМ
  эпителиальных
  клеток
  

• 49 слайд

  ЦМ эритроцитов
  
  

• 50 слайд

  Механизмы прохождения веществ через мембрану
  

• 51 слайд

  Механизмы прохождения
  веществ через мембрану
  

• 52 слайд

  Ионные каналы ЦМ
  

• 53 слайд

  Ионные каналы
  

• 54 слайд

  Ионные каналы
  

• 55 слайд

  Передача сигнала в нейронах
  

• 56 слайд

  Контроль состава внутриклеточной среды
  
  Формирование вокруг цитоплазмы барьера, который избирательно пропускает молекулы входящие в клетку и выходящие из нее.
  Белки, образующие каналы и поры принимают участие транспорте молекул через мембрану
  

• 57 слайд

  Обеспечение межклеточной и внутриклеточной передачи информации
  
  Перенос веществ и информации через мембраны
  Трансмембранный транспорт мелких молекул
  Диффузия (пассивная и облегченная)
  Активный транспорт
  2. Трансмембранный транспорт крупных молекул
  Эндоцитоз
  Экзоцитоз
  
  

• 58 слайд

  Обеспечение межклеточной и внутриклеточной передачи информации
  
  3. Передача сигналов через мембраны
  Поверхностные клеточные рецепторы
  а. Трансдукция сигнала (Например: глюкагон ->
  сАМР)
  б. Интернализация сигнала (совмещенная с эндо-
  цитозом, например, рецептор ЛНП, рецептор инсулина)
  Перенос к внутриклеточным рецепторам (стероидные гормоны; форма диффузии)
  4. Межклеточные контакты и связи
  
  

• 59 слайд

  Обеспечение межклеточной и внутриклеточной передачи информации
  Поведение клетки регулируется ее непосредственным окружением и продуктами отдаленных клеток.
  Прекращение деления клеток при соприкосновении с другими клетками – контактное торможение роста (density-dependent inhibition, DDI)
  Мутантные клетки утрачивают способность к контактному ингибированию и продолжают расти и формировать слой за слоем. Образование опухоли.
  

• 60 слайд

  Обеспечение межклеточной и внутриклеточной передачи информации
  Гомотипичные маркеры – поверхностные молекулы клетки играющие важную роль в формировании тканей.
  Понимание процессов построения и регенерации тканей.
  

• 61 слайд

  Обеспечение образования тканей с помощью межклеточных контактов
  
  Гликопротеины – за счет остатков сиаловых кислот сообщают всей наружной поверхности клетки общий отрицательный заряд.
  Гликолипиды- формируют специфические поверхностные антигены и делают мембрану высокоиммуногенной.
  Разделение клеток на «свои» и «не свои»
  

• 62 слайд

  Связь с клиникой
  1. Переливание крови
  Антигены групп крови
  2. Пересадка тканей
  Антигены гистосовместимости - главный комплекс гистосовместимости (MHC)
  

• 63 слайд

  Группы крови
  

• 64 слайд

  Антигены гистосовместимости
  Антигены гистосовместимости размещены на поверхности клеток
  Выделяют 3 класса
  

• 65 слайд

  Антигены гистосовместимости
  

• 66 слайд

• 67 слайд