Репаративної називають регенерацію, яка відбувається після пошкодження або втрати будь-якої частини тіла. Виділяють типову і атипову репаративную регенерацію.
При типовою регенерації втрачена частина заміщається шляхом розвитку точно такий же частині. Причиною втрати може бути зовнішній вплив (наприклад, ампутація), або ж тварина навмисно відриває частину свого тіла (аутотомія), як ящірка, обламують частину свого хвоста, рятуючись від ворога.
При атипової регенерації втрачена частина заміщається структурою, що відрізняється від початкової кількісно або якісно. У регенерувати кінцівки пуголовка число пальців може виявитися менше вихідного, а у креветки замість ампутированного очі може вирости антена.
Репарація - особлива функція клітин, яка полягає в здатності виправляти хімічні пошкодження і розриви в молекулах ДНК, пошкодженої при нормальному біосинтезі ДНК в клітині або в результаті впливу фізичними або хімічними агентами. Здійснюється спеціальними ферментними системами клітини. Ряд спадкових хвороб (напр. Пігментна ксеродерма) пов'язаний з порушеннями систем репарації.
Джерела пошкодження ДНК
- Помилки реплікації ДНК
- Апурінізація - відщеплення азотистих основ від сахарофосфатнимі остова
- Дезамінування - відщеплення аміногрупи від азотистого підстави
Пристрій системи репарації
Кожна з систем репарації включає наступні компоненти:
- фермент, "що довідався" хімічно змінені ділянки в ланцюзі ДНК і здійснює розрив ланцюга поблизу від пошкодження
- фермент, що видаляє пошкоджену ділянку
- фермент (ДНК-полімераза), що синтезує відповідну ділянку ланцюга ДНК замість вилученого
- фермент (ДНК-лігаза), замикає останню зв'язок в полімерного ланцюга і тим самим відновлює її безперервність
У бактерій є принаймні 2 ферментні системи, провідні репарацію - пряма і Ексцизійна.
Пряма репарація найбільш простий шлях усунення пошкоджень в ДНК, в якому зазвичай задіяні специфічні ферменти, здатні швидко (як правило, в одну стадію) усувати відповідне пошкодження, відновлюючи вихідну структуру нуклеотидів. Так діє, наприклад, O6-метілгуанін-ДНК-метилтрансфераза, яка знімає метильную групу з азотистої основи на один з власних залишків цистеїну.
Ексцизійна репарація (англ. Excision - вирізання) включає видалення пошкоджених азотистих основ з ДНК і подальше відновлення нормальної структури молекули.
зменшення шкідливого дії ультрафіолетового випромінювання на живі клітини при подальшій дії на них яскравим видимим світлом. Ф. відкрита в 1948 І. Ф. Ковальовим (СРСР), А. Келнером і Р. Дульбекко (США) в результаті дослідів, проведених на інфузорій парамецій, коловертки, конідії грибів, бактерій і бактеріофагів. В основі Ф. лежить ферментативне розщеплення на мономери піримідинових димерів, що утворюються в ДНК під впливом ультрафіолетового випромінювання. Ф. виникла в процесі еволюції як захисне пристосування від згубної дії УФ-компонента сонячного випромінювання і є однією з найважливіших форм репарації живих організмів від пошкоджень їх генетичного апарату.
74. темновая репарація. т. е. властивість клітин ліквідувати пошкодження ДНК без участі видимого світла. Темнова репарація здійснюється комплексом з п'яти ферментів:
- узнающего хімічні зміни на ділянці ланцюга ДНК;
- здійснює вирізання пошкодженої ділянки;
- видаляє цю ділянку;
- синтезує нову ділянку за принципом комплементарності замість вилученого фрагмента;
- з'єднує кінці старої ланцюга і відновленої ділянки.
При світловий репарації виправляються пошкодження, що виникли тільки під впливом ультрафіолетових променів, при темновой - пошкодження, що з'явилися під впливом жорсткої радіації, хімічних речовин та інших факторів. Темнова репарація виявлена як у прокаріотів, так і в клітинах еукаріот. У останніх вона вивчається в культурах тканин. Питання про те, чому одні пошкодження репаруючу, а інші ні, залишається відкритим. Якщо репарація не настає, то клітина або гине, або настає мутація.
75. Мутації з'являються постійно в ході процесів, що відбуваються в живій клітині. Основні процеси, що призводять до виникнення мутацій - реплікація ДНК, порушення репарації ДНК і генетична рекомбінація.
Зв'язок мутацій з реплікацією ДНК
Багато спонтанні хімічні зміни нуклеотидів призводять до мутацій, які виникають при реплікації. Наприклад, через дезаминирования цитозину навпроти нього в ланцюг ДНК може включатися урацил (утворюється пара У-Г замість канонічної пари Ц-Г). При реплікації ДНК навпроти урацила в нову ланцюг включається аденін, утворюється пара У-А, а при наступній реплікації вона замінюється на пару Т-А, тобто відбувається транзіциі (точкова заміна пиримидина на інший пиримидин або пурину на інший пурин).
Зв'язок мутацій з рекомбінацією ДНК
З процесів, пов'язаних з рекомбінацією, найбільш часто призводить до мутацій нерівний кросинговер. Він відбувається зазвичай в тих випадках, коли в хромосомі є кілька дупліціроваться копій вихідного гена, що зберегли схожу послідовність нуклеотидів. В результаті нерівного кросинговеру в одній з рекомбінантних хромосом відбувається Дуплікація, а в іншій - делеція.
Зв'язок мутацій з репарацією ДНК
Спонтанні пошкодження ДНК зустрічаються досить часто, такі події мають місце в кожній клітині. Для усунення наслідків подібних ушкоджень є спеціальні репараційні механізми (наприклад, помилковий ділянку ДНК вирізається і на цьому місці відновлюється вихідний). Мутації виникають лише тоді, коли репараційний механізм з якихось причин не працює або не справляється з усуненням пошкоджень. Мутації, що виникають в генах, що кодують білки, відповідальні за репарацію, можуть призводити до багаторазового підвищення (мутаторний ефект) або зниження (антімутаторний ефект) частоти мутації інших генів. Так, мутації генів багатьох ферментів системи ексцизійної репарації призводять до різкого підвищення частоти соматичних мутацій у людини, а це, в свою чергу, призводить до розвитку пігментного ксеродерма і злоякісних пухлин покривів.
77. Існує два різновиди імунітету: клітинний та гуморальний. Пeрвий з них, в котoрая використовуються Т-лімфоцити (тимус-зaвисимости), забезпечує противірусну та протівоопухолeвую захист; вторoй реалізуeтся В-лімфоцитами (тимус-незaвісімимі), вони виробляють антитіла. У рeгуляціі цього процeсса задіяні і Т-лімфоцити. Т-лімфоцити самі по собі неоднoродни і складаються з нескoлькіх видів зі звучними, дaже інтригуючими назвaніямі: кілери ( «вбивці), хелпери (підвищують імунну відповідь), ампліфаери (підсилюють), супресори (пригнічують його), індюсери (стимулюючі) і ін. і Т- і В-лімфоцити, так само, як макрофаги і клeткі крові, проісхoдят із загальної родоначaльной клітини - стовбурової кровотворної клeткі кісткового мозку, прохoдят шлях розвитку від дaнной клітини до імуноцитів, пріобрeтая і втрачаючи певні властивості: отвeчать на антиген, виробляти біологічeскі активн е речовини, продуціровaть антитіла і т. д Тaким чином, в систeма імунітету, котoрая є сложнорегуліруемой, є целaя ієрархія клeток. Їх властивості опредeляются стадією созрeванія на шляху від стовбурової клітини до іммунoціту, ступенем участі в імунній процeсса, його стадією і активністю, а також тим ступенем, в якій відбулося старіння людини або тварини.
Як уже згадувалося, зниження з віком сили імунної відповіді - твердо встановлений факт. Старіння веде до того, що маса тимуса знижується на 90%, а селезінки на 50%. В результаті старіння зменшується і вироблення антитіл, зменшується продукція компонентів, що активують розмноження клітин, зменшується чутливість клітин до регуляторних сигналів, накопичуються речовини, які пригнічують функції імунітету. При цьому кількість родоначальних стовбурових клітин кісткового мозку з віком практично не змінюється. Ще не змінюється теж і загальна кількість лімфоцитів в крові. Але при стабільності В-лімфоцитів старіння призводить до того, що відносне і переважна кількість Т-лімфоцитів зменшується. Тимус-завісімоe ланка імунітету претeрпевает найбільші вікові ізмeненія: зменшується маса тимуса, зменшується продукція і виділення тимических гормонів, здійснюється скорочення тимус-залежних зон в селезінці і лімфовузлах, зменшується переважна і відносна кількість Т-лімфоцитів в лімфоїдних органах, змінюється співвідношення субпопуляцій даних клітин, знижується їх функціональна активність.
Канцерогенез - складний патофізіологічний процес зародження і розвитку пухлини.
На даний момент відомо велика кількість факторів, що сприяють канцерогенезу:
Речовини ароматичної природи (поліциклічні і гетероциклічні ароматичні вуглеводні, ароматичні аміни), деякі метали і пластмаси мають виражений канцерогенні властивості завдяки їх здатності реагувати з ДНК клітин, порушуючи її структуру (мутагенна активність). Канцерогенні речовини у великих кількостях містяться в продуктах горіння автомобільного та авіаційного палива, в тютюнових смолах. При тривалому контакті організму людини з цими речовинами можуть виникнути такі захворювання, як рак легені, рак товстого кишечника і ін. Відомі також ендогенні хімічні канцерогени (ароматичні похідні амінокислоти триптофану), що викликають гормонально залежні пухлини статевих органів.
Сонячна радіація (в першу чергу ультрафіолетове випромінювання) і іонізуюче випромінювання також має високу мутагенною активністю. Так, після аварії Чорнобильської АЕС відзначено різке збільшення захворюваності на рак щитовидної залози у людей, які проживають в зараженій зоні. Тривале механічне або термічне роздратування тканин також є фактором підвищеного ризику виникнення пухлин слизових оболонок і шкіри (рак слизової рота, рак шкіри, рак стравоходу).
Доведено канцерогенна активність вірусу папіломи людини в розвитку раку шийки матки [2], вірусу гепатиту В у розвитку раку печінки, ВІЛ - в розвитку саркоми Капоші. Потрапляючи в організм людини, віруси активно взаємодіють з його ДНК, що в деяких випадках викликає трансформацію власних протоонкогенов людини в онкогени. Геном деяких вірусів (ретровіруси) містить високо активні онкогени, активуються після включення ДНК вірусу в ДНК клітин людини.