Минеральные вещества | Tervisliku toitumise informatsioon

В человеческом организме установлено наличие более 70 химических элементов. Достоверно установлена потребность в более чем 20 биоэлементах. Для обеспечения достаточного количества этих элементов крайне важно, чтобы питание было разнообразным.

Встречающиеся в организме минеральные вещества можно условно разделить на две группы:

• Содержание макроэлементов в организме составляет более 0,01%. Ими являются фосфор (P), кальций (Ca), натрий (Na), калий (K), магний (Mg), сера (S), хлор (Cl) (см Таблица 1).
• Содержание микроэлементов – менее 0,01%, у некоторых даже 0,00001.

Потребность в некоторых микроэлементах установлена, это железо (Fe), цинк (Zn), медь (Cu), йод (I), селен (Se) , марганец (Mn), молибден (Mo), фтор (F), хром (Cr), кобальт (Co), кремний (Si), ванадий (V), бор (B), никель (Ni), мышьяк (As) и олово (Sn).

Помимо них в организме обнаружен целый ряд элементов, функция которых пока не ясна, их появление в организме может быть обусловлено загрязнением окружающей среды и частым соприкосновением с ними. Например, люди, работающие в теплицах, постоянно контактируют с химическими веществами, различные элементы могут быть признаком разного рода заболеваний. В числе таких элементов алюминий (Al), стронций (Sr), барий (Ba), рубидий (Rb), палладий (Pd), бром (Br).

В организм могут попадать и тяжелые, т.е. ядовитые металлы, такие как кадмий (Cd), ртуть (Hg) или свинец (Pb).

Минеральные вещества в нашем организме являются важными компонентами скелета, биологических жидкостей и энзимов и способствуют передаче нервных импульсов.

Люди и животные получают различные биологические элементы из пищи, воды и окружающего воздуха, самостоятельно синтезировать минеральные вещества живые организмы не могут. В растениях минеральные вещества накапливаются из почвы, и их количество зависит от места произрастания и наличия удобрений. В питьевой воде также имеются минеральные вещества, и их содержание зависит от места, откуда получают воду.

Несмотря на то, что человек нуждается в небольших количествах минеральных веществ (макроэлементов в миллиграммах и граммах, микроэлементов – в милли- и микрограммах), в его организме, тем не менее, отсутствуют достаточные запасы минеральных веществ, чтобы нормально перенести их долговременный дефицит. Потребность в минеральных веществах зависит также от возраста, пола и прочих обстоятельств (см Таблица 2). Например, повышенная потребность в железе у женщин связана с менструациями и беременностью, а спортсменам требуется больше натрия, потому что он интенсивно выводится с потом.

Чрезмерные количества минеральных веществ могут привести к сбоям в работе организма, потому что, будучи компонентами биоактивных соединений, они оказывают влияние на регуляторные функции. Получать чрезмерные количества минеральных веществ (за исключением натрия) с пищей практически невозможно, однако это может произойти при чрезмерном употреблении биологически активных добавок и обогащенных минеральными веществами продуктов.

Усвоению минеральных веществ могут препятствовать:

• злоупотребление кофе,
• употребление алкоголя,
• курение,
• некоторые лекарства,
• некоторые противозачаточные таблетки,
• определенные вещества, встречающиеся в некоторых продуктах, например, в ревене и шпинате.

Потери минеральных веществ при тепловой обработке продуктов питания значительно меньше, чем потери витаминов. Однако при рафинировании или очистке часть минеральных веществ удаляется. Поэтому важно есть больше цельнозерновых и нерафинированных продуктов. Минеральные вещества могут образовывать соединения с другими веществами, содержащимися в продуктах питания (например, с оксалатами в ревене), в результате чего организм не может их усвоить.

Таблица 1

Названия и источники важнейших минеральных веществ

Обозначение	Название	Лучшие источники *
Макроэлементы
Na	натрий	поваренная соль (NaCl), готовая еда, сыр, ржаной хлеб, консервы, мясные продукты, оливки, картофельные чипсы
K	калий	растительные продукты: сушеные фрукты и ягоды, орехи, семена, топинамбур, картофель, редис, капуста, зеленые овощи, мука «Кама», свёкла, банан, ржаной хлеб, смородина, томаты
Ca	кальций	молоко и молочные продукты (особенно сыр), миндаль, орехи, семена, рыба (с костями), шпинат
Mg	магний	орехи, семена, мука «Кама», ржаной хлеб, шпинат, бобовые, греча, цельнозерновые продукты, свинина, говядина и курятина, банан, брокколи
P	фосфор	семена, орехи, молочные продукты (особенно сыр), печень, птица, говядина, ржаной хлеб, рыба, цельнозерновые продукты, бобовые
S	сера	продукты с белками, содержащими аминокислоты метионин (зерновые, орехи) и цистеин (мясо, рыба, соевые бобы, зерновые)
Cl	хлор	поваренная соль
Микроэлементы
Fe	железо	печень, кровяная колбаса, семечки, яйца, изюм, ржаной хлеб, нежирная говядина и свинина, цельнозерновые продукты, греча, клубника
Zn	цинк	печень, мясо, мука «Кама», семена, орехи, сыр, ржаной хлеб, бобовые, дары моря (крабы, салака), цельнозерновые продукты, яйца
Cu	медь	печень, какао-порошок, мясо, бобовые, цельнозерновые продукты, семена, орехи, греча, ржаной хлеб, лосось, авокадо, свёкла, дары моря
I	йод	йодированная соль, рыба и другие дары моря, сыр, яйца, некоторые виды ржаного хлеба и йогурта
Se	селен	арахис, печень, рыба и дары моря, семена подсолнечника, мясо

* Количество, содержащееся в 100 г продукта, покрывает не менее 10% суточной потребности взрослой женщины

Таблица 2

Рекомендуемые в зависимости от возраста суточные нормы потребления важнейших минеральных веществ

Возраст	Натрий, мг	Кальций, мг	Калий, г	Магний, мг	Железо, мг	Цинк, мг	Медь, мг	Йод, мкг	Селен, мкг
Дети
6–11 месяцев	до 650	550	1,1	80	8	5	0,3	60	15
12–23 месяца	до 830	600	1,4	85	8	6	0,3	90	25
2–5 лет	до 1580	600	1,8	120	8	6	0,4	90	30
6–9 лет	до 1580	700	2	200	9	7	0,5	120	30
Женщины
10–13 лет	до 2400	900	2,9	300	11	8	0,7	150	40
14–17 лет	до 2400	900	3,1	320	15	9	0,9	150	50
18–30 лет	до 2400	900	3,1	320	15	9	0,9	150	50
31–60 лет	до 2400	800	3,1	320	15	9	0,9	150	50
61–74 лет	до 2400	800	3,1	320	10	9	0,9	150	50
> 75 лет	до 2400	800	3,1	320	10	9	0,9	150	50
Беременные	до 2400	900	3,1	360	15	10	1	175	60
Кормящие матери	до 2400	900	3,1	360	15	11	1,3	200	60
Мужчины
10–13 лет	до 2400	900	3,3	300	11	11	0,7	150	40
14–17 лет	до 2400	900	3,5	380	11	12	0,9	150	60
18–30 лет	до 2400	900	3,5	380	10	9	0,9	150	60
31–60 лет	до 2400	800	3,5	380	10	9	0,9	150	60
61–74 лет	до 2400	800	3,5	380	10	10	0,9	150	60
> 75 лет	до 2400	800	3,5	380	10	10	0,9	150	60

* Для 18–20-летних рекомендуемая суточная доза составляет 900 мг кальция и 700 мг фосфора.
** Потребность в железе зависит от потери железа при менструациях. Для женщин в постменопаузе рекомендуемая дневная доза железа составляет 10 мг.
*** Для достижения сбалансированного содержания железа во время беременности в организме женщины должны иметься запасы железа как минимум на 500 мг больше, чем до беременности. В двух последних триместрах беременности, в зависимости от уровня железа в организме, может потребоваться дополнительный прием железа.
**** На самом деле, селена можно потреблять больше указанной в таблице рекомендованной дозы, поскольку селен по-разному всасывается из разных источников и происходит постоянное обеднение им поверхности, т.е. таблицы питательной ценности продуктов «не поспевают» за истинным положением дел (в них зачастую указываются значения больше реальных).

Максимальные разовые безопасные дозы минеральных веществ и пищевых добавок:

Минеральное вещество	Доза
Кальций (мг)	2500
Фосфор (мг)	3000
Калий  (мг)	3,7*
Железо  (мг)	60
Цинк (мг)	25
Медь (мг)	5
Йод (мкг)	600
Селен (мкг)	300

* Только из биоактивных добавок или обогащенной пищи

Какие бывают антибиотики? – статья на сайте Аптечество, Нижний Новгород

Антибиотики– это группа препаратов, которые используются в лечении бактериальных инфекций. Бактерии – это живые микроорганизмы, которые проникнув в организм человека, начинают активную жизнедеятельность и размножение. Эффект антибактериальной терапии заключается в непосредственном уничтожении возбудителя, а также замедлении размножения болезнетворных микроорганизмов. В связи с эти антибактериальные препараты делятся на 2 большие группы: бактерицидные – уничтожающие саму бактерию, а также бактериостатические, подавляющие их рост. Кроме этого, антибиотики обладают узким и широким спектром действия. Препараты узкого спектра действия уничтожают инфекцию избирательно, в то время как лекарства широкого спектра уничтожают большую часть микроорганизмов, в том числе и тех, которые приносят пользу человеку. Какие антибиотики принимать для лечения различных заболеваний должен решать врач после постановки диагноза. Принимать такие препараты на свое усмотрение чревато осложнениями.

Фторхинолоны

Подавляют активность ферментов, принимающих участие в формировании бактериальной ДНК, в результате чего инфекция погибает. Препараты выпускаются в виде таблеток, инъекций, офтальмологических капель. Показания к назначению:

Препараты этой группы:

• Ципрофлоксацин;

• Офлоксацин;

• Пефлоксацин;

• Норфлоксацин.

Аминогликозиды

Средства обширного спектра действия, уничтожающие большинство видов грамотрицательных аэробных и факультативных бактерий. Действующее вещество нарушает процесс синтеза белка, в результате чего патоген разрушается и погибает.

Аминогликозиды плохо усваиваются при пероральном приеме, поэтому, как правило, они назначаются в виде внутривенных или внутримышечных инъекций. Представители этой группы:

• Амикацин;

• Гентамицин;

• Канамицин;

• Неомицин;

• Плазомицин;

• Стрептомицин.

Как правило, эти препараты применяются в комбинации с другими антибиотиками для лечения таких инфекционных заболеваний:

Тетрациклины

Антибиотики бактериостатического действия, которые задерживают рост патогенных микрорганизмов, но не уничтожают их полностью. В результате размножение инфекции прекращается, и она постепенно погибает.

Тетрациклины обладают широким спектром действия, обладая выраженной активностью в отношении аэробных грамположительных и грамотрицательных бактерий. Тетрациклины не назначаются детям младше 8 лет, так как при длительном приеме вызывают ряд серьезных осложнений.

Препараты этой группы могут назначаться и в таблетированных формах и в виде инъекций. Для лечения офтальмологических инфекций выпускаются мази, действующим веществом которых выступает тетрациклин.

Лекарства:

• Доксициклин;

• Миноциклин;

• Тетрациклин;

• Окситетрациклин.

Заболевания, при которых назначаются тетрациклины:

Макролиды

Подавляют жизнедеятельность и препятствуют размножению анаэробных и аэробных грамположительных бактерий. Препараты этой группы используются при лечении бронхолегочных инфекций, тонзиллита, отита, скарлатины, кишечных инфекций. Лекарства, которые входят в эту группу:

• Эритромицин;

• Азитромицин;

• Кларитромицин;

• Спирамицин.

Пенициллы

Группа антибиотиков, продуцируемых плесневыми грибами Penicillium. Пенициллы активны в отношении большинства грамположительных, а также некоторых грамотрицательных бактерий. Препараты этой группы:

• Амоксициллин;

• Аугуметин;

• Амоксиклав;

•  Флемоксин Слютаб.

Цефалоспорины

Это бактерицидные бета- бета-лактамные антибиотики, нарушающие синтез белков клетки. Существует 5 поколений цефалоспоринов. Действующее вещество хорошо проникает в большинство жидкостей организма, обладая выраженным бактерицидным эффектом. Цефалоспорины используются при неосложненных инфекциях кожи и мягких тканей, вызванных стафилококковой и стрептококковой бактерией. Препараты этой группы:

• Цефтриаксон;

• Цефодокс;

• Цефикс;

• Цепефим.

Бактерии – организмы, которые живут недолго, но, чтобы восстановить свою популяцию, они быстро размножаются, и, соответственно, быстро мутируют, приспосабливаясь к новым жизненным условиям. Микроорганизмы, выжившие после приема антибиотиков, приобретают устойчивость к ним.

Их потомки тоже становятся неуязвимыми к определенному препарату.

Антибиотикорезистентность – распространенная проблема современного человека, которая становится причиной серьезных осложнений. Человек, который перепробовал множество антибиотиков, то есть, занимался самолечением, входит в группу риска пациентов, обладающих антибиотикоустойчивостью. Очень часто они погибают раньше, чем специалист сможет подобрать препарат, работающий против конкретного возбудителя. Поэтому важно соблюдать рекомендации доктора и принимать антибактериальные средства строго по индивидуальной схеме.

Деление клеток

Деление клеток состоит из двух фаз — ядерных делений , за которыми следует цитокинез. Деление ядра разделяет генетический материал в ядре, тогда как цитокинез разделяет цитоплазму. Различают два вида деления ядра — митоз и мейоз. Митоз делит ядро ​​так, что обе дочерние клетки генетически идентичны. Напротив, мейоз представляет собой редукционное деление, в результате которого образуются дочерние клетки, содержащие половину генетической информации родительской клетки.

Первый этап митоза или мейоза начинается с конденсации генетического материала, хроматина, в плотно свернутые тела, хромосом.  Каждая хромосома состоит из двух идентичных половинок, называемых сестринскими хроматидами,  , которые соединяются в центромере.  Каждая хроматида состоит из одной плотно закрученной молекулы ДНК. Соматические клетки (все клетки тела, кроме яйцеклеток и сперматозоидов) являются диплоидными клетками, поскольку каждая клетка содержит две копии каждой хромосомы. Пара таких хромосом называется гомологичной парой.

гомологичная пара хромосом,  один гомолог происходит от материнского родителя, другой — от отцовского родителя. У человека 46 хромосом (23 гомологичные пары). У самцов всего 22 гомологичные пары (аутосомы) и одна негомологическая пара — половые хромосомы X и Y.

Когда клетка не делится, хроматин заключен в четко очерченную ядерную оболочку, внутри ядра видны одно или несколько ядрышек, а две центросомы (каждая содержит две центриоли) лежат рядом друг с другом вне ядерной оболочки. Эти особенности характерны для интерфаза,  неделящийся, но метаболически активный период клеточного цикла (рис. 1). Когда начинается деление клеток, эти особенности меняются, как описано в следующих разделах.

Рисунок 1. Стадии клеточного цикла.

Митоз

В митозе  (прилагательное, митотический) есть четыре фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза (рис. 2):

• Во время профазы, ядрышки исчезают, хроматин конденсируется в хромосомы, ядерная оболочка разрушается и собирается митотическое веретено. Развитие митотического веретена начинается, когда центросомы расходятся к противоположным концам (полюсам) ядра. По мере того, как они расходятся, из каждой центросомы развиваются микротрубочки, увеличивающиеся в длину за счет добавления тубулиновых единиц. Микротрубочки от каждой центросомы соединяются со специализированными областями центромеры, называемыми 9.0009 кинетохоры.  Микротрубочки тянут кинетохоры, перемещая хромосомы вперед и назад к одному полюсу, затем к другому.
  Внутри веретена также есть микротрубочки, которые перекрываются в центре веретена и не прикрепляются к хромосомам.

• Метафаза  начинается, когда хромосомы распределяются по метафазной пластинке, плоскости, лежащей между двумя полюсами веретена. Метафаза заканчивается, когда микротрубочки, все еще прикрепленные к кинетохору, разделяют каждую хромосому на две хроматиды. Каждая хроматида имеет центромеру и кинетохоры. После отделения от своей сестринской хроматиды каждая хроматида называется хромосомой. (Чтобы подсчитать количество хромосом в любой момент времени, подсчитайте количество центромер.)

• Анафаза  начинается после разделения хромосом на отдельные хроматиды. Во время анафазы микротрубочки, соединенные с хроматидами (теперь хромосомами), укорачиваются, эффективно притягивая хромосомы к противоположным полюсам. Перекрывающиеся микротрубочки, происходящие из противоположных центросом, но не прикрепленные к хромосомам, взаимодействуют, раздвигая полюса дальше друг от друга. В конце анафазы каждый полюс имеет полный набор хромосом, такое же количество хромосом, как и исходная клетка. (Поскольку она состоит только из одной хроматиды, каждая хромосома содержит только одну копию молекулы ДНК.)

• Телофаза  завершает ядерное деление. Во время этой фазы вокруг каждого полюса развивается ядерная оболочка, образующая два ядра. Хромосомы внутри каждого из этих ядер расходятся в хроматин, и ядра появляются снова. Одновременно происходит цитокинез, разделяющий цитоплазму на две клетки. Микрофиламенты образуют кольцо внутри плазматической мембраны между двумя новообразованными ядрами. По мере того как микрофиламенты укорачиваются, они действуют как кисетные нити, втягивая плазматическую мембрану в центр, разделяя клетку на две дочерние клетки. Канавка, которая образуется при затягивании кошельковых шнурков, называется 9.0003 борозда дробления.

Рисунок 2. Размножение клеток и четыре стадии митоза.

После завершения митоза и начала интерфазы клетка начинает период роста. Рост начинается во время первой фазы, называемой G ₁ (разрыв), и продолжается через фазы S (синтез) и G ₂  . Также во время S-фазы синтезируется вторая молекула ДНК для каждой хромосомы. В результате этой репликации ДНК каждая хромосома получает вторую хроматиду. Во время G ₂  период роста, подготовлен материал для следующего митотического деления. Промежуток времени от одного клеточного деления до G ₁ , S и G ₂ называется клеточным циклом (рис. 1).

Клетка, которая начинает митоз в диплоидном состоянии, то есть с двумя копиями каждой хромосомы, завершит митоз с двумя копиями каждой хромосомы. Однако каждая из этих хромосом будет состоять только из одной хроматиды или одной молекулы ДНК. Во время интерфазы вторая молекула ДНК реплицируется с первой, так что, когда начнется следующее митотическое деление, каждая хромосома снова будет состоять из двух хроматид.

Мейоз

Мейоз  (прилагательное, мейотический) очень похож на митоз. Основное отличие состоит в том, что мейоз состоит из двух групп делений: мейоза I и мейоза II (рис. 3). В мейозе I гомологичные хромосомы спариваются на метафазной пластинке, а затем мигрируют к противоположным полюсам. В мейозе II хромосомы распространяются по метафазной пластинке, а сестринские хроматиды расходятся и мигрируют к противоположным полюсам. Таким образом, мейоз II аналогичен митозу. Ниже приводится краткое изложение каждой стадии мейоза:

• Профаза I начинается подобно профазе митоза. Ядрышко исчезает, хроматин конденсируется в хромосомы, разрушается ядерная оболочка и развивается веретенообразный аппарат. Однако после конденсации хромосом их поведение отличается от митоза. Во время профазы I гомологичные хромосомы спариваются, процесс, называемый синапсисом .  Эти пары гомологичных хромосом называются тетрадами  (группа из четырех хроматид) или бивалентами. Во время синапса соответствующие области образуют тесные ассоциации, называемые chiasmata  (единственное число, хиазма) вдоль несестринских хроматид. Хиазмы — это участки, где происходит обмен генетическим материалом между несестринскими гомологичными хроматидами, процесс, называемый кроссинговер .  В результате происходит смешивание генетического материала обоих родителей, процесс, называемый генетической рекомбинацией.

• В метафазе I гомологичные пары хромосом распределяются по метафазной пластинке. Микротрубочки, отходящие от одного полюса, прикрепляются к кинетохорам одного члена каждой гомологичной пары. Микротрубочки с другого полюса соединяются со вторым членом каждой гомологичной пары.

• Анафаза I начинается, когда гомологи внутри тетрад разъединяются, поскольку они притягиваются к противоположным полюсам.

• В телофазе I хромосомы достигают соответствующих полюсов, и вокруг них развивается ядерная оболочка. Обратите внимание, что каждый полюс сформирует новое ядро, которое будет иметь половину числа хромосом, но каждая хромосома будет содержать две хроматиды. Поскольку дочерние ядра будут иметь половину числа хромосом, клетки, которые они в конечном итоге сформируют, будут гаплоидными.

• Происходит цитокинез с образованием двух дочерних клеток. Может следовать короткая интерфаза, но репликации хромосом не происходит. Вместо этого в обоих дочерних ядрах начинается вторая часть мейоза.

• В профазе II ядерная оболочка исчезает и развивается веретено. Отсутствуют хиазмы и кроссинговер генетического материала, как в профазе I.

• В метафазе II хромосомы располагаются на метафазной пластинке поодиночке (а не тетрадами, как в метафазе I). Единичное выравнивание хромосом — это именно то, что происходит при митозе, за исключением того, что теперь число хромосом вдвое меньше.

• Анафаза II начинается, когда каждая хромосома разделяется на две хроматиды микротрубочками веретенообразного аппарата. Хроматиды (теперь хромосомы) мигрируют к своим полюсам. Опять же, это именно то, что происходит при митозе, за исключением того, что теперь число хромосом вдвое меньше.

• В телофазе II ядерная оболочка вновь появляется на каждом полюсе и происходит цитокинез. Конечным результатом мейоза являются четыре гаплоидные клетки. Каждая клетка содержит половину числа хромосом, и каждая хромосома состоит только из одной хроматиды.

Рисунок 3. Стадии мейоза.

Мейоз заканчивается четырьмя гаплоидными дочерними клетками, каждая из которых имеет половину числа хромосом (по одной хромосоме от каждой гомологичной пары). Это гамет , то есть яйцеклетки и сперматозоиды. Слияние яйцеклетки и сперматозоида, оплодотворение (сингамия ), дает начало диплоидной клетке, зиготе .  Одноклеточная зигота затем делится митозом с образованием многоклеточного зародыша плода, а через девять месяцев — новорожденного. Обратите внимание, что одна копия каждой пары хромосом в зиготе происходит от одного родителя, а вторая копия — от другого родителя. Таким образом, пара гомологичных хромосом в диплоидной зиготе представляет собой как материнское, так и отцовское наследие.

Репликация ДНК

Во время S фазы интерфазы собирается вторая хроматида. Вторая хроматида содержит точно такую ​​же ДНК, что и первая хроматида. Процесс копирования, называемый репликацией ДНК, , включает разделение («распаковывание») молекулы ДНК на две нити, каждая из которых служит шаблоном для сборки новой комплементарной нити. В результате получаются две идентичные двухцепочечные молекулы ДНК, состоящие из одной нити старой ДНК (матричной нити) и одной нити новой реплицированной ДНК (комплементарной нити).

Ниже приведены этапы дублирования ДНК. Изучая шаги, обратитесь к рисунку 4:

• Каждая цепь ДНК помечена как 3#x2032 и 5#x2032. Область 3#x2032 заканчивается гидроксильной группой, а область 5#x2032 заканчивается фосфатной группой.

• Фермент геликаза «расстегивает» (раскручивает) спираль ДНК, образуя Y-образную репликативную вилку. Примечание. ДНК, показанная на рисунке 4, не имеет спиральной формы; он нарисован в параллельной форме для простоты понимания.

• РНК-праймеры «вносят» соответствующие пары оснований в каждую из исходных цепей. ДНК-полимераза — это фермент, который связывает пары оснований вместе, но он может работать только в направлении от 5#x2032 до 3#x2032.

• Другая исходная цепочка также должна быть «собрана» от 5#x2032 до 3#x2032, так что она будет собрана в обратном порядке.

• Чтобы связать эти пары оснований с исходной цепью, другой фермент, называемый ДНК-лигаза  необходима. Это называется «отстающей нитью», поскольку на ее сборку уходит больше времени.

Рисунок 4. Репликация ДНК.

Мутации

Процесс репликации ДНК чрезвычайно точен; однако ошибки могут возникать, когда нуклеотидные основания между цепями ДНК иногда неправильно спариваются. Кроме того, ошибки в молекулах ДНК могут возникать в результате воздействия излучения (например, ультрафиолетового или рентгеновского) или различных реактивных химических веществ. Когда возникают ошибки, доступны механизмы восстановления для внесения исправлений.

Если ошибка ДНК не исправлена, она становится мутацией. Мутация   – это любая последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК, которая не совпадает в точности с исходной молекулой ДНК, из которой она была скопирована. Мутации включают в себя неправильный нуклеотид (замещение), отсутствующий нуклеотид (делеция) или дополнительный нуклеотид, отсутствующий в исходной молекуле ДНК (вставка). Когда происходит инсерционная мутация, все последующие нуклеотиды смещаются на одну позицию, вызывая мутацию со сдвигом рамки считывания. Радиация или химические вещества, вызывающие мутации, называются  мутагены.  Мутагены, которые активируют неконтролируемый рост клеток (рак), называются канцерогенами.

Синтез белка

ДНК в хромосомах содержит генетические инструкции, которые регулируют развитие, рост и метаболическую активность клеток. Инструкции ДНК определяют, будет ли клетка принадлежать гороху, человеку или какому-то другому организму, а также устанавливают специфические характеристики клетки в этом организме. Например, ДНК в клетке может установить, что это клетка человека. Если во время развития она становится клеткой радужной оболочки любого глаза, ДНК будет направлять другую информацию, соответствующую ее местонахождению в организме, например, образование коричневого, синего или другого пигмента. Таким образом, ДНК управляет клеткой, поскольку содержит коды полипептидов. Многие полипептиды представляют собой ферменты, регулирующие химические реакции и влияющие на результирующие характеристики клетки. Таким образом, с молекулярной точки зрения признаки являются конечными продуктами метаболических процессов, регулируемых ферментами. А ген  определяется как сегмент ДНК, который кодирует определенный фермент или другой полипептид (гипотеза «один ген — один полипептид»).

Процесс, который описывает, как из ДНК образуются ферменты и другие белки, называется синтезом белка.  В синтезе белка есть три этапа: транскрипция, процессинг РНК и трансляция. В транскрипции молекулы ДНК используются в качестве матрицы для создания РНК. После транскрипции процессинг РНК модифицирует молекулу РНК делециями и добавлениями. При трансляции обработанные молекулы РНК используются для сборки аминокислот в полипептид.

Во время транскрипции образуются три вида молекул РНК:

• Информационная РНК (мРНК)  – это одноцепочечная РНК, которая обеспечивает матрицу, используемую для секвенирования аминокислот в полипептид. Триплетная группа из трех соседних нуклеотидов на мРНК, называемая кодоном , кодирует одну конкретную аминокислоту. Существует 64 возможных способа расположения четырех нуклеотидов в триплетных комбинациях (4 × 4 × 4 = 64 возможных кодона). Генетический код представляет собой таблицу информации, которая обеспечивает «расшифровку» для каждого кодона, то есть идентифицирует аминокислоту, определяемую каждой из возможных 64 комбинаций кодонов. Например, кодон, состоящий из трех нуклеотидов цитозин-гуанин-аденин (CGA), кодирует аминокислоту аргинин. См. рис. 5.

Как пользоваться картой:

              1. Код производства аминокислоты лейцина:

.

                    CUA, CUG, CUC, CUU, UUA или  UUG.

              2    Код производства аминокислоты лизина: AAA или

    ААГ.

              3.   Код аминокислоты цистеин – UGU или UGC.

• Транспортная РНК (тРНК) представляет собой короткую молекулу РНК (состоящую примерно из 80 нуклеотидов), которая используется для транспортировки аминокислот в соответствующие места на матрице мРНК. Взаимодействия между различными частями молекулы тРНК приводят к образованию пар оснований между нуклеотидами, складывая тРНК таким образом, что она образует трехмерную молекулу. (В двух измерениях тРНК напоминает три части листа клевера.) Один конец тРНК присоединяется к аминокислоте. Другая часть тРНК, определяемая триплетной комбинацией нуклеотидов, представляет собой антикодон. Во время трансляции антикодон тРНК соединяется с кодоном мРНК.

• Молекулы рибосомной РНК (рРНК) являются строительными блоками рибосом. Ядрышко представляет собой комплекс ДНК, активно транскрибирующийся в рРНК. Внутри ядрышка различные белки, импортированные из цитозоля, собираются вместе с рРНК, образуя большие и малые субъединицы рибосомы. Вместе две субъединицы образуют рибосому, которая координирует активность мРНК и тРНК во время трансляции. Рибосомы имеют три сайта связывания: один для мРНК, один для тРНК, несущей растущую полипептидную цепь, и один для второй тРНК, доставляющей следующую аминокислоту, которая будет вставлена ​​в растущую полипептидную цепь.

Рисунок 5. Комбинации производства аминокислот.

Вот подробности транскрипции, процессинга РНК и синтеза белка (см. также рисунки 6 и 7):

• Во время транскрипции РНК-полимераза присоединяется к промоторным областям ДНК и расщепляет ДНК на две нити. (См. шаг 1 на рис. 6.)

• Когда РНК-полимераза распаковывает ДНК, она собирает новые нуклеотиды, используя одну цепь ДНК в качестве матрицы. В отличие от процесса репликации ДНК, новые нуклеотиды представляют собой нуклеотиды РНК, и транскрибируется только одна цепь ДНК. (См. шаг 2 на рис. 6.)

• Транскрипция продолжается до тех пор, пока РНК-полимераза не достигнет специальной последовательности нуклеотидов, которая служит точкой терминации. РНК-полимераза и вновь созданная молекула РНК высвобождаются. Эта вновь созданная молекула РНК может быть мРНК, тРНК или рРНК, в зависимости от того, какой сегмент ДНК транскрибируется. (См. шаг 3 на рис. 6.)

• Во время процессинга РНК вновь созданные молекулы мРНК претерпевают два вида изменений. В первой модификации некодирующие промежуточные последовательности, называемые интронов удаляются, оставляя только экзонов, последовательностей, которые выражают код полипептида. Вторая модификация добавляет две специальные последовательности — 5-дюймовый кэп на одном конце мРНК и поли-А-хвост на другом конце. (См. шаги 4A, 4B и 4C на рис. 6.)

• мРНК, тРНК и рибосомные субъединицы транспортируются через ядерную оболочку в цитоплазму. В цитоплазме аминокислоты присоединяются к одному концу тРНК. (См. шаги 5A, 5B и 5C на рис. 7.)

• Трансляция начинается, когда малая и большая рибосомные субъединицы прикрепляются к одному концу мРНК. Кроме того, тРНК (с антикодоном UAC), несущая аминокислоту метонин, присоединяется к мРНК (в «стартовом» кодоне AUG) внутри рибосомы. (См. шаг 6 на рис. 7.)

• Вторая тРНК, также несущая аминокислоту, прибывает и заполняет вторую позицию тРНК. Кодон на мРНК определяет, какая тРНК (и, следовательно, какая аминокислота) занимает вторую позицию. (Шаг 7 на рис. 7 показывает входящую тРНК, приближающуюся к еще не освободившейся позиции.)

• Аминокислота первой тРНК присоединяется к аминокислоте второй тРНК, образуя пару аминокислот. Затем высвобождается первая тРНК. Рибосома перемещается по одной позиции кодона, тем самым ставя вторую тРНК в первую позицию и освобождая вторую позицию. (Шаг 8 на рис. 7 показывает этот процесс после того, как несколько тРНК доставили аминокислоты.)

• Новая тРНК (со своей аминокислотой) заполняет вакантное место. Теперь две аминокислоты, удерживаемые тРНК в первом положении, переносятся на аминокислоту вновь прибывшей тРНК, образуя полипептидную цепь из трех аминокислот. Опять же, тРНК в первой позиции высвобождается, рибосома перемещается по одной позиции кодона, а вторая позиция тРНК остается вакантной.

• Процесс продолжается, поскольку новые тРНК приносят больше аминокислот. По мере поступления каждой новой тРНК полипептидная цепь удлиняется на одну новую аминокислоту, увеличиваясь в последовательности и длине в соответствии с кодонами на мРНК. (См. шаг 9 на рис. 7.) В конце концов, встречается «стоп-кодон», такой как UAG, и высвобождаются субъединицы рибосомы и полипептид.

Рисунок 6. Транскрипция и процессинг РНК.

Рисунок 7. Стадии синтеза белка.

После высвобождения полипептида взаимодействие между аминокислотами придает белку особую трехмерную форму. Последующий процессинг эндоплазматическим ретикулумом или тельцами Гольджи может привести к окончательным модификациям до того, как белок начнет функционировать как структурный элемент или фермент.

Деление клеток — Митоз и мейоз

показать/скрыть слова, чтобы знать

Клетка: крошечный строительный блок, который содержит всю информацию, необходимую для выживания любого растения или животного. Это также самая маленькая единица жизни… подробнее

Хромосома: длинная нитевидная молекула, состоящая из химического вещества, называемого ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), которая удерживается вместе специальными белками и видна (в сильный микроскоп) во время клеточного деления… подробнее

Диплоидная клетка : клетка с двумя наборами хромосом (всего 46 хромосом). .. подробнее

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота): молекулярных инструкций, определяющих развитие и функционирование всех живых существ…подробнее

Гаплоидная клетка: клетка только с одним набором хромосом… подробнее

Органелла: « маленький орган «. Внутренний орган клетки… подробнее

Уникальный: единственный в своем роде.

Откуда берутся клетки?

Трехмерное изображение клетки мыши на последних стадиях клеточного деления (телофаза). (Изображение предоставлено Lothar Schemelleh)

Иногда вы случайно прикусываете губу или содраете кожу с колена, но рана заживает в течение нескольких дней. Это магия? Или есть другое объяснение?

Каждый день, каждый час, каждую секунду в вашем организме происходит одно из самых важных событий в жизни — клетки делятся. Когда клетки делятся, они создают новые клетки. Одна клетка делится, образуя две клетки, а эти две клетки затем делятся, образуя четыре клетки, и так далее. Мы называем этот процесс «клеточным делением» и «клеточным размножением», потому что новые клетки образуются при делении старых клеток. Способность клеток делиться уникальна для живых организмов.

Почему клетки делятся?

Клетки делятся по многим причинам. Например, когда вы снимаете кожу с колена, клетки делятся, чтобы заменить старые, мертвые или поврежденные клетки. Клетки также делятся, чтобы живые существа могли расти. Когда организмы растут, это происходит не потому, что клетки становятся больше. Организмы растут, потому что клетки делятся, чтобы произвести все больше и больше клеток. В человеческом организме почти два триллиона клеток делятся каждый день.

Наблюдайте за делением клеток в этом покадровом видео клетки животного (вверху) и клетки бактерии E. coli (внизу). Видео сжимает 30 часов митотического деления клеток до нескольких секунд. (Видео Национального института генетики)

Сколько клеток в вашем теле?

Мы с вами начинали как одна клетка, или то, что вы бы назвали яйцом. К тому времени, когда вы станете взрослым, у вас будет триллион клеток. Это число зависит от размера человека, но биологи оценивают его примерно в 37 триллионов клеток. Да, это триллион с буквой «Т».

Откуда клетки узнают, когда делиться?

При клеточном делении делящаяся клетка называется «родительской» клеткой. Родительская клетка делится на две «дочерние» клетки. Затем процесс повторяется в так называемом клеточном цикле.

Деление раковой клетки легкого (Изображение из NIH)

Клетки регулируют свое деление, общаясь друг с другом с помощью химических сигналов от специальных белков, называемых циклинами. Эти сигналы действуют как переключатели, сообщающие клеткам, когда начинать деление, а затем — когда прекращать деление. Для клеток важно делиться, чтобы вы могли расти и чтобы ваши порезы заживали. Также важно, чтобы клетки вовремя прекратили делиться. Если клетка не может остановить деление, когда оно должно было остановиться, это может привести к заболеванию, называемому раком.

Некоторые клетки, например клетки кожи, постоянно делятся. Нам необходимо постоянно производить новые клетки кожи, чтобы заменить клетки кожи, которые мы теряем. Знаете ли вы, что каждую минуту мы теряем от 30 000 до 40 000 омертвевших клеток кожи? Это означает, что мы теряем около 50 миллионов клеток каждый день. Это очень много клеток кожи, которые нужно заменить, так что деление клеток в клетках кожи так важно. Другие клетки, такие как нервные клетки и клетки мозга, делятся гораздо реже.

Как делятся клетки

В зависимости от типа клетки существует два способа деления клеток — митоз и мейоз. Каждый из этих способов клеточного деления имеет свои особенности. Одним из ключевых отличий митоза является то, что одна клетка делится на две клетки, которые являются копиями друг друга и имеют одинаковое количество хромосом. Этот тип клеточного деления хорош для основного роста, восстановления и поддержания. В мейозе клетка делится на четыре клетки, которые имеют половину числа хромосом. Уменьшение числа хромосом вдвое важно для полового размножения и обеспечивает генетическое разнообразие.

Митоз Деление клеток

Митоз — это способ деления соматических или нерепродуктивных клеток. Соматические клетки составляют большую часть тканей и органов вашего тела, включая кожу, мышцы, легкие, кишечник и волосковые клетки. Репродуктивные клетки (например, яйца) не являются соматическими клетками.

При митозе важно помнить, что каждая дочерняя клетка имеет те же хромосомы и ДНК, что и родительская клетка. Дочерние клетки от митоза называются диплоидными клетками. Диплоидные клетки имеют два полных набора хромосом. Поскольку дочерние клетки имеют точные копии ДНК своих родительских клеток, в нормальных здоровых клетках генетическое разнообразие не создается путем митоза.

Митозное деление клеток создает две генетически идентичные дочерние диплоидные клетки. Здесь показаны основные этапы митоза. (Изображение Mysid из Science Primer и Национального центра биотехнологической информации)

Клеточный цикл митоза

Прежде чем клетка начнет делиться, она находится в «интерфазе». Кажется, что клетки должны постоянно делиться (помните, что в вашем теле каждый день происходит 2 триллиона клеточных делений), но на самом деле каждая клетка проводит большую часть своего времени в интерфазе. Интерфаза – это период, когда клетка готовится к делению и началу клеточного цикла. В это время клетки накапливают питательные вещества и энергию. Родительская клетка также делает копию своей ДНК, чтобы разделить поровну между двумя дочерними клетками.

Процесс деления митоза состоит из нескольких стадий или фаз клеточного цикла — интерфазы, профазы, прометафазы, метафазы, анафазы, телофазы и цитокинеза — для успешного образования новых диплоидных клеток.

Клеточный цикл митоза включает несколько фаз, в результате которых образуются две новые диплоидные дочерние клетки. Каждая фаза выделена здесь и показана с помощью световой микроскопии с флуоресценцией. Нажмите на изображение, чтобы узнать больше о каждом этапе. (Изображение из колледжа OpenStax с измененной работой Марианы Руис Вильярреал, Роя ван Хишина и Центра Уодсворта.)

Когда клетка делится во время митоза, некоторые органеллы делятся между двумя дочерними клетками. Например, митохондрии способны расти и делиться во время интерфазы, поэтому каждая дочерняя клетка имеет достаточное количество митохондрий. Однако аппарат Гольджи разрушается перед митозом и собирается заново в каждой из новых дочерних клеток. Многие особенности того, что происходит с органеллами до, во время и после клеточного деления, в настоящее время исследуются. (Вы можете узнать больше о клеточных частях и органеллах, нажав здесь.)

Мейозное деление клеток 

Мейоз — еще один основной способ деления клеток. Мейоз — это деление клеток, при котором образуются половые клетки, такие как женские яйцеклетки или мужские сперматозоиды. Что важно помнить о мейозе? В мейозе каждая новая клетка содержит уникальный набор генетической информации. После мейоза сперматозоиды и яйцеклетки могут объединиться, чтобы создать новый организм.

Благодаря мейозу у всех организмов, размножающихся половым путем, существует генетическое разнообразие. Во время мейоза небольшая часть каждой хромосомы отрывается и присоединяется к другой хромосоме. Этот процесс называется «кроссинговер» или «генетическая рекомбинация». Генетическая рекомбинация является причиной того, что полные братья и сестры, полученные из яйцеклеток и сперматозоидов от одних и тех же двух родителей, могут сильно отличаться друг от друга.

Клеточный цикл мейоза состоит из двух основных стадий деления — мейоза I и мейоза II. Конечным результатом мейоза являются четыре гаплоидные дочерние клетки, каждая из которых содержит генетическую информацию, отличающуюся друг от друга и от родительской клетки. Нажмите, чтобы узнать больше. (Изображение из Science Primer Национального центра биотехнологической информации. )

Клеточный цикл мейоза

Мейоз состоит из двух циклов клеточного деления, которые удобно называть Мейозом I и Мейозом II. В мейозе I число хромосом уменьшается вдвое, а также происходит кроссинговер. Мейоз II вдвое уменьшает количество генетической информации в каждой хромосоме каждой клетки. Конечным результатом являются четыре дочерние клетки, называемые гаплоидными клетками. Гаплоидные клетки имеют только один набор хромосом — вдвое меньше, чем у родительской клетки.

Перед началом мейоза I клетка проходит интерфазу. Как и при митозе, родительская клетка использует это время для подготовки к клеточному делению, собирая питательные вещества и энергию и создавая копию своей ДНК. На следующих этапах мейоза эта ДНК будет меняться местами во время генетической рекомбинации, а затем делиться между четырьмя гаплоидными клетками.

Так что помните, Митоз — это то, что помогает нам расти, а Мейоз — это то, почему мы все уникальны!

---

Каталожные номера:

Бьянкони Э.