Программа
КВАЛИФИкационнОГО ЭКЗАМЕНА ДЛЯ ПРЕТЕНДЕНТОВ НА УЧЕНУЮ СТЕПЕНЬ ДОКТОРА НАУК ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ
03.00.13 – клеточная биология и биология развития
Программа утверждена на заседании Научного совета 16.07.2013.Tib. 16.01 при Институте иммунологии АН РУз и Ташкентской медицинской академии (18 сентября 2013 года протокол №1).
Ташкент-2013
1.ВВЕДЕНИЕ
Место и роль клеточной биологии в системе биологических наук. Цели и задачи клеточной биологии. Соотношение клеточной биологии и других биологических дисциплин. Развитие клеточной биологии на современном этапе. Роль и задачи клеточной биологии в процессе интенсификации и повышения эффективности народного хозяйства
II. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТОК.
Световая микроскопия. Фазово-контрастная, интерференционная, поляризационная микроскопия. Электронная микроскопия. Прижизненное окрашивание клеток. Флорохромы. Люминесцентная микроскопия. Методы фиксации и окрашивания клеток и тканей. Цитохимческие методы. Цитофотметрия. Иммуноморфологические методы: метод Кунса, метод Ерне. Радиоозотопные методы в исследовании клеток. Радиоавтография.
Разделение клеточных популяций. Поточная цитофлуориметрия. Разделение в градиенте плотности. Иммунологические методы разделения клеток. Фракционирование компонентов клетки. Методы ультрацентрифугирования. Хроматографическое разделе-ние компонентов - клетки. Электрофорез. Изоэлектрофокусирование. Двумерный электрофорез. Иммуноферментный анализ. Иммунодиффузные методы исследования клеточных антигенов.
Методы магнитной радиоспектроскопии: ядерный магнитный резонанс, электронный парамагнитный резонанс, электронный парамагнитный резонанс спиновых меток. Рентгеноструктурный анализ.
Методы культивирования клеток животных. Методы выделения первичных культур. Клонирование. Органные структуры. Монослойные структуры. Суспензионные структуры. Трансформация клеток в культуре. Клеточные линии. Старение культур. Особенности культивирования клеток растений.
Клеточная инженерия животных и растений. Гибридизация соматических клеток. Гетерокарионы, синкарионы. Реконструкция клеток. Понятие о гибридах. Гибридома. Получение моноклональных антител, способы и перспективы их использования. Методы введения в клетку макромолекул и других клеточных компонентов. Микроинъекций. Пересадка ядер.
Специфические методы переноса генов. Плазмы и вирусы как векторы. Методы переноса генов в эмбриональные и половые клетки. Получение трансгенных животных. Введение макромолекул с помощью липосом.
Проблемы и перспективы направленного транспорта лекарств. Клеточная инженерия и биотехнология.
III. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ.
Процесс самовоспроизведения клетки. Наследственность клетки и генетический код. Роль нуклеиновых кислот в реализации наследственной программы самовоспроизведения клетки. ДНК. РНК. Ядерная и цитоплазматическая наследственность.
Структурно - функциональная организация ДНК в ядре клетки. Хромосомы. Функциональная роль нуклеусом.
Клеточный цикл. Фазы клеточного цикла. Продолжительность фаз клеточного цикла. Интерфаза. Интерфазное ядро и цитоплазма. Пространственное разделение процессов транскрипции и трансляции и их роль в регуляции клеточного метаболизма. Элементы клеточного контроля процесса транскрипции. РНК-полимеразы. Ядерная оболочка. Модели ядерных пор.
Роль внутренней мембранной сети в пространственном разделении внутриклеточных процессов. Эндоплазматический ретикулум: шероховатый и гладкий. Связь рибосом с эндоплазматическим ретикулумом. Синтез белка. Перенос белка в цистерны эндоплазматического ретикулума в процессе трансляции. Факторы трансляции, ингибиторы трансляции, антибиотики. Энергетика трансляции. тРНК. Аминоацил - РНК - синтетазы. Процессинг белков. Цистерны эндоплазматического ретикулума - место модификации белков. Специфические протеазы. Сигнальные последовательности. Гладкий эндоплазматический ретикулум - место синтеза липидов и стероидных гормонов. Транспорт фосфолипидов в митохондрии. Аппарат Гольджи. Полярность аппарата Гольджи. Роль аппарата Гольджи в накоплении, модификации и транспорте макромолекул, синтезируемых клеткой на экспорт. Формирование первичных лизосом в аппарате Гольджи. Вторичные лизосомы, их функция. Пероксисомы. Секреторный цикл. Экзоцитоз. Эндоциптоз. Роль мембранных рецепторов в этих процессах. Митохондрии и хлоропласты. Структура наружных и внутренних мембран. Энергетической обмен в митохондриях и хлоропластах. Биогенез митохондрий и хлоропластов.
Общие принципы организации цитоскелета в клетке. Регуляция функционирования цитоскелета. Роль цитоскелета в пространственной регионализации цитоплазмы. Миофибриллы скелетных мышц, их структура и свойства. Механизм мышечного сокращения. Структура жгутиков и ресничек, определяющая их способность к движению. Механизм движения немышечных клеток. Микротрубочки, Структура тубулина и ассоциированных с ним белков. Связь микротрубочек с другими структурами цитоплазмы. Микрофиламенты, их динамика в жизни клетки. Актинсвязывающие белки в немышечных клетках. Промежуточные филаменты, их структура в клетках из различных тканей. Белки промежуточных филаментов, диагностические маркеры злокачественного роста.
Деление клетки. Реорганизация ядра и органелл цитоплазмы в митозе. Роль репликации ДНК в процессе деления клетки. Ферменты и белки репликации. ДНК - полимеразы. Праймеры репликации. РНК - праймаза. Расплетающие белки. Топоизомеразы. Пространственное и временное сопряжение процессов репликации ДНК и деление клетки. Репликация ДНК в фазе клеточного цикла. Понятие о цитокенезе. Понятие о эндоредупликации. Роль полиплоидии в дифференцировке, росте, регенерации клеток.
Функциональное значение клеточных процессов репарации нарушений в структуре ДНК. Механизмы репарации ДНК. Репарация путем вырезания. Специфические эндонкулеазы. ДНК-гликозидазы. Пострепликативная peпapaция. Фотoрепарация. Peпapaция ДНК и мутагенез.
Переход клетки в состояние покоя. Покоящиеся клетки. Механизмы, регулирующие этот переход. Экзогенные и эндогенные факторы. Нарушения регуляции перехода к покою при злокачественной трансформации. Онкогены покоящихся клеток. Модели клеточного цикла.
IV. МЕЖКЛЕТОЧНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.
1. Плазматическая мембрана. Структура и свойства мембранных
липидов. Особенности структуры мембранных белков. Белки мембранного
транспорта. Факторы, определяющие перераспределение мембранных структур. Мембранные полисахариды и их роль в межклеточных взаимодействиях. Модели организации плазматических мембран. Контактные структуры клетки. Основные типы межклеточных контактов, их белковые компоненты, функциональное значение.
Механизмы мембранного транспорта молекул. Белки - переносчики ионов. Na/K-насосы, ионные каналы.
Мембранный транспорт молекул и частиц. Роль мембранных рецепторов в этих процессах.
2. Роль химических сигналов в межклеточных взаимодействиях. Три типа химических сигналов: локальные химические медиаторы, гормоны и нейротрансмиттеры. Рецепторы поверхности клеток. Механизмы взаимодействия лигандов с рецепторами. Расщепление фосфатидил инозитдифосфата, протеинкиназа С.
Межклеточная передача возбуждения. Химический синапс. Ионная проницаемость синаптических мембран и природа синаптического потенциала. Высвобождение медиатора. Блокада нервно - мышечной передачи. Центральны» возбуждающие и тормозные химические синапсы. Медиаторы в химических синапсах.
3. Хемотаксис. Видоспецифическая и тканеспецифическая адгезия клеток. Изменение адгезивных свойств неопластических клеток. Межклеточный матрикс: коллагены, эластин, протеогликаны и гиалуроновая кислота, фибронектин, ламинин, их роль в морфогенезе. Изменение компонентов межклеточного матрикса в патологии (атеросклероз, коллагенозы неоплазия).
4. Клеточные взаимодействия при иммунном ответе. Органы и клетки иммунной системы, макрофаги, Т - и В - лимфоциты. Ранние и поздние пре В- клетки, покоящиеся В-клетки, В-клетки памяти, плазмоциты. Дифференцировка по генам иммуноглобулинов. Созревание иммунного ответа. Клонально - селекционная теория Бернета. Идиотип. Теория идиотипической сети Ерне и ее экспериментальные подтверждения. Т - лимфоциты. Семества Т - клеток: хелперы, киллеры, супрессоры; их роль в иммунном ответе. Антигенный рецептор и дифференцировка Т - клеток. Механизмы естественного иммунитета. Натуральные киллеры.
Главный комплекс гистосовместимости I и II классов. Экспрессия генов главного комплекса гистосовместимости в различных тканях. Трансплантационный иммунитет. Клеточные взаимодействия при реакциях отторжения и аллергических реакциях. Иммунодепрессанты, проблемы и перспективы трансплантологии.
V. КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ.
Мобильность генома клетки и генетическая рекомбинация. Модели генетической рекомбинации. Общая рекомбинация. Сай - специфическая рекомбинация. Транспозиция. Мобильные генетические элементы и их структура. Регуляторное значение перестроек генома.
Вирусы как мобильные гены (на примере ретровирусов). Эволюционное значение генетической рекомбинации.
Мейоз. Стадии мейоза. Поведение хромосомы в мейозе. Кроссингвер. Овогенез. Сперматогенез. Половые клетки. Участие (перестройка) цитоплазматических органоидов в формировании специализированных структур спермия. Оплодотворение. Изменение в структуре яйцеклетки в процессе оплодотворения.
Полярность яйцеклетки. Дробление, особенности типов дробления. Тотипотентность клеток ранних зародышей. Развитие эктодермы, мезодермы и энтодермы. Морфогенетические механизмы миграции и интеграции клеток в ходе онтогенеза. Роль межклеточных взаимодействий и информационная роль матрикса при формировании тканей в процессе закладки органов. Представления о генетически запрограммированной смерти клеток. Детерминация, индукция и компетенция.
Цитодифференциврока - результат специфической репрессии и дерепрессии генов. Понятие о стволовой (плюрипотентной) клетке. Пролиферативные и фенотипических особенности клеток и тканей в ходе дифференцировки. Модели дифференцировки клеток на примере аллогенных химер. Синтез специфических белков - функциональное проявление дифференцировки. Клональная теория цитодифференцировки. Стабильность дифференци-рованного состояния. Механизмы поддержания целостности тканей. Нарушения цитодиф-ференцировки при опухолевых трансформациях.
VI. РАСТИТЕЛЬНАЯ КЛЕТКА
Особенности строения, сравнение со строением животной клетки. Центральная роль клеточной стенки в функционировании клетки растений. Строение клеточной стенки. Особенности структуры цитоплазмы клеток растений. Пластиды. Вакуоли, центральная вакуоль. Экзоцитоз у растительной клетки. Функция аппарата Гольджи в формировании элементов клеточной стенки. Особенности организации цитоскелета в клетках растений, его региональность. Тургор. Модификация клеточной стенки у различных типов растительных клеток. Межклеточные взаимодействия у растений. Понятие о плазмодесмах. Развитие высших растений и дифференцировка. Рост растений. Меристема. Особенности дифференцировки меристемы. Факторы регуляции роста растительных клеток (фитогормоны). Клеточные культуры - модель для исследования особенностей функционирования и механизмов клеточной детерминации растений. Использование методов культуры клеток растений в генетике и селекции растений. Геном хлоропластов и митохондрий и их взаимодействие с ядерным геномом. Возможности модификации генома растений методами генной инженерии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Albertis В «Молекулярная биология клетки», в 5 томах. М. «Наука», 1986
2. «Гистология», 1-5т. М., 1983
3. , , «Основы общей цитологии» Л., 1983
4. «Методы биологии развития» , М., «Наука», 1994
5. Ч. Бодемер «Современная эмбриология» , М., «Мир», 1971
6. , , «Покоящиеся клетки» М., «Наука», 1983
7. «Непостоянство генома», М, «Наука», 1984
8. Б. Льюмин «Гены» , М., «Мир», 1986
9. Дж. Уотсон, Дж. Туз, Д. Курц «Рекомбинантные ДНК», М., «Мир», 1986
10. , «Взаимодействие нормальных и неопластических клеток со средой», М., «Наука», 1981
П. , «Молекулярные и клеточные основы иммунологического распознавания» М, «Наука», 1988
12. «Клеточная иммунология» М., «Мир», 1981
13. «Иммунология», М., «Медицина», 1982
14. , «Стволовая кроветворная клетка и ее микроокружение», М., 1984.
15. Г. Стент «Молекулярная генетика», М., «Мир», 1980
16. Д. Уотсон «Молекулярная биология гена», «Мир», 1980
17. , , «Реконструированная клетка» М., «Наука», 1984
18. Гэлстон А, Дэвис П, «Жизнь зеленого растения», М., «Мир», 1983
19. Ф. Уоринг, И. Филипс «Рост растений и дифференцировка» М., «Мир», 1984
