Школа 1260 Рефератпо теме Старение на клеточном уровне. Выполнилученик 9-А классаШайтанАлексей КонстантиновичРуководительКомпанеецНатал ья Анатольевна Москва 1999Содержание. 1. Введение Старение как особая биологическая функция. 2. История проблемы. 3. Молекулярные механизмы, обуславливающие старение клетки. 4. Индукция белков теплового шока. 5. Активные формы кислорода. 6. Теломеры. 7. Концевая недорепликация ДНК. 8. Как работает теломераза 9. Теломераза, рак и старение. 10. Искусственное преодоление лимита Хейфлика. 11. Заключение. Введение Старение как особая биологическая функция.
Когда известный учный А. Вейсман сформулировал свою теорию о том, что смерть предков может быть способом расчистить путь более совершенным потомкам, он руководствовался только соображениями биологической целесообразности. Действительно, любой новый признак, возникший у детей, неизбежно разбавился бы океаном старых признаков отцов, дедов, прадедов и т.д. Таким образом, бессмертие особей того или иного вида затормозило бы прогрессивное развитие этого вида. Продолжение вида зависит от выживания достаточного числа его представителей в течение времени, достаточном для размножения и воспитания потомства до самостоятельного состояния.
Это фундаментальное положение ведт к представлению о том, что лучший способ реализовать выживание состоит в том, чтобы в ходе естественного отбора преимущества получали животные, имеющие наиболее значительные физические резервы жизненно важных органов.
Более высокий или избыточный уровень физиологических возможностей повышает вероятность дожития животного до репродуктивного успеха. Если животное достигло половой зрелости и воспитало потомство до самостоятельного состояния, то избыток физиологического резерва позволяет каждому продолжать активное существование после достижения жизненно важной цели. Более длительная жизнь каждого индивида определяется избытком резервов, которыми он располагает к тому сроку, когда цель уже достигнута.
Таким образом, силы естественного отбора ослабевают после достижения животным репродуктивного успеха, поскольку жизнь за пределами этого события имеет меньшее значение для выживания вида. Энергия наилучшим образом используется на гарантирование репродуктивного успеха, а не на продление индивидуальной жизни.
Вот почему после достижения репродуктивного успеха силы естественного отбора не способствуют удлинению жизни. Однако после достижения репродуктивного успеха животное имеет возможность жить в течение периода, длительность которого определяется уровнем избытка физиологического резерва, достигнутого на стадии полового созревания. У разных видов скорость старения после репродуктивного успеха различна. Например, смерть горбуши тотчас после нереста или гибель бамбука, который десятками лет может размножаться вегетативно, но, зацвтши, умирает в тот же сезон.
У других же видов старение может быть растянуто на много большее время. Старение, растянутое во времени, призванное бороться с засорением популяции предками долгожителями, стимулируя тем самым прогрессивную эволюцию, работает на выполнение той же задачи ещ одним способом. Появление полезного признака позволяет компенсировать в известных временных пределах эффект старения. Крупный олень, даже достигнув преклонного возраста, может иметь больший шанс победить в весеннем бою за самку или спастись от волчьей стаи, чем его молодой, но низкий сородич.
На клеточном уровне запрограммированная смерть к настоящему времени точно доказана экспериментальным путм. Здесь прежде всего следует упомянуть доказательство лимита Хейфлика, т.е. ограниченности числа делений определнных соматических клеток организма. Другим ярким примером такого рода служит апоптоз. В клетке заражнной вирусом включается, как оказалось, специальный механизм самоубийства, когда клетка расщепляет свои биополимеры, прежде всего ДНК и определнные ферменты, и гибнет, увлекая с собой и заразивший е вирус.
Показано также, что подобный механизм позволяет организму освободиться от оказавшихся вредными или ненужными клеток и даже органов. Например, исчезновение хвоста у головастика.
Важность открытия о бессмертии культивируемых клеток цыплнка была ясна... Предполагают, что белки теплового шока помогают переводить в раствор и... телос конец и мерос часть. У дрожжей повторяющиеся блоки в теломерной ДНК заметно длиннее, чем у ... Наиболее известное из них теломерная ДНК плодовой мухи дрозофилы. Она ...
Этот фермент был назван, теломеразой. . Гипотеза А.М. Этим-то и объясняется лимит Хейфлика, так как после того, как длина те... Во-первых, было установлено, что теломеры нормальных то есть обреченны... Так, согласно недавним наблюдениям Озавы см.
Как работает теломераза. Они закодированы и содержатся в ретровирусах например, в вирусе иммуно... Высокая теломеразная активность наблюдается в половых клетках человека... Как только потомки половых или стволовых клеток начинают дифференциров... Эта картина характерна для подавляющего большинства известных культур ...
В нормальные соматические клетки были внесены гены теломеразной обратн... Сравнительно небольшая длина теломер у большинства раковых клеток наво... Таким образом, в этих клетках действует другой не теломеразный, а скор... Иными словами, такие клетки находятся в том же ряду исключений из прав... В последнее время проводится много работ аналогичные работе Дж.
Заключение. Функция старения клеток и организма в целом является, несомненно, очень важным фактором прогрессивного развития всех живых организмов на земле. Сама функция старения обеспечивается многими системами и механизмами.
Такой параллелизм повышает вероятность выполнения этой функции. Неслучайно, что получить линию бессмертных клеток можно, только преодолев противодействие как минимум трх генетических механизмов, о которых было написано в этом реферате. В организме таких барьеров, конечно же, больше. Однако, как сказал академик Скулачв, сам факт, что их число должно быть конечным, может вселить оптимизм в души борцов за человеческое бессмертие.
Библиография. 1. Б. Албертс, Д. Брей, Дж. Льюис, М. Рэфф, К. Робертс, Дж. Уотсон Молекулярная биология клетки. М. Мир, 1994, Т. 1-3 2. А. А. Богданов Теломеры и теломераза Соросовский Образовательный Журнал. 1998. 12. С. 12-18 3. Д. Г. Кнорре Биохимия нуклеиновых кислот Соросовский Образовательный Журнал. 1996. 3. С. 11-16 4. В.А. Гвоздев Подвижная ДНК эукариот. Ч. 1 2 Соросовский Образовательный Журнал 1998 8. С. 8-22. 5. В. П. Скулачв Старение организма особая биологическая функция, а не результат поломки сложной биологической системы биохимическое обоснование гипотезы Вейсмана Биохимия, 1997, том 62, вып. 11, с. 1394-1399 6. Л. Хейфлик Смертность и бессмертие на клеточном уровне Биохимия, 1997, том 62, вып. 11, с. 1380-1393 7. Х. Д. Осивац, А. Хаманн Реорганизация ДНК и биологическое старение Биохимия, 1997, том 62, вып. 11, с. 1491-1502 8. UniSci Science Research News, 1999 1 httpunisci.com 9. Laura DeFrancesco Looking Into Longevity with Telomere Detection Kits, 1998 10. Cech Lab University of Colorado at Boulder httppetunia.colorado.edu.