Реферати » Реферати по біології » Старіння на клітинному рівні

Старіння на клітинному рівні

Школа №1260

Реферат

по темі: "Старіння на клітинному рівні."

Виконав

учень 9-А класу

Шайтан

Олексій Костянтинович

Керівник:

Компанієць

Наталія Анатоліївна

Москва 1999

Зміст.
1. Вступ: Старіння як особлива біологічна функція.
2. Історія проблеми.
3. Молекулярні механізми, що обумовлюють старіння клітини.
4. Індукція білків теплового шоку.
5. Активні форми кисню.
6. Теломери.
7. Концевая недореплікація ДНК.
8. Як працює теломераза?
9. Теломераза, рак і старіння.
10. Штучне подолання «ліміту Хейфліка» .
11. Висновок.

Вступ: Старіння як особлива біологічна функція.

Коли відомий учений А. Вейсман сформулював свою теорію про те, що смерть предків може бути способом розчистити шлях більш досконалим нащадкам, він керувався тільки міркуваннями біологічної доцільності. Дійсно, будь-який новий ознака, що виник у дітей, неминуче розбавили б океаном старих ознак батьків, дідів, прадідів і т.д. Таким чином, безсмертя особин того чи іншого виду загальмувало б прогресивний розвиток цього виду.

Продовження виду залежить від виживання достатнього числа його представників протягом часу, достатньому для розмноження і виховання потомства до самостійного стану. Це фундаментальне положення веде до уявлення про те, що кращий спосіб реалізувати виживання полягає в тому, щоб в ході природного відбору переваги отримували тварини, що мають найбільш значні фізичні резерви життєво важливих органів. Більш високий або надлишковий рівень фізіологічних можливостей підвищує ймовірність дожиття тваринного до репродуктивного успіху. Якщо тварина досягла статевої зрілості і виховало потомство до самостійного стану, то надлишок фізіологічного резерву дозволяє кожному продовжувати активне існування після досягнення життєво важливої ??мети. Більш тривала життя кожного індивіда визначається надлишком резервів, за наявними документами до того терміну, коли мета вже досягнута.
Таким чином, сили природного відбору слабшають після досягнення тваринам репродуктивного успіху, оскільки життя за межами цієї події має менше значення для виживання виду. Енергія найкращим чином використовується на гарантування репродуктивного успіху, а не на продовження індивідуального життя. Ось чому після досягнення репродуктивного успіху сили природного відбору не сприяють подовженню життя. Однак після досягнення репродуктивного успіху тварина має можливість жити протягом періоду, тривалість якого визначається рівнем надлишку фізіологічного резерву, досягнутого на стадії статевого дозрівання.

У різних видів швидкість старіння після репродуктивного успіху різна. Наприклад, смерть горбуші негайно після нересту або загибель бамбука, який десятками років може розмножуватися вегетативно, але, зацвётші, вмирає в той же сезон. У інших же видів старіння може бути розтягнуто на багато більший час.

Старіння, розтягнуте в часі, покликане боротися із засміченням популяції предками довгожителями, стимулюючи тим самим прогресивну еволюцію, працює на виконання тієї ж задачі ще одним способом.
Поява корисного ознаки дозволяє компенсувати у відомих тимчасових межах ефект старіння. Крупний олень, навіть досягнувши похилого віку, може мати більший шанс перемогти у весняному бою за самку або врятуватися від вовчої зграї, ніж його молодий, але низький родич.

На клітинному рівні запрограмована смерть до теперішнього часу точно доведена експериментальним шляхом. Тут перш за все слід згадати доказ «ліміту Хейфліка» , тобто обмеженості числа ділень певних соматичних клітин організму. Іншим яскравим прикладом такого роду служить апоптоз. У клітці зараженої вірусом включається, як виявилося, спеціальний механізм самогубства, коли клітина розщеплює свої біополімери, насамперед ДНК і певні ферменти, і гине, захоплюючи з собою і заразив її вірус. Показано також, що подібний механізм дозволяє організму звільнитися від опинилися шкідливими або непотрібними клітин і навіть органів. Наприклад, зникнення хвоста у пуголовка.

Історія проблеми.

Проблемами старіння живих організмів з давніх часів займалися біогеронтологі. Але причини старіння довгий час були незрозумілі.

Так, на початку цього століття Алексіс Каррель - відомий фахівець з культури клітин, хірург, лауреат Нобелівської премії - описав експеримент, поставлений, щоб показати можливість послідовного і необмежено довгого розмноження в культурі фібробластів (фибробласт - клітина з сімейства з'єднувальних клітин, вона може при необхідності перетворитися в хрящову, кісткову, жирову або гладком'язових клітку), отриманих з серця курчати. Зростання культури був довільно припинений експериментаторами через
34 року. Це відкриття викликало інтерес у всьому світі.

Важливість відкриття про безсмертя культивованих клітин курчати була ясна для біогеронтологов. Якщо вважати цей факт встановленим, він дозволяє припускати, що клітини, випущені з-під управління живим організмом, мають потенційну здатність нормально розмножуватися і функціонувати в плині періоду, що перевищує тривалість життя виду (максимальна зарегистрированнаядлительность життя курей - 12 років.) Це означає, що старіння повинно бути результатом фізіологічних взаємодій між клітинами тільки при їх об'єднанні в тканини або в органи. Результати досліджень Карреля і їх інтерпретація були надзвичайно важливі для біогеронтологов, так як явно припускали, що старіння не є результатом процесів, що відбуваються на клітинному рівні.

Протягом декількох років після появи даних Карреля його інтерпретація цих експериментів отримала підтвердження в роботах декількох лабораторій, де виявили, що популяції клітин, взятих у інших видів, в тому числі і у людини, також мали необмежену здатність до, здавалося б, необмеженої реплікації. Повідомлення про спонтанне виникнення імморталізованних популяцій клітин великого числа тканин людини і тварин надійшли з десятків лабораторій за двадцятирічний період з початку 40-х до початку 60-х років XX століття.
Імморталізованних популяції клітин і зараз виникають випадково в культурах нормальних клітин.

Смерть клітин в культурі спостерігалася з тих пір, як Р. Харрісон створив першу загальновизнану культуру клітин в 1907 році. Однак поширилася думка, в основному базується на роботах Карреля, що всі клітини в культурі є спочатку імморталізованних, а загибель відбувається лише через те, що точні умови росту культури невідомі. Надалі положення про природженому безсмертя клітин стало догмою серед фахівців з культури клітин. Це заводило увагу біогеронтологов від індивідуальної клітини як місця виникнення вікових змін.

Однак те, що в 50-х роках вважалося безперечним доказом безсмертя клітин у культурі, незабаром поступилося місцем новим поглядам і протилежних результатів. Так в 1961 році Л. Хейфлик і П. Мурхед показали обмеженість репликативной здатності нормальних фібробластів людини. Вперше вони виключили артефакти або незнання адекватних умов культури як можливі причини смерті нормальних клітин в культурі. Вчені пояснили цей феномен як наслідок старіння на клітинному рівні. Вони показали, що смерть нормальних клітин людини в культурі не була викликана якими-небудь тривіальними причинами, а була внутрішньою властивістю самих клітин. Вчені показали, що коли нормальні ембріональні клітини людини ростуть в найбільш сприятливих умовах, старіння і смерть неминуче наступають після ~ 50 подвоєнь популяції. Цей експеримент був згодом успішно відтворено в сотнях інших лабораторій.

Молекулярні механізми, що обумовлюють старіння клітини.

На початку 60-х років роботи Хейфліка були сприйняті в багнети. Це було зрозуміло, так як виходило, що вся шістдесятлітню робота вчених була пророблена не в тому напрямку. Хоча після визнання сенсаційних відкриттів
Л. Хейфліка і П. Мурхеда більше увага стала приділятися старінню клітини як одноve з головних факторів старіння організму в цілому.

На даний момент чітко процес старіння клітини не вивчений. Так, існує кілька теорій. Одні вважають, що процес старіння пов'язаний з укороченням теломер. Інші вважають, що сутність процесу полягає в збільшенні концентрацій активних форм кисню з віком, а «ліміт
Хейфліка» є всього лише бар'єром. Але більшість теорій сходиться в тому, що смерть клітини є її запрограмованої функцією.

Природно, що число факторів і механізмів, що викликають смерть клітини, велике, але все ж це число звичайно. У цьому рефераті я б хотів розглянути наступні механізми:

. Індукція білків теплового шоку.

. Активні форми кисню.

. Вкорочення теломер.

Ці три чинники на даний момент найбільш вивчені. Найбільш вивченим є механізм укорочення теломер.

Індукція білків теплового шоку.

В будь живій клітині є білки, які ремонтують інші білки, якщо ті придбали неправильну конформацию. Якщо нормальні клітини на короткий час піддати «теплового шоку» , підвищуючи температуру, вони починають синтезувати у великій кількості білки-ремонтники. Білки-ремонтники отримали назву білків теплового шоку, оскільки їх кількість різко зростає у відповідь на підвищення навколишньої температури, що супроводжується денатурацією білкових молекул. Подібний ефект викликає не тільки висока температура, а й будь-які інші дії, які викликають денатурацію білків клітини, зокрема окислювальний стрес. Припускають, що білки теплового шоку допомагають переводити в розчин і знову згортати денатуровані або неправильно згорнуті білки.

Механізм цього явища полягає в тому, що на денатуруючих впливів клітина стимулює тримеризация (освіта комплексу з трьох молекул) особливого білка фактора I теплового шоку (ФТШ I), який в звичайних умовах перебуває в цитозолі (цитозоль - частина цитоплазми, що займає простір між мембранними органелами) у своїй мономерной формі. Цей білок відправляється в ядро, знаходить там гени білків теплового шоку і активує їх роботу.

Виявилося, що ступінь індукції білків теплового шоку і здатність мономерів ФТШ I трімерізоваться у відповідь на стресові впливи обернено пропорційні числу поділок культури фібробластів in vitro. Індукція теплового шоку і індукують активність ФТШ I в клітинах, взятих у старих тварин, завжди набагато нижче, ніж в клітинах з

Сторінки: 1 2 3 4

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар