|
|
МИКРОБИОЛОГИЯ 1-90. 1. Відмінності вірусів від інших мікроорганізмів Віруси мають такі відмінності
28. Клітинний цикл та фази мітозу. Генстична роль мітозу та його порушення.
Мітоз. У профазі відбувається конденсація хроматид, а також дозрівання двох центросом, формування веретена поділу та приєднання ниток веретена до хромосом. Наприкінці профази центросоми розходяться до полюсів клітини. Далі в метафазі хромосоми(пари сестринських хроматид, з'єднаних між собою своїми центромерами) вишукуються по екватору клітини. Анафаза починається з роз'єднання центромер, після чого сестринські хроматини або дочірніми хромосомами, рухаються до полюсів. Під час телофази починається формування ядерних мембран і деконденсація хромосом. Закінчується телофаза(і сам мітоз) цитокінезом розділенням двох дочірніх клітин. Біологічне значення мітозу полягає в строго однаковому розподілі редуплікованих хромосом між дочірними клітинами, що забезпечує утворення генетично рівноцінних клітин і зберігає наступність у ряді клітинних поколінь. Порушення, які виникають у мітозі, призводять до утворення клітин з різними каріотипами. Порушення мітозу спостерігається при раку, променевій хворобі, вірусних інфекціях.
29. Фази мейозу. Кон’югація хромосом у мейозі, перехрест хромосом та рекомбінація
Мейоз (або редукційний поділ) — особливий вид поділу еукаріотичних клітин, характерний тільки статевим клітинам (не соматичним), унаслідок якого хромосомний набір зменшується вдвічі, клітини переходять з диплоїдного стану в гаплоїдний. Інтерфаза-І( клітина збільшується в розмірах, активно синтезує білки та акумулює енергію в молекулах АТФ, відбувається реплікація ДНК).Профаза-І(хромосоми спаралізуються, утворення тетради або біваленти, скорочення і ущільнення хромосом гомологічні хромосоми розходяться, зникає ядерце, руйнується ядерна оболонка і починає формуватися веретено поділу, ). Метафаза-І(число бівалентів удвічі менше від диплоїдного набору хромосом. Біваленти розміщаються на екваторі). Анафаза-І(нитки веретена поділу скорочуються, гомологічні хромосоми розходяться до протилежних полюсів клітини).Телофаза-І( у кожній з дочірніх клітин формується ядерна оболонка, хромосоми деспіралізуються і поділяється цитоплазма материнської клітини (цитоплазма може не ділитися)).Інтерфаза-ІІ (молекули ДНК у цей період не подвоюються).Профаза-ІІ (Хромосоми ущільнюються, зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка, хромосоми починають пересуватися до центральної частини клітини, формується веретено поділу). Метафаза-ІІ (Завершується ущільнення хромосом і формування веретена поділу, центромери хромосом розташовані в одній площині в екваторіальній частині клітини і до них прикріплюються нитки веретена поділу).Анафаза-ІІ (Поділяються центромери хромосом, хроматиди кожної з хромосом розходяться до різних полюсів клітини і вже можуть називатися хромосомами).Телофаза-ІІ (Хромосоми знову деспіралізуються, зникає веретено поділу, формуються ядерця і ядерна оболонка, другий поділ клітини ).Кон'югація хромосом — злиття гомологічних хромосом, яке в нормі спостерігається в профазі першого розподілу мейозу. Пахітенна стадія, або пахітена (від грец. pachys — товстий, повний) при гаметогенезі триває щонайменше декілька діб. Хромосоми поступово вкорочуються і потовщуються. Між хроматидами материнського і батьківського походження у декількох місцях виникають хіазми (від грец.— перехрест), або рекомбінантні вузлики у вигляді білкових комплексів. У ділянках кожної хіазми відбувається обмін відповідними ділянками гомологічних хромосом — кросинговер . Цей процес забезпечує численні генетичні рекомбінації.
30. Мікроспорогенез та розвиток чоловічого гаметофіта. Мегаспорогенез га розвиток жіночого гаметофіта. Відкриття подвійного запліднення квіткових рослин (С.Г Навашин). Нерегулярні типи статевого розмноження.
Унаслідок двох мітотичних поділів із мікроспори розвивається чоловічий гаметофіт (пилок) і утворюються дві чоловічі гамети. У результаті першого поділу із клітини мікроспори розвивається пилок, до складу якого входять дві клітини різного розміру. Менша (генеративна) клітина, занурена в більшу (вегетативну), дуже вакуолізовану клітину (клітину-трубку). Оболонка мікроспори (спородерма) диференціюється на - інтину та екзину.Мікроспорогенез - розвиток микроспор в різноспорових папоротніковідних і насіннєвих рослин. Відбувається в мікроспорангіях, де після мітотіче. поділу диплоїдних клітин археспорія утворюються мікроспороцітов, що діляться шляхом мейозу з утворенням тетрад гаплоидних микроспор.Жіночий гаметофіт квіткових рослин зазвичай називається зародковим мішком. У більшості квіткових рослин, майже 80%, початок жіночому гаметофіту дає одна з чотирьох потенційних мегаспор шляхом трьох послідовних мітотичних поділів. Такий тип утворення називається моноспоричним. В результаті першого поділу ядра функціонуючої мегаспори утворюються два ядра, які розходяться до полюсів мегаспори, і між цими ядрами утворюється велика вакуоля. Потім кожне із ядер поділяється синхронно ще два рази і в результаті біля кожного полюса утворюється по чотири ядра( 8 стадій). Основною особливістю моноспоричного типу утворення жіночого гаметофіту є послідовне закладання клітинних перегородок при мейотичних поділах і утворенню відособлених мегаспор. Крім моноспоричного типу жіночого гаметофіту зустрічаються ще біспоричний (двохспоровий) та тетраспоричний (чотирьохспоровий). Замість тетрад мегаспор виникають неклітинні утворення, що називаються ценоцитами.Мегаспорогенез - розвиток у різноспорових вищих рослин мегаспор в мегаспорангиі з мегаспороцита в результаті мейозу. У більшості різноспорових рослин мейоз супроводжується. заставлянням клітинних стінок, так що після першого поділу утворюється диада (2 клітини), а після другого - тетрада (4 клітини) відокремлених гаплоидних мегаспор.Подвійне запліднення, статевий процес у покритонасінних рослин, при якому запліднюються як яйцеклітина, так і центральна клітина зародкового мішка. Подвійне запліднення відкрив російський учений С. Г. Навашин в 1898 на 2 види рослин - лілії і рябчиків . У подвійному заплідненні беруть участь обидва спермия, що вноситься в зародковий мішок пилкової трубкою; ядро одного спермия зливається з ядром яйцеклітини, ядро другого - з полярними ядрами або з вторинним ядром зародкового мішка. Нерегулярні типи статевого розмноження: Партеногене́з — форма статевого розмноження, коли розвиток зародка відбувається без запліднення. Апомі́ксис — розмноження рослин без статевого процесу.Андрогенез — форма розмноження організмів, при якій у розвитку зародка бере участь ядро чоловічої гамети, але не бере участь ядро жіночої гамети, тобто розвиток яйцеклітини з чоловічим ядром, привнесеним у неї спермієм у процесі запліднення.Гіногенез − форма розмноження, при якій сперматозоїд, проникнувши в яйцеклітину, стимулює її розвиток, але його ядро не зливається з ядром яйця і не бере участі у розвитку зародку.
31. Гігантські хромосоми. Хромосоми типу лампових щіток та кільцеві хромосоми. Пуфінг.
Гігантські (політенні) хромосоми утворяться в результаті явища, що називається політенією (від греч. роly - багато - teni - тіло), коли число хромонем у хромосомах збільшується, але хроматиди, що утворюються не розходяться, розщеплення хромосом не відбувається, і вони тому товщають, стаючи великими.Хромосоми типу лампових щіток — дуже довгі, тонкі, сильно деспіралізовані хромосоми, характерні тим, що в них чергуються конденсовані ділянки з деконденсованими подвійними петлями.
Кільцеві хромосоми --це тип хромосомної мутації виникає в тому випадку, коли розриви спостерігаються в обох плечах якийсь хромосоми. Ацентріческіе фрагменти при цьому втрачаються, а центральна частина хромосоми замикається в кільце.
Пуфінг - Процес утворення пуфів
на політенних хромосомах. Пуф (генетика) - характерне здуття ділянки політенія, що виникло у зв'язку з підвищенням в ньому транскрипционной активності.
32. Механізми рекомбінації про- та еукаріогів. Сайт-специфічна рекомбінація Формування і будова синаптонемального комплексу еукаріогів.
Сінаптонемний комплекс являє собою довге білкове утворення, що нагадує мотузяну драбину, до протилежних сторонах якого прилягають два гомолога (бивалент). Генетична рекомбінація або просто рекомбінація — процес, у якому ланцюжок ДНК розривається, а потім його фрагменти об'єднуються в іншому порядку.Сайт-специфічна рекомбінація. Коротка дволанцюгова ДНК вбудовується в певному місці в довгу подвійну спіраль. Наприклад: інтеграція бактеріофага λ.Сайт-специфічна рекомбінація механізми: Коли фагів кишкової палички вторгнутися клітини, ДНК фага λ може існувати у двох типів: державні і розтріскування лізогенна держави. Розщеплення стані, фаговой ДНК в інфікованих бактерій у присутності незалежних кільце молекулярну структуру, в лізогенів стан, фаг ДНК інтегрована в геном господаря, частина бактеріальної хромосомі (відомий як вихідний фаг, профагом). Для входу в лізогенна держави, вільного від ДНК фага λ повинні інтегруватися (інтегрувати) в бактеріальної ДНК йти, а замовлення від лізогенна штату до штату розтріскування перетворення вихідної ДНК фага з бактеріальною хромосомної ДНК має бути вирізана (акциз). Перемикання між цими двома типами інтеграції і обрізається, через λ ДНК фага і бактеріальної ДНК між сайт-специфічної рекомбінації досягнута, точок кріплення називають конкретні сайти.Якщо обмін між різними молекулами ДНК здійснюється тільки в ділянках зі строго визначеними нуклеотидними послідовностями, генетична рекомбінація називають сайт-специфічною, якщо в будь-яких місцях молекули ДНК-сайт - неспецифічної.Законна генетична рекомбінація зазвичай сайт-неспецифічна, хоча досить часто у бактерій і вищих організмів вона може проявляти риси сайт-специфічності.Цей обмін може відбуватися між щільно кон'югованими хромосомами на ранніх стадіях розвитку яйця або сперматозоїда. У прокаріотів (бактерії і синьо-зелених водоростей), у яких відсутній мейоз, а геном представлений тільки однією молекулою ДНК, законна генетична рекомбінація пов'язана з такими природними. формами обміну і перенесення генетичного матеріалу, як кон'югація (хромосоми з донорської клітини передаються в рецініентную через протоплазмова місток-піль), трансформація (ДНК проникає із середовища через клітинну оболонку), трансдукція (передача ДНК здійснюється бактериофагом, або вірусом бактерій). У вірусів генетична рекомбінація відбувається при зараженні ними клітин. В основі молекулярного механізму законною генетичної рекомбінації лежить принцип "розрив-возз'єднання" двох гомологічних молекул ДНК. Цей процес (його наз. Кроссинговер) включає кілька проміжних етапів: 1) впізнавання ділянок; 2) розрив і реципрокное (хрест-навхрест) возз'єднання молекул: заміна одних ланцюгів гомологічними; 3) усунення помилок, що виникають в результаті неправильного спаровування ділянок.Завдяки незаконною генетична рекомбінація,здійснюються найрізноманітніші, нерідко кардинальні, перебудови геному і, отже, створюються передумови для якостей. змін в еволюції даного організму.
34. Нехромосомне успадкування. Цитоплазматична спадковість. Мітохондріі та пластиди як носії генетичної інформації. Сімбіогенетичне походження мітохондріі та пластид.
Нехромосомной успадкування - передача в ряду поколінь генів, локалізованих поза ядра.Часто цей тип спадкування також називають цитоплазматическим успадкуванням, розуміючи під цим успадкування генів, розташованих не тільки в самій цитоплазмі, але і органелах клітини, що мають власну ДНК (пластид, мітохондрій), а також сторонніх генетичних елементів (наприклад, вірусів), тому його слід відрізняти від власне цитоплазматического успадкування, при якому спадкові ознаки детермінуються НЕ органеллами, а самої цитоплазмою. Цитоплазматична спадковість вперше відкрита К. Корренсом і Е. Бауером у 1909 р. у квіткових рослин. Носіями спадковості можуть бути тільки органели клітини, які здатні до самовідтворення. Отримано достатню кількість доказів того, що мітохондрії людини мають власну спадковість. Мітохондрія має власну генетичну інформацію, відмінну від такої в ядрі, що записана на носії - молекулі ДНК. У 1981 році у Медичному Дослідницькому Центрі в Кембриджі, була розшифрована інформація, що зберігається в молекулі мітохондріальної ДНК (мтДНК) Доведено, що мітохондріальна ДНК передається тільки від матері всім її нащадкам і від дочок всім її поколінням (материнське успадкування).Відсутня комбінативна мінливість .Мітохондрії мають різну форму: овальні, паличко-ниткоподібні тощо. Кількість мітохондрій у клітині залежить від її функціональної активності. Мітохондрії оточені подвійною мембраною, причому внутрішня мембрана утворює численні складки — кристи. Всередині мітохондрій знаходяться окислювальні ферменти, РНК, ДНК та рибосоми.Мітохондрії та пластиди виникають внаслідок поділу материнських мітохондрій та пластид, а не утворюються заново. Мітохондрії та пластиди мають власний спадковий матеріал у вигляді молекули ДНК, яка кодує спадкову інформацію, а також власний білок синтезуючий апарат, завдяки якому вони можуть синтезувати власні специфічні білки.Симбіотична теорія ґрунтується на тому, що в процесі гліколітичного шляху у якості “відходів” залишаються трикарбовані кислоти, які могли бути джерелом їжі для якихось аеробних мікроорганізмів. Можливо, такі мікроорганізми, проникнувши в прокаріотичну клітину, вступали з нею в симбіоз і стали виконувати роль мітохондрій.
Пластида є основними цитоплазматическими органеллами клітин автотрофних рослин. Назва походить від грецького слова «plastos», що в перекладі означає «виліплений».
Головна функція пластид - синтез органічних речовин, завдяки наявності власних ДНК і РНК і структур білкового синтезу. У пластидах також містяться пігменти, що зумовлюють їх колір. Всі види даних органел мають складну внутрішню будову. Зовні пластид покривають дві елементарні мембрани, є система внутрішніх мембран, занурених в строму або матрикс.
35. Цитоплазматична чоловіча стерильність у рослин та її практичне використання. Інфекційні агенти і позахромосомні елементи клітин.
Цитоплазматична чоловіча стерильність (ЦЧС) у рослин. Явище ЦЧС виявлене у жита, пшениці, кукурудзи, томатів, цукрових буряків, цибулі та багатьох інших рослин. Воно полягає в тому, що в популяціях рослин з двостатевими або роздільностатевими квітками знаходять спонтанні мутанти із стерильними чоловічими статевими органами. Жіночі генеративні органи таких рослин функціонують нормально. Стерильність, викликану стійкими спадковими змінами цитоплазми, називають цитоплазматичною. ЦЧС-форм широко використовується для масового отримання дешевого гібридного насіння. Суть явища цитоплазматичної чоловічої стерильності розглянемо на прикладі кукурудзи – добре відомої однодомної рослини з роздільностатевими квітками. Після узагальнення проведених експериментів з вивчення успадкування ЦЧС вчені прийшли до висновку, що стерильність виникає внаслідок взаємодії цитоплазми і ядерних генів.Патоген або інфекційний агент (патологічний збудник) — біологічний агент, що викликає хворобу у іншому організмі-хазяїні. Цей термін найчастіше використовується для агентів, які руйнують нормальну життєдіяльність багатоклітинних тварин або рослин.Позахромосомних фактори спадковості бактерій представлені плазмідами, Інтернейрони послідовностями і транспозона. Плазміди - Фрагменти ДНК з молекулярною масою близько 10 6
10 8 D, що несуть від 40 до 50 генів. Виділяють автономні (не пов'язані з хромосомою бактерії) та інтегровані (вбудовані в хромосому) плазміни. Виконують регуляторні або кодують функції.
36. Методи дослідження структури та функцій пластому. Ознаки, що контролюються генами цитоплазми і ядра. Предтермінація цитоплазми або материнський ефект.
Пластом - генетичний матеріал, що міститься в пластидах рослинної клітини (зазвичай цей термін вживають по відношенню до хлоропластам). ДНК, що міститься в хлоропластах, - кільцева, по щільності зазвичай дещо відмінна від ядерної ДНК. Пластомная ДНК, як і ядерна, здатна до реплікації, трансляції та транскрипції. Вона кодує всі тРНК і рРНК хлоропластів, частина рибосомних білків пластид, а також білкових комплексів мембран. Пластом характеризується величезним числом копій ДНК на клітину (на ілюстрації праворуч пластомная ДНК містить 2 копії). Як правило, у рослин спостерігається спадкування пластому по материнському типом .Генетична предетермінація цитоплазми – явище перебудови властивостей цитоплазми яйця (а отже й зиготи) під впливом ядерних генів матері. → Найперші дроблення зиготи, коли жіночий і чоловічий геноми ще заблоковані. Материнський ефект – іРНК (інформосоми), рРНК, готові білки – фактори транскрипції, деякі пігменти тощо. Предетермінація може спричинюватися і зовнішніми факторами, наприклад температурою (модифікаційна); перетворення з кожним поколінням зменшуються.
37. Закономірності успадкування під час моногібридного схрещування. Закони Г. Менделя. Ди- та полігібридні схрещування Аналізуюче схрещування.
Моногібридне схрещування - поєднання батьківських форм, які відрізняються різними станами лише однієї спадкової ознаки. Дигібридне схрещування — це схрещування батьківських форм, які відрізняються різними станами двох спадкових ознак. Полігібридне схрещування — це схрещування батьківських форм, які відрізняються різними станами трьох і більше спадкових ознак.Основні закономірності спадковості були відкриті Грегором Менделем (1865). Метод, що використовував Мендель при виведенні законів, називається гібридологічним. Гібриди — нащадки, одержані внаслідок схрещування двох організмів, що несуть альтернативні ознаки. Для дослідів Мендель вибрав рослину горох з таких міркувань. Горох — самозапильна рослина, і тому легко можна отримати чисту лінію, тобто гомозиготні особини за визначеними ознаками. Закон одноманітності гібридів першого покоління (перший закон Менделя). При схрещуванні двох гомозиготних особин з альтернативними ознаками у першому поколінні всі гібриди однакові за фенотипом і виявляють тільки домінантну ознаку.Закон розщеплення ознак (другий закон Менделя). При схрещуванні двох гібридів першого покоління у другому поколінні гібридів спостерігається розщеплення ознак за фенотипом у співвідношенні З : 1. В однієї частини нащадків виявляється рецесивна ознака вихідної батьківської особини.Закон незалежного успадкування ознак (третій закон Менделя). При схрещуванні особин, які відрізняються за двома парами ознак, у II поколінні успадкування за кожною парою відбувається незалежно від інших пар ознак. У результаті утворюються 4 фенотипові групи у співвідношенні 9 : 3 : 3 : 1, причому з’являються групи з новими поєднаннями ознак.Аналізуюче схрещування — це схрещування особини, генотип якої необхідно визначити, з особиною, гомозиготною за рецесивною алеллю.
|
|
|
Скачать 253.74 Kb.