Первый вопрос. Как особая наука биология выделилась из естественных наук в XIX веке, когда учёные обнаружили, что живые организмы обладают некоторыми общими для всех характеристиками.
 Скачать 9.09 Mb.
|
|
Транскрипция Синтез всех типов РНК на ДНК-первичный этап реализации генетической информации. Синтез пре-и-РНК. Транскрипт(единица транскрипции)-содержит нуклеотидную поседовательность только одного структурного гена. Структурный ген содержит от одного до нескольких десятков нетранслируемых участков интронов, которые перемежаются с транслируемыми участками –экзонами. Синтез пре-и-РНК осуществляет белок –фермент ДНК-зависимая РНК-полимераза, которая связывается с участком ДНК, называемый промотр(начало транскрипции).Синтез пре-и-РНК на смысловой цепи ДНК происходит в направлении 5-3. На смысловой цепи ДНК происходит (на матрице), по принципу комплиментарности, синтезируется пре-и-РНК, которая содержит искодирующие участки (интроны) и кодирующие(эконы). Процесс выщепления или удаления интрона из цепи пре-и-РНК называется процессинг. Его осуществляют белки-ферменты рестрактазы. Компановку (сщивание) кодирующих участков экзонов – сплайсинг производят белки ферменты – лигазы. В результате сплайсинга образуется зрелая матричная РНК (М-РНК). Трансляция- синтез белка на матричной РНК в соответствии с генетическим кодом происходит в цитоплазме на рибосомах. В процессе трансляция генетическая информация, записанная в виде последовательности нуклеотидов а молекуле М-РНК, переводится в определенную последовательность аминокислот в синтезируемом белке. Включает три этапа:
Эти процессы регулируются соответствующими белками-ферментами фактор инициации, фактор элонгации и фактор терминации. Начало трансляции. М-РНК связывается с малой субъединицей рибосомы и этот комплекс присоединяется к большой субъединице(в присутствии Са и Мg) . Рибосома постепенно скользит вдоль молекулы М-РНК. Синтез полипептидной цепи (инициация) начинается тогда, когда молекула Т-РНК с антикодоном УАЦ – на одном конце, и аминокислотой метионин, на другом конце, связывается с малой субъединицей, образуя инициирующий комплекс. Он присоединяется к кодону АУГ на 5 конце матричной РНК.   Второй кодон присоединяет комплекс Т-РНК с комплиментарными антикодоном и соответствующей АК. Две АК соединяются пептидной связью, рибосома перемещается по цепи М-РНК на следующий кодон – элонгация. Последовательное скольжение рибосомы по цепи –РНК и синтез полипептидной цепи происходит до терменирующих стоп-кодонов(АУГ). Фактор терминаци (белок) прекращает трансляцию. Все компоненты трансляционного комплекса распадаются. Вопрос 17. Генетика – наука л наследственности и изменчивости. Наследственность – способность организмов передавать из поколения в поколение особенности морфологии, физиологии биохимии и индивидуального развития. Изменчивость св-во противоположное наследственности, заключается в способности дочерних организмов отличаться от родительскох морфологией, биохимией, особенностями и отклонениями в индивидуальном азвитии. Ген – эксперементальная, дискретная единица наследственности и изменчивости. Ген - участок ДНК, определяющий последовательность АК в цепи полипептида. Геномсовременныхпрокариотическихклетокхарактеризуетсяотносительнонебольшимиразмерами. Укишечнойпалочки (Е. coli) онпредставленкольцевоймолекулойДНКдлинойоколо 1 мм, котораясодержит 4·106 парнуклеотидов, образующихоколо 4000 генов. ОсновнаямассаДНКпрокариот (около 95%) активнотранскрибируетсявкаждыйданныймоментвремени. Какбылосказановыше, геномпрокариотическойклеткиорганизованввиденуклеоида — комплексаДНКснегистоновымибелками (см. разд. 3.5.2.4). Характеризуянаследственныйматериалпрокариотическойклеткивцелом, необходимоотметить, чтоонзаключеннетольковнуклеоиде, нотакжеприсутствуетвцитоплазмеввиденебольшихкольцевыхфрагментовДНК — плазмид. Большойобъемнаследственногоматериалаэукариотобъясняетсясуществованиемвнемпомимоуникальныхтакжеумеренноивысокоповторяющихсяпоследовательностей. Так, около 10% геномамышисоставляюттандемнорасположенные (другзадругом) короткиенуклеотидныепоследовательности, повторенныедо 106 раз. ЭтивысокоповторяющиесяпоследовательностиДНКрасполагаютсявосновномвгетерохроматине, окружающемцентромерныеучастки. Онинетранскрибируются. Около 20% геномамышиобразованоумереннымиповторами, встречающимисясчастотой 103—105 раз. ТакиеповторыраспределеныповсемугеномуитранскрибируютсявРНК. Книмотносятсягены, контролирующиесинтезгистонов, тРНК, рРНКинекоторыедругие. Остальные 70% геномамышипредставленыуникальныминуклеотиднымипоследовательностями. У растенийи амфибий на долю умеренно и высокоповторяющихсяпоследовательностейприходитсядо 60% генома. Свойства гена
Классификация
 Регуляторныегеныпредставленыгеном-оператором, непосредственносцепленнымсгруппойструктурныхгенов, игеном-регулятором, которыйможетнаходитьсявнекоторомотдаленииотних. Ген-операторсгруппойрегулируемыхимструктурныхгеновбылназванопероном. Оперонслужитединицейтранскрипции, тоестьснегосписываетсяоднамолекулаи-РНК. Генрегулятордействуетнепутемнепосредственногоконтактасоструктурнымигенами, априпомощибелкарепрессора. Приналичиидостаточнонакопившихсямолекулсинтезируемоговеществабелок-репрессор, соединяясьсэтимимолекулами, активизируетсяисвязываетсясгеном-оператором. Врезультатесинтезданноговеществапрекращается. Своеназваниебелок-репрессорполучилиз-затого, чтоподавляетдеятельностьгена-оператора, тоестьставитеговположение «выключено». Прималомколичествесинтезируемыхмолекулбелок-репрессоростаетсянеактивным. Втакихусловияхдействиеоперона - гена-оператораиструктурныхгенов - неподавляется, исинтезбудетпродолжатьсябеспрепятственно. Вопрос 18. У прокариот, как и эукариот, не все гены работают- одновременно. Даже во время активности гены требуется контролировать, чтобы продуцировалось только необходимое количество белка. Если белок продуцируется клеткой постоянно, его синтез называется конститутивным. Гены таких белков регулируются сродством своих промоторов к РНК-полимеразе. Чем больше сродство, тем с большим постоянством ген, кодирующий белок, будет его производить. Другие гены находятся под контролем регуляторных белков. Эти белки сами по себе не являются ферментами, они связываются с промоторами и регулируют транскрипцию генов. Как и у эукариот, есть белки репрессоры и активаторы. Репрессоры связываются с участком ДНК в опероне, называемом оператором. Это предотвращает транскрипцию всех генов в опероне. Поскольку отсутствие репрессора требуется для активности оперона, процесс называется негативной регуляцией. Белки, которые должны синтезироваться для активации оперона, как и следует ожидать, называются активаторами. Они связываются с точками промотора в опероне или последовательностями, расположенными далеко от оперона, называемыми энхансерными сайтами. Поскольку присутствие активатора требуется для активации оперона, процесс называетсяположительной регуляцией. Различные виды веществ могут активировать указанные виды регуляции, от маленьких молекул (сахара и аминокислоты) до больших молекул (гормоны). Вещества, включающие транскрипцию генов, называются индукторами, а выключающие ее — корепрессорами. Гены, активируемые индукторами, называются индуцируемыми генами. Обычно они вовлечены в продукцию белков, участвующих в реакциях утилизации других веществ. Гены, выключаемые с участием корепрессоров, называются репрессируемыми генами. Они участвуют в процессах продукции различных веществ, например аминокислот. Итак, возможны следующие варианты: отрицательная индуцирующая регуляция, отрицательная репрессирующая регуляция; положительная индуцирующая регуляция (положительная репрессирующая регуляция неизвестна). Вопрос №19 Размножение - свойство организмов оставлять потомство. Способность к размножению является неотъемлемым свойством живых форм. С его помощью сохраняются во времени биологические виды и жизнь как таковая. Различия, закономерно наблюдаемые в фенотипах особей разных поколений, делают возможные естественный отбор и видообразование. Размножение возникло в ходе исторического развития органического мира вместе с клеткой. В процессе биологического размножения решения задачи увеличения числа особей сочетается с обеспечением развития в каждом поколении организмов определенного вида, т.е воспроизведением себе подобных. Последнее зависит от того, что в процессе размножения происходит передача наследственной информации(ДНК), т.е определенной по объему и содержанию биологической информации. Две формы размножения: половое и бесполое. Половое размножение - смена поколений и развитие организмов на основе слияния специализированных — половых- клеток и образования зиготы. При бесполом размножении новая особь появляется из неспециализированных клеток: соматических, неполовых; тела. две формы размножения: бесполое и половое. При бесполом размножении организм возникает из соматических клеток, и источником изменчивости могут быть случайные мутации. При половом размножении необходимо, как правило, наличие двух особей, и новый организм возникает из специализированных половых клеток или особей, выполняющих эти функции.
Бесполое размножение
В основе полового размножения лежит половой процесс, суть которого сводится к объединению в наследственном материале для развития потомка генетической информации от двух разных источников — родителей. Организмам свойственна двойственная наследственность. Преимущество полового размножения состоит в перекомбинации лучших наследственных признаков обоих родителей, что является источником изменчивости. Потомство более жизнеспособно и приспособлено к условиям существования. Быстрее происходит эволюция. В результате дочерние особи становятся более разнообразными, и естественный отбор выбирает из них наиболее приспособленные. Для осуществления полового размножения особи родителей вырабатывают Гаметы - высокоспециализированные клетки, содержащие гаплоидный набор хромосом. Гаметы
Гона́ды — органы животных, продуцирующие половые клетки — гаметы. Женские гонады называются яичниками, мужские — семенниками. Гонады также обладают эндокринной активностью, вырабатывая половые гормоны — андрогены и эстрогены. Процесс образования половых клеток называется гаметогенезом. Сперматозоиды образуются в результате сперматогенеза, яйцеклетки - овогенеза. Клетки зачаткового эпителия половых желез делятся последовательно митозом и мейозом. В результате этих делений образуются мужские гаметы (сперматозоиды) и женские гаметы (яйцеклетки). Они имеют гаплоидный набор хромосом и содержат наследственную информацию, необходимую для развития организма. Оплодотворение - процесс слияния половых клеток с образованием зиготы, в которой восстанавливается диплоидный набор хромосом. В результате оплодотворения образуется – зигота( клетка, представляющая собой дочернюю особь наиболее раннего развития. Этапы оплодотворения: 1. Яйцеклетка контактирует со спермием и обеспечивает проникновение только одного спермия. 2. Слияние ядер спермия и яйцеклетки; 3. Начало развития оплодотворенной яйцеклетки...Партеногенез (от греч. παρθενος — девственница и γενεσις — рождение, у растений — апомиксис) — так называемое «девственное размножение», одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются во взрослый организм без оплодотворения. Хотя партеногенетическое размножение не предусматривает слияния мужских и женских гамет, партеногенез все равно считается половым размножением, так как организм развивается из половой клетки. Считается, что партеногенез возник в процессе эволюции Существует несколько классификаций партеногенетического размножения. По способу размножения Естественный — нормальный способ размножения некоторых организмов в природе. Искусственный — вызывается экспериментально действием разных раздражителей на неоплодотворённую яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении. По полноте протекания Рудиментарный (зачаточный) — неоплодотворённые яйцеклетки начинают деление, однако зародышевое развитие прекращается на ранних стадиях. Вместе с тем в некоторых случаях возможно и продолжение развития до конечных стадий (акцидентальный или случайный партеногенез). Полный — развитие яйцеклетки приводит к формированию взрослой особи. Эта разновидность партеногенеза наблюдается во всех типах беспозвоночных и у некоторых позвоночных. По наличию мейоза в цикле развития Амейотический — развивающиеся яйцеклетки не проделывают мейоза и остаются диплоидными. Такой партеногенез (например, у дафний) является разновидностью клонального размножения. Мейотический — яйцеклетки проделывают мейоз (при этом они становятся гаплоидными). Новый организм развивается из гаплоидной яйцеклетки (самцы перепончатокрылых насекомых и коловраток), или яйцеклетка тем или иным способом восстанавливает диплоидность (например, путём эндомитоза или слияния сполярным тельцем) По наличию других форм размножения в цикле развития Облигатный — когда он является единственным способом размножения Циклический — партеногенез закономерно чередуется с другими способами разножения в жизненном цикле (напрмер, у дафний и коловраток). Факультативный — встречающийся в виде исключения или запасного способа размножения у форм, в норме двуполых. В зависимости от пола организма Гиногенез — партеногенез самок Андрогенез — партеногенез самцов у раздельнополых форм. Вопрос 20 Сперматогенез –процесс образование мужских половых клеток, происходящий в семенных канальцах семенников. (метода)Сперматогенез - образование мужских половых клеток (сперматозоидов) -происходит в стенках извитых канальцев семенника(учебник).В процессе сперматогенеза выделяют 4 периода, которые соответствуют 4-м зонам семенного канальца.
Сперматогенез отличается от овогенеза в нескольких отношениях: 1) После полового созревания в мейоз непрерывно вступают новые клетки; 2) Из каждой приступившей к мейозу клетки образуется не одна, а четыре зрелые гаметы; 3) Зрелые спермии формируются после завершения мейоза в ходе сложного процесса клеточной дифференцировки Сперматогония (2n хромосом, 2с – ДНК) Период размножения Период роста; сперматоцит первого порядка 2nХромосом 4с - ДНК Сперматоцит второго порядка n-хромосом 2с ДНК Период созревания Сперматиды n-хромосом, с-ДНК Сперматозоид n-хромосом, с-ДНК Период формиравания
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
