|
|
Понятие биологической системы. Клетка как открытая система. Организация потоков вещества, энергии и информации в клетках многоклеточного организма. Примеры процессов самообновления, самовоспроизведения и саморегуляции в клетке
39. Модель оперона Жакоба и Моно. Регуляция экспрессии генной активности на примере прокариот. Регуляция по типу репрессии.
Регуляциякспрессии генов у прокариот:
Оперон — группа согласованных регулируемых структурных генов, кодирующих ферменты.
Состав:
А несколько структурных генов, кодирующих необходимые для клетки белки с ферментативными или структурными функциями. В группу структурных генов входят гены, кодирующие рРНК и тРНК.
Б общая регуляторная область — промотор, оператор и терминатор транскрипции.
Оператор — участок ДНК, примыкающий к структурным генам, включает и выключает их.
Промотор — участок ДНК, ктр. либо непосредственно примыкает к оператору, либо перекрывается с ним.
В зависимости от взаимодействия оператора с белком — репрессором у бактерий различают негативную и позитивную регуляцию оперонов.
1. Негативно — индуцибильный тип:
Такие опероны подвержены отрицательному контролю. Они не транскрибируются, когда оперон связан с репрессором. Индукция происходит, когда индуктор связывается с репрессором, изменяя его так, что он больше не связывается с оператором. ЛАКТОЗНЫЙ ОПЕРОН.
2. Позитивно индуцибильный тип:
Положительно контролируемые опероны обычно не транскрибируются. Они становятся активными, когда коактиватор небольшая молекула связывается с белком — апоиндуктором. Приобретая соответствующую конфигурацию, апоиндуктор взаимодействует с ДНК и РНК — полимеразой, способствуя инициации транскрипции.КАТАБОЛИЧЕСКАЯ РЕПРЕССИЯ.
3. Негативно репрессибельный тип:
Отрицательно контролируемые рапрессибельные опероны обычно транскрибируются, однако если корепрессор связывается с апорепрессором, то этот комплекс прикрепляется к оперону, приводя к ингибированию транскрипции.
Лактозный оперон:
Первые открыли Ф.Жакоб и Ж. Моно.
Процесс :
Короче, есть ген оператор, на нем сидит блокатор, когда приходит в клетку лактоза, она соединяется с блокатором,тот отваливается от оператора, и начинается синтез фермента,который лактозу расщипляет, и когда её не остается,блокатор ничто больше не сдерживает,он садится обратно на оператора и синтез кончается
Триптофоновый оперон:
Блаблабла бла.
Катоболическая репрессия:
В основе лежит способность глюкозы уменьшать содержание циклического АМФ цАМФ в клетке.
РНК — полимераза лак. оперона не способна инициировать транскрипцию в отсутствие вспомогательных регуляторных белков, называющихся активаторы катаболических геновСАР, а они не активны без цАМФ.
При уменьшении цАМФ белок САР оказывается неспособным связываться с контролирующей ДНК областью, что препятствует РНК — полимеразе инициировать транскрипцию. = , эффект глюкозы, вызывающий уменьшение содержания цАМФ, ведет к лишению соответствующих оперонов конролируещего фактора, нужного для их выражения.
42. Генная инженерия. Биотехнология. Задачи, методы, достижения, перспективы. Метод получения клонированных животных.
Генная инженерия — это метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов.
Генотип является не просто механическая сумма генов, а сложная, сложившаяся в процессе эволюции организмов система. Генная инженерия позволяет путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим.
Перестройка генотипов, при выполнении задач генной инженерии, представляет собой качественные изменения генов не связанные с видимыми в микроскопе изменениями строения хромосом. Изменения генов прежде всего связано с преобразованием химической структуры ДНК. Информация о структуре белка, записанная в виде последовательности нуклеотидов, реализуется в виде последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка. Изменение последовательности нуклеотидов в хромосомной ДНК, выпадение одних и включение других нуклеотидов меняют состав образующихся на ДНК молекулы РНК, а это, в свою очередь, обуславливает новую последовательность аминокислот при синтезе. В результате в клетке начинает синтезироваться новый белок, что приводит к появлению у организма новых свойств. Сущность методов генной инженерии заключается в том, что в генотип организма встраиваются или исключаются из него отдельные гены или группы генов. В результате встраивания в генотип ранее отсутствующего гена можно заставить клетку синтезировать белки, которые ранее она не синтезировала.
Наиболее распространенным методом генной инженерии является метод получения рекомбинантных, т.е. содержащих чужеродный ген, плазмид. Плазмиды представляют собой кольцевые двухцепочные молекулы ДНК, состоящие из нескольких тысяч пар нуклеотидов. Этот процесс состоит из нескольких этапов.
-Рестрикция — разрезание ДНК, например, человека на фрагменты.
-Лигирование — фрагмент с нужным геном включают в плазмиды и сшивают их.
-Трансформация — введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки.
-Трансформированные бактерии при этом приобретают определенные свойства. Каждая из трансформированных бактерий размножается и образует колонию из многих тысяч потомков — клон.
-Скрининг — отбор среди клонов трансформированных бактерий тех, плазмиды которых несут нужный ген человека.
Весь этот процесс называется клонированием. С помощью клонирования можно получить более миллиона копий любого фрагмента ДНК человека или другого организма. Если клонированный фрагмент кодирует белок, то экспериментально можно изучить механизм, регулирующий транскрипцию этого гена, а также наработать этот белок в нужном количестве. Кроме того, клонированный фрагмент ДНК одного организма можно ввести в клетки другого организма.
Овца Долли:
Генетическая информация для процесса клонирования была взята из взрослых дифференцированных соматических клеток, а не из половых гамет или стволовых. Самого исходного животного прототипа на момент клонирования уже не существовало. А часть его клеток, необходимая для эксперимента, была своевременно заморожена и хранилась в жидком азоте, чтобы сохранить и передать генетический материал.
Мутации._Классификация_и_их_биологическая_роль._Факторы_мутагенеза_примеры._Примеры.'>45. Генотипическая изменчивость. Мутации. Классификация и их биологическая роль. Факторы мутагенеза примеры. Примеры.
Генотипическая изменчивость — изменения, произошедшие в структуре генотипа и передаваемые по наследству.
Обусловлена:
-. Рекомбинацией генов комбинативная изменчивость.
-. Различными типами мутации мутационная изменчивость.
Мутации.
Термин предложен в 1901году Гуго де Фризом.
Мутации — это стабильные изменения наследственного материала, приводящие к изменению фенотипа.
Классификация:
-Спонтанные.
-Индуцированные — в результате искусственного мутагенеза.
-По месту мутации:
*Генеративные — в клетках полового зачатка, половых клетках и передаются по наследству.
*Соматические — возникают в клетках организма и не передаются по наследству.
-По степени жизнеспособности и плодовитости:
*Летальные — зародыш гибнет на ранних стадиях развития.
*Полулетальные — ведут к понижению жизнеспособности, как правило не доживают до репродуктивного возраста.
*Условно летальные — могут в одних условиях не проявляться, а в других — летальный исход.
*Стерильные — влияют на плодовитость, вплоть до бесплодия.
*Нейтральные — наиболее распространенные.
-По локализации измененного генетического материала:
*Ядерные хромосомные
*Цитоплазматические митохондриальные, пластидные
-По характеру изменения уровня организации генетического материала:
*Генные — изменяют структуру определенного гена и появляются его аллели
*Хромосомные — нарушают существующие группы сцепления генов в той или иной хромосоме, = возникают новые группы сцепления.
*Геномные — приводят к добавлению или утрате одной или нискольких хромосом или полного гаплоидного набора хромосом.
Мутации имеют ряд свойств.
-Мутации возникают внезапно, и мутировать может любая часть генотипа.
-Мутации чаще бывают рецессивными и реже — доминантными.
-Мутации могут быть вредными, нейтральными и полезными для организма.
-Мутации передаются из поколения в поколение.
-Мутации могут происходить под влиянием как внешних, так и внутренних воздействий.
Роль мутаций:
Мутации являются материалом для естественного отбора. Если мутация затрагивает молчащие участки ДНК, либо приводит к замене одного элемента генетического кода на синонимичный, то она обычно никак не проявляется в фенотипе. Однако методами генного анализа такие мутации можно обнаружить. Поскольку чаще всего мутации происходят в результате естественных причин, то в предположении, что основные свойства внешней среды не менялись, получается, что частота мутаций должна быть примерно постоянной. Этот факт можно использовать для исследования филогении — изучения происхождения и родственных связей различных таксонов, в том числе и человека. Таким образом, мутации в молчащих генах служат для исследователей своеобразными молекулярными часами. Теория молекулярных часов исходит также из того, что большинство мутаций нейтральны, и скорость их накопления в данном гене не зависит или слабо зависит от действия естественного отбора и потому остается постоянной в течение длительного времени. Для разных генов эта скорость, тем не
менее, будет различаться.
Исследование мутаций в митохондриальной ДНК и в Y-хромосомах широко используется в эволюционной биологии для изучения происхождения рас и народностей, реконструкции биологического развития человечества.
Факторы мутагенеза:
Мутагенез — процесс возникновения наследственных изменений — мутаций, появляющихся естественно спонтанно или вызываемых индуцируемых различными физическими или химическими факторами — мутагенами.
Физические мутагены:
-ионизирующее излучение
-радиоактивный распад
-ультрафиолетовое излучение
-моделированное радиоизлучение и электромагнитные поля
-чрезмерно высокая или низкая температура.
Химические мутагены:
-окислители и восстановители нитраты, нитриты, активные формы кислорода
-алкилирующие агенты например, иодацетамид
-пестициды например гербициды, фунгициды
-некоторые пищевые добавки например, ароматические углеводороды, цикламаты
-продукты переработки нефти
-органические растворители
-лекарственные препараты например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты.
К химическим мутагенам условно можно отнести и ряд вирусов мутагенным фактором вирусов являются их нуклеиновые кислоты — ДНК или РНК.
Биологические мутагены:
специфические последовательности ДНК — транспозоны
-некоторые вирусы вирус кори, краснухи, гриппа
-продукты обмена веществ продукты окисления липидов
-антигены некоторых микроорганизмов.
Примеры.
Генные мутации – изменение строения одного гена. Это изменение в последовательности нуклеотидов: выпадение, вставка, замена и т.п. Например, замена А на Т. Причины – нарушения при удвоении (репликации) ДНК. Примеры: серповидноклеточная анемия, фенилкетонурия.
Хромосомные мутации – изменение строения хромосом: выпадение участка, удвоение участка, поворот участка на 180 градусов, перенос участка на другую (негомологичную) хромосому и т.п. Причины – нарушения при кроссинговере. Пример: синдром кошачьего крика.
Геномные мутации – изменение количества хромосом. Причины – нарушения при расхождении хромосом.
-Полиплоидия – кратные изменения (в несколько раз, например, 12 → 24). У животных не встречается, у растений приводит к увеличению размера.
-Анеуплоидия – изменения на одну-две хромосомы. Например, одна лишняя двадцать первая хромосома приводит к синдрому Дауна (при этом общее количество хромосом – 47).
Цитоплазматические мутации – изменения в ДНК митохондрий и пластид. Передаются только по женской линии, т.к. митохондрии и пластиды из сперматозоидов в зиготу не попадают. Пример у растений – пестролистность.
Соматические – мутации в соматических клетках (клетках тела; могут быть четырех вышеназванных видов). При половом размножении по наследству не передаются. Передаются при вегетативном размножении у растений, при почковании и фрагментации у кишечнополостных (у гидры).
| |
|
|
Скачать 0.62 Mb.