Цитологические основы бесполого и полового размножения — АНТИ-РАК

16. Регуляция экспрессии генов у эукариот (на уровне транскрипции, процессинга и посттранскрипционном уровне).

ГЕНОМ-общ протяж-ть ДНК в
гаплоидном наборе хр-м. Термин «геном»
был предлож Г. Винклером в 1920 г. для
опис-я совокуп-ти генов, заключ-х вгапл-мнаборе хр-м орг-в одногобиологич-го
вида.

Первонач смысл этого термина
указ на то, что понятие генома в отличие
отгенотипаявлгенетич-йхарактер-кой вида в целом, а не отдел-й
особи. С разв-еммолекул-й
генетикизнач-е данного термина
измен-сь.

Геноти́п— совокупн-тьгеновданного орг-ма, к-ая, в отличие
от понятийгеномаигенофонда,
характериз особь, а невид.
Вместе с факторами внешн среды генотип
определфенотипорг-ма.

Фенотип и генотип различ-ся: 1-
по ист-ку инф-ции (генотип определ-ся
при изученииДНКособи, фенотип регистрир-ся при наблюдении
внешн вида орг-ма).

2- Генотип не всегда
соотв одному и тому же фенотипу.Нек-ые
гены проявл-ся в фенотипе только в
определ-х усл-ях.Кариотип–совок-ть
призн-в (число, размеры, форма и т. д.

)
полного наборахр-м,
присущая кл-кам данногобиологич-го
вида(видовой кариотип), данного
организма (индивидуальный кариотип)
или линии (клона) клеток.

Регул экспрессии генов у эукариот
на ур-не транскрипции:регул-я
за счёт конденсации и деконденсации
ДНК. хр-мы типа ламповых щёток,
инактивация х-хромосомы.

Транскрипция
происх только с эухроматина-деконденсированных
уч-в ДНК. Поэтому переход гетерохроматина
в эухроматин делает возможной транскрипцию,
а обр переход останавливает её.

Регул-я
при участии энхансеров, промоторов и
регуляторных белков:Промоторы и
энхансеры – спец регуляторн последоват-ти
ДНК,к-ые участв в регул транскрипции у
эукариот.

Промотор-это уч-к ДНК длиной
100 нуклеотидов, располож-й перед геном.
Энхансер-значительно удал от промотора
уч-к ДНК,к-ый может быть расположен как
перед структ геном, так и после него.

С
промоторами и энхансерами связ
белки-регуляторы: активаторы-вызыв
транскрипцию и репрессоры-подавл её.Регул экспрессии генов у эукариот
на ур-не процессинга:процессинг-совок-ть посттранскрипц-х
изменения РНК, в рез-те к-рых из пре-иРНК
образ зрел иРНК.

Во время процессинга
происхкэпирование-присоед-е к 5′
концу мол-лы метилированного
гуанозинтрифосфата, к-ый назывполиаденилиров-е-расщепл-е растущего
транскрипта в определ-м месте и добавл-е
к 3′ концу в точке разреза последоват-ти
поли-А, состоящей из 100-300 остатков
аденозина;

Цитологические основы бесполого и полового размножения

При половом размножении участвуют две особи: мужкая и женская, у каждого из них образуются половые клетки гаметы. Образование половых клеток связано с мейозом.

Из соматических клеток (2n) образуются половые (1n).Первичные половые клетки (гонии), как и соматические несут в ядре 2n набор хромосом и размножаются митозом в зоне размножения половой железы (яичник или семенник).

Они происходят из одной или нескольких зародышевых клеток и вначале у самок и самцов сходны. Затем они дифференцируются и превращаются в оогонии и сперматогонии (2n), которые в зоне роста половой железы проходят период роста (по времени это интерфаза).

Оогонии превращаются в ооциты I, сперматогонии — сперматоциты I. В зоне созревания они вступают в мейоз. В результате мейоза I у самок образуются ооцит II и одно редукционное тельце, у самцов — 2 сперматоцита II порядка.

После второго деления мейоза из каждой клетки образуются по 2 гаплоидные клетки: у женской особи — 1 оотида и 3 направительных тельца, у мужской — 4 сперматиды.

Затем оотида превращается в яйцеклетку, а сперматиды — в сперматозоиды. Направительные тельца редуцируются. затем происходит процесс оплодотворения, т. е.

2. Структура днк. Модель Дж. Уотсона и ф. Крика.

ДНК– дезоксирибонуклеин к-та
– биологич макромолекула, носитель
генетич-й инф-ции во всех эукариотич-х
кл-ках. Трехмерн модель пространств-го
строения двухцепочечной ДНК была описана
в 1953 г. Дж.

Уотсоном и Френсисом Криком.
Согласно этой модели мол-ла ДНК сост из
двух полинуклеотидных цепей, к-рые образ
правую спираль (винтовую линию)
относительно одной и той же оси.

Направл-е
цепей взаимно противоположное. Структура
ДНК – полимер, структурной единицей
которого являетсянуклеотид (сост
из: азот-го основ-я: пуринового – аденин
(А) или гуанин (Г) или пиримидинового –
цитозин (Ц) или тимин (Т);

углевода
дезоксирибозы (пятиуглер-е сахарное
кольцо); остатка фосф-ой к-ты(НРО3*).
Сахарофосфатный остов располаг по
периферии двойной спирали, а азотистые
основ-я наход-ся внутри и их плоскости
перпендикулярны оси спирали.

Между
основ-ями образ-ся специфич-е водор
связи, в рез-те чего осуществл-ся так
называемое уотсон–криковское спарив-е.
Аденин всегда образ водор связи с
тимином, а гуанин с цитозином.

3. Самовоспроизведение наследственного материала. Репликация днк.

Репликация ДНК-самоудв-е мол-л
ДНК,к-ое обычно происх перед дел-ем
кл-ки. Во время репликацииматер мол-ла
раскручив, и комплемент нити её
разъедин(образ репликативн вилка)
Формир-е репликат вилки происх под
дей-ем ферментов геликазы и топоизомеразы.

цитологические механизмы бесполого размножения

Геликаза разрыв водор связи между
комплемент-ными нуклеотидами и разъедин
нити, топоизомераза сним напряж-е,
возникающее при этом в мол-ле. Одиночн
нити матер мол-лы служат матрицами для
синтеза дочерних комплемент-х нитей.

С
одиночн нитями связыв SSB-белки(дестабилизирующие
белки),к-ые не дают им соедин в двойн
спираль. В рез-те репликации образ две
одинак мол-лы ДНК,полностью повторяющие
матер мол-лу.

При этом кажд нов мол-ла
сост из одной нов и одной стар цепи.
Комплемент нити мол-лы ДНК антипараллельны.
Наращив-е полинуклеотидной цепи всегда
происх в направл от 5′ конца к 3′ концу.

Вследствие этого одна нить лидирующ
(3′ конец в основании репликативной
вилки), а другая — запаздывающая (5′ конец
в основании вилки) и поэтому строится
из фрагменьов Оказаки, растущих от 5′ к
3′ концу.

Синтез цепи ДНК осуществляет фермент
ДНК-полимераза. Она наращив дочерн цепь,
присоединяя к её 3′ концу нуклеотиды,
комплементарные нуклеотидам материнской
цепи.

Особ-ть ДНК-полимеразы сост в том,
что она не может начать работу на «пустом
месте», не имея 3′ конца дочерней нити.
Поэтому синтез лидирующей нити и синтез
каждого фрагмента Оказаки начинает
фермент праймаза.

Это разновидность
РНК-полимеразы. Праймаза способна начать
синтез новой полинуклеотидной цепи с
соедин-я двух нуклеотидов. Праймаза
синтезирует из РНК-нуклеотидов короткие
затравки — праймеры.

Фермент экзонуклеаза удал праймеры.
ДНК-полимераза достраивает фрагменты
Оказаки, фермент лигаза сшивает их.

Размножение. Формы размножения, их цитологические основы. Биологическое преимущество полового размножения, его эволюция. Половой диморфизм, его аспекты и биологическое значение

Генетич код — способ записи
инф-ции об аминок-тах белка при помощи
нуклеотидов ДНК.

Цитологические основы бесполого и полового размножения — АНТИ-РАК


1-триплетность (одна а/к кодируетсяся
тремя нуклеотидамими, 3 нуклеотида-триплет)

2-избыточность (нек-рые а/к кодируются
несколькими триплетами)

3-однозначность (каждому триплету
соответствует одна а/к)

4-универсальность (для всех орг-в на
Земле генетический код одинаков)

5-линейность (читается последовательноно)

Синтез ДНК — репликация- самоудв-е
мол-л ДНК,к-ое обычно происх перед дел-ем
кл-ки. Во время репликацииматер мол-ла
раскручив, и комплемент нити её
разъедин(образ репликативн вилка)
Формир-е репликат вилки происх под
дей-ем ферментов геликазы и топоизомеразы.

Геликаза разрыв водор связи между
комплемент-ными нуклеотидами и разъедин
нити, топоизомераза сним напряж-е,
возникающее при этом в мол-ле. Одиночн
нити матер мол-лы служат матрицами для
синтеза дочерних комплемент-х нитей.

С
одиночн нитями связыв SSB-белки(дестабилизирующие
белки),к-ые не дают им соедин в двойн
спираль. В рез-те репликации образ две
одинак мол-лы ДНК,полностью повторяющие
матер мол-лу.

При этом кажд нов мол-ла
сост из одной нов и одной стар цепи.
Комплемент нити мол-лы ДНК антипараллельны.
Наращив-е полинуклеотидной цепи всегда
происх в направл от 5′ конца к 3′ концу.

Вследствие этого одна нить лидирующ
(3′ конец в основании репликативной
вилки), а др-запаздывающ (5′ конец в основ
вилки) и поэтому строится из фрагменьов
Оказаки, растущих от 5′ к 3′ концу.

— РНК-полимераза I синтезир рРНК

— РНК-полимераза IIсинтезир
иРНК

— РНК-полимераза IIIсинтезир
тРНК

РНК-полимераза связыв-ся с молекулой
ДНК в области промотора. Промотор – это
участок ДНК, отмечающий начало
транскрипции. Он расположен перед
структурным геном.

Присоединившись к
промотору, РНК-полимераза раскручивает
участок двойной спирали ДНК и раздел
комплемент-ые цепи. Одна из двух цепей
– смысловая – служит матрицей для
синтеза РНК.

Нуклеотиды РНК комплементарны
нуклеотидам смысловой цепи ДНК.
Транскрипция идёт от 5′ конца к её 3′
концу. РНК-полимераза отдел синтезиров-ый
уч-к РНК от матрицы и восстанавливает
двойную спираль ДНК.

Транскрипция
продолжается до тех пор, пока РНК-полимераза
не доёдет до терминатора. Терминатор –
это уч-к ДНК, обозначающий конец
транскрипции. Достигнув терминатора,
РНК-полимераза отделяется и от матричной
ДНК и от новосинтезированной молекулы
РНК.

Инициация–присоед-е РНК-полимеразыи помогающих ей белков-факторов
транскрипции к ДНК и начало их работы.

Элонгация-наращив- полинуклеот-ой
цепи РНК.

Терминация-оконч-е синтеза мол-лы
РНК.

Синтез белка — трансляция- процесс
синтеза полипепт-ной цепи, проходящей
на рибосоме. Происх в цитоплазме. Рибосома
сост из двух субъединиц: большой и малой.

Субъединицы построены из рРНК и белков.
Неакт рибосома находится в цитоплазме
в диссоциированном виде. Активная
рибосома собирается из двух субъединиц,
приэтом в ней образ-ся активные центры,
в том числе – аминоацильный и пептидильный.

В аминоацильном центре происход образ-е
пептидной связи. Транспортные РНК
специфичны, т.е. одна тРНК может перенос
только одну определ-ую а/к. Эта а/к
зашифрована кодоном, которому
комплементарен антикодон тРНК.

Трансляция дел на 3 этапа.

Инициация-сборка рибосомы на
инициирующем кодоне иРНК и начало её
работы. Инициация начинается с того,
что с иРНК соедин-ся малая субъединица
рибосомы и тРНК, несущая метионин, к-рый
соответствует инициирующему кодону
АУГ.

Затем к этому комплексу присоедин-ся
большая субъединица. В рез-те инициирующий
кодон оказыв-ся в пептидильном центре
рибосомы, а в аминоацильном центре
наход-ся первый значащий кодон.

К нему
подходят различные тРНК, а останется в
рибосоме только та, антикодон к-рой
комплементарен кодону. Между комплемент-ми
нуклеотидами кодона и антикодона
образ-ся водородные связи.

В итоге в
рибосоме с иРНК оказыв-ся временно
связаны две тРНК. Кажд тРНК принесла в
рибосому а/к, зашифрованную кодоном
иРНК. Между этими а/к образ-ся пептидная
связь.

После этого тРНК, принесшая
метионин, отдел-ся от своей а/к и от иРНК
и уходит из рибосомы. Рибосома перемещ-ся
на один триплет от 5′ конца к 3′ концу
иРНК.

Элонгация – процесс наращив-я
полип-ой цепочки. В аминоацильный центр
рибосомы будут подходить различн тРНК.
Процесс узнавания тРНК и поцесс
формирования пептидной связи будет
повтор-ся до тех пор, пока в аминоацильном
центре рибосомы не окажется стоп-кодон.

Терминация – заверш-е синтеза
полипептида и диссоциация рибосомы на
две субъединицы. Существ три стоп-кодона:
УАА, УАГ и УГА. Когда один из них оказыв-ся
в аминоацильном центре рибосомы, с ним
связыв-ся белок – фактор терминации
трансляции. Это вызывает распад всего
комплекса.

Прерывистая (экзонно-интронная)
стр-ра гена у эукариотВ конце 70-х
годов было выяснено, что у эукариот
имеются гены, которые содержат «лишнюю»
ДНК, не представленную в молекуле иРНК.

Они получили название мозаичных,
прерывистых генов; генов, имеющих
экзон-интронное строение. Первый продукт
транскрипции – гетерогенная РНК –
имеет экзонно-интронную прерывистую
структуру. Вторичный экзоный продукт
транскрипции – зрелая иРНК

Сплайсинг — вырез-е из первичного
транскрипта интронов (неинформативных
уч-в) и сшивание экзонов (информативных
уч-в).

Один ген может служить матрицей для
неск-х различных белков, если происход
альтернативный сплайсинг, т.е.
в кач-ве интронов вырез-ся разн уч-ки
мол-лы пре-иРНК.

Альтернативный сплайсинг
– из одного первого РНК-транскрипта в
разных тканях образуется несколько
разных по длине зрелых иРНК. Полипептиды
также будут различны.

Экспрессия генет инф-ции у эукариот

У эукариот новосинтезиров иРНК
претерпев посттранскрипц измен-я-процессинг.
К 5′ концу пре-иРНК присоедин
кэп-метилированный гуанозинтрифосфат.
К 3′ концу присоедин фрагмент, состоящ
из 100-300 адениловых нуклеотидов –поли-А
последоват-ть.

Кэпирование(присоед-е
кэп) и полиаденилиров-е (присоед-е поли-А
последоват-ти) происх в ядре в момент
оконч-я синтеза иРНК. В рез-те образ-ся
пре-иРНК, к-ая им следующее строение: на
5′ конце наход кэп, за ним неинформативная
последоват-ть, инициирующий кодон АУГ,
далее – отрезок, где информативные
уч-ки – экзоны – черед-ся с неинформативными
– интронами.

Этот отрезок заканчив
стоп-кодоном, за к-рым идёт неинформативная
последоват-ть и поли-А последоват-ть. У
эукариот в ядре происх сплайсинг –
вырез-е интронов и сшивание экзонов.

Регул экспрессии генов у прокариотнаиболее распространена регул на уровне
транскрипции (очень экономна). Гипотеза
оперона.Оперон-совок-ть тесно
сцепл-х структ-х генов прокариот вместе
с уч-ком-оператором, регулирующим их
транскрипцию.

К оперону также относят
регуляторн уч-ки:промотор и терминатор,
к-ые участв в управл транскрипцией.Промотор-уч-к
ДНК,обозначающ оконч-е
транскрипции.

РНК-полимераза, дойдя до
терминатора, заканч транскрипцию и
покид ДНК.Оператор-уч-к ДНК, с к-рым
может специфически связыв-ся
белок-репрессор.Инф-цию о белке-репрессоре
содержит ген-регулятор, к-рый не вход в
состав оперона.

Lac-оперонвключ в себя 3 структ-х гена, к-рые несут
инф-цию о ферментах , расщепл-х лактозу.В
отс-е лактозы ферм-ты, её расщепляющие,
не синтезир-ся.

Их синтез останавл на
стадии транскрипции.Транскрипцию блокир
белок-репрессор,к-рый связ с оператором.
Индуктором, к-рый включ синтез ферм-в,
явл лактоза Когда в кл-ке появл лактоза,
она связыв с белком-репрессором и перевод
его в неакт форму.

Неакт репрессор теряет
спос-ть связыв-ся с ДНК и уход с оператора.
РНК-полимераза получ возм-ть транскрибировать
структ гены. В рез-те транскрипции образ
иРНК, содержащая три структ-х гена.

На
кажд гене происход трансляция, в рез-те
к-рой синтезир-ся ферм-ты, расщепляющие
лактозу.По мере расщепл-я лактозы её
конц падает, белок-репрессор освобожд-ся
от лактозы,переход в акт форму,приобрет
спос-ть связ с ДНК,садится на оперон и
останавл трансляцию.

Размножение— это процесс воспроизведения организмами себе подобных, обеспечивающий продолжение существования вида.

Бесполое размножение осуществляется при участии лишь одной родительской особи и происходит без образования гамет. Дочернее поколение у одних видов возникает из одной или группы клеток материнского организма, у других видов — в специализированных органах.

Различают следующие способы бесполого размножения: деление, почкование, фрагментация, полиэмбриония, споро­образование, вегетативное размножение.

Деление —Способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток.

А) простое бинарное деление (прокариоты),

Б) митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли),

В) множественное деление, или шизогонию (малярийный плазмодий, трипаносомы).

Во время деления парамеции микронуклеус делится митозом, макронуклеус — амитозом. Во время шизогонии сперва многократно митозом делится ядро, затем каждое из дочерних ядер окружается цитоплазмой, и формируются несколько самостоятельных организмов.

https://www.youtube.com/watch?v=cQJtGypgOsE

Почкование— способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи. Дочерние особи могут отделяться от материнской и переходить к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи), могут остаться прикрепленными к ней, образуя в этом случае колонии (коралловые полипы).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Медицинский взгляд на еду
Adblock
detector