4. Воспроизведение на молекулярном уровне. Репликация днк.

Реплика́ция ДНК — это процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, который происходит в процессе деления клетки на матрице родительской молекулы ДНК. При этом генетический материал, зашифрованный в ДНК, удваивается и делится между дочерними клетками. Репликацию ДНК осуществляет фермент ДНК-полимераза. Хеликаза, топоизомераза и ДНК-связывающие белки расплетают ДНК, удерживают матрицу в разведённом состоянии и вращают молекулу ДНК. Правильность репликации обеспечивается точным соответствием комплементарных пар оснований и активностью ДНК-полимеразы, способной распознать и исправить ошибку. Репликация у эукариот осуществляется несколькими разными ДНК-полимеразами. Далее происходит закручивание синтезированных молекул по принципу суперспирализации и дальнейшей компактизации ДНК. Синтез энергозатратный.

Цепи молекулы ДНК расходятся, образую репликационную вилку, и каждая из них становится матрицей, на которой синтезируется новая комплементарная цепь. В результате образуются две новые двуспиральные молекулы ДНК, идентичные родительской молекуле.

ФЕРМЕНТЫ и другие БЕЛКИ, обеспечивающие репликацию ДНК:

Геликаза — расплетает двойную спираль ДНК.

Дестабилизирующие белки — выпрямляют цепи ДНК.

ДНК-топоизомераза — разрывает фосфодиэфирные связи в одной из цепей ДНК, снимает напряжение спирали.

РНК-праймаза — обеспечивает синтез РНК-затравки для фрагментов Оказаки.

ДНК-полимеразы — синтез полинуклеотидной цепи в направлении 5' ->3'.

ДНК-лиеаза - сшивает фрагменты Оказаки после удаления РНК-затравки.

5. Воспроизведение на клеточном уровне. Митотический цикл. Митоз.

• Профаза(2n4с) ----Начало конденсации хромосом, они различимы при световой микроскопии, двухроматидные. Демонтаж ядерной оболочки, исчезновение ядрышка, деление центриолей и расхождение их к полюсам клетки, построение веретена деления.

• Метафаза(2n4с)----Хромосомы максимально конденсированы, двухроматидные, располагаются в плоскости экватора клетки, хорошо различимы при световой микроскопии. К центромерам прикрепляются нити веретена деления.

• Анафаза(4n4с)----Деление центромер, расхождение сестринских хроматид к различным полюсам клетки. Хромосомы максимально конденсированы, однохроматидные, различимы при световой микроскопии.

• Телофаза(2n2с)----Хромосомы однохроматидные, деконденсированные, не выявляемые при световой микроскопии. Формирование ядрышка, цитотомия, образование двух дочерних клеток.

6.Организация наследственного материала у про- и эукариот. Современное

понятие о гене эукариот.

Генетический материал эукариотической клетки представ¬лен ДНК хромосом ядра, ДНК митохондрий, а в растительной клетке - ДНК хлоропластов.

Ядерный наследственный материал человека содержит 46 хромосом, в каждой хромосоме 1 молекула ДНК (2n2с). Хро-мосомы контактируют с оболочкой ядра теломерными района¬ми.

Митохондриальный наследственный материал (обеспечи¬вает цитоплазматическую материнскую наследственность) представлен двухнитчатой кольцевой молекулой ДНК, свобод¬ной от белков. Она содержит 16596 пар нуклеотидов. Ее струк¬турные гены контролируют синтез двух различных молекул рРНК, 22 вариантов тРНК и 13 различных белков, включая не¬которые из ферментов окислительного фосфорилирования. Бо¬лее 95% митохондриальных белков кодируется генами ядерной ДНК.

ДНК хлоропласта - двухнитчатая, кольцевая, свободная от белков. Содержание G - С-пар нуклеотидов в ДНК хлоро¬пласта значительно отличается от найденного в ядерной и митохондриальной ДНК. Все гены в геноме хлоропласта транс-лируются на собственных рибосомах этой органеллы.

Генетический материал прокариотической клетки хромосомной Днк, плазмидами и мигрирующими генетическими элементам.

• Хромосомная ДНК Одна (п) кольцевая двухцепочечная суперкон-денсированная молекула ДНК. В нескольких местах контактирует с плазмати¬ческой мембраной, что обеспечивает расхож¬дение дочерних ДНК после репликации. Обеспечивает хранение генетической информа¬ции и регуляцию жизнедеятельности клетки.

• Плазмиды, их виды (факторы)

• F-фактор

• Col-факторы

• R-факторы

Внехромосомные кольцевые двухцепочечные молекулы ДНК. Ряд плазмид являются факто-рами устойчивости к условиям среды. Облада-ют способностью встраивать чужеродную ДНК.

Обеспечивает способность к передаче генов при конъюгации бактерий. Продуцируют бактериоцины - антибактериальные вещества.

Определяют устойчивость бактерий к антиби-отикам и ряду других лекарственных препа-ратов.

• Мигрирующие гене-тические элементы:

• инсерционные по-следовательности (JS -элементы)

• транспозоны

Сегменты ДНК, способные к перемещению в пределах одного генома или из одного генома в другой.

Размеры от 700 до 5000 нуклеотидов. Обнару-живаются в плазмидах, в хромосомной ДНК. Представлены многими копиями и перемещаются с высокой частотой. По-видимому, участвуют в генетической рекомбинации. Размеры от 2000 до 20500 нуклетотидов. В этих сегментах ДНК заключен ген, окруженный инсерционными последовательностями, обеспечивающими передвижение. Способны вклю¬чаться в любую плазмиду.

Структурная организация гена:

Структура гена Прокариот: это непрерывная последовательность кодирующих нуклеотидов. Функциональная единица генома –оперон- включает несколько структурных генов, работа которых контролируется одними и теми же регуляторными участками ДНК.

Структура гена Эукариот имеет мозаичную структуру состоит из: кодирующих(экзонов) и не кодирующих (интронов) участков. Количество интронов 1-60; количество нуклеотидов в них десятки ,тысячи и более .

Благодаря мозаичной структуре повышается их информационная емкость, увеличивается степень комбинативной изменчивости, более совершенная регуляция функции генов. Интроны регулируют Процессинг иРНК . Функциональная единица один структурный ген и множество регуляторных участков ДНК.

Промотер- Сайт для соединения с РНК полимеразой.

Сайленсер-ослабляет транскрипцию . Энхансер –усиливают транскрипцию. Зона кэпирования-для формирования в зрелой иРНК КЭПа метиловой шапочки. Зона полиаденилирования –для формирования в зрелой иРНК полиаденилиового хвоста. Зона терминации транскрипции.