6.Живой организм – процесс. Организация процессов на разных уровнях. Порядок из хаоса. Регуляция хаотичных процессов.

На клеточном и генном уровне время течет очень быстро, там происходит множество изменений, но каждое такое изменение невелико. Любая живая система – процесс.

Почти все процессы – результат хаотичных (тепловых) движений.

Регуляция процессов может осуществляться в ключевых точках, путем изменения характеристик среды. Для накопления направленных изменений нужно долгое и однотипное изменение условий существования данной группы клеток, кроме изменения самих клеток должны измениться и соседние структуры, измениться иммунные ответы, вообще вся экосистема.

Для биологических систем любого уровня закономерности одинаковы.

19 год, часть 1 Лебедева Нелли

Гены и программы. Их запуск и отключение под воздействием окружающей среды (положительным и отрицательным). Биологический возраст и гены. Что и как запускает и останавливает.

План

1.Определение гена. Где находится, строение и свойства. ДНК-программа развития организма.

2.Как появились гены? Размер генома. Коалиции генов.

3.Включение и запуск генетических программ под влиянием окружающей среды. Управляющие, регуляторные и структурные гены. Связь генов с окружающей средой.

4.Одноклеточные и многоклеточные организмы. Почему бессмертные клетки образовали смертные организмы?

5.Биологический возраст и гены. Что и как запускает и останавливает. Программы биологические и личностные.

6.Живой организм – процесс. Организация процессов на разных уровнях. Порядок из хаоса. Регуляция хаотичных процессов.

1.Определение гена. Где находится, строение и свойства. ДНК-программа развития организма.

Все слышали слова «ген», ДНК, геном и так далее. Насколько хорошо мы понимаем эти слова? В названии лекции присутствуют гены и программы. Чем программы отличаются от генов? Какие программы имеются здесь в виду?

Ген (др.-греч. γένος — род) — структурная и функциональная единица наследственности живых организмов. Обусловливая первичную структуру конкретного белка, ген тем самым определяет формирование отдельного признака организма или клетки.

Среди учёных нет единого мнения, под каким углом рассматривать ген. Одни учёные его рассматривают как информационную наследственную единицу, а единицей естественного отбора является вид, группа, популяция или отдельный индивид. Другие учёные рассматривают ген как единицу естественного отбора, а сам организм — как машину для выживания генов.

Дискретные единицы - гены формируют целостную систему взаимодействующих генов – генотип. Гены в клетке собраны в крупную молекулу – ДНК. В клетках эукариотов (например, животных или растений) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органоидах (митохондриях и пластидах). Следует отметить, что ДНК не содержит чертежи взрослого организма, а больше похожа на «рецепт» по его изготовлению.

Особенность ДНК – сложная многоуровневая структура молекулы.

С химической точки зрения ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином, гуанин — только с цитозином. В подавляющем большинстве случаев макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Эта двухцепочечная молекула спирализована. В целом структура молекулы ДНК получила название «двойной спирали».

В клетке ДНК связана со структурными белками, образуя компактную структуру, которая называется хроматин. Другие белки в составе хроматина,

которые присоединяются к неспецифическим последовательностям — белки с высокой подвижностью в гелях, которые ассоциируют большей частью с согнутой ДНК. Эти белки важны для образования в хроматине структур более высокого порядка.

В клетке ДНК находится в компактном, т. н. суперскрученном состоянии, иначе она не смогла бы в ней уместиться. Для протекания жизненно важных процессов ДНК должна быть раскручена, что производится двумя группами белков — топоизомеразами и хеликазами.

М ожно было бы ожидать, что размер ДНК рос с усложнением организмов, но это не совсем так. Интересно, что огромная межвидовая вариация в размере генома среди эукариот не имеет отношения ни к сложности организма, ни к вероятному числу генов, которые этот организм имеет. Например, некоторые одноклеточные обладают гораздо большим количеством ДНК, чем млекопитающие. Усложнение организации шло по пути увеличения уровней регуляции развития организма, а не по пути простого увеличения количества генов с возрастанием сложности организма. Появились регулирующие гены. Процесс регуляции становится все более многоступенчатым.