Вопросы для самопроверки
1. Назовите основные компоненты растительной клетки.
2. Каковы особенности строения и основные функции пластид, митохондрий, эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, вакуолей?
3. Сформулируйте теорию симбиотического происхождения эукариотической клетки.
4. Опишите строение ядра и хромосом, их морфологию и биологическое значение. Что такое кариотип и идиограмма?
5. Назовите периоды клеточного цикла. В чем заключается смысл отдельных стадий?
6. Опишите фазы митоза. В чем его биологический смысл?
7. Опишите процесс мейоза. На каких стадиях происходит редукция хромосом, их случайное рапределение к полюсам и кроссинтговер?
8. В чем основное биологическое значение мейоза?
9. Как происходит формирование мужского гаметофита?
10. Опишите, как формируется зародышевый мешок Polygonum – типа?
11. В чем сущность процесса двойного оплодотворения у растений?
12. Каковы особенности формирования зародышевого мешка и оплодотворения у голосеменных?
13. Что такое полиэмбриония в семенах хвойных растений?
14. Дайте определение понятию генетического груза. В чем он проявляется?
Тема 3. Молекулярные основы наследственности.
Информация данного раздела показывает, как организованы процессы хранения и реализации наследственной информации организмов, а также знакомит со способами использования информации о структуре и функциях генов в генной инженерии.
Приступая к изучению этой темы, ознакомьтесь с доказательствами ведущей роли ДНК в хранении и передаче генетической информации. Имейте в виду, что первоначально существовали косвенные доказательства роли ядра и хромосом в передаче наследственного материала. К ним, прежде всего, относятся результаты цитологических наблюдений, установивших постоянство видового состава хромосом, редукцию числа хромосом в гаметах и восстановлении набора хромосом при оплодотворении.
В первой половине ХХ в. было установлено, что хромосомы состоят из ДНК и набора белков. Первоначально предполагалось, что генетическая информация сохраняется в структуре белков. Изучите эксперимент Херши и Чейза, доказывающий роль ДНК в хранении наследственной информации.
Строение нуклеиновых кислот
Молекулярные исследования нуклеиновых кислот начались с 1953 г., когда американские ученые Д.Уотсон и Ф.Крик доказали, что молекулы ДНК состоят из двух нитей, закрученных в спираль. Ознакомьтесь со схемой ДНК и обратите внимание, что размеры спирали (поперечный размер, шаг витков) имеют строго определенный размер.
Обратите внимание, что нуклеиновые кислоты представляют собой гигантские полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Нуклеотиды состоят из трех элементов: пятичленного сахара (дезоксирибозы или рибозы), остатка фосфорной кислоты (фосфата) и азотистого основания. Прочную химическую основу нуклеиновых кислот составляют чередующиеся остатки фосфатов и рибоз, а азотистые основания ориентированы внутрь спирали. Важно запомнить, ферменты синтеза ДНК и РНК способны присоединять нуклеотиды в строго определенном положении: фосфат первого нуклеотида в 5’- положении рибозы или дезоксирибозы остается свободным, а следующий нуклеотид присоединяется только к ОН- группе рибозы, находящейся в 3’-положении. Поэтому принять говорить, что синтез молекул происходит в направлении 5’-3’. Обратите внимание, что в ДНК цепи нити разнонаправлены (антипараллельны): одна из них располагается в направлении, а вторая – в противоположном направлении 3’-5’ (рис.5).
Рис. 5. Структурная формула участка ДНК. Пуриновые основания аденин и гуанин (А и G), пиримидиновые основания тимин и цитозин (Т и С) прикреплены к полимерной цепи, состоящей из чередующихся остатков фосфорной кислоты (Р) и сахара дезоксирибозы. При удлинении цепи 5’- конец остается свободным, нуклеотиды присоединяются к 3’-концу.
Изучите структуру нуклеотидов. Обратите внимание, что в параллельных цепях ДНК азотистые основания составляют комплементарные пары (А-Т, Г-Ц), при этом сочетаются более крупные пурины и мелкие пиримидины, в результате размеры двойной спирали ДНК строго выдерживаются (рис.6).
Впервые комплементарность была предсказана на основании экспериментов Э. Чаргаффа. Он установил, что количество пуринов равно количеству пиримидинов и вывел закономерность, получившую название правила Чаргаффа: А+Г / Т+Ц =1.
При изучении строения РНК обратите внимание, что это одноцепочечные молекулы, у которых сахар представлен сходным сахаром рибозой, а нуклеотид тимин заменен на урацил. В клетках существуют три типа молекул:
- информационная (или матричная) РНК участвует в передаче информации из ядра в цитоплазму;
рибосомальная р-РНК составляет основу рибосом;
набор транспорных РНК (т-РНК) участвуют в транспортировке аминокислот к месту синтеза белка.
Рис.6. Участок цепи ДНК. В параллельных цепях нуклеотиды сочетаются по комплементарному принципу.
Литература: [1 – с.108-117, 2 – с.48-59].