9. Задачи и перспективы генетики.

-исследование механизмов хранения и передачи генетической информации, механизмов изменчивости живых существ…

-разработка методов управления наследственностью и изменчивостью для получения нужных для человека форм растений, животных и микроорганизмов.

-разработка методов управления индивидуальным развитием организмов.

-научиться исправлять или заменять аномальные части генетического материала генотерапия.

Тема 2. Цитологические основы наследственности.

12. Цитологические основы наследственности.

-Клеточная теория Шванна и Шлейдана.

-Вирхов: всякая клетка от клетки.

-Флемминг подробно описал деление ядра в клетках кожи саламандры. Ввел понятие «митоз». Обнаружил, что при митозе хромосомы делятся вдоль.

-Вальдейер ввел термин «хромосома».

-Страсбургер выделил профазу и метафазу.

Именно в этот период сформировалась ядерная гипотеза наследственности (Гертвиг, Страсбургер). Цитогенетический метод широко используется в генетике для непосредственного изучения клеточных структур.

Принципиальные черты строения клеток животных, растений одинаковы. Их общая черта – компартментализация: подразделение клетки на ядро, содержащее хроматин и несколько ядрышек, и цитоплазму, в которой различают митохондрии (пластиды), ЭПС, рибосомы, аппарат Гольджи, лизосомы и др.

Главными органоидами клетки, локализованными в ядре и отвечающими за хранение и передачу наследственной информации, являются хромосомы. Своё название эти органоиды получили от греческого слова хром, что в переводе означает цвет. Это указывает на интенсивное поглощение хромосомами красителей. У большинства организмов хромосомы имеют продолговатую форму и длину от 1 до 30 мкм. Хромосома имеет продолговатые участки – плечи или теломеры, которые разделены центромерой (первичная перетяжка, которая определяет движение хромосомы). Хромосомы обычно имеют одну центромеру.

Хромосомы имеют сложное химическое строение и на 90% состоят из дизоксирибонуклеопротеидов (ДНП). При специфическом окрашивании в каждой хромосоме выявляются эухроматиновые и гетерохроматиновые зоны. Эухроматиновые зоны окрашиваются слабо, их рассматривают как активные зоны хромосом, содержащие основной комплекс работающих генов. Гетерохроматиновые зоны хромосомы окрашиваются более интенсивно. Предполагается, что в них находятся блоки идентичных генов, обладающих сходным действием и малоактивных в онтогенезе. В соматических клетках всех организмов содержится диплоидный набор хромосом (2n). Половые же клетки имеют гаплоидный набор хромосом (n). Одинарный набор хромосом называется геномом. Набор хромосом соматической клетки, свойственный данному виду организмов, называют кариотипом. 13. Митотическое деление клеток, генетическое значение митоза.

Клеточный цикл состоит из 4-х периодов: пресинтетического, синтетического (происходит репликация), постсинтетического и митоза. Собственно митоз захватывает не более 1/7-1/10 всего клеточного цикла.

В покоящейся клетке на стадии интерфазы различают сферическое ядро, окруженное двухслойной ядерной мембраной с порами. Хромосомы на этой стадии находятся в ядре в расправленном растянутом состоянии.

Профаза. Хромосомы спирализуются, укорачиваясь и утолщаясь. Каждая хромосом состоит из двух хроматид. Исчезают ядрышки, растворяется ядерная мембрана и хромосомы оказываются в цитоплазме.

Прометафаза. Хромосомы движутся по направлению к экватору.

Метафаза. Появляются нити ахроматинового веретена. Хромосомы (каждая из двух хроматид) выстраиваются в плоскости экватора, образуя метафазную пластинку (центромеры выстраиваются в экваториальной плоскости).

Анафаза. Начинается в момент деления центромер (делятся одновременно). Хроматиды, ставшие теперь дочерними хромосомами, разъединяются и расходятся к противоположным полюсам по нитям веретена.

Телофаза. Завершение движения хромосом к полюсам. Формируется ядерная оболочка, вновь появляются ядрышки. В это же время происходит цитокинез – разделение цитоплазмы. У животных появляется перетяжка, разделяющая клетку на две, у растений формируется фрагмопласт.

Генетическое значение:

1)Как во время митоза, так и при расхождении хромосом в I и II делении мейоза происходит случайное распределение хромосом по дочерним клеткам. Это и создает генетическое разнообразие в возникающих клетках.

2)Митоз лежит в основе роста и вегетативного размножения. Идентичное воспроизведение клетки, поддержание постоянства числа хромосом, следовательно, копирование генетической информации 14 -16. Основные стадии процесса мейоза.

Мейоз - особый способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом и переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное.

Этот процесс занимает два клеточных цикла при отсутствии синтеза ДНК во втором мейотическом делении. Необходимо отметить, что мейоз представляет собой универсальное явление, характерное для всех эукариотических организмов. При мейозе происходит не только редукция числа хромосом до гаплоидного их числа, но происходит чрезвычайно важный генетический процесс - обмен участками между гомологичными хромосомами, процесс, получивший название кроссинговера.

Значение: поддержание постоянства числа хромосом вида из поколения в поколение. Обеспечивает комбинативную изменчивость.

Интерфаза: синтез ДНК, удвоение хромосом.

Профаза 1:

-Лептотена (стадия тонких нитей) – на этой стадии появляются тонкие перекрученные нити хромосом.

-Зиготена–конъюгация сначала отдельных участков гомологичных хромосом, которая завершается по всей их длине к концу зиготены, образование бивалентов. Появление синаптонемного комплекса- пары конъюгирующих хромосом.

-Пахитена (стадия толстых нитей) – завершается формирование синаптонемного комплекса. Происходит небольшой дополнительный синтез ДНК.

-Диплотена (стадия двойных нитей) – Начинается отталкивание гомологов друг от друга.

-Диакинез:спирализация усиливается, биваленты располагаются по периферии ядра.

Метафаза 1: разрушается ядерная мембрана, исчезают ядрышки. Биваленты располагаются в экваториальной плоскости, образуя метафазную пластинку.

Анафаза 1: Хромосомы расходятся к противоположным полюсам. Центромеры разных бивалентов двигаются независимо друг от друга. Происходит редукция центромер.

Телофаза 1: Формирование в клетке 2 гаплоидных ядер.

Интерфаза. Хромосомы не удваиваются!

Профаза 2: компактизация хромосом.

Метафаза 2:расположение центромеров в плоскости экватора.

Анафаза 2: дочерние хроматиды расходятся к разным полюсам.

Телофаза 2: образуются 4 гаплоидных ядра.