1.Представление о плазмидах, эписомах и мобильных генетических элементах (инсерционные последовательности, транспозоны) прокариот.

_{Прокариоты, помимо генов, которые заключены в хромосомную ДНК, имеют небольшой внехромосомный набор генов, или по-другому – плазмиды. У некоторых плазмид есть свойство встраиваться в хромосомы хозяйских клеток, тогда такая разновидность пластид называется эписомами. Бактериальные плазмиды представляют собой двухцепочечные, небольшие по размерам кольцевидные молекулы ДНК, которые имеют способность удваиваться отдельно от хромосомы хозяина. Только плазмиды, которые входят в состав хромосом бактерий, удваиваются вместе с бактерией. В гены многих плазмидов заключена информация, которая в последующем будет влиять на фенотип клетки.Мобильные элементы представляют собой фрагменты ДНК, способные к внутрихромосомным перемещениям (транспозициям) или к передаче в другую клетку. К ним относятся инсерционные элементы (IS-элементы), ко-IS -элементы), ко-элементы), кодирующие ферменты, необходимые для их перемещения (транспозазы), транспозоны, а также миниатюрные инвертированные повторяющиеся элементы (MITE), которые не содержат генов транспозаз.}

_{2.Посттранскрипционный уровень регуляции синтеза белков.}

3.Явление гетерозиса и его генетические механизмы.

_{Гетерозис — это свойство помесей и гибридов первого поколения (Fi) превосходить по биологическим и хозяй­ственно-полезным признакам исходные родительские фор­мы.}

_{Некоторые ученые, учитывая специфику форм проявле­ния гетерозиса, выделяют самостоятельные его типы:}

_{репродуктивный гетерозис — более высокая общая про­дуктивность животных, связанная с повышением плодовитости (фертильности) и более мощным развитием их ре­продуктивных органов;}

_{соматический гетерозис — более сильное развитие ве­гетативных частей (у растений), органов и частей тела (у животных);}

_{адаптивный гетерозис — повышенная жизнеспособность животных, их лучшая приспособляемостью}

Билет № 36

1. Генетическая рекомбинация - это перераспределение генетического материала (ДНК), приводящее к возникновению новых комбинаций генов. Пути рекомбинации: - обмен клеточными ядрами - обмен целыми молекулами ДНК - обмен частями молекул ДНК Понятие «рекомбинация" включает большой набор разных по своей природе явлений. Для всех рекомбинационных процессов характерен этап, на котором молекулы ДНК вступают в контакт в участке, где произойдет обмен полинуклеотидными цепями. Этот этап получил название "синапсис". Однако механизм синапсиса при разных типах рекомбинации принципиально различен. Более того, он является одним из критериев при классификации рекомбинационных явлений. Модель Холлидея. Модель, описывающая механизм кроссинговера между хроматидами, в соответствии с ней 2 несестринских двухцепочечных молекулы ДНК, между которыми происходит рекомбинация, выстраиваются друг против друга, и в цепях одной и той же полярности в идентичных сайтах возникают одноцепочечные разрывы, каждая из расщепленных цепей спаривается с комплементарным участком нерасщепленной цепи противоположного дуплекса, что после лигирования приводит к образованию точки ветвления, которая может перемещаться вдоль цепей ДНК branch migration; при этом в каждой из рекомбинирующих молекул ДНК происходит замена сегмента цепи ДНК на цепь рекомбинирующего партнера, после изомеризации комплекса с образованием Х-образной структуры (структура Холлидея) происходит разделение молекул ДНК путем внесения эндонуклеазных разрывов и лигирования; М.Х. подтверждается данными авторадиографического анализа и электронной микроскопии. В отличие от общей рекомбинации, сайт-специфическая рекомбинация происходит под контролем ферментов, опознающих специфические последовательности нуклеотидов, присутствующие на одной или двух рекомбинирующих молекулах. С помощью этого типа рекомбинации бактериальные вирусы и мобильные элементы перемещаются по геному. Сайт-специфическая рекомбинация была открыта в результате исследований механизма перемещения бактериофага А по хромосоме Е.coli. В интегрированном состоянии вирус внедрен в бактериальную хромосому и реплицируется как часть ДНК клетки-хозяина. Когда вирус проникает в клетку, на матрице вирусного гена синтезируется фермент А-интеграза. Этот фермент и катализирует процесс рекомбинации, начинающийся тогда, когда несколько молекул белка интегразы плотно связываются со специфическими последовательностями на кольцевой хромосоме фага. Получившийся ДНК-белковый комплекс теперь связывается со сходными, но не идентичными последовательностями на бактериальной хромосоме, сближая тем самым бактериальную и фаговую хромосомы. Затем интеграза делает надрезы в молекулах ДНК, формируя маленький участок сочленения гетеродуплекса. Интеграза напоминает ДНК-топоизомеразу в том отношении, что она формирует ковалентную связь с ДНК в тех же местах, где и разрывает. Тот же самый механизм сайт-специфической рекомбинации приходит в действие, только в обратном направлении, когда фаг l вырезается из сайта интеграции. Иногда в результате мейоза получаются три копии материнского аллеля и только одна копия отцовского, что свидетельствует об изменении одной копии отцовского аллеля в материнский. Это явление называется генной конверсией. Оно часто происходит в связи с событиями общей рекомбинации и репарации ДНК. В ходе мейоза образуется сочленение гетеродуплекса в участках кроссинговера между гомологичными материнской и отцовской хромосомами. Если эти участки хромосом несколько различаются, в районе сочленения могут произойти нарушения спаривания нуклеотидов. Эти нарушения будут исправляться системой репарации ДНК. Следствием этого будет генная конверсия. Генная конверсия может также произойти по ряду других механизмов, но все они требуют осуществления какого-то варианта общей рекомбинации, по которому две гомологичные молекулы ДНК располагаются вместе. Поскольку производятся дополнительные копии фрагментов ДНК, процесс конверсии сопровождается ограниченным синтезом ДНК. Опыт показывает, что обычно только малые участки ДНК испытывают генную конверсию и в большинстве случаев изменяется лишь часть гена. Генная конверсия может происходить в митотических клетках, но значительно реже.

2. Онтогенез – полный цикл индивидуального развития каждой особи, в основе которого лежит реализация наследственной информации на всех стадиях существования в определенных условиях внешней среды; начинается образованием зиготы и заканчивается смертью. Из двух изолированных бластомеров может развиваться полноценный организм. На этой стадии они тотипотентны (равнонаследственны).

При дальнейшем развитии зародышевые клетки на стадии бластулы начинают терять тотипотентность. Начинается дифференцировка (формирование разнообразных структур и частей тела из относительно однородного материала зародыша). Но не смотря на потерю тотипотентности и дифференцировку, клетки полностью сохраняют генетическую информацию. Любая соматическая клетка представляет собой интегрированную часть в организме, выполняет узко специализированные функции, но в то же время несет в себе генотип целого организма. Цитоплазматические факторы белковой природы в ядро и определяют характер считываемой информации. Следовательно, развитие эмбриональных закладок детерминировано. В процессе развития клеточная специализация возникает как результат дифференциальной активности генов, связанной со сложными ядерно-цитоплазматическими отношениями. Эти взаимоотношения в процессе развития усложняются далее.

Жизненный цикл есть результат генетической программы, выработанной в ходе длительного процесса эволюционного развития.

1) Оплодотворение (зигота – одноклеточный организм).

2) Эмбриональное развитие (бластула – колониальные простейшие, гаструла – простейшее многоклеточное, плод – полноценное многоклеточное).

3) Рождение (позвоночные).

4) Постэмбриональное развитие (млекопитающие).

5) Старение.

6) Смерть.

3. Клеточная и генная инженерия дают возможность использования в селекции таких перспективных методов как соматическая гибридизация, размножение растений на основе культуры тканей, трансгенез и т.д. Методы клеточной и генной инженерии позволяют значительно ускорить селекционный процесс при выведении новых сортов сельскохозяйственных растений и пород животных: срок их получения сокращается до 3–4 лет вместо 10–12 лет, необходимых при использовании обычных методов селекции. Метод соматической гибридизации позволяет создавать гибриды, которые невозможно получить путем скрещивания особей, а также получать сорта растений, устойчивые к заболеваниям и вредителям. Культуры растительных тканей выгодно использовать для быстрого размножения медленно растущих растений. У сельскохозяйственных животных с помощью инъекции гормонов удается получить от одной высокопродуктивной самки десятки яйцеклеток, искусственно оплодотворить их спермой породистого самца, а затем имплантировать в матки других самок. Таким способом можно получить от одного ценного экземпляра во много раз больше потомства, чем это было бы возможно с помощью искусственного осеменения. Перспективы создания трансгенных сельскохозяйственных растений связаны с повышением их устойчивости к болезням и неблагоприятным условиям среды, а также с расширением круга культурных растений, способных к симбиотической фиксации азота и т.д. Для этого в растительные клетки вводятся нужные гены, полученные не только от других растений, но и от животных или микроорганизмов.

Билет 37