31. Материальный носитель наследственности и изменчивости. Клеточный цикл.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – материальный носитель наследственной информации. Это высокомолекулярное природное соединение, содержащееся в ядрах клеток живых организмов.

Клеточный цикл относится к последовательности событий, происходящих на протяжении всей жизни типичной клетки. В эукариотических клетках цикл соматических клеток имеет две стадии: межфазную и митотическую фазу. Во время межфазы клетка растет, выполняет свои основные метаболические функции, копирует свою ДНК и готовится к миотическому делению клеток. Затем, во время митоза и цитокиноза, клетка делит свои ядерные и цитоплазмические материалы, соответственно. Это генерирует две ячейки дочери, которые идентичны исходной родительской ячейке. Клеточный цикл необходим для роста организма, замены поврежденных клеток и регенерации возрастных клеток. Рак является результатом неконтролируемого деления клеток, вызванных генной мутацией.

В цикле эукариотических клеток есть три основных контрольно-пропускных пункта. На каждом контрольно-пропускном пункте переход к следующей стадии клеточного цикла может быть остановлен до тех пор, пока условия не будут более благоприятными. Контрольно-пропускной пункт G 1 является первым из них, где оцениваются размер клетки, энергия, питательные вещества, качество ДНК и другие внешние факторы. Если ячейка считается неадекватной, она не продолжает фазу S межфазы. Контрольно-пропускной пункт G2 является вторым контрольно-пропускным пунктом. Здесь клетка гарантирует, что вся ДНК была реплицирована и не повреждена перед входом в митоз. Если какие-либо повреждения ДНК обнаружены, и не подлежат восстановлению, клетка может пройти апоптоз, или запрограммированную смерть. M, или шпиндель (контрольно-пропускной пункт) гарантирует, что все сестринские хроматиды правильно прикреплены к шпинделю микротрубочки на метафазной пластине, прежде чем клетка входит в анафазы.

32. Уровни организации генетического аппарата. Генный, хромосомный, геномный.

Генный уровень организации наследственного аппарата

Ген - это участок молекулы ДНК несущий информацию о структуре одного белка. Каждый ген отвечает за развитие отдельного признака. Число генов, заключенных в наследственном материале, велико.

Закономерность передачи всего генетического материала из поколения в поколение достигается благодаря тому, что отдельные гены существуют не разрозненно, а собраны в хромосомы, с которыми происходят строго определенные превращения в процессе размножения клеток и организмов.

1. Один ген образует один признак

2. Один ген один фермент (белок)

3. В настоящее время: один ген один полипептид

Все гены делятся на структурные (несут информацию о белках) и регуляторные гены (контролируют и регулируют деятельность структурных генов).

Различают также гены аллельные и неаллельные гены. Аллельные гены могут быть доминантными, рецессивными и промежуточными, или комбинированными; неаллельные — эпистатичными, гипостатичными, комплементарными, или индифферентными.

Аллельные гены - это гены, расположенные в одинаковых локусах (участках) гомологичных хромосом и отвечающие за развитие альтернативных признаков.

По своей абсолютной локализации гены делятся на аутосомные и гены, сцепленные с полом. Изменения генов (мутации) являются источником изменчивости и приводят иногда к генным болезням.

Гены:

1. Работающие, во всех клетках (общие)

2. Работают в клетках одной ткани

3. Узко специальные для клеток одного типа

Хромосомный уровень организации наследственного аппарата

В соответствии с хромосомной теорией наследственный материал, представленный в виде отдельных генов, организован в хромосомы. Благодаря наличию хромосом достигается объединение генов в комплексы — группы сцепления, количество которых во много раз меньше числа генов. Это позволяет точно распределять наследственный материал между клетками или передавать его от организма к организму, а также создает условия для появления новых комбинаций групп сцепления (анафаза I мейоза) или участков гомологичных хромосом (кроссинговер в профазе I мейоза) в гаметах. Таким образом, наличие хромосомной организации наследственного материала обеспечивает закономерности его распределения в потомстве и разнообразие организмов данного вида по их генетической структуре.

Геномный уровень организации наследственной информации

Геном - это гаплоидный набор хромосом (одинарный).

Геномный уровень организации наследственного материала, объединяющий всю совокупность хромосомных генов, является эволюционно сложившейся структурой, характеризующейся относительно большей стабильностью, нежели генный и хромосомный уровни.

Результатом функционирования генома является формирование фенотипа целостного организма. В связи с этим фенотип организма нельзя представлять как простую совокупность признаков и свойств, это организм во всем многообразии его характеристик на всем протяжении индивидуального развития. Таким образом, поддержание постоянства организации наследственного материала на геномном уровне имеет первостепенное значение для обеспечения нормального развития, организма и воспроизведения у особи в первую очередь видовых характеристик.

Мутационные изменения, реализующиеся на геномном уровне организации наследственного материала,— мутации регуляторных генов, обладающих широким плейотропным действием, количественные изменения доз генов, транслокации и транспозиции генетических единиц, влияющие на характер экспрессии генов, наконец, возможность включения в геном чужеродной информации при горизонтальном переносе нуклеотидных последовательностей