13. Плазмогены митохондрий и хлоропластов, плазмиды, эписомы и их роль в цитоплазматической наследственности.

1. Плазмогены митохондрий и хлоропластов: Плазмогены – это генетические детерминанты, находящиеся в цитоплазме клеток и определяющие внеядерное наследование. В контексте митохондрий и хлоропластов, плазмогены - это их собственные ДНК (мтДНК и хпДНК, соответственно), которые содержат гены, необходимые для функционирования этих органелл. мтДНК и хпДНК кодируют белки, участвующие в энергетическом метаболизме (окислительное фосфорилирование в митохондриях и фотосинтезе в хлоропластах), а также рибосомные РНК (рРНК) и транспортные РНК (тРНК), необходимые для синтеза белков внутри органелл. Мутации в этих плазмогенах могут приводить к цитоплазматически наследуемым фенотипам, связанным с нарушением функций митохондрий или хлоропластов.

Примеры:

Митохондриальные плазмогены кодируют ферменты дыхательной цепи. Так, мутации в генах мтДНК могут вызывать митохондриальные болезни (митохондриальные энцефаломиопатии), которые наследуются по материнской линии.

Хлоропластные плазмогены кодируют белки, участвующие в фотосинтезе. Мутации в генах хпДНК могут вызывать пестролистность у растений (например, у Mirabilis jalapa), при которой цвет листьев определяется генотипом яйцеклетки.

2. Плазмиды: Плазмиды – это небольшие кольцевые молекулы ДНК, физически отделенные от хромосомной ДНК и способные к автономной репликации. Плазмиды обычно встречаются у бактерий и других микроорганизмов, а также у некоторых эукариотических организмов, включая дрожжи. Плазмиды могут нести гены, которые дают бактериям дополнительные свойства, такие как устойчивость к антибиотикам, способность расщеплять определенные вещества или производить токсины. У эукариот они могут влиять на метаболизм, вирулентность или взаимодействие клетки с окружающей средой. Плазмиды могут передаваться между бактериями в процессе конъюгации, трансдукции или трансформации, что способствует распространению генетической информации.

3. Эписомы: Эписома — это генетический элемент, который может реплицироваться автономно в цитоплазме клетки (как плазмида) или интегрироваться в хромосому хозяина. Эписомы могут нести дополнительные гены, которые изменяют фенотип клетки. В отличие от плазмид, эписомы могут временно или постоянно включаться в хромосомы клетки. Если эписома реплицируется автономно в цитоплазме, ее гены могут наследоваться цитоплазматически. Важным примером являются некоторые вирусы, которые могут существовать в клетке в виде эписом, не интегрируясь в хромосому хозяина. Эти вирусы могут передаваться при делении клетки и, таким образом, вызывать цитоплазматически наследуемые изменения в фенотипе клетки.

14. Генная инженерия и ее значение для природы и общества.

Генная инженерия (или генетическая инженерия) – это область биотехнологии, которая занимается целенаправленным изменением генома живых организмов путем добавления, удаления или модификации генов. Инструментами генной инженерии выступают обычно методы рекомбинантной ДНК.

Значение для общества:

Медицина:

Генно-модифицированные микроорганизмы (например, бактерии E. сoli, эшерихия коли) используются для производства инсулина, гормона роста, интерферона и других важных лекарственных препаратов.

Генная терапия направлена на лечение генетических заболеваний путем доставки функционального гена в клетки пациента.

Генно-инженерные методы используются для создания новых и более эффективных вакцин.

Разрабатываются тесты для выявления генетической предрасположенности к различным заболеваниям, что позволяет проводить профилактические меры.

Сельское хозяйство: ГМ-культуры, устойчивые к вредителям, гербицидам или обладающие повышенной питательной ценностью, широко используются в сельском хозяйстве. ГМ-культуры часто обеспечивают более высокую урожайность по сравнению с традиционными сортами. Растения, устойчивые к вредителям, позволяют снизить использование вредных химических веществ. ГМ-животные: Разработка ГМ-животных с повышенной продуктивностью или устойчивых к болезням

Промышленность: Генно-модифицированные микроорганизмы используются для производства ферментов, применяемых в пищевой, текстильной, бумажной промышленности. Разрабатываются микроорганизмы, способные разлагать сложные загрязняющие вещества. Исследования по созданию микроорганизмов, эффективно производящих биотопливо из растительной биомассы.

Значение для природы:

Положительные аспекты:

ГМ-растения, устойчивые к вредителям, позволяют сократить использование пестицидов, что снижает загрязнение окружающей среды.

Увеличение урожайности ГМ-культур позволяет использовать меньше земли для сельского хозяйства, сохраняя естественные экосистемы.

Разработка микроорганизмов для биоремедиации (очистки) загрязненных почв и водоемов.

Отрицательные аспекты:

ГМ-растения, производящие инсектициды, могут негативно влиять на полезных насекомых.

Вредители и сорняки могут выработать устойчивость к ГМ-растениям, что потребует использования более сильных пестицидов.

Существует риск переноса генетически модифицированных генов из ГМ-культур в дикорастущие растения или микроорганизмы.

Широкое распространение ГМ-культур может привести к сокращению генетического разнообразия традиционных сортов.