Вопрос 7. Экспериментальные доказательства роли днк в передаче наследственной информации.

Опыт Гриффитса.

Работал с двумя штаммами пневмококка, которые отличались по внешнему виду и болезнетворным свойствам. Штамм S – от него мыши сразу погибали. Штамм R – при введении гибели мышей не наступало. Он заметил, что при смеси убитых вирулетных и невирулетных мышы погибали. Это доказало процесс транформации.

Трансформация – включение чужеродной ДНК в бактериальную клетку. Это перенос наследственной информации от одной клетки прокариотов к другой посредством ДНК бактерии – донора или клетки – донора. (Гриффитс, 1928).

Опыт Херши и Чейза.

Они выяснили, что не все вирусы убивают бактериальную клетку. Существуют умеренные фаги. Они могут быть и вирулентными и объединятся с геномом бактериальной клетки. При этом попадая в другие бактерии вирусы привносят чужие генетические данные. Так доказан процесс трансдукции.

Трансдукция заключается в том, что вирусы, покидая бактериальные клетки, в которых они паразитировали, могут захватывать с собой часть их ДНК и, перемещаясь в новые клетки, передавать новым хозяевам свойства прежних.

Доказательства генетической роли ДНК были получены в ряде опытов по заражению бактериальных клеток вирусами. Бактериофаг состоит из белковой капсулы правильной геометрической формы и молекулы нуклеиновой кислоты , свернутой в виде спирали. Фаг прикрепляется своими отростками к клеточной оболочке, с помощью ферментов разрушает участок клеточной мембраны и чрез образовавшееся отверстие вводит свою ДНК в клетку и т.д.

Когда белок фага был помечен радиоактивной серой ³⁵S, а ДНК – радиоактивным фосфором ³²Р оказалось, что вновь образованные фаги содержали только радиоактивный фосфор, которым была помечена ДНК. Эти опыты наглядно показали, что генетическая информация от внедрившегося фага его потомкам передается только проникающей в клетку нуклеиновой кислотой, а не белком, содержащимся в капсуле вируса.

Опыт Френкель-Конрата.

Им удалось доказать, что чистая НК вируса табачной мозаики может заражать растения. И удалось создать гибрид из вирусов, в котором белковый футляр принадлежал одному, а НК другому вирусу. В таких случаях генетическая информация гибридов в точности повторяла генетическую информацию вируса, чья НК находилась в гибриде.

Вопрос 8. Современные представления о генетическом коде. Опыт Ниринберга. Синтез специфических белков. Репликация, транскрипция, трансляция. Транскрипция 4х-значного кода первичной генетической информации в 20-значный аминокислотный код белков. Виды и структура т-РНК, р-РНК, и-РНК. Мультимерная организация белков (гемоглобин человека:HbA, HbA2, HbS, HbF).

Генетический код – система расположения нуклеотидов в молекуле ДНК, контролирующая последовательность расположения аминокислот в молекуле белка.

Структура каждой молекулы ДНК индивидуальна и специфична, так как представляет собой кодовую форму записи биологической информации. С помощью 4 нуклеотидов в ДНК записана вся важная информация об организме, передающаяся по наследству.

Опят Ниринберга.

Он создал искусственную и-РНК и поместил ее в бесклеточную среду, содержащую аминокислоты, РНК, все необходимое для синтеза белка. В результате многочисленных опытов он заметил что происходил синтез только фенилаланина, что соответствовало триплету УУУ. Так открыт первый триплет.

Одним из центральных процессов метаболизма клетки, связанных с потоком вещества является синтез белка – формирование сложной молекулы белка-полимера из аминокислот-мономеров. Процесс протекает по след. схеме: ДНК РНК белок.

Репликация – удвоение цепи ДНК.

Транскрипция – процесс списывания информации с ДНК на молекулу про-и-РНК.

Трансляция – процесс переноса информации и ее реализации в виде синтеза белковых молекул. Идет в 3 стадии:

1. Инниация – начало сборки белка на малой субъединице рибосомы с участием т- и м-РНК. Первая аминокислота метионин.

2. Элонгация – наращивание белковой цепи с последовательным присоединением новых аминокислот в первичной структуре белка.

3. Терминация – окончание синтеза первичной структуры белка. Происходит придостижении м-РНК стоп-кодона (УГА, УАГ, УАА).

р-РНК образует структурный каркас рибосомы. Она участвует в инициации, окончании и отщепление молекул белка от рибосом.

т-РНК транспортирует аминокислоты к рибосомам.

и-РНК несет в себе генетическую информацию для построения белка.

Вопрос 9. Изменчивость и ее формы. Наследственная и ненаследственная изменчивость. Индуцированные и спонтанные мутации. Хромосомные абберации. Генные мутации. Генетическая инженерия. Цитоплазматическая наследственность. Наследственность и среда. Взаимодействие аллелей. Фенокопии и генокопии.

Изменчивость – общее свойство организмов изменять наследственные факторы и приобретать новые под действием мутаций, рекомбинации этих факторов, также проявляют вариабельность признаков под модификационным влияние окружающей среды.

Наследственная изменчивость(генотипическая):

1. Комбинативная. Не происходит изменения числа и структуры хромосом. 3 источника: кроссинговер, независимое расхождение хромосом в анафазе 1 мейоза, случайное слияние гамет при половом размножении.

2. Мутационная. Мутации – генотипические изменения на уровне ДНК, возникающие на разных уровнях организации наследственного материала. (генные, хромосомные, геномные).

Индуцированные мутации – вызваны специально направленными воздействиями, повышающими мутационный процесс.

Спонтанные мутации – возникают под влияние неизвестных природных факторов, чаще всего как результат ошибок при репликации ДНК.

Генные мутации – тонкие структурные изменения ДНК на уровне отдельных генов. (наследственная гиперхолестеринемия, муковисцидоз, серповидно-клеточная анемия, болезнь Вильсона-Коновалова, фенилкетонурия).

Хромосомные абберации возникают в результате перестройки хромосом:

1. Нехватки(исерция) возникают вследствие утери хромосомой того или иного участка.

2. Дупликации (удвоение) связано с включением лишнего дублирующего участка хромосомы.

3. Инверсии наблюдаются при разрыве хромосомы и переворачивании оторвавшегося участка на 180⁰.

4. Транслокации возникают, когда участок хромосомы из одной пары прикрепляется к участку хромосомы из другой пары.

Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом:

1. Полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом.

2. Аллоплоидия – умножение хромосом двух разных геномов.

3. Автоплоидия – умножение хромосом одного генома.

4. Гетероплоидия – не кратное увеличение числа хромосом.

Ненаследственная изменчивость(фенотипическая):

1. Модификационная. Модификации – фенотипические особенности, возникающие под действием внешних факторов. ГЕНОТИП + СРЕДА = ФЕНОТИП.

Генетическая инженерия – область молекулярной биологии и генетики ставящая своей задачей конструирование генетических структур по заранее намеченному плану, создание организмов с новой генетической программой. Перенос гена, ответственного за ценное свойство от организма донора к организму реципиенту.

Генная инженерия микроорганизмов создает лекарственные препараты, генная инженерия растений выводит растения, устойчивые к вредителям и климату, генная инженерия животных выводит трансгенных животных.

Этапы генной инженерии:

1. Обнаружение свойства и ответственного за него гена

2. Выделение ДНК из клетки донора

3. Выделение нужного гена

4. Клонирование ДНК in vitro

5. Создание рекомбинантной ДНК

6. Использование вектора (средство, достигающие гена клетки реципиента – плазмиды)

7. Верификация дееспособности генов в ряду поколений

8. Способен ли регулироваться этот ген.

Цитоплазматическая наследственность – нехромосомная, путь передачи наследственной информации через цитоплазму. Характерная черта - наследование по линии матери.

Наследственность и среда. В генетической информации заложена способность развития определенных свойств и признаков. Эта способность реализуется лишь в определенных условиях среды. Одна и та же наследственная информация в измененных условиях может проявится по разному. Норма реакции – диапазон изменчивости, в пределах которой в зависимости от условий среды один и тот же генотип способен давать разные фенотипы.

Взаимодействие аллелей :

1. Экспрессивность – степень выраженности признака при реализации генотипа в различных условиях среды.

2. Пенетрантность – количественный показатель фенотипического проявления гена.

3. Полигенность - различные доминантные неаллельные гены могут оказывать действие на проявление одного и того же признака, усиливая его проявление.

4. Плейотропия – зависимость нескольких признаков от одного гена.

Фенокопии – признак, зависящий от определенного генотипа, может измениться, при этом копируется признаки, характерные для другого генотипа.

Генокопии – ряд сходных по фенотипическому проявлению признаков, вызванных различными неаллельными генами.