Вопрос 21 Матричный синтез белка.

Биосинтез белка — сложный многостадийный процесс синтеза полипептидной цепи из аминокислотныхостатков, происхо­дящий на рибосомах клеток живых организмов с участием молекул мРНК и тРНК. Биосинтез белка можно разде­лить на стадии транскрипции, процессинга и трансляции. Во время транскрипции происходит считывание генетической информации, зашифрованной в молекулах ДНК, и запись этой информации в молекулы мРНК. В ходе ряда последова­тельных стадий процессинга из мРНК удаляются некоторые фрагменты, ненужные в последующих стадиях, и происхо­дит редактирование нуклеотидных последовательностей. После транспортировки кода из ядра к рибосомам происходит собственно синтез белковых молекул, путём присоединения отдельных аминокислотных остатков к растущей полипеп Между транскрипцией и трансляцией молекула мРНК претерпевает ряд последовательных изменений, которые обеспе­чивают созревание функционирующей матрицы для синтеза полипептидной цепочки. К 5΄-концу присоединяется кэп, а к 3΄-концу поли-А хвост, который увеличивает длительность жизни мРНК. С появлением процессинга в эукариотической клетке стало возможно комбинирование экзонов гена для получения большего разнообразия белков, кодируемым единой последовательностью нуклеотидов ДНК, — альтернативный сплайсинг.тидной цепи. Трансляция заключается в синтезе полипептидной цепи в соответствии с информацией, закодированной в матричной РНК. Аминокислотная последователь­ность выстраивается при помощи транспортных РНК(тРНК), которые образуют с аминокислотами комплексы — аминоа­цил-тРНК. Каждой аминокислоте соответствует своя тРНК, имеющая соответствующий антикодон, «подходя­щий» к кодону мРНК. Во время трансляции рибосома движется вдоль мРНК, по мере этого наращивается полипептидная цепь. Энергией биосинтез белка обеспечивается за счёт АТФ.Готовая белковая молекула затем отщепляется от рибосомы и транспортируется в нужное место клетки. Для достижения своего активного состояния некоторые белки требуют дополни­тельнойпосттрансляционной модификации.

Вопрос 22 Принципы биологической эволюции.

Первые идеи о непрерывном и постепенном изменении всех видов животных и растений были высказаны задолго до Ч. Дарвина. Еще Ж.-Б. Ламарк говорил о том, что эволюция живых организмов происходит под направляющим влиянием окружающей среды. Результатом этого влияния является приобретение организмами благоприятных для жизни свойств, передающихся по наследству. Но именно Ч. Дарвин, опираясь на огромный фактический материал, сформулировал основные принципы эволюционной теории.Основные принципы этой теории гласят:1. Изменчивость является неотъемлемым свойством живого.Нельзя обнаружить в природе два абсолютно тождественных организма. При обычных условиях различия не оказывают заметного влияния на развитие организма, но в неблагоприятных условиях мельчайшее изменение может стать определяющим в вопросе выживаемости организма.Ч. Дарвин выделяет два типа изменчивости: 1) индивидуальный, или неопределенный, который передается по наследству, 2) определенный, или групповой тип изменчивости, которому подвержены организмы под воздействием окружающей среды.В дальнейшем неопределенные изменения стали называть мутациями, а определенные – модификациями.2. Все организмы размножаются в геометрической прогрессии, но выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства.Этот принцип раскрывает внутреннее противоречие в развитии живой природы. Борьба за существование характеризует различные отношения между организмами, начиная от сотрудничества против неблагоприятных условий внешней среды до конкуренции в добывании пищи, лидерстве в группе и т.п. Борьба различается на внутривидовую и межвидовую.3. Принцип естественного отбора.Этот принцип объясняет, почему из громадного числа появившегося потомства выживает лишь небольшое количество особей. Именно для объяснения этого феномена Ч. Дарвин выдвинул гипотезу о существовании особого механизма отбора, который избирательно уничтожает не приспособившихся к окружающей среде, оставляя наиболее сильных.Естественный отбор, по мысли Дарвина, является механизмом, который отбрасывает дурные и сохраняет хорошие изменения. Естественный отбор работает над усовершенствованием органического существа.Эти представления о наследственности оказались самым слабым звеном в теории Дарвина, т.к. не объясняли, каким образом случайные полезные изменения могут являться основой эволюции, передаваясь и усиливаясь при наследственной передаче. Ведь было установлено, что в результате скрещивания полезные признаки переходят к потомству в ослабленном виде, а затем могут и вовсе исчезнуть.Пытаясь выйти из этого противоречия, Ч. Дарвин все более сходил на точку зрения Ламарка о влиянии внешней среды на ход эволюции.В дальнейшем были выявлены и многие другие недостатки теории Дарвина. Новые достижения науки показали необходимость доработки этой теории.Современная теория органической эволюции внесла некоторые изменения в теорию эволюции Чарльза Дарвина. Во-первых, была выделена элементарная структура начала эволюции. Такой структурой считается популяция, а не отдельная особь. Во-вторых, элементарным явлением эволюции в этой теории считается изменение генотипа популяции. В-третьих, были выделены основные и не основные факторы, движущие силы эволюции.Так, к основным факторам, выделенным Ч. Дарвиным – наследственности, изменчивости, естественному отбору, были добавлены и многие другие. Да и основные факторы Ч. Дарвина понимаются несколько иначе.Первый основной фактор эволюции составляют различные формы мутаций, т.е. изменения наследственных свойств организмов, возникающие естественным путем или вызываемые искусственными средствами. Мутации возникают случайно, но случайное изменение становится необходимым, если помогает организму выжить в борьбе за существование.Мутации – главные поставщики эволюционного материала. Но они являются случайными изменениями, подчиняющимися вероятностным законам и в силу этого не могут быть основой направленного процесса эволюции.Вторым основным фактором эволюции являются популяционные волны, или "волны жизни", определяющие количественные флуктуации (отклонения) от среднего значения численности организмов в популяции, а также области ее расположения. Было установлено, что наиболее благоприятной средой для эволюционных процессов является популяция средних размеров;Третьим основным фактором эволюции является обособленность группы организмов. Обособленность группы организмов необходима, чтобы она не могла скрещиваться с другими видами, передавать и получать от них генетическую информацию.Тем не менее все вышеперечисленные факторы не объясняют механизма эволюции и его движущие силы. Движущей силой эволюции следует признать естественный отбор, который выступает в форме единства и борьбы внутри популяции, что ведет сначала к формированию разновидностей одного вида, а потом и к созданию нового вида.Современная теория эволюции выделяет некоторые типы механизмов естественного отбора:

• стабилизирующий отбор, устраняющий отклонения от некоторой средней нормы. В этом случае новых видов не возникает;

• ведущий (движущий) отбор, который подхватывает малейшие изменения, способствующие улучшению приспособленности живых систем;

• дезруптивный отбор, при котором, в случае резкого изменения условий существования, группа особей среднего типа, попадая в неблагоприятные условия, погибает;

• балансированный отбор, при котором происходит смена адаптированных, или приспособленных форм;

• отбор с повышенной изменчивостью, когда выживают популяции, обладающие наибольшим многообразием.Изменения и дополнения эволюционной теории Ч. Дарвина привели к созданию современной теории эволюции, которая в свою очередь была дополнена и уточнена. В итоге возникла новая синтетическая теория эволюции, представляющая собой синтез эволюционных идей Ч. Дарвина и результаты новейших биологических исследований в области наследственности и изменчивости.Синтетическая теория эволюции исходит из того, что:элементарной единицей эволюции является популяция;при исследовании живых организмов следует разграничивать макроэволюцию и микроэволюцию.

Термины “макроэволюция” и “микроэволюция” были введены русским генетиком Ю.А. Филипченко в 1927 г., а затем уточнены другим русским генетиком Н.В. Тимофеевым-Ресовским.

Микроэволюция – это эволюционные изменения, произошедшие за длительный период времени, результатом которых явилось возникновение надвидовых форм организации живого. Изменения в рамках микроэволюции доступны наблюдению, тогда как изменения в рамках макроэволюции, в силу их большой протяженности во времени могут быть только реконструированы задним числом.

К настоящему времени сформулировано несколько правил макроэволюции крупных групп организмов:

• эволюция не всегда идет от простого к сложному;

• исчезновение целых групп живых организмов в ходе эволюции обусловлено естественным отбором других групп, более приспособленных;

• у каждой группы организмов есть определенный средний темп эволюции;

• чем значительнее изменения в организмах высшего порядка, тем настоятельнее адаптации к условиям среды организмов низшего порядка;

• крупная группа организмов, выше уровня вида, возникает как результат приобретения в ходе эволюции качественно новых особенностей, дающих преимущество в борьбе за существование.

• Подводя итог рассмотрению теорий эволюции, отметим, что эволюционная теория Дарвина явилась не только большим шагом в развитии биологии как науки, но она внесла значительный вклад в общее понимание законов развития живых систем. Она дала научное объяснение явлениям целесообразности развития живой природы, а также дала возможность выяснить соотношение случайности и необходимости в этом развитии, показав относительный характер целесообразности. То, что в одних условиях является целесообразным, в других становится вредным.Необходимо заметить, что теория Дарвина так и не ответила на вопрос: что можно считать прогрессом в органическом мире.