32. Понятие репликация‚ Условия необходимые для протекания репликации, значение.

Репликация – это процесс удвоения ДНК, в процессе репликации каждая цепь материнской ДНК служит матрицей для синтеза новой дочерней цепи. Репликация происходит в S-фазу клеточного цикла.

Основы для репликации:

1. Принцип комплементарности (взаимосоответствия) – способность формировать водородные связи.

2. Матричный принцип – каждая из двух нитей – матрица для создания комплементарной дочерней цепи.

3. Полуконсервативный механизм – при удвоении ДНК новая двухцепочечная молекула содержит одну исходную цепь и одну вновь синтезированную.

Условия репликации:

• Матрица – 2 расплетенные нити ДНК, образующие репликационную вилку.

• Субстраты и источники энергии для синтеза – дНТФ (дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ)

• Ионы Mg

• Репликативный комплекс ферментов:

• ДНК-хеликаза– расплетает двойную спираль ДНК и разрывает водородные связи.

• ДНК-топоизомераза 1и2 –устраняют суперспирализацию ДНК в точке разрыва, облегчая формирование репликационной вилки.

• SSB-белки –связываются с одноцепочечными нитями ДНК и препятствуют их повторному комплементарному соединению.

• ДНК-полимераза – катализирует образование фосфодиэфирных связей между нуклеотидами и удлинение уже существующей цепи. 2 свободных нуклеотида она соединять не может.

• Праймаза– катализирует синтез олигорибонуклеотидов – коротких молекул РНК.

• ДНК-лигаза – соединяет фрагменты ДНК.

• Теломераза– обеспечивает построение концов ДНК.

Этапы репликации:

1. Инициация – формирование репликативной вилки при участии ДНК-хеликазы и ДНК-топоизомераз, в итоге происходит разделение цепей ДНК, а приссоединенные SSB-белки препятствуют повторному соединению цепей. Инициация происходит в нескольких точках – точках инициации или ориджины репликации. Единица репликации эукариот - репликон – участок между соседними ориджинами.

2. Элонгация – синтез новой цепи ДНК, она начинается праймазой, которая синтезирует олигорибонуклеотиды – праймеры. Далее синтез дочерней цепи ДНК происходит за счет полимеразы от 5` к 3` концу. Новые цепи синтезируются неодинаково. На 1ой цепи ДНК 5`- 3`цепь растет непрерывно, быстро и называется лидирующей. На другой нити ДНК новая цепь синтезируется в виде фрагментов Оказаки – эта цепь называется отстающей.

3. Терминация – удаление праймеров и завершение формирования отстающей цепи ДНК. Праймеры удаляются эндонуклеазой, а на их месте ДНК-полимераза достраивает ДНК. Сшивание фрагментов происходит за счет ДНК-лигазы. В итоге на каждой матричной ДНК формируется 2 дочернии копии ДНК.

33. Модификационная, комбинативная и мутационная изменчивость.

К наследственной изменчивости относятся такие изменения признаков и свойств организмов, которые при половом размножении не исчезают, а стойко сохраняются в ряде поколений.

1. Онтогенетическая (индивидуальная) – совокупность изменений признаков и свойств в организме животных или растений от зиготы до его гибели. В онтогенезе особи происходит реализация наследственной информации, полученной от родителей, путем последовательного совместного действия комплекса генов. В результате у животных или растения формируются органы, признаки и свойства, характерные для данного вида и присущие только данным особям. В процессе онтогенеза каждый признак формируется самостоятельно, но в строгом соответствии с генетически детерминированным общим планом развития данной особи.

2. Комбинативная изменчивость наблюдается она обычно в потомстве, полученном в результате скрещивания животных различных пород и растений разных сортов, а также при межвидовом скрещивании (происходит перекомбинация признаков отцовской и материнской форм).

Комбинативная изменчивость играет важную практическую роль. Используя ее закономерности, выведено много новых пород животных.

Примером получения комбинаций в скрещивании может служить создание знаменитой орловской рысистой породы лошадей получена комбинацией скрещиваний. Формирование породы продолжалось на заводе графа Орлова в течение 50 лет (1780-1830). В этот период в России не было хороших упряжных лошадей, Орлов собрал на своем Хреновском конном заводе до 3-х тысяч лучших лошадей, зарубежных верховых и упряжных пород: арабские, датские, голландские, английские – был получен прекрасный жеребец Барс I – он считался родоначальником Орловской рысистой породы (где были взяты лучшие качества от каждой породы).

3. Мутационная изменчивость характеризуется внезапным появлением у единичного организма каких-либо новых особенностей, которых не было у его предков. Мутации появляются в результате изменения наследственного материала, иначе говоря – наследственной информации и передаются потомству. Они возникают и в природных и в лабораторных условиях, и у домашних животных. В природных условиях они часто подвергаются действию естественного отбора и не сохраняются. Мутации представляют ценность для человека, и подвергаются действию искусственного отбора и таким образом распространяются и накапливаются у данного вида, создавая отличия его от дикого предка.

4. Коррелятивная изменчивость - развитие организма осуществляется как единый процесс под влиянием его наследственности и условий среды. Поэтому изменение в развитии какого-либо органа или ткани влечет за собой изменение в развитии и других органов и тканей, физиологически или анатомически связанных с ними.

Корреляция может быть положительной или отрицательной.

Например: сильному развитию мышц соответствует крепкий костяк и большой объем легких. С увеличением живой массы коров-первотелок возрастает удой, с увеличением удоя снижается жирность молока и т.д., однако планомерной племенной работой можно изменить корреляцию. Получены породы крупного рогатого скота сочетающие высокий удой и высокий процент жира.