Регуляция действия генов на уровне процессинга мРнк.

Созревание первичных РНК-транскрипторов, включающее удаление интронов и образование зрелых мРНК, может служить в качестве ещё одного уровня экспрессии генов.

Регуляция активности генов может происходить и при альтернативном сплайсинге. В этом случае возможно использование разных экзонов одного гена для образования мРНК. Т.е. один ген может быть матрицей для синтеза разных белков.

Бактерии не имеющие экзон-интронной структуры не имеют возможности такой регуляции экспрессии.

Регуляция активности генов на уровне трансляции.

Регуляция на уровне трансляции встречается реже, чем на уровне транскрипции. Возможность регуляции на уровне трансляции у прокариот основана на сохранении в цитоплазме избыточных молекул мРНК в виде информосом (т.е. внутриклеточных частиц, содержащих молекулу мРНК в комплексе с белком, защищающим её от действия нуклеаз). Они могут быть использованы в случае возросшей потребности в каком-либо белке в процессе онтогенеза.

Другой пример антисмысловые РНК (асРНК), которая не является матрицей для синтеза белка, её задача – образовать дуплекс на 5^, конце РНК и тем самым предотвратить её трансляцию.

Посттрансляционная модификация синтезированных клеткой белков

Активность многих белков, кодируемых определёнными генами, при одной и той же АК последовательности может отличаться за счёт Посттрансляционной модификации – фосфорилировании, ацетилировании, а в ряде случаев расщеплением исходной полипептидной цепи на более мелкие фрагменты. При этом меняется конформация белковой молекулы и, следовательно, функции.

Так же широко распространён механизм регуляции активности ферментов путём присоединения к ним молекулы эффектора (конечные продукты путей биосинтеза, которые связываются с первым или одним из первых ферментом в данной метаболической цепочке). Тем самым выключая весь путь. При этом происходит ингибирование действия гена конечным продуктом.

Регуляция клеточного цикла.

КЦ – период существования клетки от одного деления до другого. (пресинтетический (G₁), синтетический (S), постсинтетический (G₂), деление (М)). Выделяют так же G₀ – период покоя. У многоклеточных зрелых организмов большинство диффер. Клеток находится в G₀. Но при особых факторах она может вступить в клеточный цикл.

В 2001 году были открыты гены, продукты которых участвуют в регуляции клеточного цикла, а ключевыми элементами являются белки циклины (присутствуют не постоянно) и циклин – зависимые киназы – протеинкиназы, которые присутствуют в клетке постоянно, но не в активном состоянии и не могут напрямую регулировать клеточный цикл. Активность протеинкиназ регулируется белками – циклинами, которые образуют комплекс с протеинкиназами и начинают фосфорилировать свои белки-мишени, что в свою очередь активирует гены, продукты которых необходимы в следующей фазе цикла. Циклины почти не изменились в процессе эволюции. Так же установлено, что в клеточном цикле имеются точки контроля. В этих пунктах действуют полицейские гены продукты которых проверяют целостность генетического материала и готовность перехода в следующую стадию. G_1→ S, G_2→ М. При обнаружении слабых дефектов – включается система репарации для восстановлении ДНК, а если повреждения значительны включается система апоптоза или либо абберантное деление. При мутации гена апоптоза блокады клеточного цикла не происходит и происходит появление мутантных клеток, часть которых не жизнеспособна, а часть даёт начало злокачественным клеткам.

20. Голосеменные. Общая характеристика, особенности развития гаметофитов на примере Pinus sylvestris. Современное разделение на отделы и их краткая характеристика: представители, распространение, значение.

Голосемянные – очень древняя группа высших растений. Голосемянные характерны наличием незащищенных семяпочек (мегаспорангиев), расположенных открыто на мегаспорофиллах или вследствие редукции их кажущихся расположенными на верхушке побега. Разноспоровые растения. В цикле развития преобладает спорофит (само растение). Гаметофиты как мужские, так и женские сильно редуцированы. При этом женский гаметофит не покидает связи с материнским растением, развиваясь внутри семяпочки, где происходит образование мегаспоры и её прорастание в женский заросток. Мужской гаметофит также претерпевает редукцию вплоть до полной потери вегетативных клеток у наиболее высокоорганизованных представителей.

Голосеменные исключительно древесные растения.

Голосеменные – разноспоровые эвспоронгиальные растения. Эволюционно стоят ниже папоротников (т.к. эвспоровые). Семязачаток – мегаспорангий, защищённый интегументом. Это образование диплоидное. В спорангии дифференцируется материнская клетка. После редукционного деления образуется тетрада гаплоидных спор, а затем линейная тетрада спор.

Мегаспора не покидает мегаспорангия, прорастает внутри в женский гаметофит, сообщающийся со внешней средой через микропиле.

Пыльцевое зерно – мужской гаметофит. С помощью имеющийся гистальной борозды регулируется объем, прорастание мужского гаметофита.

Семенные папоротники

По облику листа напоминает папоротник. Но резко отличается наличием камбия и семязачатка. Причём семязачаток просто находится на листьях. Мужской гаметофит гаустореального типа. Пыльцевая камера в семязачатке была. Полностью вымершая группа растений.

Саговниковые (цикадовые)

Саговниковые представлены в настоящее время 1 семейством Cycadoceae. Встречается в тропической и частично в субтропической частях Восточной Азии, Австралии, Америки, Африки. Cicas revoluta.

Листья имеют ксероморфную структуру с погруженными устьицами. Ксероморфная структура листа – результат слабого развития проводящих тканей. Древесина в виде кольца толщенной 5 мм. Есть слизевые ходы. Камбий может закладываться несколько или 1 раз (поли моноциклический тип). Только у саговниковых есть втягивающийся корень. Строго двудомные растения.

Диаметр семязачатка до 5 см. Зародыш крупный. Чаще зародыш имеет 2 семядоли. Зародыш доразвивается уже опав с растения.

Из стволов добывают крахмал, обрабатывают и скатывают в шарики и получают продукт – саго.

Беннетитовые (Bennettitopsida)

Полностью вымершая группа растений. Внешне похожи на современные саговниковые. Важная отличительная особенность – обоеполые стробилы, напоминающие цветок. Но в цветках все части расположены по спирали и не срастались, а здесь части расположены по кругу. Отсюда следует, что, возможно, какой - то предок Бен. Дал начало покрытосеменным.

Гинкговые (Ginkgopsida).

В настоящее время представлен единственным видом – Гинкго двулопастный (Ginkgo biloba). В диком виде встречается лишь в горах Западного Китая. Живое ископаемое. Дерево, высотой до 30 м. Не поражается грибами и насекомыми, газо и пылеустойчив. Имеет дву лопастные листья. Растение двудомное. Наружная оболочка семени – сочная и мясистая, средняя – каменистая, внутренняя – тонкая. Зародыш имеет 2 или 3 семядоли.

Значение: декоративное, косметология, фармация.

Хвойные (Pinopsida)

Самый большой класс(560 видов).Высота до 136 м, есть паразиты, моноподиальный тип ветвления, трудно укореняются. Листья зеленые, игловидные. У некоторых листья чешуевидные (можжевельник, туя).

Мужские стробилы многочисленны, собраны группами. Семенные чешуи не являются органами листового происхождения – это изменённые укороченные побеги.

Pinus sibirica, P. Silvestris, Taxus baccata

Туя используется в медицине, можжевельник при лечении почек.

Гнетовые (Gnetopsida)

Распространены в тропических влажных лесах Восточной Азии, Южной Америки, Африки. Небольшие деревья или лианы. Gnetum gnemon.

Длинные микропилярные трубки, которые вытягиваются над интегументом, а внутри находится женский гаметофит. Листья супротивные, ветвление дихотомическое. Во вторичной ксилеме имеются сосуды. Зародыш имеет 2 семядоли. Наличие следов былой обоеполости. Семязачаток имеет особый покров из стерильных листьев.

Ephedra: Листья чешуевидные. Фотосинтез выполняют ребристые зелёные ветви. СССР, с.а., ю.а., индия, Китай. Растение двудомное. Добывают эфедрин.

Welwitsciha: огромные листья длиной до 8 м. Расположены супротивно.

Welwitsciha mirabilis. Двудомное растение.

Гнетум: Мужские и женские шишки возникают на разных особях. Листья по форме напоминают листья двудомных покрытосеменных.

Жизненные формы подавляющего большинства – ксерофильные кустарники, распространённые в средней Азии, Южном Урале, С. А.

Строение женского гаметофита наиболее примитивно у эфедры. – остаются 2 архегония.

Вельвичия – Женский гаметофит – свободно – ядерная клетка. Первоначально гаметофит – цитоплазма с плавающими ядрами без перегородок. Микропилярный этаж – фертильный и нижний – стерильный и появляются клеточные перегородки. Клетки верхнего этажа начинают образовывать трубку в которой находятся несколько ядер. Эта трубка движется навстречу пыльцевой и они соприкасаются. В месте их контакта разрушается оболочка и одно из ядер переходит в яйцевую трубку и сливается с ядром спермия. После слияния зигота опускается вниз и из неё начинает развиваться зародыш.

Гнетум: В женском гаметофите нет архегония – признак высокой специализации.