Репликация днк, хромосомы, биосинтез белка.

– перед каждым клеточным делением количество хромосом, т. е. число молекул ДНК, удваивается. и дочерние клетки получают точную копию того набора генов, который был у родительской клетки. Этот процесс называется р е п л и к а ц и е й (редупликацией) и заключается в раскручивании двойной спирали на отдельные цепи, каждая из которых используется как матрица (образец, шаблон).

– Из свободных нуклеотидов клеточного ядра достраиваются недостающие цепи ДНК с соблюдением принципа комплементарности (дополнительности): А-Т, Г-Ц.

– Чтобы длинные молекулы ДНК не запутались, они свернуты в более плотные структуры, называемые х р о м о с о м а м и. Хромосомы- органоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследственные свойства клеток и организмов. Хромосома образовано от латинских слов ХРОМА и СОМА – окрашенное тело, т.к. окрашиваются основными красителями).

– Каждая хромосома содержит одну линейную молекулу ДНК, поддерживаемую гистоновыми белками (можно образно представить: на бусины - белковые глобулы намотаны нитевидные молекулы ДНК). У человека во всех клетках, кроме половых, имеется 46 (23 пары) хромосом.

– Одну из хромосом каждой пары ребенок получает от матери, вторую – от отца. Именно поэтому он похож на обоих родителей.

– Полный набор хромосом в ядре клетки называется к а р и о т и п о м (от греч. ядро + отпечаток).Это видовой признак. Их в ядре может быть от 2 до неск. сотен.

– Хромосомы нумеруют по размеру – у человека пара самых больших получила №1, следующая – №2, и так до 22-й пары.

– Хромосомы 23-й пары у человека называют половыми (у женщин XX, у мужчин XY), в отличие от остальных, называемых а у т о с о м а м и.

– В половых клетках – яйцеклетках и сперматозоидах – содержится по одной хромосоме из каждой пары, т. е. 23 хромосомы. Такой набор хромосом называется г а п л о и д н ы м, в отличие от д и п л о и д н о г о набора остальных (соматических) клеток.

 

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА и ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД

– Первый этап синтеза белка – считывание, переписывание или т р а н с к р и п ц и я. Этот процесс происходит в ядре клетки и заключается в синтезе информационной (матричной) РНК на участке цепи ДНК с соблюдением принципа комлементарности.

– Фрагмент ДНК, с которого считывается информация, – г е н – функционально неделимая единица наследственного материала, кодирующая первичную структуру белка, транспортной или рибосомальной РНК. Как и при репликации, в случае транскрипции реализуется принцип матричного синтеза.

Второй этап биосинтеза белка – т р а н с л я ц и я, т.е. реализация генетической информации в полипептидах на рибосомах. Рибосомы в цитоплазме нанизываются на нить И-РНК и движутся по ней(в кадый момент вней только один триплет). Сюда на Т-РНК подвозятся аминокислоты. Если антикодон Т-РНК комплементарен кодону И-РНК, аминокислота отсоединяется и присоединяется к молекуле полипептида.

Генетический код

- Последовательность нуклеотидов в молекуле нуклеиновой кислоты, отражающая чередование аминокислот в белке, называется г е н е т и ч е с к и м к о д о м.

– Важнейшие свойства кода: 1) код триплетный, т.е. для кодирования одной аминокислоты всегда используется 3 нуклеотида; 2) код вырожденный (избыточный) – для кодирования одной аминокислоты (кроме метионина и триптофана) используется несколько триплетов, до: включительно; 3) КОД УНИВЕРСАЛЬНЫЙ, Т. Е. ЕДИНЫЙ ДЛЯ ВСЕХ ВИДОВ ПЛАНЕТЫ. Независимо от видовой принадлежности конкретные аминокислоты кодируются одинаковыми триплетами. Кроме того, код является неперекрывающимся, т. е. любой нуклеотид является членом только одного кодона. К о д- о н – триплет нуклеотидов И-РНК, кодирующий место одной аминокислоты в полипептиде.

ВЫВОД ПО БИОСИНТЕЗУ БЕЛКА

Запомнить схему: КОДОГЕН в ДНК, КОДОН в И-РНК, АНТИКОДОН в Т-РНК

1 ЭТАП - ТРАНСКРИПЦИЯ (в ядре!)

- Информация копируется с ДНК на молекулы рибонуклеиновой кислоты (И-РНК) (переписывается).

2 этап (ТРАНСЛЯЦИЯ (в цитоплазме!)

- Молекулы И-РНК переходят из ядра клетки в цитоплазму и там участвуют в синтезе белка. Синтез белка происходит в рибосомах. Рибосомы «шажками» - по одному триплету передвигаются по молекуле И-РНК. Молекулы Т-РНК «подвозят» в рибосомы по одной аминокислоте. Если кодон И-РНК комплементарен антикодону Т-РНК, аминокислота сбрасывается в рибосоме и присоединяется к другой аминокислоте, так образуется белок. Так информация «переводится» с языка нуклеиновых кислот на язык белков.

– Разные виды молекул РНК и белков контролируют множество процессов, обеспечивающих жизнь и работу клетки.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ГЕНЕТИКИ

– Генетика – наука о законах наследственности и изменчивости. Основы генетики были заложены Г. Менделем в 1865 г.

– Наследственность – свойство всех родительских особей передавать свои признаки потомству. Это – дискретное свойство всех живых организмов.

- Изменчивость – свойство организмов изменять фенотипические и генотипические признаки.

– Фенотип – совокупность всех признаков одного организма, сформированных в процессе его индивидуального развития. Фенотип составляет видимые, а также биохимические и анатомические признаки.

– Генотип – совокупность всех генов одного организма.

Благодаря наследственной изменчивости возникло многообразие жизненных форм и стала возможной биологическая эволюция

– Доминантность – подавление одним аллелем проявления другого (рецессивного) из пары генов

– Доминантные гены – гены, проявляющиеся у гибридов и подавляющие развитие одного признака; расположены на одних и тех же участках хромосом т определяют развитие одного признака. Обозначается прописной буквой: А, Б, …

– Рецессивные гены – гены, подавляемые другим геном; не проявляющиеся у гибридов первого поколения. Обозначается строчной буквой: а, б. …

– – Аллельные гены – гены расположенные на одних и тех же участках хромосом и определяющие развитие одного признака.

– В гомологичных хромосомах аллельные гены занимают одно и то же место.

– Любому признаку соответствует не мене пары аллелей – генов, находящихся в одинаковых точках гомологичных хромосом.

– Один ген может определять один или несколько признаков; также возможно и противоположное явление, когда несколько генов определяют развитие одного признака.

– Все аллели, или аллельные гены представляют собой результат точковых (генных) мутаций.

– Рецессивные признаки – подавляемые другим признаком зеленый цвет семян гороха, голубые глаза, леворукость у человека), доминантные признаки – преобладающие над другим (желтый цвет семян гороха, карие глаза, праворукость у человека).

- Аллельные гены - гены, расположенные на одних и тех же участках хромосом и определяющие развитие одного признака.

Гены относительно стабильны, но под влиянием факторов внешней среды способны к мутациям.

– Генофонд – совокупность всех генов, имеющихся у особей группы, популяции, вида.

– Гомозиготные организмы – организмы, имеющие единообразные наследственные признаки (единообразные аллельные гены – или доминирующие, или рецессивные).

– Гетерозиготные организмы – организмы, имеющие различные наследственные признаки (различные аллельные гены – и доминантные, и рецессивные).

– Гамета – половая клетка, имеющая одинарный (гаплоидный) набор хромосом.

– В хромосомах располагается наследственный материал организма – ДНК.

– Зигота – клетки, образовавшиеся при слиянии двух гамет (муж. и жен.) и имеющая двойной (диплоидный) набор хромосом.

– В результате удвоения хромосом происходит удвоение генов.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ

В основе наследования признаков лежат молекулярные процессы по реализации информации, хранящейся в генах, в виде их конечных продуктов – белков.

Законы Менделя:

1. Закон единообразия гибридов первого поколения – потомство доминантных и рецессивных гомозигот единообразно и фенотипически неотличимо от гомозиготного по доминантному гену предка. Этот закон – следствие образования гамет одного типакаждым изгомозиготных предков. // Гомозигота – клетка или организм, в наследственном наборе (генотипе) которого гомологичные хромосомы несут одну и ту же форму данного гена. У них образуются гаметы только одного сорта. У гетерозигот – 2 формы данного гена, и гаметы двух сортов. Гаметы всегда чисты, т.е. негибридны (правило чистоты гамет).

2. Закон расщепления по фенотипу во втором поколении в соотношении 3:1 в пользу особой с доминантным признаком. При полном доминировании по любому изолированному признаку возможны 3 генотипа (АА, Аа, аа) и два фенотипа (А…; аа) – желтый и зеленый горох, карие и голубые глаза. При неполном доминировании – 3 генотипа и 3 фенотипа (красные, белые цветы у гомозигот и розовые цветы у гетерозиготных растений ночной красавицы).

3. Закон независимого (дискретного) наследования: во втором поколении потомков расщепление по одному признаку происходит независимо от расщепления по другому. Этот факт – следствие нахождения генов различных признаков в разных парах хромосом. Расщепление: 9:3:3:1 (9+3=12; 3+1=4; 12: 4 = 3: 1…12 желтых горошин и 4 зеленых… 12 гладких и 4 морщинистых горошин – все равно 3: 1.

Хромосомная теория определения пола

В соответствии с хромосомной теорией определения пола, мужские и женские организмы различаются между собой лишь одной парой хромосом, которая у одного пола представлена гомологичными, у другого – негомологичными хромосомами. Различающуюся пару называют половыми хромосомами; прочие, идентичные у представителей разного пола, - аутосомами.

 

В начале 20 века Г. Морган создал хромосомную теорию наследственности

1. Ген – участок молекулы ДНК, определяющий возможность развития одного признака или синтеза белковой молекулы.

2. Гены располагаются в хромосомах в линейном порядке в определенной последовательности; каждый ген занимает определенное место (локус) в хромосоме.

3. Число групп сцепления соответствует гаплоидному набору хромосом и постоянно для каждого вида.

4. Нарушение сцепленного наследования признаков может быть результатом кроссинговера (взаимного обмена участками парных хромосом, что приводит к рекомбинации, т. е. перераспределению сцепленных генов).

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

Изменчивость – свойство живых организмов существовать в различных формах (вариантах) Она может реализоваться у отдельных организмов или клеток в ходе индивидуального развития или в пределах группы организмов в ряду поколений при половом или бесполом размножении

По механизмам возникновения, характеру изменений признаков различают несколько типов:

- наследственную изменчивость (генотипическую) и

- ненаследственную (фенотипическую, модификационную).

Генотипическая изменчивость включает мутационную и комбинативную изменчивость.

МУТАЦИИ