Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Биологическое значение мейоза
Мейоз - это механизм, с помощью которого поддерживается постоянство числа хромосом (кариотип) у животных при половом размножении от одного организма к другому. Значение мейоза состоит также в том, что в анафазе I деления мейоза каждая пара хромосом ведет себя независимо от другой пары, в результате чего образуется большое число различных новых комбинаций негомологичных хромосом, т.е. происходит рекомбинация генов на уровне целых хромосом. Благодаря такому механизму достигается большое число новых сочетаний наследственной информации. Далее в процессе кроссинговера происходит рекомбинация енетического материала, что создает мощный дополнительный резерв наследственной изменчивости. Мейоз лежит в основе образования половых клеток при половом множении многоклеточных организмов. Развитие гамет происходит в половых железах - гонадах. Формирование мужских половых клеток сперматозоидов) происходит в семенниках и называется сперматогенезом. Процесс образования женских половых клеток (яйцеклеток) роисходит в яичниках и называется овогенезом.
ДНК и РНК В структурной организации молекулы ДНК можно выделить 3 уровня: Первичная структура - полинуклеотидная цепь Вторичная структура - две комплементарные друг другу и антипараллельные полинуклеотидные цепи Третичная структура - трехмерная спираль Первичная структура ДНК ДНК - это полимер, состоящий из мономеров - нуклеотидов. Каждый I нуклеотид включает три основные компонента: азотистое основание (аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил), сахар (дезоксирибоза или рибоза), остаток | фосфорной кислоты. Соединение нуклеотидов в макромолекулу нуклеиновой кислоты I происходит путём взаимодействия фосфата одного нуклеотида с |гидроксилом д.р. так, что между ними устанавливается фосфодиэфирная I связь. В результате образуется полинуклеотидная цепь. Важно отметить, что I сборка полипептидной цепи осуществляется строго в одном направлении, а именно, путем присоединения фосфатной группы, расположенной в 5'-положении последующего нуклеотида к 3'гидроксильной группе предыдущего нуклеотида. Вторичная структура ДНК В 1953 г Уотсон и Крик представили модель 3-х мерной молекулы ДНК. За это открытие в последующем они были удостоины Нобелевской премии. Ученые показали, что особенностью II структурной организации ДНК является то, что в ее состав входят 2 полипептидные цепи, связанные между собой особым образом путём образования водородных связей между азотистыми основаниями по принципу комплементарноти: пурин связывается только с пиримидином, т.е. Аденин (А) может связываться только с Тимином (Т), а Гуанин (Г, G) - только с Цитозином (Ц, С) и наоборот. При этом ежду А и Т образуются 2 водородные связи, а между Г и Ц - 3. Благодаря комплементарности соединения в цепь число пуринов в молекуле ДНК всегда равно числу пиримидинов, т.е.
А+Г=Т+Ц - это правило Чаргаффа 1951 Хотя водородные связи между парами оснований относительно слабы, каждая молекула ДНК содержит приблизительно 3,3 млрд. пар, так что в физиологических условиях (Т°, рН) цепи никогда не разрываются. Сахаро-фосфатный остов находится по периферии молекулы ДНК, а пуриновые и пиримидиновые основания - внутри. Другой важной особенностью молекулы ДНК является антипараллельность двух составляющих её цепей, т.е. 5'- конец одной цепи соединяется с 3'-концом другой. Третичная структура ДНК Данные рентгеноструктурного анализа показали, что молекула ДНК образует правозакрученную спираль диаметром 2 нм; длиной шага - 3,4 нм. В каждый виток входит 10 п.н. ДНК эукариот неоднородна по функциональной значимости и может быть подразделена на 3 класса: 1. Повторяющиеся последовательности (не транскрибируются) встречаются в геноме до 1млн. раз. 2. Умеренно повторяющиеся последовательности (встречаются в геноме 102 -103 раз). Это гены тРНК и белков, входящих в состав рибосом, хроматина и рРНК. 3. Уникальные участки с неповторяющимися сочетаниями нуклеотидов. У человека уникальные участки ДНК составляют не более 10-15% от общей длины молекулы ДНК. Уникальные участки ДНК являются структурной основой большинства генов человека, в которых закодирована информация о первичной структуре полипептида. Отсюда следует, что жизнедеятельность организма обусловлена, в основном, функциональной активностью уникальных участков, т.е. генов.
Главная функция ДНК заключается в том, что она предназначена для хранения и передачи наследственной информации в клетках про- и эукариот. У вирусов эту функцию выполняет РНК. Основные отличия ДНК от РНК 1. молекула ДНК - двухцепочечная, молекула РНК - одноцепочечная. 2. По строению она сходна с одной из цепей ДНК, только вместо Тимина, входящего в состав молекулы ДНК в молекуле РНК присутствует Урацил (У) (пиримидиновый нуклеотид). 3. Между ДНК и РНК существуют различия в характере углевода: в ДНК- дезоксирибоза, в РНК - рибоза. В отличие от ДНК, содержание которого в клетке постоянно, содержание в них РНК сильно колеблется и зависит от интенсивности синтеза белка. Виды РНК 1.Транспортная (тРНК). Состоит из 75-95 нуклеотидов. Осуществляет перенос аминокислот в рибосомы, т.е. к месту синтеза полипептида. 2.Рибосомная (рРНК). Включает 3-5 тысяч нуклеотидов. р РНК составляет существенную часть структуры рибосомы. 3.Информационная или матричная (иРНК или мРНК) - осуществляет перенос информации о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка в рибосомах. Все виды РНК синтезируются по матрице ДНК! Нуклеиновые кислоты отличают от всех других макромолекул два удивительных свойства. 1. способность к само воспроизводству, самокопированию 2. В нуклеиновых кислотах в виде генов записана информация о структуре полипептидов, белков, отвечающих за те или иные признаки и развитие организма Удвоение(реплакация) ДНК. Перед каждым клеточным делением при абсолютно точном соблюдении нуклеотидной последовательности происходит самоудвоение (редупликация) молекулы ДНК. Редупликация начинается с того, что двойная спираль ДНК временно раскручивается. Это происходит под действием фермента ДНК-полимеразы в среде, в которой содержатся свободные нуклеотиды. Каждая одинарная цепь по принципу химического сродства (А-Т, Г-Ц) притягивает к своим нуклеотидным остаткам и закрепляет водородными связями свободные нуклеотиды, находящиеся в клетке. Таким образом, каждая полинуклеотидная цепь выполняет роль матрицы для новой комплиментарной цепи. В результате получаются две молекулы ДНК, у каждой из них одна половина происходит от родительской молекулы, а другая является вновь синтезированной, т.е. две новые молекулы ДНК представляют собой точную копию исходной молекулы. Репарация ДНК Точность репликации ДНК у эукариот поддерживается несколькими механизмами. Во-первых, это самокоррекция, т.е. отщепление ошибочно присоединенного нуклеотида. Этот процесс контролирует ДНК-полимераза и частота ошибок уменьшается в 10 раз (I ошибка на 1 0.000 нукл.). Во-вторых, в организме действует система репарации, т.е. восстановления повреждений ДНК и исходной последовательности нуклеотидов Наиболее распространенным механизмом репарации ДНК является эксцизионная репарация - вырезание ошибочных нуклеотидов. Механизм эксцизионной репарации ДНК(рис.4.5). 1) эндонуклеаза- (находит и разрезает двойную цепь) 2) экзонуклеаза- вырезает брешь (несколько тысяч нуклеотидов) 3) ДНК- полимераза- застраивает брешь 4) ДНК- лигаза - сшивает разрыв.
Генетический код - это запись в уникальных участках молекулы ДНК информации о структуре белков и полипептидов
Ф. Крик и его коллеги предположили, что информация должна быть выражена через блоки - кодоны. Они предположили, что кодоны должны включать не менее 3-х нуклеотидов. Почему? В природе обнаружено 20 различных аминокислот, из которых комплектуются все белки. Для того, чтобы зашифровать 20 вариантов аминокислот, генетический код должен включить как минимум 3 нуклеотида, т.к. из двух нуклеотидов можно скомбинировать только 4 =16 вариантов, а из трех нуклеотидой - 43 = 64 варианта.. Полная расшифровка генетического кода проведена в 60-х годах XX века. Оказалось, что из 64 возможных вариантов триплетов 61 кодирует различные аминокислоты, а 3 являются бессмысленными, или STOP-кодонами: UAG, UAA, UGA кодонами, на которых прекращается считывание наследственной информации (рис. 4.6). Свойства генетического кода 1. Триплетность: каждый кодон включает 3 нуклеотида^ 2. Универсальность: у всех живых организмов, существующих на Земле, генетический код одинаковый, что свидетельствует о единстве происхождения всею живого. Кодон AGA кодирует аминокислоту аргинин и у бактерий, и у человека, и у всего живого. 3. Вырожденность; 61 триплет на 20 аминокислот. Отсюда следует, что некоторые аминокислоты должны шифроваться несколькими триплетами. Это имеет очень важное значение, поскольку замена нуклеотида не всегда может приводить к замене аминокислоты). Например, аминокислоту валин кодируют три триплета: GTT, GTC, GTA, GTG. 4. Специфич ность: каждый триплет соответствует только 1 аминокислоте: GTT- только валин. Кодон ATG является стартовым (метионин). 5. Универсальность: у всех живых организмов, существующих на Земле, генетический код одинаковый, что свидетельствует о единстве происхождения всего живого. Кодон AGA кодирует аминокислоту аргинин и у бактерий, и у человека, и у всего живого. 6. Непрерывность и неперекрываемость (считывается без пропусков). Классификация генов Все гены по функциям подразделяются на структурные и функциональные 1. Структурные гены несут информацию о белках-ферментах и гистонах, о последовательности нуклеотидов в различных видах РНК. 2. Среди функциональных генов выделяют: - гены-модуляторы, усиливающие или ослабляющие действие структурных генов (супрессоры (ингибиторы), активаторы, модификаторы); - гены, регулирующие работу структурных генов (регуляторы и операторы). Все клетки многоклеточного организма, возникая из зиготы путем митоза, получают полноценный набор генетической информации. Несмотря на это, они отличаются друг от друга по морфологии, биохимическим и функциональным свойствам. В основе этих различий лежит активное функционирование в разных клетках неодинаковых частей генома. Большая часть генома находится в клетках организма в неактивном, репрессированном, состоянии, и только 7—10% генов дерепрессированы, т. е. активно транскрибируются. Спектр функционирующих генов зависит от тканевой принадлежности клетки, от периода ее жизненного цикла и стадии индивидуального разъятая организма.
Основная масса генов, активно функционирующих в большинстве клеток организма на протяжении онтогенеза,— это гены «домашнего хозяйства», которые обеспечивают синтез белков общего назначения (белки рибосом, гистоны, тубулины и т. д.), тРНК и рРНК. Транскрибирование этих генов обеспечивается соединением РНК-полимеразы с их промоторами и, видимо, не подчиняется каким-либо другим регулирующим воздействиям. Такие гены называют конститутивными. Другая группа генов, детерминирующих синтез специфических продуктов, в своем функционировании зависит от различных регулирующих факторов, ее называют регулируемыми генами. Они функционируют только в определенных клетках и тканях и называются генами «роскоши». Изменение условий может привести к активации «молчащих» генов и репрессии активных. Дифференцированная экспрессия одного генома у млекопитающих обусловливает развитие огромного множества типов клеток.
Ген -это фрагмент ДНК, ассоциированный с регуляторными элементами и соответствующий одной единице транскрипции, которая определяет возможность синтеза полипептидной цепи или молекулы РНК Реализация наследственной информации, заключенной в генотипе организма,— это сложный процесс, который требует тонкой регуляции для того, чтобы в клетках разной тканевой принадлежности в определенное время в процессе развития организма обеспечить синтез специфических белков в необходимом количестве (рис. 5.1). Рассмотрим основные закономерности экспрессии (функционирования) генов.
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-24; просмотров: 306; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.147.46.58 (0.03 с.) |