Принцип работы гена (транскрибирующей единицы) на примере лактозного оперона.

Строением оперонов. Со строением оперонов и принципом регуляции экспрессии входящих в них генов можно ознакомиться на примере лактозного оперона. Этот оперон состоит из трех генов — lacZ, lacY и lacA, продукты которых — Р-галактозидаза, Р-галактозид-пермеаза и Р-галактозидтрансацетилаза, соответственно, — необходимы для использования лактозы в качестве источника углерода. Оперон имеет один промотор и перекрывающийся с ним оператор, а также один основной терминатор транскрипции, поэтому все входящие в него гены транскрибируются в одну полигенную молекулу мРНК. На ней одновременно синтезируются все три белка, так как каждый входящий в нее ген обладает собственным сайтом связывания рибосом. Одновременно при необходимости прекращается и экспрессия всех генов оперона, что осуществляется путем посадки молекул репрессора на оператор. Ген lad репрессора лактозного оперона, расположенный рядом, экспресси-руется конститутивно, так что в отсутствие лактозы оперон не функционирует (негативная регуляция). Замена Сахаров в среде на лактозу приводит к дерепрессии (индукции) оперона, так как она обладает способностью связываться с репрессором и инактивировать его. Таким образом, лактоза является индуктором ас-оперона.

Регуляция экспрессии оперонов, обеспечивающих синтез каких-либо низкомолекулярных веществ (например, аминокислот), обычно осуществляется конечными продуктами, которые выступают в данном случае как корепрессоры. По достижении определенной концентрации эти продукты объединяются с молекулами репрессоров, способствуя тем самым их связыванию с операторами и блокированию транскрипции оперонов. Некоторые опероны, определяющие синтез аминокислот, дополнительно регулируются с помощью так называемых аттенюаторов.

Мутагенез, процесс возникновения наследственных изменений — мутаций, появляющихся естественно (спонтанно) или вызываемых (индуцируемых) различными физическими или химическими факторами — мутагенами. В основе М. лежат изменения в молекулах нуклеиновых кислот, хранящих и передающих наследственную информацию. Эти изменения выражаются в виде генных мутаций или хромосомных перестроек.

Мутации возникают не мгновенно. Вначале под воздействием мутагенов возникает предмутационное состояние клетки. Различные репарационные системы стремятся устранить это состояние, и тогда мутация не реализуется. Основу репарационных систем составляют различные ферменты, закодированные в генотипе клетки (организма). Таким образом, мутагенез находится под генетическим контролем клетки; это – не физико-химический, а биологический процесс.

Митоз и его типы. Фазы митоза. Наследование при бесполом размножении. Амитоз. Эндомитоз.

Митоз — это способ деления клеток, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клетками. В результате митоза обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом.

Профаза - увеличивается объем ядра, хромосомы становятся видимыми вследствие спи-рализации, по две центриоли расходятся к полюсам клетки. Между полюсами протягиваются нити ахроматинового веретена — формируется аппарат, обеспечивающий расхождение хромосом к полюсам клетки.

Метафаза- спирализация хром достигает максимума и укороченные хром устремляются к экватору клетки, располагаясь на равном расстоянии от полюсов.Центромерные участки хром при этом лежат строго в одной плоскости — в плоскости экватора, а плечи сестринских хроматид свободно расположены в цитоплазме.

Анафаза - центромера каждой из хром разделяется, и с этого момента сестринские хроматиды становятся самостоятельными дочерними хромосомами. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, тянут хром к полюсам клетки, а плечи хром при этом пассивно следуют за центромерой. Т. о, в анафазе хроматиды удвоенных еще в интерфазе хромосом становятся самостоятельными дочерними хромосомами и расходятся к разным полюсам клетки.

Телофаза - Хром собравшиеся у полюсов, десполяризуются и становятся плохо видимыми. Из мембранных структур цитоплазмы образуется ядерная оболочка. В клетках животных цитоплазма делится путем перетяжки тела клетки на две меньших размеров, каждая из которых содержит один диплойдный набор хромосомы.

Митоз лежит в основе роста и вегетативного размножения всех организмов, имеющих ядро - эукариот. Благодаря митозу поддерживается постоянство числа хромосом в клеточных поколениях, т.е. дочерние клетки получают такую же генетическую информацию, которая содержалась в ядре материнской клетки.

Митоз обеспечивает такие важные моменты жизнедеятельности, как эмбриональное развитие, рост, восстановление организмов и тканей после повреждения (репаротивная регенерация).

После окончания митоза дочерние клетки стремятся перейти в одно из двух стационарных состояний: или они вновь вступают в клеточный цикл (аутосинтетическое состояние), или выходят из него (гетеросинтетическое состояние). Клетки, находящиеся в гетеросинтетической интерфазе (покоящиеся клетки), могут находиться в двух состояниях: G0 и G2. В состоянии G0 содержание ДНК в клетке составляет 2с, а в состоянии G2 – 4с. Необратимый выход из клеточного цикла называется терминальной дифференцировкой.

По результатам деления клеток различают три типа митоза.

1. Стволовой митоз. В результате деления образуются две равноценные клетки, которые делятся дальше. Такой тип митоза наблюдается при образовании клеток крови, а также раковых клеток.

2. Асимметричный митоз (дифференцирующий митоз). Приводит к образованию двух разных клеток. Одна из них вступает в новый клеточный цикл, а вторая выходит из клеточного цикла. Такой тип митоза характерен для меристем растений.

3. Трансформирующий митоз. Обе дочерние клетки утрачивают способность к делению. Наблюдается при образовании постоянных тканей растений.

Амитоз -прямое деление клетки, при котором ядро находится в интерфазном состоянии. Хромосомы не выявляются. Веретено деления не образуется. Амитоз приводит к появлению двух клеток, но очень часто в результате амитоза возникают двуядерные и многоядерные клетки.Амитотическое деление начинается с изменения формы и числа ядрышек. Крупные ядрышки делятся перетяжкой. Вслед за делением ядрышек происходит деление ядра. Амитоз встречается в отживающих, дегенерирующих клетках, неспособных дать новые жизнеспособные клетки.

Эндомитоз -удвоение числа хромосом в ядрах клеток многих растительных и некоторых животных организмов. При Э., в отличие от митоза, не разрушаются ядерная оболочка и ядрышко, не образуется веретено деления клетки и не происходит реорганизация цитоплазмы, однако, как и при митозе, хромосомы проходят цикл спирализации и деспирализации. Повторные Э. приводят к возникновению гигантских полиплоидных ядер, отчего в клетке увеличивается содержание дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

Наследование - способ передачи наследственной информации, который может изменяться в зависимости от форм размножения При бесполом размножение наследование осуществляется через вегетативные клетки и споры, чем обеспечивается большое сходство между материнскими и дочерними поколениями.

Существует несколько способов бесполого размножения: – Простое деление материнской клетки на две или несколько клеток. Так размножаются все бактерии и простейшие.

– Вегетативное размножение частями тела характерно для многоклеточных организмов – растений, губок, кишечнополостных, некоторых червей. Растения вегетативно могут размножаться черенками, отводками, корневыми отпрысками и другими частями организма.

– Почкование – один из вариантов вегетативного размножения свойственен дрожжам и кишечнополостным многоклеточным животным.

– Митотическое спорообразование распространено среди бактерий, водорослей, некоторых простейших.

Бесполое размножение обычно обеспечивает увеличение численности генетически однородного потомства, поэтому его часто применяют селекционеры растений для сохранения полезных свойств сорта.

Половое размножение — процесс у большинства эукариот, связанный с развитием новых организмов из половых клеток (у одноклеточных эукариот при конъюгации функции половых клеток выполняют половые ядра).

Образование половых клеток, как правило, связано с прохождением мейоза на какой-либо стадии жизненного цикла организма. В большинстве случаев, половое размножение сопровождается слиянием половых клеток, или гамет, при этом восстанавливается удвоенный, относительно гамет, набор хромосом. В зависимости от систематического положения эукариотических организмов, половое размножение имеет свои особенности, но как правило, оно позволяет объединять генетический материал от двух родительских организмов и позволяет получить потомков с комбинацией свойств, отсутствующей у родительских форм.

Эффективности комбинирования генетического материала у потомков, полученных в результате полового размножения способствуют: случайная встреча двух гамет; случайное расположение и расхождение к полюсам деления гомологичных хромосом при мейозе;

Такая форма полового размножения как партеногенез, не предусматривает слияния гамет. Но так как организм развивается из половой клетки (ооцита), партеногенез все равно считается половым размножением.

У ряда полиплиодных организмов с нечётным числом наборов хромосом половое размножение играет малую роль в поддержании генетической изменчивости в популяции в связи с образованием несбалансированых наборов хромосом в гаметах и у потомков.

Возможность комбинировать генетический материал при половом размножении имеет большое значение для селекции модельных и хозяйственно важных организмов.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: