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.

Молекулярные механизмы мутагенеза.

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.

Общие закономерности мутагенеза

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, его фазы, биологическое значение

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

Стадии митоза:

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.

Биологическое значение митоза.

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).

Типы митоза

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.

14. Половое размножение. Мейоз и его типы..

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;

кроссинговер между хроматидами.

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.

Мейоз и его типы.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

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

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

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