- •Методы изучения биологии
- •Основные свойства живого
- •Уровни организации живых существ
- •Строение клетки
- •Наружная клеточная мембрана
- •Эволюция клетки
- •1.Химический. 2.Биологический.
- •Хроматин и хромосомы
- •Клеточный (или жизненный) и митотический циклы клетки
- •Пролиферация клеток
- •Половое размножение
- •Особенности строения и типы яйцеклеток
- •Эмбриональный период развития, его этапы
- •Дробление у хордовых животных
- •Гистогенез и органогенез
- •1.Нейруляция – образование осевых органов: нервной трубки, хорды. Зародыш на этой стадии называется нейрула.
- •Эмбриональное развитие птиц
- •Внезародышевые провизорные органы
- •Регенерация органов и тканей, её виды
- •Трансплантация
- •Гомеостаз в живых организмах
- •Биологические ритмы. Хронобиология
- •Паразитизм
- •Происхождение паразитизма
- •Взаимодействия паразита и хозяина
- •Распространение паразитизма
- •Моногибридное скрещивание
- •Правило расщепления. Второй закон Менделя
- •9 Частей – желт гладких 3 части – желтых морщинистых 3 части – зеленых гладких 1 часть – зеленых морщинистых
- •Определение пола
- •Наследование признаков, сцепленных с полом и ограниченных полом
- •Сцепление генов. Опыты и правило Моргана
- •Основные положения хромосомной теории наследственности
- •Генетический код и его свойства
- •Функционально-генетическая классификация генов
- •Функциональная активность генов или экспрессия генов
- •Регуляция экспрессии генов у прокариот
- •Мутагенные факторы
- •1. Физические;2. Химические;3. Биологические.
- •Классификация мутаций
- •Устойчивость и репарация генетического материала
- •1. Диплоидным набором хромосом.2. Двойной спиралью днк.3. Вырожденностью (избыточностью) генетического кода4. Повтором некоторых генов.5. Репарацией нарушений структуры днк
- •Близнецовый метод исследования
- •Метод дерматоглифики
- •Цитогенетический метод
- •Гибридизация соматических клеток
- •1) Локализацию гена 2)сцепление генов 3)картирование хромосом
- •Онтогенетический метод
- •Популяционно-статистический метод исследования
- •Метод моделирования
- •Иммунологический метод исследования
- •Биохимический метод
- •Генные болезни
- •Хромосомные болезни, обусловленные аномалиями аутосом
- •Хромосомные болезни, обусловленные аномалиями половых хромосом
- •Теория эволюции ч.Дарвина
- •Факторы эволюции
- •Образование новых видов
- •4. Для человека характерны все черты подкласса Плацентарные, а именно:
- •Отличия человека от животных
- •Движущие факторы антропогенеза
Генетический код и его свойства
Генетический код – это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательности расположения нуклеотидов в молекуле ДНК.Свойства генетического кода:
1.Код триплетен – каждая аминокислота зашифрована последовательностью трех нуклеотидов, называемых триплетом или кодоном.
2.Код вырожден – каждая аминокислота кодируется более чем одним кодоном. (Исключения – аминокислоты метионин и триптофан. Они кодируются одним кодоном.)
3.Код универсален – одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты у всех организмов.
4.Генетический код не перекрывающийся – триплеты нуклеотидов не перекрывают друг друга. У некоторых вирусов обнаружено перекрывание, но это исключение.
5.Имеются стартовый и терминальный кодоны. Стартовый – единый для всех – АУГ. Терминальный трех видов – УАГ, УАА, УГА.
Функционально-генетическая классификация генов
В настоящее время ген рассматривается как единица функционирования наследственного материала. Ген – это участок молекулы ДНК, ответственный за синтез одного полипептида.
Различают три вида генов:
- структурные;- модуляторы;- регуляторы.
Структурные гены несут информацию об аминокислотах в белках, ферментах, а также о последовательности нуклеотидов в молекулах р-РНК и т-РНК. Гены-модуляторы влияют на функционирование структурных генов, могут смещать в ту или иную сторону процесс развития признака. Они подразделяются на:
1)ингибиторы или супрессоры (эпистатичные гены),2)интенсификаторы – могут повышать способность структурных генов к мутациям,3)модификаторы – могут влиять на структурные гены по типу комлементарности.
Гены-регуляторы контролируют синтез регуляторных белков, а также время включения различных структурных генов в процессе индивидуального развития.Свойства генов:1. Дискретность действия – каждый ген действует как самостоятельная единица наследственности.2. Стабильность – при отсутствии мутаций ген передается в ряду поколений в неизмененном виде.3. Специфичность действия – каждый ген влияет на развитие своего определенного признака.4. Плейотропия – способность одного гена обеспечивать развитие одновременно нескольких признаков (синдром Марфана).5. Присутствие в виде двух у диплоидных и большего числа аллелей у полиплоидных организмов.6. Действие гена дозировано, при изменении числа доз гена в организме изменяется признак (например, при болезни Дауна происходит увеличение до трех доз генов 21 хромосомы)
Функциональная активность генов или экспрессия генов
У прокариот она осуществляется в два этапа: транскрипция и трансляция.У эукариот есть еще стадия процессинга. Экспрессия генов заключается в синтезе на молекуле ДНК молекулы и-РНК, комлементарной ей (или транскрипции – переписывание, считывание биологической информации) и дальнейшее ее использование для синтеза белка. Единицей транскрипции в ДНК является транскриптон, превышающий по размерам структурные гены. Транскриптон в клетках эукариот состоит из неинформативной (акцепторной) и информативной зоны. Неинформативная зона начинается геном-промотором (участок из 80 нуклеотидов), к которому присоединяется фермент РНК-полимераза, катализирующая процесс считывания. У прокариот один вид РНК-полимеразы, у эукариот три. За геном промотором находятся гены-операторы, которые связывают регуляторные белки (белки, включающие и прекращающие транскрипцию). Информативная зона состоит из структурных генов, располагающихся за генами операторами. Структурные гены эукариот разделены спейсерами – участками ДНК, не несущими информации. Кроме того, в составе самих структурных генов есть информационные участки – экзоны и неинформационные – интроны. У пркариот спейсеров, экзонов и интронов нет.
В каждой фазе жизненного цикла в клетке транскрибируется только 10% структурных генов, а остальные гены не активны, но часть из них может включаться в других фазах жизненного цикла. В результате транскрипции у прокариот сразу образуется м-РНК (зрелая РНК) и сразу же начинается процесс трансляции. У эукариот транскрибируется большая молекула и-РНК, содержащая все неинформативные участки. Она называется РНК-предшественница или пре-РНК. Поэтому за транскрипцией наступает процессинг, в результате, которого разрушаются все неинформативные участки: акцепторная зона, спейсеры и интроны, а оставшиеся экзоны сшиваются (сплайсинг). На этапе процессинга к начальному отрезку образовавшейся РНК присоединяется последовательность нуклеотидов, называемая колпачком, к концевому – последовательность остатков аденина – поли- A. В процессинге происходит модификация нуклеотидов в РНК, например, их метилирование, гидрирование. И только после этих превращений образуется зрелая м-РНК, которая начинается вводной последовательностью, называемой лидером, и заканчивается концевой последовательностью – трейлером. Лидер – вводная последовательность нуклеотидов, комплементарная последовательности в молекуле р-РНК малой субъединице рибосом, которая обеспечивает прикрепление и-РНК к малой субъединице. Трейлер включает нонсенс-кодон и поли-А последовательность. Кодовым элементом м-РНК является триплет нуклеотидов, называемый кодоном. Каждому кодону соответствует определенная аминокислота. Первичной структурой РНК является, как и в ДНК, линейная цепь полинуклеотидов, в которой мононуклеотиды соединены 3`,5`-фосфоэфирными связями. Вторичная структура РНК – изогнутая цепь, а третичная представляет собой нить, намотанную на катушку, роль катушки играет особый транспортный белок – информатор. Образующаяся м-РНК идет в цитоплазму к месту синтеза полипептида (белка), т.е. к рибосомам. На рибосомах осуществляется процесс трансляции. Трансляция – это механизм, с помощью которого последовательность нуклеотидов в молекулах м-РНК переводится в специфическую последовательность аминокислот в полипептидной цепи.
Трансляция складывается из трех стадий:
1. Инициация – начало синтеза полипептида.
2. Элонгация – удлинение полипептида.
3. Терминация – окончание синтеза полипептида.
На этапе инициации меньшая субъединица рибосомы узнает стартовый кодон АУГ м-РНК и прикрепляется к ней. АУГ занимает первую позицию. После этого присоединяется большая субъединица рибосомы и в ней начинается собственно синтез белка. К большой субъединице подходит т-РНК с аминокислотой.
В молекуле т-РНК одна ее часть присоединяет аминокислоту, а другая – антикодон, спаривается с колоном м-РНК, определяющим эту аминокислоту.
В большой субъединице есть:
1 – аминоацильный участок
2 – пептидильный участок
В т-РНК, антикодон которой комплементарен кодону АУГ
м-РНК приносит аминокислоту метианин и останавливается в аминоацильном участке. Стадия инициации контролируется факторами инициации. У прокариот их 3, у эукариот 6-7. Вторая стадия – элонгации начинается с перемещения т-РНК с метианином в пептидильный участок, а на ее место приходит другая т -РНК с новой аминокислотой. Между двумя аминокислотами образуется пептидная связь. Тем временем рибосома продвигается вдоль м-РНК, на рибосоме оказывается новый кодон, к которому вскоре присоединяется своим антикодоном соответствующая т-РНК. Все это повторяется многократно, до тех пор, пока рибосома не
дойдет до одного из терминальных кодонов (УАА, УАГ, УГА). Этим кодонам нет антикодона, нет аминокислоты. Наступает фаза терминации. К одной молекуле м-РНК прикрепляется обычно много рибосом и образуются полисомы. В процессе трансляции наряду с факторами инициации и элонгации важное значение имеет фермент, связывающий т-РНК с аминоацильным участком – аминоацил т-РНКаза.
Регуляция экспрессии генов у про- и эукариот У прокариот она осуществляется на уровне промотора, оператора
и трансляции. У эукариот регуляция происходит на всех этапах экспрессии: транскрипции, процессинга и трансляции.
Подробнее остановимся на регуляции экспрессии генов у бактерий.