Вопрос 3. Роль ядра в передаче наследственных признаков. Опыты в. Астаурова по андрогенезу.

В. Астауров разработал методику индуцированного андрогенеза, позволившую экспериментально обосновать роль ядра в передаче наследственной информации и наследовании пола. Опят на тутовом шелкопряде. Андрогенез – размножение, происходящие только за счет мужских ядер.

Он нагрел яйцеклетку, в ней разрушилось ядро. Затем поместил туда ядра сперматозоонов. Получилась клетка с диплоидным набором хромосом. Из этой яйцеклетки развились особи только мужского пола и с признаками особей, у которых были взяты ядра.

Вопрос 4. Хромосомная теория наследственности т.Г. Моргана. Основные положения. Ограниченность 3 закона Менделя. Кроссинговер и его значение для доказательства линейного расположения хромосом.

Положения хромосомной теории:

1. Гены находятся в хромосомах. Каждая хромосома представляет собой группу сцепления генов. Число групп сцепления у каждого вида равно гаплоидному числу хромосом.

2. Каждый ген в хромосоме занимает определенное место (локус). Гены в хромосомах расположены линейно.

3. Между гомологичными хромосомами может происходить обмен аллельными генами.

4. Расстояние между генами в хромосоме пропорционально проценту кроссинговера между ними.

Кроссинговер – рекомбинация гомологичных хромосом. Является основным источником генетической изменчивости популяции.

Кроссинговер позволил создать принцип построения генетических карт. В основу этого принципа положено представление о линейном расположении генов по длине хромосомы. За единицу расстояния между двумя генами приняли 1%(вероятность кроссинговера) и назвали морганидой.

Вопрос 5. Особенности молекулярного строения ДНК и РНК. Модель структуры ДНК Уотсона – Крика. Правило Чаргаффа. Комплементарность структуры ДНК. Жесткость молекулярной структуры и ее бесконечная вариабельность. Реакция на выявление ДНК и РНК. Проблема избыточности ДНК.

Молекула ДНК имеет сложное строение. Она состоит из двух спирально закрученных цепей, соединенных между собой по всей длине водородными связями. Нуклеотиды, входящие в состав ДНК содержат дезоксирибозу, и азотистое основание. Каждая цепь ДНК представляет собой полинуклеотид, состоящий из десятков тысяч нуклеотидов.

Молекула РНК - полимер, состоящий из одной цепочки значительно меньших размеров. Мономерами являются нуклеотиды, состоящие из рибозы, остатка фосфорной кислоты и азотистого основания.

В 1953г. – Уотсон и Крик, используя все известные на тот момент факты, публикуют 25 апреля в журнале Natureкороткую статью. Им удалось убедительно доказать, что ДНК - это двойная спираль с комплементарными азотистыми основаниями.

Согласно модели Уотсона и Крика молекула ДНК напоминает гибкую лестницу, закрученную вокруг воображаемой оси. Боковые стороны этой лестницы – чередующиеся остатки сахара и фосфорной кислоты, перекладины – комплементарные азотистые основания.

В 1950г. – Э. Чаргафф внес вклад в изучение структуры ДНК .В своем эксперименте он использовал чистую ДНК и разрушал ее на нуклеотиды, подсчитывая количество азотистых оснований. Он установил что у разных видов их различное соотношение.

Правила Чаргаффа (для ДНК):

1. Сумма пиримидиновых нуклеотидов равна сумме пуриновых: Пур = Пир

2. Содержание тимина равно содержанию аденина, а содержание гуанина равно содержанию цитозина: А=Т, Г=Ц.

3. Количество 6-аминогрупп равно количеству 6-кетогрупп: Г+Т = А+Ц.

4. Отношение А+Т \ Г+Ц видоспецифично.

Биспиральная ДНК весьма жесткая молекула. Это свойство является единым принципом строения ДНК у всех живых организмов. Это говорит о монофилии животного и растительного мира.

Число возможных вариаций ДНК бесконечно. Это объясняет разнообразность и уникальность животного мира.

Реакция на ДНК – реакция Фельгена: реактив Шиффа – фуксин-сернистая кислота (сиренево-фиолетовые глыбки в ядре).

Реакция на РНК – реакция Браше: реактив метиленовый зеленый - пиронин (малиново-красные гранулы в цитоплазме и окрашенные ядрышки).

В молекуле ДНК каждый нуклеотид входит лишь в какой-нибудь один кодон. Поэтому код ДНК неперекрывающийся. Кодоны располагаются друг за другом без перерыва. Так как кодонов возможно 64, то одни и те же аминокислоты могут кодироваться различными триплетами. Такой код называют вырожденным или избыточным.

Вопрос 6. Ген. Эволюция понятия гена. Взгляды Н. Кольцова на биохимическую структуру гена. Требования, предъявляемые к субстрату, ответственному за несение генетической информации. Цистрон-регулятор, цистрон-оператор, структурные цистроны. Оперон, кодон, мутон, рекон. Экзон, интрон, сплайсинг, спейсеры.

Ген – участок молекулы ДНК или РНК определяющий последовательность аминокислот в первичной структуре белков. Информационная структура состоящая из ДНК, реже РНК, определяющая синтез молекул РНК одного из типов.

1909 – Йогансен ввел понятие «ген»

1960 – Дж.Симпсон указывает на то, что наследственность осуществляется через гены.

1963 – Ф. Добжанский пишет о том, что единицей наследственности и мутации являются тела молекулярных размеров, названных генами.

В 1927г.- Кольцов сформулировал белковую гипотезу гена. (она просуществовала до 1953 года).

Кольцов рассматривал гены как боковые радикалы огромных белковых молекул (генонем) хромосомы. Гипотеза Кольцова носила умозрительный характер, но она содержала некоторые ценные идеи:

1. Ген является химической молекулой, биополимером.

2. Ген представляет собой нерегулярный биополимер, несущий в особенностях своего строения специфическую наследственную информацию.

3. Гипотеза предусматривала механизм редупликации генетической молекулы посредством матричного синтеза.

Требования, предъявляемые к субстрату наследственности:

1. Способность к самовоспроизведению – вещество должно обеспечить преемственность свойств в поколениях

2. Уникальность – вещество должно иметь структуру, объясняющую существование миллионов видов и неповторимость.

3. Специфичность – структура вещества должна предполагать синтез специфических белков.

Мутон – наименьшая единица мутации.

Рекон – наименьшая единица рекомбинации.

Кодон – триплет кодирующий аминокислоту.

Оперон – блок, образованный структурными генами. Единица считывания наследственной информации.

Оперон у прокариот: состоит из структурного цистрона и цистрона-оператора.

Оперон у эукариот:

- Плейотропная активация (много генов-регуляторов).

- Зависимость от гормонов (тестостерон, эстроген).

-Роль белков хроматина (гистоновых, нуклеосомных, негистоновых – инактиваторов).

- Поэтапная регуляция (сплайсинг и мультимерная организация белка).

Цистрон-регулятор – ген, контролирующий синтез белка-репрессора, родственного к структуре оператора.

Цистрон-оператор – функциональный ген, расположенный в начале оперона, включающий и выключающий структуры генов.

Структурные цистроны – расположены рядом и образуют оперон. Они программируют синтез ферментов, участвующих в последовательно идущих ферментативных реакциях одного метаболического цикла.

Интроны – инертные участки ДНК или РНК. Не несет наследственной информации.

Экзоны – неинертные участки ДНК или РНК. Участки гена несущие генетическую информацию, представленные м-РНК, кодирующие первичную структуру белка.

Сплайсинг – процесс синтеза м-РНК, проходящий при участии малых ядер РНК.удаление интронов и соединение оставшихся экзонов в последовательности, переписанной с экзонов.

Спейсеры – небольшие нетранскрибируемые участки ДНК, которые разделяют многочисленные повторы генов.