Главная страница
qrcode

Кряжев Евгений (422 группа). 1. Генетика раздел биологии, занимающийся изучением генов, генетических вариаций и наследственности в организмах


Скачать 124.16 Kb.
Название1. Генетика раздел биологии, занимающийся изучением генов, генетических вариаций и наследственности в организмах
Дата28.06.2020
Размер124.16 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаКряжев Евгений (422 группа).docx
ТипДокументы
#70123
Каталог

Задание №1:

1. Генетика – раздел биологии, занимающийся изучением генов, генетических вариаций и наследственности в организмах.

2. Медицинская генетика - область медицины, наука, которая изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления.

3. Наследственность - способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Благодаря этой способности все живые существа сохраняют в своих потомках характерные черты вида.

4. Наследуемость -доля фенотипической изменчивости в популяции, обусловленная генетической изменчивостью (в отношении к определённому качественному или количественному признаку).

5. Изменчивость - разнообразие признаков среди представителей данного вида, а также свойство потомков приобретать отличия от родительских форм.

6. Нуклеиновые кислоты - высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов.

7. ДНК - макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов.

8. РНК - одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов и играют важную роль в кодировании, прочтении, регуляции и выражении генов.

9. Нуклеотид - группа органических соединений, представляют собой фосфорные эфиры нуклеозидов.

10. Нуклеозид – это гликозиламины, содержащие азотистое основание, связанное с сахаром (рибозой или дезоксирибозой).

11. Кодон - единица генетического кода, тройка нуклеотидных остатков (триплет) в ДНК или РНК, обычно кодирующих включение одной аминокислоты.

12. Триплет - комбинация из трёх последовательно расположенных нуклеотидов в молекуле нуклеиновой кислоты.

13. Ген - наследственный фактор, который несёт информацию об определённом признаке или функции организма, и который является структурной и функциональной единицей наследственности.

14. Открытая рамка считывания - последовательность нуклеотидов в составе ДНК или РНК, потенциально способная кодировать белок.

15. Транскрипция - происходящий во всех живых клетках процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы; перенос генетической информации с ДНК на РНК.

16. Трансляция - осуществляемый рибосомой процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК); реализация генетической информации.

Задание №2:

1. Митоз - непрямое деление клетки, наиболее распространённый способ репродукции эукариотических клеток. Фазы:

· Препрофаза (образование полосы препрофазы – плотного микротрубочного кольца под плазматической мембраной)

· Профаза (конденсация хромосом внутри ядра и образование веретена деления в цитоплазме клетки. Распад ядрышка в профазе является характерной, но необязательной для всех клеток особенностью.)

· Прометафаза (ядерная оболочка распадается; полярные волокна, которые представляют собой микротрубочки, составляющие волокна веретена, перемещаются от каждого полюса до экватора клетки; кинетохоры, которые являются специализированными областями в центромерах хромосом, прикрепляются к типу микротрубочек, называемых кинетохорными нитями; нити кинетохора «взаимодействуют» с веретеном деления; хромосомы начинают мигрировать к центру клетки)

· Метафаза (ядерная мембрана полностью исчезает; в клетках животных две пары центриолей расходятся в противоположных направлениях к полюсам клетки; полярные волокна (микротрубочки, составляющие волокна веретена) продолжают распространяться от полюсов к центру; хромосомы перемещаются случайным образом, пока не присоединяют (при помощи своих кинетохор) к полярным волокнам с обеих сторон центромеров; хромосомы выравниваются на метафазной пластине под

прямым углом к полюсам веретена; хромосомы удерживаются на метафазной пластине равными силами полярных волокон, которые нажимают на их центромеры)

· Анафаза (парные центромеры в каждой отдельной хромосоме начинают раздвигаться; как только парные сестринские хроматиды отделены друг от друга, каждая из них считается «полной» хромосомой (дочерние хромосомы); при помощи веретена деления, дочерние хромосомы перемещаются к полюсам на противоположные концы клетки; дочерние хромосомы сначала мигрируют в центромеры, а кинетохорные нити становятся короче, чем хромосомы вблизи полюсов; при подготовке к телофазе два полюса клетки также отдаляются друг от друга во время анафазы. В конце анафазы каждый полюс содержит полную компиляцию хромосом; начинается процесс цитокинеза (разделение цитоплазмы исходной клетки), который завершается после телофазы)

· Телофаза (полярные волокна продолжают удлиняться; ядра начинают формироваться на противоположных полюсах; ядерные оболочки новых ядер образовываются из остатков ядерной оболочки материнской клетки и кусочков эндомембранной системы; появляются ядрышка; разматываются хроматиновые волокна хромосом; после этих изменений телофаза и митоз в основном завершены, а генетическое содержание одной клетки поделено на две части)

· Цитокинез (начинается до конца митоза в анафазе и заканчивается вскоре после телофазы. В конце цитокинеза образуются две генетически идентичные дочерние клетки)

2. Мейоз - деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Фазы:

· Мейоз I:

o Профаза I (1. Хромосомы конденсируются и присоединяются к ядерной оболочке; 2. Возникает синапсис (попарное сближение гомологичных хромосом) и образуется тетрада. Каждая тетрада состоит их четырех хроматид; 3. Может произойти генетическая рекомбинация; 4. Хромосомы сгущаются и отсоединяются от ядерной оболочки; 5. Подобно митозу, центриоли мигрируют друг от друга, а ядерная оболочка и ядрышки разрушаются; 6. Хромосомы начинают миграцию к метафазной( экваториальной) пластине.)

o Метафаза I (1. Тетрады выравниваются на метафазной пластине; 2. Центромеры гомологичных хромосом ориентированы на противоположные полюса клетки)

o Анафаза I (1. Хромосомы перемещаются в противоположные концы клетки. Подобно митозу, кинетохоры взаимодействуют с микротрубочками. Чтобы переместить хромосомы к полюсам клетки; 2. В отличие от митоза, сестринские хроматиды остаются вместе после того, как гомологичные хромосомы перемещаются в противоположные полюса)

o Телофаза I (1. Волокна веретена продолжают перемещать гомологичные хромосомы на полюса; 2. Как только движение завершено, каждый полюс клетки имеет гаплоидное количество хромосом; 3. В большинстве случаев цитокинез (деление цитоплазмы) происходит одновременно с телофазой I); 4. В конце телофазы I и цитокинеза образуются две дочерние клетки, каждая из которых имеет половину числа хромосом исходной родительской клетки; 5. В зависимости от типа клетки могут возникать различные процессы при подготовке к мейозу II. Однако генетический материал не реплицируется снова)

· Мейоз II:

o Профаза II (1. Ядерная мембрана и ядра разрушаются, пока появляется веретено деления; 2. Хромосомы больше не реплицируются в этой фазе; 3. Хромосомы начинают мигрировать к метафазной пластинке II (на экваторе клеток))

o Метафаза II (1. Хромосомы выстраиваются на метафазной пластинке II в центре клеток; 2. Кинетохорные нити сестринских хроматид расходятся к противоположным полюсам)

o Анафаза II (1. Сестринские хроматиды разделяются и начинают перемещаться к противоположным концам (полюсам) клетки. Волокна веретена деления, не связанные с хроматидами, вытягиваются и удлиняют клетки; 2. Как только парные сестринские хроматиды отделены друг от друга, каждая из них считается полной хромосомой( дочерние хромосомы); 3. При подготовке к следующему этапу мейоза два полюса клеток также отделяются друг от друга во время анафазы II. В конце анафазы II каждый полюс содержит полную компиляцию хромосом.)

o Телофаза II (1. Образуются отдельные ядра на противоположных полюсах; 2. Происходит цитокинез; 3. В конце мейоза II производятся четыре дочерние клетки. Каждая клетка имеет половину числа хромосом от исходной родительской клетки)

3. Гаметогенез – процесс образования половых клеток, или гамет. Биологическая роль:

· Обеспечивается постоянный для каждого вида набор хромосом;

· Происходит кроссинговер, в результате образуются кроссоверные клетки, что обуславливает наследственную изменчивость;

· При объединении гамет в процессе оплодотворения проявляется комбинативная изменчивость;

4. Строение ДНК:

ДНК – полинуклеотид. Каждый нуклеотид (мономер) ДНК содержит: 1. Пятиуглеродный сахар – дезоксирибозу; 2. Остаток фосфорной кислоты; 3. Одно из четырёх азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин и тимин.

Молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных цепей. Цепи в молекуле ДНК противоположно направлены. Остров цепей ДНК образован сахарофосфатными остатками, а азотистые основания одной цепи располагаются в строго определённом порядке напротив азотистых оснований другой (правило комплементарности).

Между аденином и тимином всегда возникают две, а гуанином и цитозином — три водородные связи.

Таким образом, пары нуклеотидов аденин и тимин, а также гуанин и цитозин строго соответствуют друг другу и являются комплементарными друг другу. Зная последовательность расположения нуклеотидов в одной цепи ДНК, по принципу комплементарности можно установить нуклеотиды другой (второй) цепи.

Соотношение количества нуклеотидов разных типов и азотистых оснований в молекуле ДНК определяет правило Чаргаффа (правило комплементарности).

Репликация:

Деление клеток необходимо для размножения одноклеточного и роста многоклеточного организма, но до деления клетка должна удвоить геном, чтобы дочерние клетки содержали ту же генетическую информацию, что и исходная клетка. Из нескольких теоретически возможных механизмов удвоения (репликации) ДНК реализуется полуконсервативный. Две цепочки разделяются, а затем каждая

недостающая комплементарная последовательность ДНК воспроизводится ферментом ДНК-полимеразой. Этот фермент синтезирует полинуклеотидную цепь, находя правильный нуклеотид через комплементарное спаривание оснований и присоединяя его к растущей цепочке. ДНК-полимераза не может начинать новую цепь, а может лишь наращивать уже существующую, поэтому она нуждается в короткой цепочке нуклеотидов — (праймере), синтезируемом праймазой. Так как ДНК-полимеразы могут синтезировать цепочку только в направлении 5' --> 3', антипараллельные цепи ДНК копируются по-разному: одна цепь синтезируется непрерывно, а вторая прерывчато.

Функции ДНК:

1. ДНК хранит наследственную информацию в виде генов. Порядок нуклеотидов гена определяет порядок аминокислот в одном белке (или полипептиде, если белок состоит из нескольких полипептидных цепей). То есть ДНК кодирует белки организма. Далее белки определяют все остальное — строение, свойства, функции клеток и организма.

2. ДНК осуществляет передачу наследственной информации при делении клеток в процессе роста или размножения. В процессе деления клетки двойная спираль ДНК удваивается (с помощью механизма редупликации). При этом происходит раскручивание двойной спирали ДНК и на каждой цепи достраивается другая по принципу комплиментарности азотистых оснований. В итоге получаются две двойные спирали ДНК. Эти идентичные молекулы расходятся при делении в разные клетки, передавая в каждую идентичную наследственную информацию.

3. На ДНК осуществляется синтез РНК, т. е. ДНК отвечает за передачу генетической информации в цитоплазму. Синтез белка происходит в цитоплазме, и его синтез осуществляет РНК. А на ДНК синтезируется именно РНК. Причем трех видов: информационная, транспортная и рибосомальная. РНК синтезируется на одной из цепей ДНК также по принципу комплиментарности (как это происходит при удвоении ДНК). Далее информационная РНК определяет последовательность аминокислот в белке, транспортная РНК — доставляет аминокислоты к месту синтеза, а рибосомальная РНК входит в состав рибосом, которые являются местом синтеза белка. Синтез РНК на ДНК называется транскрипцией, а синтез белка на РНК — трансляцией.

5. Строение РНК:

Рибонуклеиновая кислота (РНК) — линейный полимер, состоящий из одной цепочки нуклеотидов. Мономеры (нуклеотиды) РНК состоят из пятиуглеродного сахара — рибозы, остатка фосфорной кислоты и азотистого основания.

Три азотистых основания в молекулах РНК такие же, как и у ДНК — аденин, гуанин, цитозин, а четвертым является урацил.

Образование полимера РНК происходит (также как и у ДНК) через ковалентные связи между рибозой и остатком фосфорной кислоты соседних нуклеотидов.

Виды РНК:

1. Информационные, или матричные, РНК (иРНК) составляют около 5 % всей клеточной РНК. Они синтезируются в ядре (на участке одной из цепей молекулы ДНК) при участии фермента РНК-полимеразы. Функция иРНК — снятие информации с ДНК и передача её к месту синтеза белка — на рибосомы.

2. Рибосомные (рибосомальные) РНК (рРНК) — синтезируются в ядрышке, входят в состав рибосом. Они участвуют в формировании активного центра рибосомы, где происходит процесс биосинтеза белка. рРНК составляют примерно 85 % всех РНК клетки.

3. Транспортные РНК (тРНК) — образуются в ядре на ДНК, затем переходят в цитоплазму. Они составляют около 10 % клеточной РНК и являются самыми небольшими по размеру (состоят из 70–90 нуклеотидов).

тРНК транспортируют аминокислоты к месту синтеза белка на рибосоме. Для переноса каждого вида аминокислот к рибосоме нужен отдельный вид тРНК. Строение всех тРНК сходно. Их молекулы образуют своеобразные структуры, напоминающие по форме лист клевера.

Виды тРНК различаются по триплету нуклеотидов, расположенному «на верхушке». Этот триплет (антикодон) по генетическому коду комплементарен кодону иРНК, кодирующему соответствующую аминокислоту.

Аминокислота прикрепляется специальным ферментом к «черешку листа» и транспортируется в активный центр рибосомы.

6. Синтез белка:

Один из видов пластического обмена, в ходе которого наследственная информация, закодированная в генах ДНК, реализуется в определённую последовательность аминокислот в белковых молекулах.

Процесс биосинтеза белка состоит из двух этапов: транскрипции и трансляции.

Каждый этап биосинтеза катализируется соответствующим ферментом и обеспечивается энергией АТФ.

Биосинтез происходит в клетках с огромной скоростью. В организме высших животных в одну минуту образуется до 60 тыс. пептидных связей.

Транскрипция:

Процесс снятия информации с молекулы ДНК синтезируемой на ней молекулой иРНК (мРНК).

В ходе транскрипции участок двуцепочечной ДНК «разматывается», а затем на одной из цепочек синтезируется молекула иРНК.

Информационная (матричная) РНК состоит из одной цепи и синтезируется на ДНК в соответствии с правилом комплементарности.

Формируется цепочка иРНК, представляющая собой точную копию второй (нематричной) цепочки ДНК (только вместо тимина включён урацил). Так информация о последовательности аминокислот в белке переводится с «языка ДНК» на «язык РНК».

Как и в любой другой биохимической реакции, в этом синтезе участвует фермент — РНК-полимераза.

Так как в одной молекуле ДНК может находиться множество генов, очень важно, чтобы РНК-полимераза начала синтез иРНК со строго определённого места ДНК. Поэтому в начале каждого гена находится особая специфическая последовательность нуклеотидов, называемая промотором. РНК-полимераза «узнаёт» промотор, взаимодействует с ним и, таким образом, начинает синтез цепочки иРНК с нужного места.

Фермент продолжает синтезировать иРНК до тех пор, пока не дойдёт до очередного «знака препинания» в молекуле ДНК — терминатора (это последовательность нуклеотидов, указывающая на то, что синтез иРНК нужно прекратить).

У прокариот синтезированные молекулы иРНК сразу же могут взаимодействовать с рибосомами и участвовать в синтезе белков.

У эукариот иРНК синтезируется в ядре, поэтому сначала она взаимодействует со специальными ядерными белками и переносится через ядерную мембрану в цитоплазму.

Трансляция:

Перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот молекулы белка.

В цитоплазме клетки обязательно должен иметься полный набор аминокислот, необходимых для синтеза белков. Эти аминокислоты

образуются в результате расщепления белков, получаемых организмом с пищей, а некоторые могут синтезироваться в самом организме.

На тот конец иРНК, с которого нужно начать синтез белка, нанизывается рибосома. Она движется вдоль иРНК прерывисто, «скачками», задерживаясь на каждом триплете приблизительно 0,2 секунды.

За это время молекула тРНК, антикодон которой комплементарен кодону, находящемуся в рибосоме, успевает распознать его. Аминокислота, которая была связана с этой тРНК, отделяется от «черешка» тРНК и присоединяется с образованием пептидной связи к растущей цепочке белка. В тот же самый момент к рибосоме подходит следующая тРНК (антикодон которой комплементарен следующему триплету в иРНК), и следующая аминокислота включается в растущую цепочку.

Аминокислоты, доставленные на рибосомы, ориентированы по отношению друг к другу так, что карбоксильная группа одной молекулы оказывается рядом с аминогруппой другой молекулы. В результате между ними образуется пептидная связь.

Рибосома постепенно сдвигается по иРНК, задерживаясь на следующих триплетах. Так постепенно формируется молекула полипептида (белка).

Синтез белка продолжается до тех пор, пока на рибосоме не окажется один из трёх стоп-кодонов (УАА, УАГ или УГА). После этого белковая цепочка отсоединяется от рибосомы, выходит в цитоплазму и формирует присущую этому белку вторичную, третичную и четвертичную структуры.

Так как клетке необходимо много молекул каждого белка, то как только рибосома, первой начавшая синтез белка на иРНК, продвинется вперёд, за ней на ту же иРНК нанизывается вторая рибосома. Затем на иРНК последовательно нанизываются следующие рибосомы.

Все рибосомы, синтезирующие один и тот же белок, закодированный в данной иРНК, образуют полисому. Именно на полисомах и происходит одновременный синтез нескольких одинаковых молекул белка.

Когда синтез данного белка окончен, рибосома может найти другую иРНК и начать синтезировать другой белок.

7. Свойства генетического кода:

1. Триплетность (одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами)

2. Универсальность (все живые организмы используют единый генетический код)

3. Вырожденность или избыточность (одна аминокислота кодируется более чем одним триплетом)

4. Однозначность (каждый триплет соответствует только одной аминокислоте)

5. Неперекрываемость (один нуклеоид не может входить в состав нескольких кодонов в цепи мРНК)

6. Полярность (считывание информации с ДНК и с иРНК происходит только в одном направлении)

7. Компактность (триплеты не отделены друг от друга, например, одним ничего не значащим нуклеотидом)

Задание №3

Решение:



Решение:


перейти в каталог файлов


связь с админом