Структурно-функциональные факторы наследственности

1.

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ
ФАКТОРЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
Хромосомная теория Т. Моргана. Хромосомный набор клеток, гомологичные и
негомологичные хромосомы, гаплоидный и диплоидный набор. Нуклеиновые
кислоты: ДНК, РНК нахождение в клетке, их строение и функции. Матричные
процессы в клетке: репликация, биосинтез белка, репарация. Генетический код

2.

Хромосомная теория Т. Моргана.
Хромосомная теория наследственности — теория, согласно которой передача наследственной
информации в ряду поколений связана с передачей хромосом, в которых в определённой и линейной
последовательности расположены гены.
Автором хромосомной теории считается Томас Морган – американский биолог, лауреат Нобелевской
премии. Именно он изучил и описал механизм сцепленного наследования, а также сформулировал
основные положения теории хромосомной наследственности. Однако Морган опирался на работы
своих предшественников – биологов, генетиков, физиологов.
основные положения хромосомной теории наследственности Моргана:
■ гены, отвечающие за наследование признаков, расположены в хромосомах;
■ гены располагаются линейно, каждый ген имеет своё место в хромосоме – локус;
■ набор генов в каждой хромосоме уникален;
■ расположенные близко друг к другу группы генов наследуются сцеплено;
■ число сцепленных генов равно гаплоидному набору хромосом и постоянно для каждого вида (у
человека 23 пары хромосом, следовательно, 23 пары сцепленных генов);
■ сцепление хромосом нарушается в ходе кроссинговера (перекрёста) – процесса обмена участками
хромосом в профазе I мейоза;
■ чем дальше друг от друга находятся сцепленные группы генов в хромосоме, тем больше
вероятность кроссинговера.

3.

Хромосомный набор — совокупность хромосом, содержащихся в ядре. В зависимости от
хромосомного набора клетки бывают соматическими и половыми.
Для каждого вида эукариот характерен свой кариотип. Кариотипом называется комплекс
характеристик хромосомного набора соматической клетки, в который входят:
■ число хромосом, специфичное для данного вида;
■ их размеры;
■ положение центромеры каждой хромосомы;
■ рисунок дифференциального окрашивания хромосом (специальный метод окрашивания, который
позволяет по рисунку чередующихся поперечных темных и светлых полос идентифицировать
конкретную хромосому или ее участок).
Идиограмма — графическое изображение кариотипа. У представителей разных видов кариотипы
разные, одного вида — одинаковые.
Аутосомы — хромосомы, одинаковые для мужского и женского кариотипов.
Половые хромосомы — хромосомы, по которым мужской кариотип отличается от женского.
Хромосомный набор человека (2n = 46, n = 23) содержит 22 пары аутосом и 1 пару половых
хромосом.
Половые хромосомы не относятся ни к одной из групп и не имеют номера. Половые хромосомы
женщины — ХХ, мужчины — ХУ.

4.

Гомологичные хромосомы — это
хромосомы, которые содержат
одинаковые гены в одном и том же
порядке вдоль своих хромосомных
плеч.
Гомологичные хромосомы важны в
процессах мейоза и митоза. Они
позволяют рекомбинировать и
случайно разделять генетический
материал от матери и отца в новые
клетки.
Негомологичные хромосомы – это
структуры, которые содержат
несхожие гены.

5.

Гаплоидные клетки имеют только один набор хромосом. Наиболее распространенным типом
гаплоидных клеток являются половые клетки или гаметы. Эти клетки образуются в результате
мейоза и довольно разнообразны с точки зрения генетики.
Когда гаплоидные клетки как мужской, так и женской гамет сливаются во время
оплодотворения, образуются диплоидные клетки.
Гаметы — это репродуктивные клетки, которые встречаются во многих организмах. Эти клетки
образуются в процессе размножения.
Гаметы важны, потому что эти клетки помогают поддерживать постоянное количество хромосом
в организмах, которые размножаются половым путем.
В диплоидных клетках есть два набора хромосом. Диплоидные клетки образуются в результате
слияния двух гаплоидных клеток. Большинство млекопитающих диплоидны. Это означает, что у
млекопитающих в клетках есть две гомологичные копии каждой хромосомы. Эти клетки
образуются в результате митоза.

6.

Основа для сравнения
Диплоидные Клетки
Гаплоидные Клетки
Определение
В диплоидныхклетках есть дванабора хромосом,по одному
откаждого родителя.
В гаплоидных илимоноплоидныхклетках имеетсятолько одна копиякаждой
хромосомы.
Деление клеток.
Эти клетки образуются после мейотического деления клеток.
Эти клетки образуются после мейотического деления клеток.
Количество хромосом
Поскольку существует дванабора, общее количествохромосом
вдвое превышает число хромосом, присутствующих в
гаплоидных клетках.
Поскольку существует только один набор хромосом, общее
количествохромосом вдвое меньше числа хромосом, присутствующих в
диплоидных клетках.
Тип ячеек
Диплоидные клеткиприсутствуют в соматических клетках
различных позвоночных.
Гаплоидные клеткинаблюдаются в гаметахили половых клеткахразличных
позвоночных.
Сходство с
родительскими
ячейками
Диплоидные клетки, образующиеся после митоза, генетически
идентичны родительской клетке.
Гаплоидные клетки, которые образуютсяпосле мейоза, генетически не
идентичны родительским клеткам из-за скрещивания.
Смена поколений
Диплоидная стадияжизненного цикла известна как спорофит;
диплоидная стадия менее заметна, чем гаплоидная стадия;В
группе птеридофитов диплоидная стадия преобладает.
Гаплоидная стадияжизненного цикла известна как гамета; гаплоидная стадия
преобладает больше, чем диплоидная стадия;В группе птеридофитов
гаплоидна стадия менее заметна.
Тип яйцеклеток
Диплоидные организмыразвиваются из оплодотворенных
яйцеклеток.
Гаплоидные организмыразвиваются из неоплодотворенных яйцеклеток.
Количество хромосом у
человека
Существует 46 хромосом.
Существует 23 хромосомы.
Важность
Эти клетки жизненноважны для роста иразвития организмов.
Эти клетки важны для генетического разнообразия и полового организмов.

7.

Нуклеиновые кислоты — это
биологические полимеры,
обеспечивающие хранение,
реализацию и передачу
наследственной информации.
В состав нуклеотида может входить
одно из пяти азотистых оснований:
аденин, гуанин, цитозин, тимин или
урацил. Название нуклеотида зависит
от того, какое азотистое основание
входит в его структуру.
Известны два типа нуклеиновых кислот
—
дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и риб
онуклеиновые (РНК). Они различаются
функциями, размером и формой
молекул, а также особенностями
строения нуклеотидов.

8.

Матричные процессы в клетке
Репликация ДНК - процесс, осуществляемый комплексом ферментов и белков, образующих
идентичные копии ДНК для передачи генетической информации в поколениях клеток и
организмов.
Основное функциональное значение процесса репликации ДНК заключается в снабжении
потомства генетической информацией, которая должна передаваться полностью и с высокой
точностью. Репликация ДНК происходящее в синтетическую (S) стадию интерфазы перед
каждым делением клетки.
Поскольку нити ДНК комплементарны друг другу, т.е. основания в парах дополняют друг друга,
каждая цепь автоматически поставляет информацию для образования дочерней цепи.
Такой тип репликации называется полуконсервативным. При этом две нити ДНК расплетаются
(как застежка-молния) и каждая цепь служит матрицей для образования новой. При
репликации молекула ДНК постепенно разделяется специальным ферментом на две половины
в продольном направлении. По мере того, как открываются нуклеотиды разделяемой
молекулы, к ним достраиваются свободные нуклеотиды, ранее синтезированные в цитоплазме.
В итоге каждая половинная спираль снова становиться целой. Таким образом, дочерние
клетки первого поколения получают одну цепь ДНК от родителей, а вторая является вновь
синтезированной.

9.

Биосинтез белка
■ Транскрипция (переписывание) – синтез на ДНК–матрице мРНК (первичного продукта
гена), осуществляющийся в ядре на смысловой нити ДНК, находящейся в
деспирализованном состоянии. Это первый этап белкового синтеза.
Матричная РНК (мРНК) содержит генетическую инструкцию по синтезу определенного
полипептида и переносит ее к белоксинтезирующим органеллам клетки – рибосомам.
■ Трансляция (перевод) – процесс воплощения генетической информации мРНК в структуру
полипептида. Это второй этап белкового синтеза.
Репарация— особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические
повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённых при нормальном биосинтезе ДНК в
клетке или в результате воздействия физических или химических реагентов. Осуществляется
специальными ферментными системами клетки. Ряд наследственных болезней
(напр., пигментная ксеродерма) связан с нарушениями систем репарации.

10.

Для обозначения процесса, при котором
нативные свойства белка теряются,
используют термин ДЕНАТУРАЦИЯ.
ДЕНАТУРАЦИЯ - это лишение белка его
природных, нативных свойств,
сопровождающееся разрушением
четвертичной (если она была), третичной,
а иногда и вторичной структуры белковой
молекулы, которое возникает при
разрушении дисульфидных и слабых
типов связей, участвующих в
образовании этих структур. Первичная
структура при этом сохраняется, потому
что она сформирована прочными
ковалентными связями. Разрушение
первичной структуры может произойти
только в результате гидролиза белковой
молекулы длительным кипячением в
растворе кислоты или щелочи.

11.

Генетический код – это система записи наследственной информации в молекулах
нуклеиновых кислот, основанная на определённом чередовании
последовательностей нуклеотидов в ДНК или РНК, образующих кодоны,
соответствующие аминокислотам в белке.
Генетический код имеет несколько свойств.
■ Триплетность. (каждая аминокислота кодируется тройкой нуклеотидов)
■ Вырожденность или избыточность. (Правило вырожденности: если 2 кодона
имеют 2 одинаковых первых нуклиотида, а их 3-ьи нуклиотиды принадлежат к
одному классу, то они кодируют одну и ту же аминокислоту)
■ Однозначность.
■ Полярность.
■ Неперекрываемость. (ни один из нуклеотидов одного кодона не является
составной частью соседнего кодона, т.е. кодоны независимы)
■ Компактность.
■ Универсальность.