O naravi moškega in ženskega ali od konjugacije do oogamije. Kaj je konjugacija? Primeri konjugacije Struktura prokariontskih genov

Spolni proces pri praživalih je izjemno raznolik.

Obstajata dve glavni obliki spolnega razmnoževanja: izogamija ko sta oba celična partnerja enaka in podobna drug drugemu, nanogamija ko so nekatere posamezne celice večje ( makrogamete), drugi pa so majhni ( mikrogamete).

Tako pri večceličnih kot pri enoceličnih spolni proces spremlja bolj ali manj zapletena mejoza. Pri enoceličnih organizmih se ta proces pojavi v obliki endomeioza- tvorba haploidnih jeder brez kasnejše celične delitve (citotomija).

Gnojenje se izvaja z kopulacija- popolno zlitje zarodnih celic (npr. pri malaričnem plazmodiju) oz konjugacije(najdemo ga samo pri enoceličnih, tako pri evkariontih kot pri prokariontih) - začasna povezava spolnih partnerjev, pri kateri pride do izmenjave dednih informacij med konjugiranimi posamezniki.

Otvoritev spolni proces pri bakterijah je bil pomemben korak v razvoju genetike. Del donorjevega kromosoma (moški princip) nato vstopi v celico prejemnika (ženski princip), kjer pride do genetske rekombinacije.

Razlika med spoloma pri bakterijah se izvaja s pomočjo faktorja F (faktor plodnosti).

Bakterijska celica je za razliko od evkariontskih celic haploidna. Zato v njem ni redukcijske delitve. Takšna celica združuje funkcije celotnega organizma in funkcijo zarodne celice – gamete. Zaradi vsega navedenega in sposobnosti bakterij in drugih mikroorganizmov, da se hitro razmnožujejo, so postali priljubljeni predmet genetskih raziskav (glej I. poglavje). Na primer, ena mlečnokislinska bakterija proizvede 50 milijard potomcev v 2 dneh. Nekaj ​​dni je dovolj, da ob ugodnih razmerah popolnoma prekrijejo celotno Zemljo. Vibrio cholerae, ki se prosto razmnožuje, lahko čez dan da 1 kvadrilijon 600 bilijonov potomcev s skupno maso do 100 t.

Razmislite konjugacija infuzorije, ki imajo dve vrsti jeder: vegetativno, poliploidno - makronukleus in generativni, diploidni (eden ali več) - mikrojedra(glej poglavje II, § 4). Med obema konjugatoma nastane izmenjava delov generativnih jeder (citoplazma konjugatov se ne meša). Pred izmenjavo delov mikronukleusov pride do endomeioze, ki povzroči nastanek haploidnih mikronukleusov. Nekatera izmed njih igrajo vlogo "ženskih" jeder in ostanejo vsaka v svoji celici, druga, "moška", preidejo skozi citoplazemski most v partnerjevo telo. Nato se konjugacija konča, celice se ločijo in "ženska" in "moška" haploidna mikronukleusa se združita v eno diploidno jedro (slika 16).

Uvod

Odkritje konjugacije

Vrste donorskih celic

Mehanizem

Bibliografija

Uvod

Bakterije imajo tako kot višji organizmi zmožnost izmenjave genskega materiala, vendar se od slednjih bistveno razlikujejo po načinih prenosa iz celice darovalca v prejemnico. Izmenjava genskega materiala pri bakterijah poteka med transformacijo, konjugacijo in transdukcijo.

Konjugacija je neposreden prenos fragmenta DNK iz bakterijske celice darovalca v celico prejemnika z neposrednim stikom med temi celicami. Biološki pomen tega procesa je začel postajati jasen po uvedbi antibiotikov v medicinsko prakso. Odpornost na antibiotike lahko dobimo z mutacijo, ki se pojavi enkrat na vsakih 10 6 celičnih delitev. Ko pa se genetska informacija spremeni, se lahko hitro razširi med podobnimi bakterijami zaradi konjugacije, saj je ena od treh tesno povezanih bakterij sposobna tovrstnega genskega prenosa. Za izvedbo postopka je potreben F-faktor. F-faktor se nahaja v citoplazmi v obliki krožne dvoverižne molekule DNA, torej je plazmid. Velikost njegove krožne DNK je 94,5 tisoč baznih parov.

Konjugacija zahteva prisotnost dveh vrst celic: darovalcev (F +), ki imajo F-faktor (iz angleščine, plodnost) in prejemnikov (F -), ki ga nimajo. Pri prečkanju F - in F + celic se faktor plodnosti prenaša s frekvenco blizu 100%.

Prenosni faktor vsebuje gene za posebne in potrebne strukture za konjugacijo - F-pile in številne druge gene, ki sodelujejo v procesu interakcije s F + -celicami.

Odkritje konjugacije

Odkritje bakterijske konjugacije pripada J. Lederbergu in E. Tatumu (1946). Uporabili so dva avksotrofna mutanta E. coli K-12, od katerih vsak posebej ni imel sposobnosti sintetizirati dveh aminokislin. Ena je bila avksotrofna za aminokisline AMPAK in AT, ampak sintetizirane kisline C in D (A b "C D"J, drugi mutant je bil komplementaren (BCD). Ti mutanti niso rasli ločeno na minimalnem mediju. Ko je bila njihova mešanica posejana na ta medij, so se pojavile kolonije, katerih celice so imele sposobnost sintetizirati vse 4 aminokisline, torej so bile genetske rekombinante dveh recipročno okvarjenih (medsebojno komplementarnih) starševskih celic. Vendar pa ta poskus ni izključil možnosti pojava rekombinantnih potomcev pod vplivom snovi s transformacijsko aktivnostjo.

Najbolj prepričljive dokaze o nastanku genetskih rekombinantov kot rezultat konjugacije je pridobil B. Davis. Na enem kolenu U- oblikovano cev, ločeno z bakterijskim filtrom iz poroznega stekla, je bil nameščen en avksotrofni bakterijski sev, drugi pa v drugem. Prisotnost poroznega filtra je izključila fizični stik bakterij, vendar ni preprečila širjenja transformacijskih snovi iz ene generacije v drugo. Čez nekaj časa smo iz vsebine vsakega kolena na minimalno gojišče nacepili bakterije, vendar v nobenem od njih nismo našli prototrofov; rekombinanti niso nastali. Ko sta bila oba starševska seva zasejana v isti krak cevi, kar je omogočilo, da so celice prišle v neposreden stik, so se pojavile rekombinante.

Prisotnost takšnega stika med celicami so opazili leta 1957 neposredno z elektronskim mikroskopom. Kasneje so ugotovili, da so konjugacijske celice povezane preko konjugacijskega mostu, ki ga tvorijo genitalne resice F-pilusa donorske celice.

Vrste donorskih celic

Glede na stanje F-faktorja in njegov položaj v celici ločimo tri vrste celic darovalcev - F + , Hfr in F.

V celicah prve vrste je F-faktor v prostem stanju. Ko jih križamo s prejemnimi celicami, se F-faktorji prenesejo in F - -celice se spremenijo v donorske. F-faktor se replicira in prenaša s križanjem, ne glede na replikacijo kromosoma celice. Zato že majhno število F + -celic v populaciji zadošča, da vse F - -celice v kratkem času postanejo donorske celice.

Druga vrsta celic darovalcev izvira iz F+ celic kot posledica vgradnje faktorja F v bakterijski kromosom. To se naredi na naslednji način. DNK F-faktorja je tako kot bakterijski kromosom krožna. F-faktor vsebuje več regij, ki so homologne (po nukleotidnem zaporedju) številnim regijam kromosoma. To homologijo zagotavljajo IS-elementi, ki jih vsebuje F-faktor in kromosom. Skupaj F-faktor vsebuje eno kopijo IS2, dve kopiji IS3 in transpozon Tn 1000. Ti selitveni genetski elementi služijo kot posebna mesta za integracijo F-faktorja v kromosom. Po eni izmed njih lahko pride do spontanega združevanja (sinapse) F-faktorja in kromosoma. F-faktor se nato vključi v kromosomsko zaporedje s križanjem.

Torej v procesu rekombinacije, specifične za mesto, ki jo posredujejo IS-elementi, nastane sev Hfr (iz angleščine, visoka frekvenca rekombinacije - visoka frekvenca rekombinacije). Hfr-sevi imajo to posebnost, da pri križanju s celicami F prenašajo kromosomske markerje (gene) nanje s 1000-krat večjo frekvenco kot celice F +, tj. v tem primeru najdemo v potomcih veliko več rekombinantov kot pri križanje F + in F -.

Za to vrsto celic je značilno tudi, da so nastali rekombinanti skoraj vedno ženskega spola, tj. Faktor F je izjemno redek. To je posledica posebnosti prenosa kromosomov v sevih Hfr. Kromosomski prelom in začetek prenosa določa F-faktor. Transfer se vedno začne od proksimalnega O-enda (iz angleškega izvora - začetek) in gre v smeri, nasprotni mestu, kjer se vklopi F-faktor.

Prenos markerjev poteka zaporedno po celotni dolžini kromosoma. F-faktor se prenaša zadnji. Prenos celotnega kromosoma traja 90-120 minut. Ker je konjugacijski most krhek (poleg tega je v procesu tako dolgotrajnega prenosa lahko porušena celovitost kromosoma zaradi njegove krhkosti), se F-faktor skoraj ne prenaša s Hfr-bakterij na F-celice. .

Tretja vrsta donorskih celic (F) "izhaja iz sevov Hfr, kot sledi: F-faktor se lahko spontano loči od kromosoma in preide v prosto stanje, medtem ko odnaša kromosomske markerje. Ko je konjugiran s F - celicami, F" celice z visoko frekvenco prenašajo F-faktor. Poleg tega se prenašajo tudi tisti kromosomski markerji, ki so postali del F-faktorja. Ta pojav - prenos kromosomskih genov iz celice darovalca v celico prejemnika s pomočjo F-faktorja - imenujemo spolna produkcija. Celice, v katerih je vključen faktor F, pridobijo lastnosti donorskih celic, vendar so za razliko od celic F + sposobne v prejemne celice prenesti ne le faktor F in svoj kromosom, temveč tudi tiste gene, ki jih je vnesel F faktor, tj. imajo lastnosti sevov F + in Hfr, za katere so prejeli ime vmesnih darovalcev.

Mehanizem

Prva stopnja konjugacije je pritrditev donorske celice na prejemnika s pomočjo F-tablet. Nato med celicami nastane konjugacijski most, po katerem se prenaša F-faktor in drugi plazmidi, ki se avtonomno nahajajo v citoplazmi darovalca. Ko F-faktor vstopi v prejemno celico, postane F + in pridobi sposobnost prenosa faktorja plodnosti na druge F-celice. Ta mehanizem zagotavlja pridobitev odpornosti prebivalstva na antibakterijska sredstva.

V populaciji celic, ki vsebujejo F-plazmid, so lahko darovalci kromosomske DNA le tiste, v katerih je integriran v bakterijski kromosom – Hft-celice. Med prenosom genetskega materiala se bakterijska DNK replicira, začenši z mesta vključitve F-faktorja, ena veriga DNK se prenese v prejemno F "celico, ki se premika 5"-konec naprej, medtem ko druga ostane v celici Hfr. , to pomeni, da darovalec ohrani svojo genetsko stalnost. Po začetku konjugacije se kromosomski material prenese, začenši z genov blizu začetne točke transporta.

Prejemne bakterije običajno dobijo prvega izmed prenesenih genov, katerih velikost je odvisna od časa, v katerem je potekala konjugacija, zelo redko pa vse gene. Plazmidno območje, ki vsebuje prenosni gen, ki kodira F-pili, se prenese nazadnje. Ker je popoln prenos redek, prejemna celica običajno ostane F - med konjugacijo Hfr. Po procesu prenosa v prejemni celici pride do homologne rekombinacije med DNK darovalca in lastno DNK prejemnika.

Pogoji za proces konjugacije

Na površini prejemne bakterije naj bi bili pili receptorji, ki imajo pomembno afiniteto za F pili, kar omogoča nastanek stabilne vezi med pili in receptorji.

Za učinkovito konjugacijo mora imeti F-faktor izvor replikacije, ki ga prepoznajo gostiteljevi replikacijski sistemi.

Učinkovitost konjugacije Hfr je odvisna od homologije DNA. Prenos nehomolognega kromosomskega materiala darovalca ne bo povzročil njegove integracije z DNK prejemnika.

Bibliografija

1. Koleshko O.I., Zavezenova T.V. Mikrobiologija z osnovami virologije - Irkutsk: Založba univerze Irkut, 1999. - 452 str.

2. V redu Pozdneev Medicinska mikrobiologija. Ed. V IN. Pokrovski. - 2. izd., popravljeno. - M.: GEOTAR-MED., 2004 - 780s.

· konjugacija - genetska izmenjava, ki jo spremlja prenos genetske informacije iz donorske celice v prejemno celico, se pojavi med njihovim neposrednim stikom.

· Pojav konjugacije sta odkrila J. Lederberg in E. Tatum leta 1946 v poskusih s poliavksotrofnimi bakterijskimi sevi. E. coli(slika 3). Leta 1949 je B. Davis dobil dodatne podatke, ki so tudi dokazali, da je za nastanek prototrofov nujen stik starševskih celic (slika 4).

riž. štiri - Shema poskusa B. Davisa

· Kasneje je W. Hayes pokazal, da obstajajo moške in ženske bakterije in njihov prispevek h konjugaciji ni enakovreden. Rekombinanti podedujejo večino svojih lastnosti od prejemnika, od darovalca pa prejmejo le posamezne fragmente genoma.

Ženska bakterijska celica, označen kot F-sev [bakterije]. (F-plodnost). To je bakterijska celica, ki ne vsebuje F-faktorja in sodeluje pri konjugaciji kot prejemnik; do rekombinacije lahko pride le v W.b.k.

moška bakterijska celica, F+-sev [bakterije]. Označena kot bakterijska celica, ki nosi spolni F-faktor in sodeluje v procesu konjugacije kot darovalec genskega materiala; rekombinacija v M.b.k. se nikoli ne zgodi.

· F faktor je zunajkromosomska krožna dvoverižna molekula DNA, ki se avtonomno podvaja, se imenuje plazmid. Pri konjugaciji je frekvenca prenosa F-faktorja blizu 100 %. Tako celice prejemnice postanejo potencialni darovalci.

Glede na stanje F-faktorja ločimo dve vrsti donorskih celic:

- F+-donatorji, pri katerem je F-faktor v avtonomnem stanju od kromosoma. S križanjem se navadno prenese samo F-faktor;

- Donatorji tipa Hfr(visoka frekvenca rekombinacije (visoka frekvenca rekombinacije), pri kateri je F-faktor integriran v kromosom. Pri križanju se prenašajo kromosomski geni. Integracija F-faktorja v bakterijski kromosom je reverzibilna.

F-faktorji, ki vsebujejo fragmente kromosomske DNA, se imenujejo F - faktorji (Opomba). Takšni dejavniki lahko nosijo en gen v svoji sestavi - ti so majhni F- dejavniki, če nosijo do polovice bakterijskega kromosoma, so veliki. F- dejavniki z visoko učinkovitostjo prenašajo med konjugacijo v prejemne celice, hkrati pa prenašajo bakterijske gene, ki so vključeni v njihovo sestavo. Ta vrsta prenosa genov se imenuje sexduction ali F-duction.

riž. 5- Mikrografija konjugiranih celic E. coli

· Konjugacija se uporablja na naslednjih področjih:

1. Prenos številnih genetskih markerjev iz ene celice v drugo. Dokazano je, da pri konjugaciji celoten bakterijski kromosom E. coli preneseno v 100 minutah.

2. Metoda konjugativnega križanja je primerna za kartiranje kromosomov. To je bila prva metoda, uporabljena v ta namen. Kromosomski zemljevid pri bakterijah se zgradi v nekaj minutah (slika 6).

Praživali se lahko razmnožujejo nespolno in spolno. Nespolno razmnoževanje poteka s preprosto in večkratno delitvijo. Za mnoge skupine protozojev je spolni proces značilen - kopulacija in konjugacija . Med konjugacijo se združijo jedra različnih celic, med kopulacijo pa se združijo cele celice (v tem pogledu je celica praživali podobna večcelični gameti).

Ameba se razmnožuje samo z delitvijo na dvoje. Aseksualno razmnoževanje plazmodija se izvaja v človeškem telesu, spolni proces pa v malaričnem komarju iz rodu Anopheles. Za ciliate je značilen spolni proces po vrsti konjugacije. Dva ciliata sta povezana z "ustnimi" stranicami, med njimi nastanejo anastomoze. V vsaki celici se makronukleus (vrsta jedra) raztopi in mikronukleus se mejotsko deli. Nastanejo 4 jedra, od katerih se 3 raztopijo, preostalo jedro pa se mitotično deli. Eno od oblikovanih jeder migrira k partnerju, drugo se združi s prihajajočim jedrom in diploidija mikronukleusa se obnovi. Celice se razpršijo, nastalo jedro pa se deli in tvori mikro- in makronukleus. Kasneje makronukleus z endomitozo obnovi svojo poliploidnost. Kot posledica konjugacije pride do rekombinacije genskega materiala ciliatov.

19. Spolno razmnoževanje večceličnih organizmov. Morfološke značilnosti zarodnih celic. Postopek oploditve, biološki pomen.

Osnova spolnega razmnoževanja je spolni proces, katerega bistvo je združiti v dednem materialu za razvoj potomca genetske informacije iz dveh različnih virov - staršev. Za sodelovanje pri spolnem razmnoževanju v starševskih organizmih se proizvajajo gamete - celice, specializirane za zagotavljanje generativne funkcije. Zlitje materine in očetove gamete vodi do nastanka zigote - celice, ki je hčerinska oseba na prvi, najzgodnejši stopnji individualnega razvoja. Pri večini vrst so glede na strukturne in funkcionalne značilnosti zarodne celice razdeljene na materinske (jajčeca) in očetove (spermatozoidi).

Spolne celice imajo haploiden nabor kromosomov v jedrih, kar zagotavlja razmnoževanje v zigoti diploidnega števila kromosomov, značilnega za organizme te vrste. Gamete se razlikujejo po vrednosti jedrsko-citoplazmatskega razmerja, kar je neobičajno za druge celice. Pri jajčecih se zmanjša zaradi povečanega volumna citoplazme, ki vsebuje hranilno snov (rumenjak) za razvoj zarodka. Pri semenčicah je zaradi majhne količine citoplazme jedrsko-citoplazmatsko razmerje visoko, saj je glavna naloga moške gamete transport dednega materiala do jajčeca. Za spolne celice je značilna nizka stopnja presnovnih procesov, blizu stanja suspendirane animacije.

20. Spermatogeneza in ovogeneza. Citološke in citogenetske značilnosti. Biološki pomen spolnega razmnoževanja.

Gametogeneza- proces nastajanja jajc (ovogeneza) in semenčic ( spermatogeneza)- razdeljen na več stopenj.

V fazi vzreje imenujemo diploidne celice, ki proizvajajo gamete spermatogonija in oogonia. Te celice izvajajo vrsto zaporednih mitotičnih delitev, zaradi česar se njihovo število znatno poveča. Spermatogoniji se množijo skozi celotno obdobje pubertete moškega. Razmnoževanje ovoganov je omejeno predvsem na obdobje embriogeneze.

Owogonia in spermatogonia sta, tako kot vse somatske celice, značilna diploidija. Če je v enem haploidnem nizu število kromosomov označeno z n, količina DNA pa z z, potem genetska formula celic v fazi razmnoževanja ustreza 2n2s pred 5-obdobjem in 2n4s po njem.

Na stopnje rasti pride do povečanja velikosti celic in preobrazbe moških in ženskih zarodnih celic v spermatociti in oociti prvega reda. Pomemben dogodek tega obdobja je reduplikacija DNK ob ohranjanju enakega števila kromosomov. Slednji pridobijo dvoverižno strukturo, genetska formula spermatocitov in oocitov prvega reda pa ima obliko 2p4s.

Glavni dogodki faze zorenja sta dve zaporedni delitvi: redukcija in enačba, - ki skupaj sestavljata mejoza. Po prvi diviziji, spermatociti in jajčne celice II reda(formula p2s), in po drugem spermatide in zrelo jajčece (ps).

Kot rezultat delitev na stopnji zorenja vsaka spermatocita prvega reda daje štiri spermatide, medtem ko je vsaka oocita prvega reda - ena polnopravno jajce in redukcijska telesa, ki ne sodelujejo pri razmnoževanju. Zaradi tega je največja količina hranilnega materiala, rumenjaka, koncentrirana v ženski gameti.

Proces spermatogeneze je zaključen faza oblikovanja, oz spermiogeneza. Jedra spermatidov se zgostijo zaradi superzvijanja kromosomov, ki postanejo funkcionalno inertni. Lamelarni kompleks se premakne na enega od polov jedra. Centrioli zasedajo mesto na nasprotnem polu jedra, iz enega od njih pa raste biček, na dnu katerega so koncentrirani mitohondriji v obliki spiralne kapice. Na tej stopnji je skoraj celotna citoplazma spermatida zavrnjena, tako da je glava zrelega spermatozoida praktično brez nje.

Zaradi genske raznolikosti spolno razmnoževanje ustvarja predpogoje za razvoj različnih življenjskih razmer; podaja evolucijske in ekološke perspektive; prispeva k ustvarjalni vlogi naravne selekcije.

21.Gnojenje. Partenogeneza. Oblike in razširjenost v naravi. Spolni dimorfizem.

Oploditev je proces zlitja zarodnih celic. Proces oploditve je sestavljen iz treh zaporednih faz: konvergence gamet, aktivacije jajčeca, fuzije gamet ali singamije. Naključno srečanje različnih gamet med oploditvijo vodi do dejstva, da je med posamezniki vrste skoraj nemogoče, da bi se pojavila dva genotipsko enaka organizma. S pomočjo opisanih procesov dosežena genotipska raznolikost osebkov pomeni dedne razlike med njimi na podlagi skupnega vrstnega genoma.

Partenogeneza je razvoj brez oploditve. V primeru naravne partenogeneze poteka razvoj na podlagi citoplazme in pronukleusa jajčeca. Osebki, ki nastanejo iz jajčeca, imajo haploiden ali diploiden nabor kromosomov, saj se največkrat na začetku cepitve sproži eden od mehanizmov za podvojitev števila kromosomov. Naravna partenogeneza se najpogosteje pojavi pri nepopolni oploditvi, to je v primerih, ko je bila jajčna celica aktivirana, vendar jedro semenčice ni bilo vključeno v oploditev. Pri aktiviranih jajčecih se uporabljajo le informacije iz pronukleusa samice. Ta vrsta partenogeneze se imenuje ginogeneza. Z umetno partenogenezo je možno odstraniti ženski pronukleus, nato pa se razvoj izvaja le na račun moških pronukleusov. To je androgeneza. Potomci podedujejo bodisi samo lastnosti matere med ginogenezo ali samo lastnosti očeta med androgenezo. To kaže, da so dedne lastnosti posameznika določene predvsem z jedrom in ne s citoplazmo. Naravna partenogeneza je redek pojav in praviloma ni edini način razmnoževanja vrste. Pri čebelah se na primer uporablja kot mehanizem za genotipsko določanje spola: samice (čebele delavke in matice) se razvijejo iz oplojenih jajčec, samci (droni) pa partenogenetsko.

Spolni dimorfizem je delitev gamet na jajčeca in semenčice ter osebkov na samice in samce. Njegova prisotnost v naravi odraža razlike v nalogah, ki jih v procesu spolnega razmnoževanja rešuje moška ali ženska gameta, moški ali ženska.

22. Kodiranje in realizacija bioloških informacij v celici. DNK in proteinski kodni sistem.

Vso pestrost življenja določa predvsem raznolikost beljakovinskih molekul, ki v celicah opravljajo različne biološke funkcije. Struktura beljakovin je določena z nizom in vrstnim redom aminokislin v njihovih peptidnih verigah. To je zaporedje aminokislin v peptidnih verigah, ki je šifrirano v molekulah DNK z uporabo biološke (genetske) kode. Za kodiranje 20 različnih aminokislin lahko samo tripletna koda zagotovi zadostno število kombinacij nukleotidov, pri čemer je vsaka aminokislina šifrirana s tremi sosednjimi nukleotidi.

Genetska koda je sistem za beleženje informacij o zaporedju aminokislin v proteinih z uporabo zaporedne razporeditve nukleotidov v mRNA.

sv. Koda:

1) Koda je triplet. To pomeni, da je vsaka od 20 aminokislin kodirana z zaporedjem 3 nukleotidov, imenovanim triplet ali kodon.

2) Koda je degenerirana. To pomeni, da je vsaka aminokislina kodirana z več kot enim kodonom (razen metiotina in triptofana).

3) Koda je nedvoumna - vsak kodon šifrira samo 1 aminokislino

4) Med geni so "ločila" (UAA, UAG, UGA), od katerih vsaka pomeni prenehanje sinteze in stoji na koncu vsakega gena.

5) Znotraj gena ni ločil.

6) Koda je univerzalna. Genetska koda je enaka za vsa živa bitja na zemlji.

Transkripcija je proces branja informacij RNA, ki ga izvaja polimeraza mRNA. DNK je nosilec vseh genetskih informacij v celici, pri sintezi beljakovin neposredno ne sodeluje. Na ribosome - mesta sestavljanja beljakovin - se iz jedra pošlje nosilec informacijskega mediatorja, ki lahko prehaja skozi pore jedrske membrane. To je i-RNA. Po principu komplementarnosti bere iz DNK s sodelovanjem encima, imenovanega RNA polimeraza. Postopek prepisovanja poteka v 4 fazah:

1) Vezava RNA polimeraze na promotor,

2) iniciacija - začetek sinteze. Sestavljen je iz tvorbe prve fosfodiesterske vezi med ATP in GTP ter dvema nukleotidoma sintetizirajoče molekule i-RNA,

3) raztezek - rast verige RNA, tj. zaporedno pritrjevanje nukleotidov drug na drugega v vrstnem redu, v katerem so komplementarni nukleotidi v prepisani verigi DNK,

4) Terminacija - dokončanje sinteze i-RNA. Promot je platforma za RNA polimerazo. Operon je del enega samega gena DNA.

DNK(deoksiribonukleinska kislina) - biološki polimer, sestavljen iz dveh med seboj povezanih polinukleotidnih verig. Monomeri, ki sestavljajo vsako od verig DNA, so kompleksne organske spojine, ki vključujejo eno od štirih dušikovih baz: adenin (A) ali timin (T), citozin (C) ali gvanin (G), pet-atomni sladkor pentozo - deoksiriboza , po katerem je dobila ime sama DNK, pa tudi ostanek fosforne kisline. Te spojine imenujemo nukleotidi.

23. Princip kodiranja in implementacije genetske informacije v celico. Lastnosti genetske kode, njihov biološki pomen. Stopnje realizacije informacij, njihove značilnosti. Koncept direktne in povratne transkripcije.

Gene- strukturna in funkcionalna enota dednosti, ki nadzoruje razvoj določene lastnosti ali lastnosti. Nabor genov, ki jih starši med razmnoževanjem prenesejo na potomce. Trenutno je v molekularni biologiji ugotovljeno, da geni so deli DNK,nosi kakršno koli celovito informacijo - o strukturi ene proteinske molekule ali ene molekule RNA. Te in druge funkcionalne molekule določajo rast, razvoj in delovanje telesa.

Pri prokariontih imajo geni cistronsko strukturo. Cistron Segment DNA, ki kodira eno polipeptidno verigo.
Evkarionti imajo mozaično strukturo kodirne regije - eksoni, nekodirajoče regije - introni; (Več intronov.)

Načelo genetskega kodiranja:

Gen nosi informacije o DNK ali RNK. Zaporedje aminokislin je kodirano z uporabo genetske kode (dešifriral Gamow).

Genska koda je sistem zapisovanja informacij v molekulah nukleinskih kislin v obliki zaporedja nukleotidov, ki določajo vrstni red, v katerem so aminokisline razporejene v beljakovinskih molekulah.

Princip: ena aminokislina je kodirana s 3 nukleotidi (triplet).

Kodna skupina je kodon (triplet). Skupaj je v genetski kodi 64 kodonov: 61 semantičnih, 3 nesmiselni (stop kodoni, terminatorski kodoni).

Lastnosti genetske kode:

Trojnost – ena aminokislina kodira triplet;

Univerzalnost - za vse žive organizme isti kodoni kodirajo iste aminokisline;

Degeneracija - za eno aminokislino obstaja več trojčkov;

"Brez vejic" - branje poteka v eno smer, brez vstavkov;

Specifičnost - en kodon, ena aminokislina;

Kolinearnost - ujemanje linearne razporeditve kodonov nukleinske kisline in aminokisline v polipeptidu

DNA = (DNA polimeraza)> DNA = (transkripcija, encim - RNA polimeraza)> mRNA = (transkripcija)> protein.

DNK<= ДНК <(обратная транскрипция, фермент ревертаза)= иРНК

Revertaza je encim, ki katalizira sintezo DNA iz predloge RNA v procesu, imenovanem reverzna transkripcija.
Reverzna transkripcija je proces tvorbe dvoverižne DNK na enoverižni predlogi RNK. Ta proces se imenuje povratna transkripcija, saj se prenos genetske informacije odvija v "obratni" smeri glede na transkripcijo.

Reakcija povratne transkripcije je značilna za retroviruse, gre za večstopenjski proces, vključno s tako imenovanimi "skoki" - revertazami. Ko virusna RNA (npr. HIV) vstopi v celico, reverzna transkriptaza (revertaza), ki jo vsebujejo virusni delci, sintetizira DNA, ki ji je komplementarna, nato pa na tej verigi DNA, kot na matriksu, zaključi drugo verigo.

24. Značilnosti molekularne zgradbe genov in pretoka informacij v pro- in evkariontskih organizmih. Predelava, njene stopnje in pomen.

Struktura prokariontskih genov:

Cistronic. Cistron je del DNA, ki kodira eno polipeptidno verigo.

Dedni material je vsebovan v eni sami krožni molekuli DNA, ki se nahaja v citoplazmi celice.

Izražanje genov:

DNA mRNA Protein

Transkripcijska oddaja

Zgradba evkariontskih genov:

Dedni material je po prostornini večji kot pri prokariontih, nahaja se v kromosomih.

Zgradba mozaika: kodiranje parcele - eksoni ,nekodiranje–introni.

Izražanje genov:

DNA pro-mRNA zrela mRNA beljakovina

Obdelava transkripcije Prevod

Prepis:

Matrica je ena od verig DNA (3'...5')

Majhno območje matrike se kopira - operon, omejen s promotorjem in terminatorjem.

Sintezo izvaja RNA polimeraza.

Iniciacija

Elongacija (sinteza RNA)

Odpoved (konec)

Obravnavati :

Poteka v jedru celic.

Pre-mRNA vsebuje regije, ki so komplementarne eksonom in intronom.

Zrela mRNA vsebuje regije, ki so komplementarne le eksonom.

Obdobja:

1 Restrikcijski encim cepi pre-mRNA na introne in eksone.

2 Spajanje - povezava eksonov (ligaz)

3 Priključitev encimsko aktivnih skupin:

Pokrovček - potreben za vezavo na ribosom

Rep - sestavljen je iz adenin nukleotidov (ščiti molekulo pred uničenjem, število repnih nukleotidov določa število delujočih ribosomov)

4 izobražen informasom (kompleks z beljakovinskim nosilcem, da zapusti jedro) in sproščanje zrele mRNA iz jedra.

Oddaja:

1 Aktivacija aminokislin => tvorbe aminoacil-tRNA

2 Iniciacija

Sestavljanje aktivnega ribosoma z majhno in veliko podenoto. Imajo dva aktivna centra - peptid in aminoacil.

Branje se začne z AUG, na katerega (5' začetni konec) je pritrjena majhna podenota ribosoma, nakar se določi njen položaj na matriksu. Nadalje vstopi v peptidilni center, vzpostavi se bralni okvir. Pripeta je velika podenota, medtem ko je v ribosomu peptidilni center zaseden z metianinom, aminoacilni center pa je prazen.

3 Elongacija - podaljšanje peptidne verige.

Prosti aminoacilni center prejme novo aminokislino, ki je komplementarna matričnemu kodonu. Encim peptidiltransferaza prenese aminokislino metionin iz peptidnega centra v aminoacilni center, nastane dipeptilna tRNA, ribosom se premakne po matriksu za točno en triplet, peptidilni center zasede tRNA, aminoacilni center pa je spet prazen.

4 Terminacija - konec sinteze se ustavi, ko se v aminoacilnem centru pojavijo stop kodoni (UAG, UAA, UGA).

Podobne informacije.

Med celicami partnerjev ob njihovem neposrednem stiku. Prisotnost tako posebnega spolnega procesa je edinstvena značilnost ciliatov. Spolni proces pri migetalkah, za razliko od spolnega procesa v običajnem pogledu, ne spremlja tvorba gamet, zato nimajo zigote. Poleg tega konjugacija ciliatov ne spremlja razmnoževanje, to je povečanje števila celic, zato je konjugacija v ciliatih tipičen primer spolnega procesa brez razmnoževanja. Ugotovljen je bil potek konjugacijskega procesa pri migetalkah E. Maupas leta 1889.

Jedrski dualizem

Celice infuzorije imajo dve jedri: eno od njih je mikronukleus (Mi) (generativno jedro), ki ima diploiden nabor kromosomov, drugi je visoko poliploiden makronukleus (Ma) (vegetativno jedro). Pojav prisotnosti dveh najpreprostejših jeder v celicah se imenuje jedrski dualizem. Proces konjugacije pri migetalkah je neposredno povezan s tema dvema jedroma.

Sorodni videoposnetki

Napredek procesa

Stopnje konjugacije na primeru migetalk paramecij:

genetski nadzor

Ali lahko dva določena ciliata vstopita v konjugacijo in izmenjujeta genetski material, je odvisno od njihove pripadnosti enemu ali drugemu spolnemu tipu, ki je posledično genetsko določena. Sistem spolnega tipa je lahko bipolaren, kot pri Paramecium aurelia pri kateri se tipi nasprotnega spola dedujejo kot recesivne in dominantne lastnosti, ki jih nadzirajo aleli istega gena. Znani so tudi primeri več spolnih tipov, medtem ko lahko spolni tip določa več genov in več alelov enega gena, ki prevladujejo drug nad drugim. V spolni proces lahko vstopijo samo celice različnih spolnih tipov.

Avtogamija

Reorganizacija jedrskega aparata v ciliatih se lahko pojavi ne le med konjugacijo, ampak tudi kot posledica avtogamije. V tem primeru gre jedrski aparat skozi vse prej opisane stopnje, vendar se vse odvijajo le v eni celici. Nastali haploidni pronukleus se nato zlije, obnovi se diploidna garnitura kromosomov in nato nastane makronukleus.

Tako je konjugacija analogna navzkrižni oploditvi, avtogamija pa je analogna samooploditvi