Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


Цитологические основы полового размножения. Мейоз, как специфический процесс при формировании половых клеток




 

При половом размножении процесс воспроизведения организмов

осуществляется с участием специализированных половых клеток — гамет,

вступающих в оплодотворение. При оплодотворении наследственный материал двух

родительских гамет сливается, образуя генотип организма нового поколения —

зиготы. Чтобы потомки получили соответствующую программу для развития

видовых и индивидуальных характеристик, они должны обладать кариотипом,

которым располагало предыдущее поколение. В такой ситуации поддержание

постоянства кариотипа в ряду поколений организмов достигается предварительным

уменьшением вдвое набора хромосом в гаметах, который восстанавливается до

диплоидного при их оплодотворении: п + п = 2n.

Образование гаплоидных гамет осуществляется в ходе гаметогенеза путем

особой формы клеточного деления — мейоза. При мейозе из клеток с диплоидным

набором In образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом п (см. гл. 5). Такой

результат достигается благодаря тому, что после однократного удвоения ДНК клетка

делится дважды. В отличие от митоза в первом мейотическом делении в результате

конъюгации гомологичные хромосомы объединяются в пары — биваленты.

Последующее расхождение гомологов к разным полюсам веретена деления приводит

к образованию клеток с гаплоидным набором хромосом: 2n4с → п2с. На рис. 3.70

представлены особенности первого деления мейоза в сравнении с митозом. В ходе

второго мейотического деления сестринские хроматиды каждой хромосомы, как и в

митозе, распределяются между дочерними клетками с наследственным материалом

Благодаря особенностям мейоза образуются клетки, несущие полноценный

геном, в котором каждая группа сцепления представлена в единственном экземпляре

(гаплоидный набор хромосом).

При самооплодотворении гаметы одного и того же родителя, а при

перекрестном оплодотворении половые клетки разных организмов взаимодействуют

друг с другом. Сперматозоиды, проникая в яйцеклетку, вводят в нее свой ядерный

наследственный материал, заключенный в гаплоидном наборе хромосом. Ядра гамет

сливаются и формируют диплоидное ядро зиготы, в котором каждая группа

сцепления представлена в двойном экземпляре — отцовской и материнской

хромосомами.

Таким образом, мейоз и последующее оплодотворение обеспечивают

сохранение у нового поколения организмов диплоидного кариотипа, присущего всем

особям данного вида.

 

 

9.Роль РНК в реализации наследственной информации (учебник с 92-в учебнике все дополнено картинками и схемами.))

Наследственная информация, записанная с помощью генетиче­ского кода, хранится в молекулах ДНК и размножается для того, чтобы обеспечить вновь образуемые клетки необходимыми «инст­рукциями» для их нормального развития и функционирования. Вместе с тем непосредственного участия в жизнеобеспечении клеток она не принимает. Роль посредника, функцией которого является перевод наследственной информации, сохраняемой в ДНК, в рабо­чую форму, играют рибонуклеиновые кислотыРНК.

В отличие от молекул ДНК рибонуклеиновые кислоты представ­лены одной пол и нуклеотидной цепью, которая состоит из четырех разновидностей нуклеотидов, содержащих сахар рибозу, фосфат и одно из четырех азотистых оснований —аденин, гуанин, урацил или цитозин. РНК синтезируется на молекулах ДНК при помощи ферментов РНК-полимераз с соблюдением принципа комплемен- тарности и антипараллельности, причем аденину ДНК в РНК комплементарен урацил. Все многообразие РНК, действующих в клетке, можно разделить на три основных вида: мРНК, тРНК, рРНК.

Матричная, или информационная, РНК (мРНК, или иРНК). Транскрипция.Для того чтобы синтезировать белки с заданными свойствами, к месту их построения поступает «инструкция» о порядке включения аминокислот в пептидную цепь. Эта инструкция заключена в нуклеотидной последовательности матричных, или информационных РНК (мРНК, иРНК), синтезируемых на соответ­ствующих участках ДНК. Процесс синтеза мРНК называют транс­крипцией.



Синтез мРНК начинается с обнаружения РНК-полимеразой особого участка в молекуле ДНК, который указывает место начала транскрипции—промотора. После присоединения к промотору РНК-полимераза раскручивает прилежащий виток спирали ДНК. Две цепи ДНК в этом месте расходятся, и на одной из них фермент осуществляет синтез мРНК. Сборка рибонуклеотидов в цепь про­исходит с соблюдением их комплементарности нуклеотидам ДНК, а также анти параллельно по отношению к матричной цепи ДНК. В связи с тем, что РНК-полимераза способна собирать полинуклеотид лишь от 5'- конца к З'-концу, матрицей для транскрипции может служить только одна из двух цепей ДНК, а именно та, которая обращена к ферменту своим З'-концом (3'-»5'). Такую цепь назы­вают кодогенной (рис. 3.24). Антипараллельность соединения двух полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК позволяет РНК-полиме- разе правильно выбрать матрицу для синтеза мРНК.

Продвигаясь вдоль кодогенной цепи ДНК, РНК-полимераза осуществляет постепенное точное переписывание информации до тех пор, пока она не встречает специфическую нуклеотидную последовательность—терминатор транскрипции. В этом участке РНК-полимераза отделяется как от матрицы ДНК, так и от вновь синтезированной мРНК (рис. 3.25). Фрагмент молекулы ДНК, включающий промотор, транскрибируемую последовательность и терминатор, образует единицу транскрипции — транскриптон.В процессе синтеза, по мере продвижения РНК-полимеразы вдоль молекулы ДНК, пройденные ею одноцепочечные участки ДНК вновь объединяются в двойную спираль. Образуемая в ходе транскрипции мРНК содержит точную копию информации, запи­санной в соответствующем участке ДНК. Тройки рядом стоящих нуклеотидов мРНК, шифрующие аминокислоты, называют кодона­ми. Последовательность кодонов мРНК шифрует последователь­ность аминокислот в пептидной цепи. Кодонам мРНК соответст­вуют определенные аминокислоты.

Транспортная РНК (тРНК). Трансляция.Важная роль в процессе использования наследственной информации клеткой принадлежит транспортной РНК (тРНК). Доставляя необходимые аминокислоты к месту сборки пептидных цепей, тРНК выполняет функцию транс­ляционного посредника.

Молекулы тРНК представляют собой полинуклеотидные цепи, синтезируемые на определенных последовательностях ДНК. Они состоят из относительно небольшого числа нуклеотидов —75—95. В результате комплементарного соединения оснований, которые находятся в разных участках полинуклеотидной цепи тРНК, она приобретает структуру, напоминающую по форме лист клевера

В целом различные виды тРНК характеризуются определенным постоянством нуклеотидной последовательности, которая чаще все­го состоит из 76 нуклеотидов. Варьирование их числа связано главным образом с изменением количества нуклеотидов в допол­нительной петле. Комплементарные участки, поддерживающие структуру тРНК, как правило, консервативны. Первичная структура тРНК, определяемая последовательностью нуклеотидов, формирует вторичную структуру тРНК, имеющую форму листа клевера. В свою очередь, вторичная структура обусловливает трехмерную третичную структуру, для которой характерно образование двух перпендику­лярно расположенных двойных спиралей (рис. 3.27). Одна из них образована акцепторной и Тц/С-ветвями, другая —антикодоновой и D-ветвями.

На конце одной из двойных спиралей располагается транспор­тируемая аминокислота, на конце другой — антикодон. Эти участки оказываются максимально удаленными друг от друга. Стабильность третичной структуры тРНК поддерживается благодаря возникнове­нию дополнительных водородных связей между основаниями по- линуклеотидной цепи, находящимися в разных ее участках, но пространственно сближенных в третичной структуре.

Различные виды тРНК имеют сходную третичную структуру, хотя и с некоторыми вариациями.

Одной из особенностей тРНК является наличие в ней необыч­ных оснований, возникающих вследствие химической модифика­ции уже после включения нормального основания в полинуклео- тидную цепь. Эти измененные основания обусловливают большое структурное многообразие тРНК при общем плане их строения. Наибольший интерес представляют модификации оснований, фор­мирующих антикодон, которые влияют на специфичность его вза­имодействия с кодоном. Например, нетипичное основание инозин, иногда стоящий в 1-м положении антикодона тРНК, способен комплементарно соединяться с тремя разными третьими основани­ями кодона мРНК—У, Ц и А (рис. 3.28). Так как одной из особенностей генетического кода является его вырожденность (см. разд. 3.4.1.2), многие аминокислоты шифруются несколькими ко­донами, которые, как правило, различаются своим третьим осно­ванием. Благодаря неспецифичности связывания модифицирован­ного основания антикодона одна тРНК узнает несколько кодонов- синонимов.

Установлено также существование нескольких видов тРНК, способных соединяться с одним и тем же кодоном. В результате в цитоплазме клеток встречается не 61 (по количеству кодонов), а около 40 различных молекул тРНК. Этого количества достаточно, чтобы транспортировать 20 разных аминокислот к месту сборки белка.

Наряду с функцией точного узнавания определенного кодона в мРНК молекула тРНК осуществляет доставку к месту синтеза пептидной цепи строго определенной аминокислоты, зашифрован­ной с помощью данного кодона. Специфическое соединение тРНК со «своей» аминокислотой протекает в два этапа и приводит к образованию соединения, называемого аминоацил-тРНК.

Специфичность соединения аминокислоты и тРНК, несущей соответствующий антикодон, достигается благодаря свойствам фер­мента аминоацил-тРНК-синтетазы. В цитоплазме существует це­лый набор таких ферментов, которые способны к пространствен­ному узнаванию, с одной стороны, своей аминокислоты, а с другой — соответствующего ей антикодона тРНК (рис. 3.30).

Наследственная информация, «записанная» в молекулах ДНК и «переписанная» на мРНК, расшифровывается в ходе трансляции благодаря двум процессам специфического узнавания молекуляр­ных поверхностей. Сначала фермент аминоацил-тРНК-синтетаза обеспечивает соединение тРНК с транспортируемой ею аминокис­лотой. Затем аминоацил-тРНК комплементарно спаривается с мРНК благодаря взаимодействию антикодона с кодоном. С по­мощью системы тРНК язык нуклеотидной цепи мРНК транслиру­ется в язык аминокислотной последовательности пептида (рис. 3.30).





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

  1. AT : химич. Природа, строение, свойства, механизм специфического взаимодействия с АГ
  2. AVC достигают макс. величины при этом объеме
  3. Aбстрактные классы, используемые при работе с коллекциями
  4. E) Воспитание сознательного отношения, склонности к труду как основной жизненной потребности путем включения личности в активную трудовую деятельность.
  5. E) микроэкономика изучает отношения между людьми в процессе эффективного использования ограниченных ресурсов
  6. E) может быть необъективным, сохраняя беспристрастность
  7. E) Способ взаимосвязанной деятельности педагога и учащихся, при помощи которого достигается усвоение знаний, умений и навыков, развитие познавательных процессов, личных качеств учащихся.
  8. Else write('не принадлежит')
  9. else write('не принадлежит')
  10. Gerund переводится на русский язык существительным, деепричастием, инфинитивом или целым предложением.
  11. I. Драма одаренного ребенка, или как становятся психотерапевтами.
  12. I. Общие обязанности машиниста перед приёмкой состава в депо.




Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 1029; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2021 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.022 с.) Главная | Обратная связь