Слайд 1ЦИТОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
Материальная сущность наследственности
Клетка и ее основные структуры
Хромосомы
Белки
ДНК
Слайд 2Материальная сущность наследственности
Наследственность - свойство родителей передавать свои признаки и
особенности развития следующему поколению
Сходство между родителями и потомками обусловлено тем,
что с самого начала и на протяжении всей жизни дочерний организм развивается в основном также, как и родители
Связь между поколениями осуществляется через клетку, в которой заключена программа развития организма
Слайд 3Электронно-микроскопический снимок клетки
Слайд 5Строение растительной клетки
Растительная клетка состоит из цитоплазмы и ядра.
В цитоплазме
находятся – рибосомы, митохондрии, лизосомы, хлоропласты, хромопласты, мембранные системы.
Митохондрии –
синтез АТФ, дыхание (извлечение и преобразование энергии необходимой для жизнедеятельности клетки).
Лизосомы – расщепление сложных химических веществ
Рибосомы – сборка белковых молекул
Хлоропласты – фотосинтез
Хромопласты и лейкопласты – синтез крахмала и пигментов
Слайд 6Роль ядра в клетке
Ядро составляет 20% от общего объема клетки.
В состав ядра входят хромотиновые нити и ядрышко.
Биохимическую основу
ядра составляют белки, нуклеиновые кислоты, липоиды. Присутствуют также различные минеральные соли, в основном соли кальция и магния.
Ядро играет активную роль в метаболизме клетки, в стимуляции синтеза белков и, самое главное, ядро является носителем наследственности.
Наследственная информация храниться в особых хромотиновых нитях, которые при делении клетки превращаются в хромосомы.
Слайд 7Электронно-микроскопический снимок клетки тополя
Слайд 8Хромосомы
Хромосомы - составная часть ядра
Состоят из нуклеиновых кислот и белков.
Роль
хромосом - хранение и передача наследственной информации.
Кариотип -типичный для данного
вида набор хромосом
Идиограмма – графическое изображение кариотипа
Виды хромосом – метацентрическая, субметацентрическая ,субметацинтрическая с вторичной перетяжкой, акроцентрическая, спутниковая, телоцентрическая
Набор хромосом в соматических клетках – диплоидный (2n),
в половых клетках – гаплоидный (n)
Слайд 11Белки
Белки – сложные биологические полимеры, состоящие из аминокислот
Белки являются основным
строительным веществом клеток, а следовательно тканей и органов и организма
в целом
Всего аминокислот, входящих в состав белков 20
Вид и свойства белка зависит от состава аминокислот, их количества, последовательности соединения аминокислот в полипептидной цепи,
Белки являются основой жизни
Слайд 12Сущность наследственности
Дочерний организм имеет те же признаки и свойства
потому, что с момента зарождения и в процессе развития у
него синтезируются те же белки и в той же последовательности, что и у родителей
Вывод: сущность наследственности заключается в том, что синтез белков в возникающем и развивающимся организме идет по той же программе, что и в родительских организмах или исходной особи.
Слайд 13ДНК
На хромосомах на молекулярном уровне запрограммирован синтез белков в клетке.
Хромосомы
состоят из нуклеотидов, куда входят белки и дизоксирибонуклииновая кислота (ДНК)
ДНК
является материальным субстратом, на молекулах которого записана наследственная программа;
На ДНК содержится информация об аминокислотном составе и очередности расположения аминокислот в белковых молекулах;
Слайд 15ДНК
Каждая молекула ДНК состоит из двух параллельных цепочек, которые включают:
-
сахарную группу (дизоксирибозу)
- фосфорную кислоту,
- четыре азотистых основания (аденин, тимин,
цитозин, гуанин);
Сахарная группа и фосфорная кислота чередуются в цепочках в строгой однородной последовательности
Слайд 16ДНК
К каждой сахарной группе присоединено по одному азотистому основанию.
Азотистые основания
одной цепочки соединяются с азотистыми основаниями другой цепочки и образуют,
таким образом, двухцепочную структуру;
Слайд 17ДНК
Аденин может соединяться только с тимином, а цитозин с гуанином.
Такие
пары азотистых оснований называются комплементарными.
В каждой цепочке три рядом расположенных
компонента – фосфорная кислота, сахарная группы и присоединенное к ней азотистое основание составляют нуклеотид.
Нуклеотиды – элементарные «кирпичики», которые располагаясь в два ряда образуют молекулу ДНК
Слайд 18ДНК
В пространственном отношении молекулы ДНК представляют как бы винтовую лестницу,
закрученную в виде спирали, ступеньками которой являются пары азотистых оснований.
По
такому принципу построена ДНК у всех организмов, начиная от бактериальной клетки и кончая человеком.
Различия заключаются в числе разных нуклеотидов и их взаимном расположении и сочетании в цепочках ДНК
Слайд 20ДНК
Различия между живыми организмами заключаются в числе разных нуклеотидов и
их взаимном расположении и сочетании в цепочках ДНК.
Программа синтеза белков
в клетке записана на цепочках ДНК хромосом различным сочетанием четырех различных нуклеотидов
Слайд 21Принцип записи наследственной информации
Генетический код
Синтез белков: транскрипция и трансляция.
Цитоплазматическая наследственность
Слайд 22Генетический код
Генетический код – система записи наследственной информации в молекулах
нуклеиновых кислот.
Информация о синтезе белка зашифрована на ДНК в последовательности
нуклеотидов
Три нуклеотида расположенные рядом на ДНК кодируют одну аминокислоту
Элементарная единица наследственной информации называется кодоном.
Всего 64 кодона; 61 кодон кодирует 20 аминокислот; 3 кодона – являются стоп-кодонами.
Слайд 26Свойства генетического кода
Генетический код является:
триплетным (одну аминокислоту кодируют 3 нуклеотида);
вырожденным
(одной аминокислоте, за исключением метионина и триптофана, соответствует более одного
кодона);
неперекрывающимся (соседние триплеты не имеют общих оснований);
универсальным (во всех живых организмах одинаковые кодоны кодируют одни и те же аминокислоты)
Код не имеет разделительных знаков и считывается в пределах гена в одном направлении
Слайд 27Синтез белков: транскрипция
Роль переносчика наследственной программы из клеточного ядра в
цитоплазму на рибосомы выполняет рибонуклеиновая кислота, которая называется матричной или
информационной иРНК, или мРНК.
В состав РНК входит сахарная группа - рибоза
- иРНК имеет одноцепочную структуру,
- цепочка иРНК во много раз короче ДНК;
иРНК синтезируется на ДНК, как на матрице;
В составе иРНК вместо тимина входит урацил
Слайд 28Синтез белков: транскрипция
Транскрипция – процесс, в котором последовательность оснований ДНК
переносится на РНК.
Под действие иРНК-полимеразы двойная цепь ДНК раскручивается и
ее ветви отделяются друг от друга.
На одной из нитей ДНК по методу комплементарности идет синтез иРНК.
После окончания синтеза иРНК две нити ДНК снова объединяются и молекула снова принимает обычную форму двойной спирали.
Слайд 31Синтез белков: трансляция
Трансляция – перевод последовательности нуклеотидов гена в последовательность
аминокислот белка
После своего синтеза иРНК переходит из клеточного ядра в
цитоплазму и попадает на рибосому.
На рибосомах в соответствии с записанной на иРНК наследственной программой и с помощью третьего вида нуклеиновых кислот – транспортных тРНК, происходит синтез белковых молекул.
Слайд 32Синтез белков: трансляция
тРНК имеют антикодоны, с помощью которых свободно связываются
с определенными аминокислотами.
Соединившись со своими аминокислотами тРНК подтягивает их к
рибосоме и присоединяет к кодону на иРНК по методу комплементарности.
Рибосома двигаясь вдоль иРНК, гарантирует, что каждый кодон и антикодон будут соответствовать друг другу.
Слайд 35Цитоплазматическая (внеядерная) наследственность
Материальные носители внеядерной наследственности – митохондрии и пластиды
Характерные
особенности – отсутствие закономерного расщепления, наследование только по материнской линии
Виды
внеядерной наследственности – пестролистность у растений, мужская стерильность, устойчивость к антибиотикам, наступление основных этапов в жизни растений
Метод изучения – реципрокное скрещивание
Слайд 36Учение о гене и генотипе
Ген и генотип.
Классификация генов.
Норма
реакции и фенотип.
Механизм генной регуляции.
Слайд 37Ген и генотип
Ген – участок ДНК, ответственный за синтез одного
белка
На генах записана наследственная программа синтеза белков, которая
реализуется в клетке
Генотип – совокупность всех генов организма
Слайд 38Гены подразделяются на две категории:
– структурные, кодирующие строение определенных белков
(именно они определяют строение рибосомной РНК);
– функциональные (регуляторные), служащие местами
специфического присоединения белков-репрессоров и белков-активаторов.
Слайд 39К функциональным генам относятся:
ген-оператор, ген-регулятор, промотор, терминатор
Ген-оператор координирует проявление соседних
генов, составляющих оперон.
Оперон – функциональная генетическая единица, которая представляет
собой совокупность транскрибируемых генов, обычно контролирующих родственные биохимические функции.
Ген-промотор – это стартовые точки на ДНК, к которым присоединяются РНК полимеразы с тем, чтобы начать транскрипцию.
Слайд 40Ген-регулятор – регулирует генетическую транскрипцию структурных генов в опероне, контролирует
синтез репрессора, который ингибирует действие гена оператора и таким образом
включает оперон.
Терминатор – специфическая область ДНК (последовательность в опероне), ответственная за прекращение синтеза иРНК у конца оперона или отдельного гена.
Слайд 41Норма реакции и фенотип
На разных этапах роста и развития организма
в его клетках с ДНК считывается лишь часть наследственной программы
и синтезируются лишь те белки, которые необходимы в данный момент.
Благодаря этому возникают клетки с разными белковыми комплексами.
Между организмом и средой существует тесная связь: конкретному комплексу факторов среды отвечает соответствующая реакция генотипа.
Слайд 42При изменении условий среды изменяются биохимические процессы происходящие в клетке.
Часть генов, с которых считывалась наследственная информация, подавляются и синтезируются
новые белки, которые отвечают изменившимся условиям.
При этом изменяются внутренние и внешние признаки и свойства организма.
Следовательно генотип любого организма обладает известной широтой
Слайд 43
В организме сразу никогда не реализуется вся наследственная информация.
Всегда
имеется запас наследственных возможностей, позволяющий организму, приспосабливаться к новым условиям
среды.
Норма реакции – способность генотипа обеспечивать в определенных пределах изменчивость организма в зависимости от меняющихся условий среды.
Фенотип – результат реализации генотипа в конкретных условиях среды.
Слайд 44Регуляция активности генов
Регуляция активности генов осуществляется опероном, который состоит из
различных генов, расположенных друг за другом.
Процесс включения генов делится на
три стадии.
Слайд 45Первая стадия: Производство молекулы репрессора
ген регулятор, находящийся на некотором
удалении от оперона, синтезирует белок – репрессор;
при отсутствии субстрата репрессор
блокирует синтез РНК-полимеразы;
это препятствует транскрипции генов, кодирующих производство конкретного фермента
Слайд 46Вторая стадия: Присоединение индуктора к белку репрессору
реакция происходит только при
высокой концентрации субстрата;
индуктор соединяется с репрессором, что предотвращает соединение репрессора
с РНК-полимеразой;
РНК-полимераза может выполнять свои функции, и структурные гены могут синтезировать белок.
Слайд 47Третья стадия: Транскрипция генов и производство фермента
как только белок репрессор
блокируется, РНК-полимераза получает доступ к гену оператору;
ген - оператор включает
структурные гены, синтезируется фермент;
такой механизм регуляции генов происходит только при достаточной концентрации субстрата, то есть производство фермента индуцируется наличием субстрата;
В 1965 году Франсуа Жакоб и Жак Моно получили Нобелевскую премию
