Наследственность – свойства клеток (организмов) передавать новому поколению общие признаки и свойства данного типа клеток (вида организмов), а также некоторые индивидуальные свойства родителей, обеспечивающие определенный консерватизм в организации живых систем, закрепляет в ряду поколений биологически полезные эволюционные приобретения.
Изменчивость – свойства клеток (организмов) приобретать изменения и существовать в различных вариантах. Обеспечивает материал для естественного отбора.
В 1911 – 1920 гг. Морган и его сотрудники установили связь между генами, хромосомами и закономерностями наследования, введено понятие кроссинговер, сцепленное наследование, сформулирована хромосомная теория наследственности.
Выделяют три уровня организации генетического материала:
· Генный;
· Хромосомный;
· Геномный.
Генный уровень.
Ген – (1) это элементарная функциональная единица наследственности, определяющая возможность развития отдельного признака клетки или организма.
(2) по химическому строению – это участок молекулы ДНК, содержащий информацию о последовательности аминокислот в полипептидной цепи.
Различают 3 уровня структуры ДНК:
Первичная структура ДНК – это полимер, который состоит из нуклеотидов. По химическому строению – это химическое соединение включает пентозный углевод, азотистое основание (аденин, тимин, цитозин, гуанин).
Вторичная структура – две полинуклеотидных цепи комплементарно и антипараллельно связаны между собой. Связъ осуществляется через азотистое основание.
Третичная структура – это трехмерная спираль, которая закручена вокруг собственной оси, диаметр – 2 нм, длина шага – 34 нм. Каждый виток содержит 10 пар нуклеотидов.
Свойства гена.
1. выступает как кодирующая система.
2. обладает способностью к ауторепродукции
3. обладает способностью к мутациям
4. обладает способностью к рекомбинации
Передача информации от ДНК включает 2 этапа:
· транскрипция
· трансляция
РНК отличается от ДНК тем, что тимин заменен на урацил, дезоксирибоза заменена рибозой.
Различают 3 типа РНК:
· матричная, информационная РНК
· транспортная РНК – ответственна за перенос аминокислот. По строению напоминает трилистник.
· рибосомальная РНК – структурный компонент рибосом.
Транскрипция – это процесс считывания, копирования информации с ДНК на информационную РНК.
Место начала транскрипции промотор – участок цепи ДНК, к которому прикреплен фермент РНК – полимераза, который раскручивает в этом месте виток спирали ДНК, цепи ДНК расходятся и на одной из них осуществляется синтез РНК.
Только что синтезированная и-РНК у эукариот имеет информативные участки – экзоны, и неинформативные – интроны. Поэтому должен пройти процесс созревания и-РНК, интроны удаляются из этой цепи, а экзоны – соединяются.
Трансляция.
Это процесс синтеза белка, для которого необходимы:
· и-РНК
· набор аминокислот
· набор т-РНК
· набор ферментов, катализирующих эти реакции
· рибосомы
· энергия АТФ
· цитоплазматические факторы
Стадии трансляции.
1. Стадия активации аминокислот.
2. Присоединение аминокислот к т-РНК.
3. Стадия инициации. И-РНК поступившая из ядра, соединяется с малой субъединицей рибосомы, причем первый кодон несет информацию об инициаторной кислоте (метиамин) т-РНК. Метиамин присоединяется и формирует инициирующий комплекс, который обеспечивает связь между малой и большой субъединицей рибосомы. Образуется функциональная рибосома с двумя центрами: пептидивным и аминоацильным.
4. Стадия элонгации – стадия удлинения полипептидной цепи путем образования связи между аминокислотами.
Хромосомный уровень.
Важнейшие положения хромосомной теории наследственности:
1. линейность распределения генов по длине хромосом.
2. образование групп сцепления генов (сила взаимодействия обратнопропорциональна расстоянию между генами).
3. возможность рекомбинации генов при мейозе, частота также зависит от расстояния между генами, 1 морганида = 1% кроссоверных гамет.
Уровни компактизации хромосом.
1. нуклеосомный уровень
2. нуклеомерный уровень
3. хромомерный уровень
4. хромонемный уровень
5. хромосомный уровень
Морфология хромосом.
В зависимости от места положения центромеры и размера плеч различают:
1. метацентрические
2. субметацентрические
3. акроцентрические
4. телоцентрические
Геномный уровень.
Геном – совокупность наследственного материала заключенная в гаплоидном наборе хромосом.
Кариотип – это диплоидный набор хромосом.
Кариотип можно охарактеризовать с помощью 4 правил хромосом:
1. Правило постоянного числа хромосом. Для каждого вида характерно строго определенное число хромосом(у человека – 46, ПРО – 1, таракан и обезьяна – 48).
2. Правило индивидуальности хромосом. В гаплоидных клетках строго индивидуально число хромосом.
3. Правило парности хромосом. Каждая индивидуальная хромосома гаплоидного набора имеет себе пару в соматических диплоидных клетках (гомолог хромосомы).
Правило непрерывности хромосом.