Генетические основы онтогенеза
Исполнитель:
студент группы Би-33 _____________________ Агалыева С.А
Научный руководитель:
к.б.н., доцент _____________________ Зятьков С А
Гомель 2018
МЕХАНИЗМЫРЕАЛИЗАЦИИ ДЕЙСТВИЯ ГЕНОВ В ПРОЦЕССЕ ОНТОГЕНЕЗА
Из зиготы развивается организм, все клетки которого имеют один и тот же генотип. Тем не менее различные органы, ткани и клетки в нем имеют неодинаковое строение и выполняют различные функции. В вопросе о том, как происходит реализация генотипа в онтогенезе, остается много неясного.Еще К. А. Тимирязев обратил внимание, что белая и красная окраска лепестков примулы, как и окраска цветов других растений, зависит от окислительно-восстановительных ферментов и их ингибиторов (от лат. inhihere-удерживать), т. е. от веществ, тормозящих или прекращающих химические реакции, действие которых находится в тесной связи с условиями среды.У микроскопического грибка - нейроспоры обнаружено несколько рас, каждая из которых способна обитать только на определенных питательных средах, потому что каждая раса обладает своим, отличным от других рас, качеством и количеством ферментов. Аналогичные факты известны относительно многих микроорганизмов.Установлено, что в основе ряданаследственных аномалий иболезней человека лежит недостаточная активность некоторых ферментов.Эти, как и многие другие факты, привели к убеждению, что гены действуют через кодируемые ими ферменты. Такая точка зрения, получившая широкое распространение, в сжатом виде сформулирована в теории: «один ген - один фермент - один признак», В настоящее время эта формулировка может быть несколько более детализирована; ген (ДНК) - и-РНКбелок (фермент) - признак.Но, принимая эту схему, необходимо иметь в виду, что сам ген не производит определенного белка, а тем более и самого признака. Развитие признака связано со" всем генотипом через многие последовательные процессы, в протекании которых большую роль играет и среда.И все же, набор генов во всех клетках одинаков, а различные клетки имеют различное строение, входят в состав органов, отличающихся друг от друга и по морфологии и по функциям. Чем обусловлено это отличие?Уже в яйцеклетке можно обнаружить неравномерное распределение компонентов цитоплазмы. При дроблении яйца различные участки цитоплазмы попадают в различные бластомеры. Это различие в характере цитоплазмы может служить регулятором считывания различных генов в различных бластомерах и таким образом влиять на ход дифференци-ровки. Благодаря нарастающим различиям в химизме, все больше изменяется и реализация генотипов в этих клетках.Между отличающимися друг от друга клетками и их комплексами возникают взаимоотношения типа организаторов и градиента физиологической активности, также оказывающие влияние на неоднородную реализацию генотипа в различных частях зародыша.При изучении гигантских хромосом в клетках насекомых удалось выяснить, что в отдельных местах хромосомы образуются вздутия (пуффы). Хромосомные нити в этих участках деспирализованы. По-видимому, эти участки хромосомы наиболее активно функционируют. Участки, в которых появляются «пуффы», меняются в зависимости от стадии развития.Отсюда можно сделать вывод, что в различные периоды развития организма, а также в различных частях его тела функционируют то одни, то другие гены.Для того чтобы происходил синтез информационной РНК, молекула ДНК должна быть раскрученной. Это раскручивание может иметь характер волнообразно движущейся петли, последовательно включающей в активное состояние разные локусы ДНК, но не приводящей к раскручиванию всей молекулы. Возможно одновременное раскручивание в результате возникновения нескольких последовательных волн, следующих друг за другом с определенным разрывом. Интересные исследования А. А, Нейфаха (1959-1965) позволили выяснить время, совпадающее с началом вступления генотипа вактивную регуляцию процесса онтогенеза. Объектом исследования А. А. Нейфаха были развивающиеся яйца рыбы вьюна, которые облучались летальными дозами рентгеновых лучей. Несмотря на такое воздействие, зародыши, облученные на различных стадиях дробления, и бластулы продолжали развитие. Развитие останавливалось лишь перед началом гаструляции, независимо от того, на какой стадии зародыши подвергались облучению. Загадочный факт нашел объяснение после детального исследования состава РНК в развивающихся зародышах. Оказалось, что еще при овогенезе в яйцеклетке накапливается запас информационной РНК, которая регулирует развитие зиготы до начала гаструляции. С началом гаструляции происходит накопление новой информационной РНК, нуклеотидный состав которой определяется ДНК самой зиготы.Есть основания полагать, что различные гены начинают функционировать на различных стадиях онтогенеза, совпадающих с критическими периодами. Такой вывод напрашивается на основании того, что под влиянием повреждающих факторов физической и химической природы возникают нарушения нормального развития, напоминающие собой мутации. Так, советский исследователь И. А. Рапопорт действием солен серебра получил у дрозофилы высокий процент особей с желтым телом, таких же, как при соответствующей мутации. Фенотипическне изменения, имитирующие мутации, получили название фенокопии. Не исключена вероятность, что фенокопии возникают в результате того, что повреждающие факторы препятствуют реализации соответствующего гена.К регулированию деятельности генов имеют отношение б е л к и-г и с т оны, входящие б состав хромосом наряду с ДНК. Эти белки, по-видимому, подавляют образование РНК. Такое предположение сделано на основании опыта, в котором после удаления из клеток значительной части гистонов, образование РНК в ядре возрастало в несколько раз. С другой стороны установлено, что гормоны усиливают функцию генов.Таким образом, белки (ферменты) образуются в результате деятельности генов, но деятельность генов регулируется белками: гистонами и гормонами. Процесс онтогенеза представляет собой цепь реакций, регулирующихся по принципу обратной связи. В этой цепи накопление определенных веществ, образующихся в результате деятельности генов, может либо тормозить, либо стимулировать функцию генов.
Список использованной литературы
1. “Современная генетика” Айала Ф., Кайгер Дж., М. 1987г.
2. [https://dic.academic.ru/dic.nsf/es/90253].
3. [https://afonin-59-bio.narod.ru/2_heredity/2_heredity_self/hs_16_onto.htm].
4. Корочкин Л.И. “Взаимодействие генов в развитии”, М. 1977 г.