Реферати українською » Биология » Хромосоми - матеріальні носії генетичної інформації. Спадковість і мінливість


Реферат Хромосоми - матеріальні носії генетичної інформації. Спадковість і мінливість

Страница 1 из 2 | Следующая страница

>Хромосоми - матеріальні носії генетичної інформації. Спадкоємність і мінливість


Зміст

Запровадження 3

1. СТРУКТУРА ДНК 4

2.ХРОМОСОМЫЭУКАРИОТ 7

2.1.Митоз. 8

2.2.Мейоз. 9

2.3.Кариотип. 11

3. Спадкоємність і мінливість 13

4.ПЕРЕДАЧАГЕНЕТИЧЕСКОЙ ІНФОРМАЦІЇ ВІД БАТЬКІВ До НАЩАДКАМ 18

Укладання 19

Список використовуваних джерел 21


ЗАПРОВАДЖЕННЯ

 

>Наследуемие ознаки закладено у матеріальних одиницях, генах, які вміщено у хромосомах клітинного ядра. Хімічна природа генів відома з 1944 р.: йдеться про дезоксирибонуклеїнової кислоті (ДНК). Фізична структура було з'ясовано в 1953 р. Подвійна спіраль цієї макромолекули пояснює механізм спадкової передачі ознак.

Придивляючись до оточення нас світу, ми відзначаємо велика розмаїтість живих істот – від рослин до тварин. Під цим гаданим розмаїттям ховаються дивовижне єдність живих клітин – елементів, у тому числі зібрано будь-який організм, і взаємодією яких визначається її гармонійне існування. З позиції виду подібність між окремими особами велике, та все ж немає двох абсолютно ідентичних організмів (беручи до уваги однояйцевих близнюків). Наприкінці ХІХ століття на роботах Грегора Менделя було сформульовано основні закони, визначили спадкову передачу ознак з покоління до покоління. На початку сучасності в дослідахТ.Моргана засвідчили, що елементарні наслідувані ознаки обумовлені матеріальними одиницями (генами),локализованними в хромосомах, де їх розташовуються послідовно друг за іншому.

Поруч із цими відкриттями вчені намагалися проаналізувати і «продукти» генів, тобто. ті молекули, які синтезуються у клітинах під сумнів їхню контролем. РоботиЭфрусси,Бидла іТатума напередодні Другої світової війни висунули ідею про те, що гени «продукують» білки. Отже, ген зберігає інформацію для синтезу білка (ферменту), який буде необхідний успішної реалізації у клітині певної реакції. Але довелося почекати до 1960-х років, перш ніж було розгаданий складний механізм розшифровки інформації, закладеною у ДНК, і його переведення гривень у форму білка. Зрештою, значною мірою завдяки трудамНиренберга (США), відкрили закон відповідності між ДНК і білками – генетичного коду.


 

1.         СТРУКТУРА ДНК

 

Ще 1869 року швейцарський біохімік ФрідріхМишер знайшов у ядрі клітин з'єднання з кислотними властивостями і із більшою молекулярної масою, ніж білки. Альтман назвав їх нуклеїновими кислотами, від латинського слова «нуклеус» - ядро. Також, як і білки, нуклеїнові кислоти є полімерами.Мономерами їх служать нуклеотиди, у зв'язку з ніж нуклеїнові кислоти ще назватиполинуклеотидами.

>Нуклеиновие кислоти знайшли у клітинах всіх організмів, починаючи з найпростіші та закінчуючи вищими. Найдивовижніше, що хімічний склад, структура й освоєно основні властивості цих речовин виявилися подібними у різноманітних живих організмів. Але тоді як побудові білків беруть участь близько 20 видів амінокислот, то різних нуклеотидів, входять до складу нуклеїнових кислот, лише чотири.

Живим клітинах міститься два типу нуклеїнових кислот –дезоксирибонуклеиновая (ДНК) ірибонуклеиновая (РНК). Як ДНК, і РНК несуть у собі нуклеотиди, які з трьох компонентів:азотистого підстави, вуглеводу, залишку фосфорної кислоти. Проте комбінація цих компонентів в ДНК і РНК трохи різні.

>Фосфорная кислота в молекулах ДНК і РНК однакова.Углевод ж таки є у двох варіантах: у нуклеотидів ДНК –дезоксирибоза, а й у нуклеотидів РНК –рибоза. Ірибоза, ідезоксирибоза –пятичленние,пятиуглеродистие сполуки – пентози. Удезоксирибози, на відмінурибози, лише на атом кисню менше, що визначає що дослівно, оскількидезоксирибоза у перекладі латинського означає позбавлена киснюрибоза. Сувора локалізаціядезоксирибози в ДНК, арибози в РНК, таки визначає назва цих два види нуклеїнових кислот.

Третій компонент нуклеотидів ДНК і РНК – азотисті сполуки, тобто речовини, містять азот і які мають лужними властивостями. У нуклеїнові кислоти входять дві групи азотистих підстав. Окремі ставляться до групипиримидинов, основу будівлі яких складаєшестичленное кільце, інші до групипуринов, які мають допиримидинову кільцю долучено що йпятичленное кільце.

До складу молекул ДНК і РНК входять дві різні пурину і двоє різнихпиримидина. У ДНК є >пурини – аденін, гуанін іпиримидини>цитозин,тимин. У молекулах РНК ті жпурини, але зпиримидинов –цитозин і тоді замість тиміну –урацил. Залежно від змісту тієї чи іншоїазотистого підстави нуклеотиди називаютьсяадениловими,тимиловими,цитозиловими,урациловими,гуаниловими. [1]

Послідовність розташування нуклеотидів в ланцюгах молекул нуклеїнових кислот як і, як і амінокислот в молекулах білків, суворо специфічна для клітин різних організмів, тобто носить видовий характер.

ДНК представляє свою подвійну спіраль.

>Полинуклеидние ланцюга досягають розмірів. Зрозуміло, що у цьому сенсі вони як і, як і білки, належним чином упаковані у клітині.

Освіта зв'язків в молекулі ДНК – процес суворо закономірний.Адениловийнуклеотид може утворювати зв'язку лише зтимиловим, агуаниловий тільки зцитозиловим. Ця закономірність отримав назву принципу компліментарності, тобто додатковості. У насправді, така сувора послідовність у виборі пари викликає думку, що у подвійний молекулі ДНК аденін хіба що доповнюєтимин і навпаки, а гуанін відповідно –цитозин, як дві половинки розбитого люстра.

Принцип компліментарності дозволяє зрозуміти механізм унікального властивості молекул ДНК – спроможністьсамовоспроизводиться. ДНК – це єдиний речовина живими клітинах, що має подібним властивістю. Процес самовідтворення молекул ДНК відбувається за активної участі ферментів. Особливірасплетающие білки послідовно хіба що проходять вздовж системи водневих зв'язків, що з'єднують азотисті підстави обохполинуклеотидних ланцюгів, і розривають їх. Виниклі внаслідок одиночніполинуклеотидние ланцюга ДНК добудовуються відповідно до принципу компліментарності з допомогою ферменту з допомогою вільних нуклеотидів, завжди що у цитоплазмі і ядрі. Навпакигуаниловогонуклеотида стає вільнийцитозиловийнуклеотид, а навпакицитозилового, своєю чергою,гуаниловий тощо. У знову що виникла ланцюга виникаютьуглеводно-фосфатние і водневі зв'язку. Отже, під час самовідтворення ДНК з однієї молекули синтезуються дві нові.

ДНК у клітині локалізована переважно у ядрі, у його структурних компонентах – хромосомах.


 

2.        >ХРОМОСОМЫЭУКАРИОТ.

У 1980-х роках минулого століття, у ядрахеукариотических клітин було відкрито ниткоподібні структури (У.Флемминг, Еге.Страсбургер, Еге. ВанБенеден), названі У.Вальдейером (1888 р.) хромосомами (від грецьк.chroma – колір, забарвлення,soma – тіло). Цим терміном було підкреслено сильне подібність хромосом проти іншими клітиннимиорганеллами до основним барвникам. Протягом наступних 10 – 15 років більшістю біологів було підтверджено, що саме хромосоми служать матеріальним носієм спадковості.

Отже,митотический цикл включаємитоз і проміжок міжмитозами –интерфазу.Интерфаза складається з трьох періодів: центрального – фази синтезу ДНК (P.S), коли генетичний матеріал подвоюється, і навітьпредсинтетического (>G1) іпостсинтетического (>G2), після якого клітина входить умитоз (М). Після фази синтезу ДНК вG2-периоде й умитозе, доанафази, в хромосомі виявляються дві нитки, званісестринскимихроматидами.

Основний хімічний компонент хромосом – молекули ДНК. Зміст їх у ядрах соматичних клітин на майже удвічі більше, ніж у ядрах зрілих статевих клітин. Ці дві типу клітин відрізняються одна від одного й за кількістю хромосом. Кількість хромосом – п в соматичних клітках і кількість ДНК – з (від анг.content – зміст) у яких позначають його якдиплоидное (2п хромосом,2с ДНК), а зрілих статевих клітинах якгаплоидное (п хромосом, з ДНК). Після фази синтезу ДНК в соматичних клітинах число хромосом не змінюється (2п), проте кожна з яких містить дві сестриніхроматиди, тобто. ідентичні молекули ДНК, тому зміст ДНК в ядрахG2-фази 4


 

2.1.     >Митоз.

>Митоз, чи непряме розподіл, - основний спосіб розмноженняеукариотических клітин, що обумовлює, зокрема, можливість збільшення їх біомаси, зростання і регенерацію.Митоз складається з чотирьох фаз:

Перша – >профаза – характеризується початком циклукомпактизации хромосом, що триває протягом усієї цієї фази. Наприкінціпрофази зникають ядерце і ядерна мембрана.

Друга –>метафаза. >Хромосоми вибудовуються по екватору клітини.Хроматиди з'єднані між собою між собою уцентромере, званої також первинноїперетяжкой.

Третя – >анафаза – починається з розривуценромери, у результаті сестриніхроматиди розходяться до найрізноманітніших полюсах клітини. Відтоді кожне подружжя сестриниххроматид одержує назву дочірніх хромосом.

Четверта – >телофаза. >Хромосоми досягають полюсів клітини, з'являються ядерна мембрана, ядерце. Закінчуєтьсямитоз розподілом цитоплазми й у типових випадках – відновленням вихідної біомаси дочірніх клітин.

Біологічна роль мітозу полягає у забезпеченні ідентичною генетичної інформацією двох дочірніх клітин. Це досяжно тільки з циклукомпактизации –декомпактизации, який дозволяє розподілити спадкові молекули в мінімальному обсязімитотических хромосом. Інакше, враховуючи розміри клітини (десятки або сотню кубічних мікрометрів) і довжинудекомпактизованной хромосоми (сантиметри), кожне клітинне розподіл супроводжувалося б хаотичним переплетенням хромосомного матеріалу.

У еволюціїеукариотических клітин, певне, цю обставину і стало причиною становлення такого складного генетичного процесу, якмитоз.


2.2Мейоз.

 

Тоді терміном «>мейоз» позначають дві такі друг за іншому розподілу, у яких здиплоидних клітин утворюютьсягаплоидние статеві клітини – гамети (рис. 4) Якби запліднення відбувалосядиплоиднимигаметами, то плоїдність нащадків кожного наступного поколінні мусила зростати в геометричній прогресії. У той самий час завдякимейозу зрілі гамети завждигаплоидни, що дозволяє зберігатидиплоидность соматичних клітин виду. Можливість існування подібногомейозу розподілу при дозріванні гамет тварин і звинувачують рослин була передбачено А.Вейсманом ще 1887 р.Мейотические розподілу не еквівалентнімитозу. Обоммейотическим розподілам передує лише одне фаза синтезу ДНК. Тривалість її, як іпрофази I розподілумейоза, в багато разів перевершує відповідні показникимитотического циклу будь-яких соматичних клітин цього виду. Головні подіїмейоза розгортаються в >профазе I розподілу. Воно складається з п'яти стадій.

У першій стадії – >лептотене, наступній безпосередньо за закінченнямпредмейотического синтезу ДНК, виявляються тонкі довгі хромосоми.

У другій стадіїпрофази I розподілу – >зиготене – відбувається тісне зближення у всій довжині (>конъюгация) >гомологичних хромосом. >Гомологичними називаються хромосоми, мають однакову форму і величину, але одне з них отримана від, інша – від батька.Гаплоидний набір дорівнює числу паргомологов.

Третя стадіяпрофази I розподілу – >пахитена – в багатьох видів найтриваліша. У результаті кожномугомологе змішуються батьків і материнський спадковий матеріал. Із наближенням дометафазе першого розподілу числохиазм зменшується.

Уметафазе I розподілумейоза районцентромери кожної хромосоми з'єднаний (на відмінуметафази мітозу) ниткою веретена лише з однією полюсом клітини, причомуцентромери розпаленілихгомологов завжди пов'язані з протилежними полюсами. >Анафазе I розподілумейоза не передує розщепленняцентромери, як ізмитозе, і тож полюсах відходять нехроматиди, а цілі хромосоми, які з двоххроматид.

Друге розподілмейоза, таке після стислого проміжку – >интеркинеза, приводить число хромосом і змістом ДНК. Формально воно нагадуємитоз. На початкуанафази відбувається поділцентромери, сестриніхроматиди стають дочірніми хромосомами й розійшлися до полюсів.

Отже, головна відмінністьмейоза від мітозу –конъюгациягомологичних хромосом з наступним розбіжністю їх у різні гамети. Точність розбіжності обумовлена точністю кон'югації, а остання – ідентичністю молекулярної структури ДНКгомологов.

На закінчення відзначимо, щоцитологами доведено незалежне розбіжністьнегомологичних хромосом впрофазе I розподілумейоза. Це означає, будь-яка батьківська хромосома може потрапити догамету з кожного, в крайній варіант – з усіма материнськиминегомологичними хромосомами. Проте якщо про дочірніх хромосомах (у II розподілімейоза), які утворилися з перехрещених, тобто.претерпевшихкроссинговер, чикроссоверниххроматид (рис.4), їх, слід сказати, не можна розглядати ні і суто батькові, ні і суто материнські.

2.3Кариотип.

>Кариотипом називається хромосомний комплекс виду із його особливостями: числом хромосом, їх формою, наявністю видимих під світловим мікроскопом деталей будівлі окремих хромосом. Іноді термін «каріотип» вживають стосовно хромосомному набору одиничної клітини чи групи тканинних клітин.

Про патентування деяких елементахкариотипа –гомологах – згадувалося.Группируя їх попарно, можна за мікрофотографіїпрофазних чиметафазних хромосом, після спеціальноїпредфиксационной обробки клітин, побудувати >идиограмму, тобто. розмістити хромосоми у порядку зменшення їх довжини

Як зазначалося раніше, кожна хромосома маєцентромеру, чи первиннуперетяжку, - місце прикріплення ниток веретена. Іноді спостерігаються вторинні перетяжки, які пов'язані з функціямимитотических рухів хромосом. Перша перетяжка ділить хромосоми на плечі. Її ситуацію всередині, близько до середини або "майже у кінцевих ділянок хромосоми, званихтеломерами, дозволяє класифікувати хромосоми наметацентрические,субметацинтрические іакроцентрические відповідно. В окремих хромосом в усіх чи переважно клітин бувають видно супутники – невеликі, зазвичай, специфічні фрагменти тіла хромосоми, з'єднані зтеломерами ділянкоюдекомпактизованной ДНК –спутничной ниткою.

Кількість хромосомвидоспецифично. Хоча закономірності, що характеризують каріотип, часом і відбивають еволюцію певних видів, загалом структурікариотипа прямо будувати висновки про систематичному становищі виду не можна.

Більшість вищих тварин і звинувачують рослин одна пара хромосом у особин однієї з статейгетероморфна. Ці несхожі хромосоми називаються статевими. Зокрема, у ссавців і в дрозофіли клітини чоловічих організмів мають Х- і Y-хромосоми. В багатьох видівY-хромосома відсутня. Решта хромосоми називаються >аутосомами.

Отже, завдяки дослідженнямцитологов наприкінці ХІХ – початку ХХ в. обгрунтовано роль ядра у спадкоємності, а контролю над поведінкою хромосом вмитозе імейозе сприяли висновку, саме з ними пов'язана передача спадкових ознак.


3.        Спадкоємність і мінливість

 

Спадкоємність — властивість організмів забезпечувати матеріальну і функціональну наступність між поколіннями, і навіть повторювати певний тип індивідуального розвитку. Забезпечується відтворенням матеріальних одиниць спадковості — генів, локалізованих в хромосомах, і цитоплазми. Разом з мінливістю спадковість забезпечує сталість і розмаїття форм життя і основу еволюції живої природи. Вивчається генетикою та інші науками біологічногокруга.[2]

Мерехтливість (біологічна), розмаїтість ознак і властивостей у особин і груп особин будь-якого рівня кревності. Мерехтливість властива всім живим організмам, у природі відсутні особини, ідентичні за всіма ознаками і властивостями. Термін «Мерехтливість» вживається також і позначення здібності живих організмів відповідатиморфофизиологическими змінами на зовнішні впливи й у характеристики перетворень форм живих організмів у процесі їх еволюції.

Мерехтливість можна класифікувати залежно від причин, природи й характеру змін, і навіть цілей і методів дослідження.

Розрізняють мінливість: спадкову (>генотипическую) іненаследственную (>паратипическую); індивідуальну і групову; переривчасту (дискретну) і безперервну; якісну і кількісну; незалежну мінливість різних ознак ікоррелятивную (>соотносительную); спрямовану (певну, поЧ.Дарвину) іненаправленную (невизначену, поЧ.Дарвину);адаптивную (>приспособительную) інеадаптивную.

За позитивного рішення загальних проблем біології і особливо еволюції найістотніше підрозділ мінливості, з одного боку, на спадкову іненаследственную, з другого - на індивідуальну і групову. Усі категорії мінливості могли трапитися в спадкової іненаследственной, груповий й індивідуальною мінливості.

Спадкова мінливість обумовлена виникненням різних типів мутацій та його комбінацій у наступнихскрещиваниях. У кожній

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація