Презентация по биологии: "Генетические основы индивидуального развития"

Генетические основы индивидуального развития

Основные закономерности функционирования генов в ходе индивидуального развития

Свойства любой дифференцированной клетки закодированы в ДНК зиготы.

Каким образом клетки выбирают, какую часть генетической информации им реализовать, а какую оставить неиспользованной, когда включить или выключить те или иные гены?

Область биологии, занимающаяся этой проблемой- генетика индивидуального развития.

У прокариот- регуляция активности генов осуществляется сравнительно просто.

У эукариот-регуляция активности генов представляет собой чрезвычайно сложную систему разнообразных взаимодействий самих генов, регуляторных участков ДНК, РНК, белков.

В настоящее время хорошо изучены только некоторые из этих взаимодействий.

Дифференцировка - приобретение клетками в ходе индивидуального развития организма специфических признаков и свойств.

Клетки становятся дифференцированными в результате того, что включается работа определённых генов, а другие гены- выключаются. Выбирается та или иная программа реализации генетической информации.

Исходный момент в процессе дифференцировки – выбор программы дальнейшего развития клеток-предшественниц- детерминация их развития в определенном направлении.

То есть момент, когда клетки внешне похожи, но настройка генов уже произошла и их дальнейшая судьба определена.

В ходе онтогенеза многоклеточных животных моментов детерминации бывает несколько.

Детерминация может происходить как под действием внутриклеточного импульса, так и в результате действия условий внешней среды.

Н-р: определение пола у крокодила.

После того как судьба клетки определена в процессе детерминации, она дифференцируется –приобретает специфические признаки.

Дифференцированные клетки отличаются не только размерами, но и тем, что в них синтезируется разные мРНК и белки. В этих клетках наблюдается дифференциальная активность генов –транскрипция и трансляция разных участков ДНК с разной генетической информацией.

• В одной и той же клетке в ходе индивидуального развития определенный ген в нужное время может включаться и выключаться.
• «Включателями» генов у эукариот служат транскрипционные факторы .

Выключаются гены разными способами:

«Выключение» (репрессия) - подавление активности генов, одним из таких процессов является метилирование азотистых оснований (присоединение метильной группы).

Метил

Азотистые основания

Геномный импринтинг -

Из пары аллельных генов гетерозиготы проявится не доминантный, а тот, который получен (например, от матери, если репрессирован ген в сперматозоиде, а в яйцеклетке он работает или от отца, если наоборот)

Выключаются гены разными способами:

• Перестройка структуры хроматина

Эухроматин (активная ДНК)/ Геторохроматин- гены не активны

В ходе эмбриогенеза не все гены начинают работать одновременно.

Первыми активируются гены, детерминирующие протекание основных метаболических процессов в клетке, позднее происходит активация генов, ответственных за тканеспецифические функции.

& 42+Вопросы

• Основные закономерности хранения и реализации генетической информации у прокариот и эукариот одинаковы, однако регуляция действия генов («выключение» и «включение») у них различается весьма сильно. Объясните почему.
• В чём заключается разница между понятиями «детерминация» и «дифференцировка?
• Как включаются и выключаются гены в ходе эмбриогенеза. Ответ оформите в виде таблицы или схемы.
• Организмы млекопитающих на встречу с самыми разными антигенами способны ответить выработкой антител-белков, состоящих из четырёх полипептидных субъедениц. Подсчитано, что разнообразие антител в одном организме может достигнуть примерно 20 млн. Это озночает, что для их кодирования требуется не менее 40 млн. генов. Но у млекопитающих всего около 20 тыс. генов. Как же им удаётся обеспечить наблюдаемое разнообразие антител?