Перестройки генома в онтогенезе
презентация к уроку по биологии (10 класс)
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 626.5 КБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
План Перестройки генома у прокариот Перестройки генома у эукариот Иммуноглобулиновые гены у млекопитающих Незапрограммированные перестройки генома
Строение прокариот
Перестройка генома у прокариот Геном прокариот проще, т.к. у них меньше генов У прокариот нет некоторых этапов онтогенеза: эмбриогенеза и дифференцировки Вывод: регуляция деятельности генов значительно проще ,чем у эукариот. Однако, у бактерий при образовании спор в неблагоприятных условиях- происходят сложные перестройки геном
У бактерий в геноме присутствуют гены, ненужные в нормальных условиях, но необходимые для образование спор. Эти гены в обычных условиях «разорваны» — в них вставлены участки ДНК длиной в несколько десятков тысяч пар оснований, в результате чего эти гены работать не могут. Когда возникает необходимость, внутренние участки с точностью до одного нуклеотида вырезают специальным ферментом и происходит восстановление рамки считывания гена.
Например, ген фермента нитрогеназы у азотфиксирующих цианобактерий. Этот фермент восстанавливает атмосферный азот до аммиака. Но кислород для него является ядом, поэтому фиксация азота происходит специальными толстостенными клетками, куда кислород не проникает. Ген нитрогеназы восстанавливается и может транскрибироваться только в этих специализированных клетках путем вырезания участков ДНК.
Восстановление рамки считывания в геноме цианобактерии с помощью вырезания участков ДНК
Перестройка генома у эукариот Геномные перестройки, значительно более сложные, чем у прокариот: дифференцированные клетки используют только небольшую часть генетической информации, содержащейся в ДНК. Остальная часть генома оказывается «лишней». Во многих случаях эта «лишняя» ДНК просто удаляется из клетки — происходит перестройка генома.
Перестройка генома у эукариот у некоторых червей и членистоногих генетический материал полностью сохраняется только в генеративных клетках. у лошадиной аскариды, например, в ходе эмбрионального развития происходит удаление части ДНК.
У человеческой аскариды зигота и клетки –предшественники половых, имеют всего две крупные хромосомы. В ходе дробления в бластомере зародыша эти огромные хромосомы распадаются на множество фрагментов. Оставшиеся фрагменты становятся самостоятельными маленькими хромосомами. В результате в соматических клетках остается всего около 15%генетического материала, который содержит все гены ,необходимые для нормального развития и функционирования. В тех клетках, из которых будут развиваться гаметы, остаются две большие хромосомы с полной генетической информацией.
Удаление части ДНК во время дробления зародыша лошадиной аскариды: А — стадия двух бластомеров; Б — стадия четырех бластомеров. 1 — клетки — предшественники половых клеток; 2 — клетки — предшественники соматических клеток; 3 —удаляемая ДНК
Перестройки у инфузорий туфелек У одноклеточных двухядерных эукариот-инфузорий на соматические и генеративные дифференцируются не клетки, а ядра, причем в соматическом ядре удаляется большая часть ДНК –до 95%.
Микронуклеус содержит полный геном, с его генов почти не считываются м-РНК и, следовательно, его гены не экспрессируются. При созревании макронуклеуса происходят сложные перестройки генома, именно с генов, содержащихся в этом ядре, считываются почти все м-РНК; следовательно, именно макронуклеус «управляет » синтезом всех белков в клетке. Туфелька с удаленным или разрушенным микронуклеусом может жить и размножаться бесполым путем, однако теряет способность к половому размножению. При половом размножении макронуклеус разрушается, а затем заново восстанавливается из диплоидного зачатка .
Удаление ДНК иногда происходит и у млекопитающих, хотя и в меньших масштабах. Например, при дифференцировке кроветворных клеток в эритроциты из них полностью удаляется ядро вместе с ДНК. Тромбоциты также не содержат ДНК. Нет ядра и в клетках, из которых состоит хрусталик глаза.
Перестройки генома могут быть использованы клетками не только для необратимого выключения части генома, но и, наоборот, для включения генов.
Наиболее сложные изменения генома происходят у млекопитающих при формировании механизмов иммунитета (образование антител).
Молекула каждого иммуноглобулина состоит из двух легких и двух тяжелых полипептидных цепей . Каждая из этих четырех цепей состоит из двух участков- неизменяемого ,одинакового у всех молеукул,и вариабельного ,изменяемого, различающегося у разных антител.
Как можно закодировать такое большое разнообразие? Гены иммуноглобулинов имеют прерывистую структуру ,отдельные участки лежат на некотором расстоянии друг от друга. Вариабельная часть кодируется 2или 3 типами последовательностей, каждая из которых состоит из нескольких блоков, которые отличаются друг от друга.
Строение молекулы иммуноглобулина: / — неизменяемая часть молекулы; 2 — вариабельная часть молекулы; 3 — тяжелая цепь; 4 — легкая цепь; 5 — участок связывания антигена (активный центр)
Вариабельные участки иммуноглобулина образуют активный центр антитела, который взаимодействует с антигеном. Поэтому пространственная структура активного центра создает необычайное разнообразие антител, которое может достигать нескольких миллионов. Геном же млекопитающих содержит всего несколько десятков тысяч генов.
Образование разнообразия антител с помощью перестроек ДНК при созревании лимфоцитов
В период эмбрионального развития организма при размножении клеток—предшественниц лимфоцитов происходит выборочная репликация этих генов, при которой пропускаются некоторые из блоков. В результате получаются клетки, отличающиеся друг от друга набором блоков, кодирующих легкие и тяжелые цепи иммуноглобулинов. Для каждой из цепей возможно более тысячи вариантов сочетания блоков. Поскольку гены для легкой и тяжелой цепей реплицируются независимо друг от друга, число сочетаний блоков в одной молекуле превышает несколько миллионов.
Мутационный процесс создает дополнительный источник разнообразия структуры антител. Лимфоцит с уже готовыми собранными генами может синтезировать несколько различных антител . Поэтому для каждого поступающего в организм антигена находится лимфоцит, синтезирующий подходящее антитело, даже если организм с ним ранее не встречался.
Незапрограммированные перестройки генома. К таким перестройкам относят перемещения мобильных генетических элементов (МГЭ). Б. Мак Клинток -лауреат Нобелевской премии , в результате генетических исследований кукурузы обнаружила возможность перемещения некоторых участков хромосом с одной хромосомы на другую. При этом изменялось функционирование генов, расположенных рядом с перемещенным участком. Установлено, что перемещаться могут не любые участки хромосом, а имеющие определенную структуру . Мобильные генетические элементы обнаружены у всех живых организмов. У эукариот они могут составлять до 10% всего генома клетки.
Хотя мобильные элементы в целом являются «генетическими паразитами», вызывая мутации в генетическом материале организма хозяина и понижая его приспособленность за счёт траты энергии на репликацию и синтез белков паразита, но они являются важным механизмом изменчивости и обмена генетическим материалом между организмами одного вида и разными видами.
Вопросы Что такое запрограммированные и незапрограммированные перестройки генома? Почему любой организм может ответить синтезом антител на попадание в него любого антигена? Для чего сохраняются две большие хромосомы в зародышевых клетках аскариды, если в них нет генов, нужных для развития и функционирования организма?
Домашнее задание. Учить &43 , ответитьна вопросы в конце параграфа.
http://ru.wikipedia.org/wiki/%C8%ED%F4%F3%E7%EE%F0%E8%FF-%F2%F3%F4%E5%EB%FC%EA%E0 http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%BD%D1%83%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D1%83%D1%81 http://medkarta.com/?cat=article&id=26091 http://ru.wikipedia.org/wiki/%CC%EE%ED%EE%EA%EB%EE%ED%E0%EB%FC%ED%FB%E5_%E0%ED%F2%E8%F2%E5%EB%E0 http://images.yandex.ru/yandsearch?text=%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B0%20%D0%B2%20%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B0%D1%85&stype=image&lr=11230&noreask=1&source=wizhttp://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%8B
Спасибо за внимание!
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Перестройка в СССР
Презентация, сопровождающая ряд уроков по теме СССР в 1985-1991 гг....
Тест- презентация:"Последний шанс" системы: "перестройка" в СССР. 9-11 классы.
Тест - презентацию по теме: " Последний шанс" системы: " перестройка" в СССР для 9-го кл. удобно использовать для закрепления материала по этой теме. Задания разного уровня сложности....
Презентация и конспект урока для 9-го класса по теме:"Реформа политической системы:Цели,этапы,итоги". Перестройка 1985-1991 гг.
Презентацию по теме:" Реформа политической системы: цели, этапы, итоги".Перестройка в СССР 1985-1964 гг. Удобно использовать для сопровождения урока в 9-м классе по этой теме.План: 1. Кадровая революц...
оплодотворение, онтогенез, типы онтогенеза
презентации к урокам оплодотворние, онтогнез...
![](/sites/default/files/pictures/2016/07/29/picture-798091-1469782015.jpg)
рабочая программа элективного курса "Тайны генома"
рабочая программа элективного курса "Тайны генома"...
![](/sites/default/files/pictures/2016/07/29/picture-798091-1469782015.jpg)
программа элективного курса по биологии Тайны генома"
программа элективного курса по биологии "Тайны генома"...