- •Кафедра биотехнологии
- •Тема 1 митоз и мейоз
- •1.1 Деление клеток. Митотический цикл. Митоз
- •1.2 Периоды интерфазы и их значение в жизнедеятельности клетки. Значение митоза для поддержания в соматических клетках диплоидного набора хромосом
- •1.3 Стадии образования половых клеток
- •1.4 Сперматогенез и оогенез, их особенности
- •1.5 Мейоз. Первое мейотическое деление (редукционное). Второе мейотическое деление (эквационное). Оплодотворение
- •Тема 2 хромосомная теория наследственности
- •2.1 Типы двойного кроссинговера: двух-; трех-; четыреххроматидные обмены
- •2.3 Генная конверсия
- •Тема 3 структура и функции гена
- •3.1 Рекомбинационный анализ гена
- •3.2 Опыты с. Бензера (1961) на бактериофаге т4, доказывающие мутационную и рекомбинационную делимость гена. Метод перекрывающихся делеций. Функциональный тест на аллелизм – цис-транс-тест
- •3.3 Структура гена прокариотических организмов
- •3.4 Интрон-экзонная организация генов у эукариот
- •Тема 4 репликация. Репарация. Транскрипция
- •4.1 Основные типы репарации днк
- •4.2 Рестрикция-модификация днк
- •4.3 Транскрипция
- •4.4 Обратная транскрипция
- •Тема 5 наследственная и ненаследственная изменчивость. Мутации и их виды. Спонтанный и индуцированный мутагенез
- •5.1 Классификация изменчивости. Ненаследственная изменчивость и ее типы
- •5.2 Наследственная изменчивость и ее типы
- •5.3 Мутагены и метагенез
- •5.4 Классификация мутаций на хромосомном уровне
- •Тема 6 группы крови и наследственный полиморфизм белков
- •6.1 Понятие о группах крови и методах их изучения
- •6.2 Системы групп крови сельскохозяйственных животных и рыб. Номенклатура
- •6.3 Иммуногенетическая несовместимость, ее последствия (гемолитическая болезнь жеребят и поросят) и меры профилактики
- •6.4 Биохимический полиморфизм белков и его генетическая природа. Методы определения, характер наследования
- •6.5 Использование групп крови и биохимического полиморфизма в практике животноводства и рыбоводства
- •Тема 7 генетика поведения
- •7.1 Генетика поведения животных
- •7.2 Генетические основы высшей нервной деятельности и поведения
- •7.3 Типы нервной деятельности и их значение в селекции на стрессоустойчивость и адаптацию к условиям среды
- •7.4 Влияние стрессовых факторов на поведение и адаптацию животных и рыб
- •7.5 Влияние доместикации, стабилизирующего отбора и селекции на поведение животных (опыты а. Н. Беляева и др.)
1.2 Периоды интерфазы и их значение в жизнедеятельности клетки. Значение митоза для поддержания в соматических клетках диплоидного набора хромосом
Интерфаза – это часть клеточного цикла между двумя последовательными делениями. Как правило, она занимает больше времени, чем само деление. Рассмотрим основные периоды интерфазы на примере эукариотической клетки.
Пресинтетический, или G1-период (от англ. gap – промежуток), начинается с момента образования новой клетки в результате деления материнской. Обычно это самый длительный период интерфазы и клеточного цикла в целом. В течение G1-периода молодая клетка интенсивно растет, в ней увеличивается количество органоидов и синтезируются различные соединения, необходимые для протекания процессов жизнедеятельности. В том числе образуются вещества, которые будут нужны для последующего удвоения молекул ДНК.
В пресинтетическом периоде каждая хромосома состоит из одной хроматиды. Следовательно, в G1-периоде число хромосом (n) и хроматид (с) в клетке одинаковое. Набор хромосом и хроматид диплоидной клетки в G1-периоде клеточного цикла можно выразить записью 2n2c.
В синтетическом, или S-периоде (от англ. synthesis – синтез), происходит удвоение молекул ДНК – репликация, а также удвоение центриолей клеточного центра (в тех клетках, где он имеется). После завершения репликации каждая хромосома состоит уже из двух идентичных сестринских хроматид, которые соединены друг с другом в области центромеры. Количество хроматид в каждой паре гомологичных хромосом становится равным четырем. Таким образом, набор хромосом и хроматид диплоидной клетки в конце S-периода (т. е. после репликации) выражается записью 2n4c.
Постсинтетический, или G2-период, продолжается от окончания синтеза ДНК (репликации) до начала деления клетки. В это время клетка активно запасает энергию и синтезирует белки для предстоящего деления (например, белок тубулин для построения микротрубочек, образующих впоследствии веретено деления). В течение всего G2-периода набор хромосом и хроматид в клетке остается неизменным – 2n4c.
После завершения интерфазы начинается деление клетки. Основным способом деления клеток эукариот является митоз, поэтому данный этап клеточного цикла обозначают как М-период. При митозе происходит спирализация хроматина. Это приводит к формированию компактных двухроматидных хромосом. После этого сестринские хроматиды каждой хромосомы отделяются друг от друга и затем попадают в разные дочерние клетки. Значит, дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза и вступающие в новый клеточный цикл, имеют набор 2n2c.
Некоторые клетки многоклеточных организмов, образовавшиеся при митозе, проходят далее G1-, S- и G2-периоды интерфазы и снова вступают в митоз. Это характерно, например, для клеток покровных эпителиев (росткового слоя эпидермиса кожи, эпителия желудочно-кишечного тракта и др.), красного костного мозга, образовательных тканей растений.
В отличие от них многие клетки после прохождения части G1-периода вступают в так называемый период покоя, или G0-период. Клетки, находящиеся в G0-периоде, выполняют свои функции в организме, однако в них не происходит подготовка к репликации. Это свойственно, прежде всего, высокоспециализированным клеткам – нейронам, клеткам сердечной мышцы, хрусталика глаза и др. Такие клетки, как правило, навсегда утрачивают способность к делению.
Однако некоторые клетки, пребывающие в G0-периоде (например, клетки печени, эндокринных желез, лейкоциты), сохраняют способность к выходу из периода покоя, продолжению клеточного цикла и последующему делению. Такое явление наблюдается, например, при повреждении органа, в состав которого данные клетки входят.
В результате митоза все дочерние клетки содержат одинаковый набор хромосом и одни и те же гены. Следовательно, митоз – это способ деления клетки, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клетками, обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом.
Функционирование органов и тканей многоклеточного организма было бы невозможно без сохранения одинакового генетического материала. Митоз обеспечивает такие важные процессы жизнедеятельности, как эмбриональное развитие, рост, поддержание структурной целостности тканей при полной утрате клеток в процессе их функционирования (замещение погибших эритроцитов, эпителия кишечника и пр.). восстановление органов и тканей после повреждения. Стоит отметить, что образование гамет у растений тоже происходит в процессе митоза (из гаплоидной споры образуются 2 гаплоидные гаметы).