Модель гена

Таким образом, ген – это участок ДНК, имеющий слева 5’-конец (начало гена), а справа – 3’-конец (конец гена), между которыми расположены экзоны – кодирующие последовательности и интроны – не кодирующие последовательности ДНК. Ген – как сумма кодирующих последовательностей ДНК – это лишь часть генетического локуса. В состав генетического локуса входят различные регуляторные участки, необходимые для инициации или терминации транскрипции. К ним относятся оператор, промотор (это спейсеры), терминатор, энхансеры – усилители, сайленсеры – ослабители.

Свойства гена:

- аллельное состояние (2, 3 и более альтернативных варианта). В зависимости от сочетания аллелей может наблюдаться гомозиготность или гетерозиготность;

- дискретность – развитие разных признаков контролируется разными генами;

- дозированность – ген обусловливает развитие признака до определенного количественного предела (дозы). Например: размер ушной раковины, длина спинки носа;

- специфичность – определённый ген обусловливает развитие определённого (специфического) признака или их группы (плейотропное действие гена);

- стабильность – при отсутствии мутации ген передается в ряду поколений в неизменном виде.

Цитологические основы наследственности Клеточный цикл и деление клетки

Передача генетической информации осуществляется через размножение. В основе полового, бесполого и вегетативного размножения организмов лежит универсальный процесс – деление клетки. А значит, и сам процесс передачи наследственной информации связан с процессами, идущими во время клеточного деления.

Существует два основных типа деления клеток – это митоз и мейоз.

Клеточный цикл состоит из 4 периодов:

- пресинтетического (G₁) – молодая клетка, каждая хромосома представлена в виде одной нити ДНК,

- периода синтеза ДНК (её удвоение)(S) – происходит удвоение хромосом, каждая хромосома представлена двумя нитями.

- постсинтетического (G₂) – основной период жизни клетки, накопление питательных веществ, интенсивная жизнедеятельность,

- митоза или мейоза (М).

Митоз

Митоз состоит из нескольких фаз: профазы, прометафазы, метафазы, анафазы и телофазы. Репликация хромосом осуществляется в S-период интерфазы.

В профазе клеточного деления хромосомы спирализуются, укорачиваются и утолщаются. Становится заметным, что каждая хромосома состоит из двух хроматид. Ядерная мембрана растворяется, хромосомы оказываются в цитоплазме.

В прометафазе хромосомы начинают двигаться к экватору и выстраиваться вдоль него.

В метафазе формируется веретено деления, хромосомы образуют метафазную пластинку.

В анафазе происходит деление центромер. Хроматиды, ставшие дочерними хромосомами, разъединяются и расходятся к противоположным полюсам.

В телофазе реконструируется ядерная мембрана, формируются ядрышки, хромосомы становятся тонкими. Происходит деление цитоплазмы.

Мейоз

Мейоз – это два следующих друг за другом деления клетки, которые лежат в основе образования гамет.

Два деления мейоза условно называют мейоз I и мейоз II. В каждом делении различают профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

В профазе I происходит коньюгация гомологичных хромосом, образуются биваленты (парные коньюгирующие хромосомы).

Хромосомы в клетке представлены парами. Парные (схожие или гомологичные хромосомы) похожи по размеру, строению, окраске, числу генов. Коньюгация – это процесс слипания парных хромосом по всей длине. Во время конъюгации может происходить кроссинговер – обмен участками между несестринскими хроматидами. Причём обмениваются участками только две хроматиды.

В метафазе I разрушается ядерная мембрана. Биваленты образуют метафазную пластинку. Продолжается спирализация хромосом. В анафазе I происходит расхождение хромосом к полюсам, но, в отличие от митоза, расходятся хромосомы, состоящие из двух хроматид. Телофаза I характеризуется образованием ядерной мембраны и восстановлением структуры ядра.

После непродолжительной интерфазы наблюдают втрое деление. Но в данном случае удвоения хромосом не происходит.

Второе деление осуществляется по митотическому типу.