Многие прокариоты способны к движению, оно осущ. с помощью жгутиков.
Особенности строения прокариотической клетки
В клетках прокариот отсутствуют постоянные двумембранные и одномембранные органоиды: пластиды и митохондрии, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и их производные. Их функции выполняют мезосомы – складки плазматической мембраны. У фотоавтотрофных прокариот имеются разнообразные мембранные структуры, на кот протекают реакции фотосинтеза. Специфическим веществом клеточной стенки прокариот является муреин (у некоторых прокариот он отсутствует). По характеру окрашивания клеточной стенки различают грамположительные и грамотрицательные бактерии. Поверх клеточной стенки часто имеется слизистая капсула.
Генетический аппарат прокариот представлен бактериальными хромосомами и плазмидами. Бактериальная хромосома – это кольцевая молекула ДНК длиной в несколько млн нуклеотидных пар, структура которой стабилизирована молекулами РНК и белкама. Область цитоплазмы, в которой находится бактериальная хромосома, называется нуклеоид. Существуют прокариоты, у которых бактериальная хромосома представлена множеством копий. Плазмиды – это мелкие кольцевые молекулы ДНК, несущие доп. ген. инфу.
Выход из клетки. Вирусы могут покинуть клетку после лизиса, процесса, в ходе которого клетка погибает из-за разрыва мембраны и клеточной стенки. Эта особенность есть у многих бактериальных и некоторых животных вирусов. Некоторые вирусы подвергаются лизогенному циклу, где вирусный геном включается путём генетической рекомбинации в специальное место хромосомы клетки-хозяйки. Тогда вирусный геном называется провирусом или профагом. Когда клетка делится, вирусный геном также удваивается. В пределах клетки вирус не проявляет себя; однако в некоторый момент провирус или профаг может вызвать активацию вируса, который может вызвать лизис клеток-хозяев. Оболочечные вирусы, в том числе ВИЧ, обычно отделяются от клетки путём отпочковывания. В ходе этого процесса вирус обзаводится своей оболочкой. Таким образом, клетка может продолжать жить и продуцировать в вирус.
Все организмы, имеющие клеточное строение, делятся на две группы: предъядерные(прокариоты) и ядерные(эукариоты). Клетки прокариот, к которым относятся бактерии имеют простое строение. В прокариотической клетке нет организованного ядра, в ней содержится только одна хромосома, которая не отделена от остальной части клетки мембраной, а лежит в цитоплазме. В ней записана вся наследственная инфа бактериальной клетки. Цитоплазма прокариот беднее, там находятся многочисл. мелкие рибосомы
Функциональную роль митохондрий и хлоропластов в клетках прокариот выполняют специальные, довольно простые мембранные складки. Клетки прокариот покрыты плазматической мембраной, поверх располаг. клеточная оболочка/слизистая капсула. Прокариоты являются независимыми клетками.
Помимо клеточных форм живых организмов имеются неклеточные формы жизни – вирусы. Они занимают промежуточное положение между живой и неживой природой. У них нет цитоплазмы и других клеточных органоидов. Свои осн. св-ва живого (обмен в-в и размнож.) они проявляют внутри др. кл-к. Вирусы состоят из многочисленных молекул белка и ген. материала, который представлен ДНК или РНК.
Открыл вирусы в к.XIX века рус. учёный Д.И.Ивановский при исследовании мозаичной болезни листьев табака. Вирусы могут поражать клетки любых организмов – растений, животных, бактерий. Вирусы бактерий – бактериофаги имеют более сложное строение и составляют отдельную группу вирусов. Они состоят из головы и хвостового отростка с нитями. В головке содержится нуклеиновая кис-та, а хвостовые нити осущ. поиск бактерий и прикрепляются к ней. ДНК-фага через канал в хвостовом отростке выпрыскивается в бактер-ую клетку. Вирусы являются на внутриклеточном уровне паразитами.
Биологическое значение вирусов опред. их способностью вызывать различ. заболевания. Например, грипп, корь, оспа, СПИД, вирусные гепатиты.
Применение вирусов. В науках о жизни и медицине. С точки зрения материаловедов, вирусы можно рассматривать как органич. наночастицы. Их пов-ть несёт спец. приспособления для преодоления биолог. барьеров клетки-хозяина. Точно определены форма и размер вирусов. Вирусы часто используют в материаловедении как «подмости» для ковалентно связанных поверхностных модификаций. Одно из примечательных качеств вирусов: они специально «подогнаны» направленной эволюцией под клетки, выступающие хозяевами. Искусственные вирусы. Многие вирусы могут быть получены с нуля, а первый искусств. вирус был получен в 2002г. Несмотря на некоторые неправильные трактовки, при этом синтезируется не сам вирус, а его геномная ДНК или комплементарная копия ДНК его генома. Вирусы как оружие. Спос-сть вирусов вызывать опустошительные эпидемии среди людей порождает панику, что вирусы могут исп-ся как биологич. оружие.
Сцепленное наследование — феномен скоррелированного наследования определённых состояний генов, расположенных в одной хромосоме.
Кроссинговер наблюдается в виде расцепления у потомства тех аллелей генов и состояний признаков, которые были сцеплены у родителей.
Наблюдения, проведённые Морганом, показали, что вероятность кросс-ра между различными парами генов разная, и появилась идея создать генные карты на основании частот кроссинговера между разными генами. Первая генная карта была построена студентом Моргана, Альфредом(англ.) в 1913 г.
Расстояние между генами, расположенными в одной хромосоме, опред. по проценту крос-ра между ними и прямо пропорционально ему. За ед расстояния принят 1% крос-ра. Чем дальше гены находятся друг от друга в хромосоме, тем чаще между ними будет происходить кроссинговер.
Генетическая карта — схема расположения структурных генов и ген. маркеров в хромосоме.
Первоначально взаимное расположение генов в хромосомах определяли по частоте крос-ра между ними. Соответствующее ген. расстояние измеряли в сантиморганах. При таком методе ген. картирования физ. расстояние между генами нередко отличалось от их ген. расстояния. При совр. методах ген. картирования расстояние между генами изм-ся в тыс. пар нуклеотидов.
При создании ген. карты устанавливают послед-ти расположения ген-их маркеров по длине всех хромосом на близком расстоянии друг от друга.
Ген. карта маркерных послед-тей должна облегчить картирование всех генов человека, особенно генов наследственных болезней, что является одной из осн. целей. За короткое время было генетически картировано несколько тыс. генов.
Наследование, сцепленное с полом — наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. Наследование признаков, проявляющихся только у особей одного пола, но не определяемых генами, наход-ся в половых хромосомах, наз-ся наследованием, ограниченным полом.
Наследованием, сцепленным с X-хромосомой, называют наследование генов, когда муж. пол гетерогаметен и харак-ся наличием Y-хромосомы, а особи жен. пола гомогаметны и имеют две X-хромосомы. Таким типом наследования обладают все млекопитающие и человек, большинство насекомых и пресм-ся.
Наследованием, сцепленным с Z-хромосомой, называют наследование генов, когда жен. пол гетерогаметен и характеризуется наличием W-хромосомы, а особи муж. пола гомогаметны и имеют две Z-хромосомы. Таким типом наследования обладают все представители класса птиц.
Изменчивость — разнообразие признаков среди представителей данного вида, а также свойство потомков приобретать отличия от родительских форм.
Различ несколько типов изменчивости: Наследственную и ненаследственную.
Индивидуальную и групповую(производной от индивидуальной).
Качественную и количественную.
Направленную и ненаправленную.
Мутационная теория/теория мутаций — раздел генетики, закладывающий основы генетической изменчивости и эволюции
Мутационная теория составляет одну из основ генетики. Она зародилась после зак.Менделя в нач. 20 ст. Она почти одновременно зародилась у Хуго де Фриза(1903) и отеч-го ученого-ботаника С.И.Коржинского(1899). Однако приоритет в первенстве и в большем совпадении изначальных положений принадлежит рос-му ученому.
Осн. положения мут-ой теории Коржинского - Де Фриза сводят к сл. пунктам:
Мутации внезапны, как дискретные изменения признаков,
Новые формы устойчивы
В отличие от ненаследственных изменений, мутации не образуют непрерывных рядов, не группируются вокруг какого-либо среднего типа.
Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными
Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследуемых особей
Сходные мутации могут возникать неоднократно
Исследования Х.Де Фриза проводились на различных видах, которые в ходе эксперимента не выщепляли мутации, а показывали сложную комбинативную изменчивость, поскольку эти формы являлись сложными гетерозиготами по транслокациям.
Строгое доказательство возникновения мутаций принадлежит В.Иоганнсену на основе экспериментов на самоопыляющихся линиях фасоли и ячменя — были исследованы массы семян, мутационное изменение этого признака и обнаружил В.Иоганнсен (1908—1913 гг).
Мёллер предложил делить мутации по хар-ру изменения функционирования гена на гипоморфные, аморфные, антиморфные и неоморфные.
В совр. учебной лит-ре используется и более формальная классификация, основанная на хар-ре изменения структуры отдельных генов, хромосом и генома в целом. В рамках этой классификации различают сл. виды мутаций:
Геномные — полиплоидизация (образование организмов или клеток, геном которых представлен более чем двумя наборами хромосом) и анеуплоидия (гетероплоидия) - изменение числа хромосом, не кратное гаплоидному набору.
При хромосомных мутациях происходят крупные перестройки структуры отдельных хромосом. В этом случае наблюд. потеря или удвоение части (дупликация) ген. материала одной или нескольких хромосом, изменение ориентации сегментов хромосом в отдельных хромосомах (инверсия), а также перенос части ген. материала с одной хромосомы на другую (транслокация).
На генном уровне изменения первичной структуры ДНК генов под действием мутаций менее значительны, чем при хромосомных мутациях, однако генные мутации встречаются более часто. В результате генных мутаций происходят замены, делеции и вставки одного или нескольких нуклеотидов, транслокации, дупликации и инверсии различных частей гена. В том случае, когда под действием мутации изменяется лишь один нуклеотид - точечная мутация.
Наследственные заболевания — заболевания, возникновение и развитие которых связано с дефектами в наследственном аппарате клеток, передаваемыми по наследству через гаметы. Наследственные заболевания обусл. нарушениями в процессах хранения, передачи и реализации ген. инфы.
От наследственных заболеваний следует отличать врождённые заболевания, которые обусловлены внутриутробными повреждениями, вызванными инфекцией (сифилис или токсоплазмоз) или воздействием иных факторов на плод во время беременности. Наследственные болезни и врождённые заболевания представляют собой два частично перекрывающихся множества.