Экзаменационный билет № 8

1. Структурно-функциональные признаки сходства и различия между грибами, растениями и животными.

признак	грибы	растения	животные
питание	Гетеротрофы, сапрофиты	фотоавтотрофы	гетеротрофы
строение	Тело не дифференцировано на органы	Есть дифференциация на органы и ткани	Дифференцированы на органы и ткани
	Отсутсвует сложное строение внутренних органов	Разделение на стелу и ткани (колленхима и ксилема)	Сложное строение внутр органов и систем органов.
НС	отсутствует	отсутствует	Различная степень сложности НС
Образ жизни	Прикрепленный, паразитический	прикрепленный	Паразитический, прикрепленный, свободный
Запасание веществ	гликоген	крахмал	Гликоген
Строение клетки	Клет.стенка плотная, в наличие хитин, целлюлоза. Нет пластид	Твердая клет.стенка из целлюлозы. Наличие пластид. Имеется центральная вакуоль	Нет клеточной стенки Нет пластид. Вакуоли нет
рост	неограниченный	неограниченный	До определенных размеров
размножение	Половое, бесполое, вегетативное	Половое, бесполое, вегетативное	Половое, вегетативное, почкование

2. Закономерности цитоплазматического наследования. Критерии цитоплазматического, внеядерного наследования.

3. Основные правила репликации: начало репликации в определенной точке на хромосоме, одновременная репликация обеих цепей, репликация короткими фрагментами. Понятие о репликоне. Особенности репликации хромосом эукариот.

Экзаменационный билет № 11

1. Основные законы развития царства животных

Некоторые приспособления имеют более общее значение и не только позволяют животному обитать в разнообразных условиях среды, но и обусловливают высокую пластичность его организации. Такие приспособления, названные А. Н. Северцовым ароморфозами, затрагивают жизненно важные органы и ведут к общему подъему организации и жизнедеятельности. Они открывают дорогу дальнейшим эволюционным преобразованиям. Путем ароморфозов, вероятно, совершался эволюционный переход от одних больших групп к другим (например, от одного класса или типа к другому).

С другой стороны, очень часто происходят узкие приспособления к строго определенным и ограниченным условиям среды. Они носят характер специализации, при которой существование в иной среде становится невозможным, ограничивают возможность дальнейшей прогрессивной эволюции и называются частными приспособлениями - идиоадаптациями (А. Н. Северцов).

Результатом дивергентного развития всегда бывает возрастающее расхождение эволюционирующих ветвей. Начальная фаза эволюционного процесса внутри одного вида проявляется в распадении его на местные географические или экологические формы или разновидности, которые при дальнейшей эволюции дивергируют все более и более и, наконец, становятся видами.

Сплошь и рядом, однако, наблюдается вторичное сходство в организации неродственных форм, уже далеко разошедшихся вследствие дивергенции. Это сходство - схождение признаков, или конвергенция, развивается как приспособление к одинаковым условиям среды. Так, например, сидячий образ жизни у водных животных независимо от их родства и систематического положения приводит к формированию сходных черт строения - тело приобретает более или менее полную лучистую (радиальную) симметрию, на полюсе, обращенном от субстрата, вокруг рта развивается венчик щупалец, питание принимает пассивный характер и часто осуществляется подгоном ресничками взвешенных в воде пищевых частиц, иногда анальное отверстие смещается на верхнюю сторону животного, а кишечник становится петлеобразным, часто развивается способность к бесполому размножению. 

Иногда сходные признаки развиваются независимо, но в более или менее родственных ветвях в результате эволюции в сходной среде. Это явление именуется параллельным развитием.

Живой организм представляет единое целое, в котором все части и органы взаимосвязаны. Когда в эволюционном процессе изменяются строение и функции одного органа, то это неизбежно влечет соответственные или, как говорят, коррелятивные изменения и в других органах, связанных с первыми физиологически, морфологически, через наследственность и т.д.

Закон корреляции, или соотносительного развития органов, был открыт Ж. Кювье (1812). Пользуясь этим законом, нередко удается реконструировать целый ископаемый организм по частям, например по части скелета.

У насекомых отчетливо выступает корреляция между органами дыхания и кровеносными сосудами. При сильном развитии трахей, доставляющих кислород непосредственно к месту его потребления, кровеносные сосуды становятся излишними и исчезают.

Эволюция организмов всегда сопровождается дифференциацией частей и органов (Мильн-Эдвардс, 1851). Дифференциация состоит в том, что первоначально однородные части организма постепенно все более отличаются друг от друга как по форме, так и по отправлениям или подразделяются на разные по функции части. Специализируясь для выполнения определенной функции, они в то же время утрачивают способность выполнять иные функции и тем самым становятся в большую зависимость от других частей организма.

Следовательно, дифференциация всегда приводит не только к усложнению организма, но и к подчинению частей целому - одновременно с морфофизиологическим расчленением организма происходит обратный процесс формирования гармонического целого, называемый интеграцией.

В эволюции животных имеет место олигомеризация (уменьшение числа) гомологичных (имеющих общее происхождение) органов (В. А. Догель, 1936, 1954). Оно реализуется в эволюции всех основных филогенетических стволов многоклеточных животных. Уменьшение числа органов сопровождается прогрессивной морфологической и функциональной дифференцировкой их. При возникновении в процессе эволюции крупных групп животных происходят большей частью значительные перестройки организации, ведущие к возникновению новых органов.

2. Особенности генетического анализа у бактерий. Роль микроорганизмов в повышении разрешающей способности генетического анализа. Метод селективных сред.

Генетический анализ у бактерий основан на использовании процессов, ведущих к рекомбинации: конъюгации, трансформации, трансдукции, а также на переносе генетического материала с помощью плазмид — F-факторов, факторов устойчивости и др.

При конъюгации в клетку-реципиент переносится обычно мень­ше половины бактериального генома, и очень редко весь геном. При трансдукции размеры переносимого фрагмента определяются емкостью оболочки бактериофага, но они не превышают 1/100 длины хромосомы Е. coli, т. е. составляют участки до 3,2 х 10⁴ п. н. При трансформации фрагменты, включаемые в геном бактерий, имеют сопоставимую длину: от 1,5 до 20 х 10³ п. н. Таким образом, «зигота» бактерий всегда является частичной зи­готой или мерозиготой.

Конкретные задачи генетического анализа диктуют выбор того или иного метода введения генетического материала в клетки- реципиенты. Так, прерываемая конъюгация позволяет установить последовательность генов на хромосоме. Однако этот метод не­удобен при картировании маркеров, разделяемых 1—2 мин карты. В этих случаях необходимо картирование по трем точкам, которое проводят как на основе конъюгации, так и на основе транс­дукции или трансформации. Для интеграции линейного фрагмента, внесенного в клетку, требуется двойной кроссинговер с кольцевой хромосомой.

При конъюгационном картировании предварительные данные о грубой локализации исследуемого гена с помощью прерываемой конъюгации позволяют выбрать селективный маркер, по которому отбирают рекомбинантов. Такой маркер должен находиться за пределами исследуемого участка — дистально по отношению к точке начала переноса бактериальной хромосомы. При этом ис­следуемый ген или гены вводятся с фрагментом хромосомы Hfr. Клетки F~ должны также иметь селективный маркер (например, устойчивость к стрептомицину), для того чтобы отбирать клетки- реципиенты, в которых и происходит рекомбинация.

Предположим, что при скрещивании Hfr ABC X F~~abc селек­тивным маркером служит ген А и при этом неселектируемый ген В обнаружен у 95 % рекомбинантов, а ген С — у 60 %. Это ука­зывает, что частота рекомбинации между А и В составляет 5 %, а между А и С — 40 %. Так же можно установить частоту со­вместного наследования В и С среди рекомбинантов по гену А — 35 %. Таким образом, .порядок расположения генов А—В—С и расстояния между ними аддитивны.

Об относительном расположении маркеров при трансдукции судят по частоте совместного включения маркеров в частицу бакте­риофага (котрансдукции) при селекции трансдуктантов по одно­му из них. Аналогичные данные можно получить при трансфор­мации.

Трансформацию и трансдукцию, а также учет частот реком­бинации при конъюгации обычно применяют для картирования на коротких участках бактериальной хромосомы. Общее располо­жение генов на хромосоме обычно определяют в опытах по пре­рываемой конъюгации.

Селективные среды - питательные среды, стимулирующие рост одних микробов и угнетающие рост др.. Селективные условия получают добавлением в среду хим. веществ или созданием условий культивирования, избирательно угнетающих рост нежелательных микробов. При выделении чистой к-ры из С.с. следует иметь в виду, что на ее поверхности могут присутствовать живые, не образующие колоний бактерии, к-рые при переносе на неселективную среду дают рост, что является одним из источников диагностических ошибок.

3. Кодирование генетической информации. Основные свойства генетического кода. Доказательства триплетности кода, неперекрываемости кодонов, коллинеарности кода.

Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

В ДНК используется четыре азотистых основания — аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (T), которые в русскоязычной литературе обозначаются буквами А, Г, Ц и Т. Эти буквы составляют алфавит генетического кода. В РНК используются те же нуклеотиды, за исключением тимина, который заменён похожим нуклеотидом — урацилом, который обозначается буквой U (У в русскоязычной литературе). В молекулах ДНК и РНК нуклеотиды выстраиваются в цепочки и, таким образом, получаются последовательности генетических букв.

Белки практически всех живых организмов построены из аминокислот всего 20 видов. Эти аминокислоты называют каноническими. Каждый белок представляет собой цепочку или несколько цепочек аминокислот, соединённых в строго определённой последовательности. Эта последовательность определяет строение белка, а следовательно все его биологические свойства.

Реализация генетической информации в живых клетках (то есть синтез белка, кодируемого геном) осуществляется при помощи двух матричных процессов: транскрипции (то есть синтеза мРНК на матрице ДНК) и трансляции генетического кода в аминокислотную последовательность (синтез полипептидной цепи на мРНК). Для кодирования 20 аминокислот, а также сигнала «стоп», означающего конец белковой последовательности, достаточно трёх последовательных нуклеотидов. Набор из трёх нуклеотидов называется триплетом.

Свойства:

1. Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон).

2. Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.

3. Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов (не соблюдается для некоторых перекрывающихся геноввирусов, митохондрий и бактерий, которые кодируют несколько белков, считывающихся со сдвигом рамки).

4. Однозначность (специфичность, коллинеарность) — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте (однако, кодон UGA у Euplotes crassus кодирует две аминокислоты —цистеин и селеноцистеин)^[11]

5. Вырожденность (избыточность) — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.

6. Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности — от вирусов до человека (на этом основаны методы генной инженерии; есть ряд исключений, показанный в таблице раздела «Вариации стандартного генетического кода» ниже).

7. Помехоустойчивость — мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.

Если бы кодоны перекрывались, то замена одной пары основа­ний должна была бы приводить к замене сразу двух или трех аминокислот в белках. Такое предположение противоречит всем данным о мутационных заменах аминокислот, которые были по­лучены к тому времени. Обычно одна мутация приводит к замене одного аминокислотного остатка. Следовательно, код неперекрывающийся.

Колинеарность гена и кодируемой им полипептидной цепи

Представление о том, что в гене закодирована информация о первичной структуре белка, было конкретизировано Ф. Криком в его гипотезе последовательности, согласно которой последова­тельность элементов гена определяет последовательность амино­кислотных остатков в полипептидной цепи.

Это положение было экспериментально доказано уже после рас­шифровки генетического кода. Справедливость гипотезы последовательности доказывает ко­линеарность структур гена и кодируемого им полипептида. Это было показано в 1964 г. с использованием гена trp А Е. coli и кодируемой им а-субъединицы фермента триптофансинтетазы, а в дальнейшем ряда других моделей.

Ч. Яновский с сотрудниками определили последовательность 75 аминокислотных остатков из 267 составляющих а-субъединицу триптофансинтетазы Е. coli. На этом участке вследствие мутаций в гене trp А были зарегистрированы замены семи аминокислотных остатков. Семь аминокислотных остатков заменялись на девять новых вследствие мутирования в девяти точках.

Все девять мутаций были картированы на основе количествен­ного критерия в попарных скрещиваниях с использованием трансдукции при помощи фага Р1, а также путем качественного теста с применением метода перекрывающихся делеций. Располо­жение мутаций на карте гена и соответствующих им аминокис­лотных замен в полипептиде оказалось одинаковым, т. е. колинеарным.