Билет № 6

1. Экспрессия генов в процессе биосинтеза белка. Геном человека.

Экспрессия генов — это процесс, в котором наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Экспрессия генов может регулироваться на всех стадиях процесса: и во время транскрипции, и во время трансляции, и на стадии пост-трансляционных модификаций белков.

Регуляция генов дает клеткам контроль над структурой и функцией и является основой дифференцировки клеток, морфогенеза и адаптации. Регуляция генов также является субстратом для эволюционных изменений, так как контроль за временем, местом и количественным фактором экспрессии гена может иметь эффект на функции генов в целом организме.

Существуют гены, кодирующие нематричную РНК (например, рРНК, тРНК), которые транскрибируются, но не транслируются в белки.

Геном человека — геном биологического вида Homo sapiens. В большинстве нормальных клеток человека содержится полный набор составляющих геном 46 хромосом: 44 из них не зависят от пола (аутосомные хромосомы), а две — X-хромосома и Y-хромосома — определяют пол (XY — у мужчин или ХХ — у женщин). Хромосомы в общей сложности содержат приблизительно 3 миллиарда пар оснований нуклеотидов ДНК, образующих 20 000—25 000 генов. В ходе выполнения проекта «Геном человека»содержимое хромосом находящихся в стадии интерфаза в клеточном ядре (вещество эухроматин), было выписано в виде последовательности символов. В настоящее время эта последовательность активно используется по всему миру в биомедицине. В ходе исследований выяснилось, что человеческий геном содержит значительно меньшее число генов, нежели ожидалось в начале проекта. Только для 1,5 % всего материала удалось выяснить функцию, остальная часть составляет так называемую мусорную ДНК. В эти 1,5 % входят гены, которые кодируют РНК и белки, а также их регуляторные последовательности, интроны и, возможно,псевдогены.

2. Филогенетические связи в природе. Естественная классификация живых форм. Основные типы животного мира. Доказательства монофилии.

Филогенезом называют историческое развитие органического мира в целом, а также отдельных систематических групп организмов (таксонов). Филогенез и его закономерности изучает отдельная биологическая наука - филогенетика.

Основополагающими принципами филогенетики являются:

1) дивергентный характер эволюционного процесса - расхождение признаков организмов разных филетических линий, возникших от общего предка;

2) монофилия - таксон любого ранга, происходит от единственного родоначалъного вида на основе дивергенции или адаптивной радиации, вследствие чего ряд групп организмов могут иметь одного общего предка.

Согласно современным представлениям, дивергенция - это результат развития групп организмов в различных условиях, в процессе которого они приобретают различные черты и удаляются друг от друга по степени сходства. Дивергенции способствует дизруптивный отбор, а также изоляция.

Филогенетическое дерево (эволюционное дерево, дерево жизни) — дерево, отражающее эволюционные взаимосвязи между различными видами или другими сущностями, имеющими общего предка.

Вершины филогенетического дерева делятся на три класса: листья, узлы и (максимум один) корень. Листья — это конечные вершины, то есть те, в которые входят ровно по одному ребру; каждый лист отображает некоторый видживых организмов (или иной объект, подверженный эволюции, например, домен белка). Каждый узел представляет эволюционное событие: разделение предкового вида на два или более, которые в дальнейшем эволюционировали независимо. Корень представляет общего предка всех рассматриваемых объектов. Ребра филогенетического дерева принято называть «ветвями».

Идея «дерева» появилась в ранних взглядах на жизнь, как на процесс развития от простых форм к сложным. Современные эволюционные биологи продолжают использовать деревья для иллюстрации эволюции, так как они наглядно показывают взаимосвязи между живыми организмами.

Живую природу Земли делят на пять царств: бактерии, простейшие, грибы, растения и животные. Царства, в свою очередь делятся на типы. Существует 10 типов животных: губки, мшанки, плоские черви, круглые черви, кольчатые черви, кишечнополостные, членистоногие, моллюски, иглокожие и хордовые. Хордовые – самый прогрессивный тип животных. Их объединяет наличие хорды – первичной скелетной оси. Самые высокоразвитые хордовые объединены в подтип позвоночных. У них хорда преобразована в позвоночник. Типы делятся на классы. Всего существует 5 классов позвоночных животных: рыбы, земноводные, птицы, рептилии (пресмыкающиеся) и млекопитающие (звери). Млекопитающие – самые высокоорганизованные животные изо всех позвоночных. Именно и них и пойдет речь на страницах нашего сайта.

Монофили́я (др.-греч. μόνος — «один», и φυλή — «семейный клан») — происхождение таксона от одного общего предка^[1]. Согласно современным представлениям, монофилетической в биологической систематике называют группу, включающую всех известных потомков гипотетического ближайшего предка, общего только для членов этой группы и ни для кого другого. Иногда монофилию в смысле принятого определения называют голофилией (см. ниже). В идеале, вся система живых организмов должна состоять из одних лишь монофилетических групп, поскольку только в отношении таких групп можно формулировать содержательные обобщения и только в их пределах возможны обоснованные экстраполяции. На деле многие группы оказываются не-монофилетическими (парафилетическими или полифилетическими). Учёные-систематики постоянно занимаются ревизией системы живых организмов с целью поиска не-монофилетических групп и их расформирования. Если полифилетические группы стали рассматривать как неприемлемые уже в начале XX века, то проблема парафилии была осознана значительно позже. Парафилетические группы долгое время смешивали с монофилетическими, поскольку до широкого распространения кладистического анализа в 1970-х годах разница между ними не казалась существенной.

Парафилетическую группу можно получить путем исключения из монофилетической группы одной монофилетической подгруппы. Например, если изъять из монофилетической группы рептилий (на иллюстрации закрашена голубым) птиц и выделить их в отдельный класс, то в таком виде группа Reptilia окажется парафилетической, поскольку не будет включать в себя всех потомков ближайшего общего предка подгрупп, входящих в нее (черепах, чешуйчатых рептилий и крокодилов). Это означает, что группа рептилий (без птиц) не может быть положительно охарактеризована синапоморфиями. Общие особенности, присущие рептилиям-без-птиц, будут состоять в отсутствии характерных особенностей птиц, при наличии неких фундаментальных сходств с птицами, унаследованными от общего предка всей группы в целом. Ещё сильнее заметеностаточный принцип формирования парафилетических групп на примере беспозвоночных. По сути, беспозвоночные — это любые животные, кроме тех, кто имеет позвоночник. Как понятно, содержательность таких остаточных определений (на основе отсутствия характерных особенностей) крайне низка.

3. Общая характеристика п/т хелицероносных. Паукообразные.

Общая характеристика. Наземные членистоногие, ведут родословную от палеозойских водных предков, близких к предкам ракообразных. В расчленении тела нет единообразия. Частый случай, когда сегменты головы и груди, сливаясь, образуют головогрудь. В наибольшей мере слияние сегментов тела представлено у клещей. Антенны отсутствуют, глаза только простые в количестве от одной до восьми пар. Членистых придатков шесть пар. Из них первые две пары: хелицеры и педипальпы — выполняют функцию антенн и челюстей. Остальные четыре пары — ноги. Брюшко обычно лишено ног, но у пауков они видоизменены в паутинные бородавки. У скорпионов ноги на брюшке закладываются в эмбриональном периоде, у взрослых они отсутствуют.

Паукообра́зные (лат. Arachnida) — класс членистоногих из подтипа хелицеровых (Chelicerata). Наиболее известные представители:пауки, скорпионы, клещи́.

Латинское название паукообразных происходит от греческого ἀράχνη «паук» (существует также миф об Арахне, которую богиня Афинапревратила в паука). Наука о паукообразных называется арахнология.

Размеры паукообразных варьируют от сотен микрон (некоторые клещи) до нескольких сантиметров. Длина тела аранеоморфных паукови сенокосцев обычно не превышает 2—3 см. Наиболее крупные представители класса (скорпионы, сольпуги и жгутоногие) могут достигать 20 см в длину. Ещё большими размерами обладают некоторые пауки-птицееды.

У паукообразных они несут относительно тонкую хитиновую кутикулу, под которой находится гиподерма и базальная мембрана. Кутикула предохраняет организм от потери влаги при испарении, поэтому паукообразные заселили самые засушливые районы земного шара. Прочность кутикуле придают белки, инкрустирующие хитин.

Органами дыхания служат трахеи (у фаланг, лжескорпионов, сенокосцев и некоторых клещей) или так называемые легочные мешки (ускорпионов и жгутоногих), иногда те и другие вместе (у пауков); у низших же паукообразных обособленных органов дыхания не имеется; эти органы открываются наружу на нижней стороне брюшка, реже — и головогруди, одной или несколькими парами дыхательных отверстий.

Пищеварительная система приспособлена к питанию полужидкой пищей.

Кишечник состоит из узкого пищевода, принимающего слюнные железы, желудка, снабженного парными и непарными отростками, и задней кишки, обыкновенно с расширеннойклоакой, впереди которой впадают выделительные, так называемые мальпигиевы железы.

Существуют и другие выделительные органы, так называемые коксальные железы.

Все паукообразные раздельнополы и в большинстве случаев демонстрируют ярко выраженный половой диморфизм. Половые отверстия располагаются на втором сегменте брюшка (VIII сегмент тела). Большинство откладывает яйца, но некоторые отряды живородящи (скорпионы, бихорхи, жгутоногие).