Выступление на заседании Методического объединения учителей биологии

Выступление на заседании Методического  объединения учителей биологии.

Занятие №2. Тепла: « Эволюция генома»

Уроки молекулярной биологии согласно тематическому планированию проводятся в 9 10 классах. За последние годы в данной области произошли важные открытия, изменились биологические и генетические определения, в учебной литературе появились неточности, не совпадающие  с ответами  в ЕГЭ. Много таких неточностей допускается в устных ответах учащихся, в письменных заданиях при выполнении олимпиад разного уровня.  В своём выступлении я остановлюсь на следующих вопросах: 1»Понятие ГЕНОМА» . 2, Геном ПРОКАРИОТ.  3 Геном ВИРУСОВ и ФАГОВ. 4 Гипотезы происхождения ВИПУСОВ.

«ГЕНОМ» -1920г. Ганс Винклер - совокупность генов характерных для гаплоидного набора хромосом данного вида организмов. Неточность первая - иногда трудно определить плоидность организмов. Особенно если в ряду поколений происходит полногеномная дупликация с последующей потерей некоторого количества хромосом.

Пример 1.

Размножение у споровых растений при чередовании поколений. Нельзя не принимать в расчёт плазмиды у прокариот и факторы плазмиды у прокариот и факторы цитоплазматическсй наследственности у эукариот, поскольку их нуклеотидные последовательности периодически включаются в состав основного генетического материала и могут его покидать.

Пример 2.

Кроме генов в составе ДНК есть и не кодирующие последовательности нуклеотидов, но их нельзя не учитывать. Если учёные не могут определить зачем они нужны, это не значит. что они бесполезные. Примером может служить программа «Геном человека « и количество «бесполезных « генов. К 2014 году их сократилось до 20% с 35%..Поэтому термин  «геном» - претерпел дрейф в сторону обозначения всей наследственной информации клетки. Также непросто однозначно определить понятие гена.

Пример 3.

Генетика даёт следующее определение: « Ген - единица передачи дискретной наследственной информации 1901г. Иогансен».  Молекулярная биология: «Молекула ДНК, которая в качестве основы включает матрицу для синтеза РНК». С этой РНК лежит в дальнейшем трансляция ( но это структурный ген), а имеются и т - РНК, р - РНК, малая ядерная РНК. Кроме матрицы (т. е. транскрипционной единицы) в составе гена обычно включающие к ней цис-регуляторы элементы (промотор, терминатор) и транс - регуляторные последователи (энхансеры, инсуляторы). Самый ранний этап эволюции генома его формирование в эпоху перехода от РНК мира (химический этап) к биологическому этапу. Сейчас РНК продолжает выполнять важные формы не только самостоятельно, но и в комплекте с белками, но РНК эволюционирует после одноцепочные ДНК оказалось более надёжным т. к. дезоксирибоза оказалась более стабильней и менее гидрофильные, кроме того у современной ДНК появилась возможность репарации многих точечных мутаций.

Геном прокариот.

ДНК - кольцевая, привязанная специальными белками к плазмолемме и чаще всего находится в единственном экземпляре.  Кроме неё, в цитоплазме могут быть не связанные с мембранами плазмиды.

С основной хромосомы прокариот в среднем составляет около 3 лет пар нуклеотидов, количество генов 2-3 тыс. на 1 ген приходит чуть больше тысячи пар нуклеотидов.

Примеры: Кишечные палочки Lxp = 4,6 мм пар нуклеотидов

Генов-4289 почему!

Для: 1. Усиленного выживания в пищеварительном тракте.

2. Чтобы изменить свою стратегию в зависимости от состояния иммунной  системы человека (хозяин). Следовательно, если количество генов увеличивается - появляется способность к сложной координации действий с действиями сородичей и конкурентов.

Пример:  миксобактерия - паразитирует грибы по данным 2008г-имеет самый крупный ген среди бактерий > 13 млн. пар нуклеотидов. Но если она переходит на паразиты особенно внутриклеточному паразитированию, то она пользуется метаболическими возможностями хозяина и поэтому обходится, гораздо меньшим числом своих генов.

Бьёт все рекорды по деградации  генома и даже по изменению функций генов, живущих внутри клеток эукариот симбионты.

Листоблошки - насекомые образует специальные бактериоциты для комфортной жизнк и размножение бактерий, у которых осталось только 182 структурных гена что особенно и - ггересно, значительная часть этих бактериальных генов теперь отвечает за жизнедеятельность не бактерий, а листобласты, в свою очередь гены - листобласты взяли на себя заботу о симбиотической жизни бактерий. Очень важное значение у прокариот хромосомы - кольцевые и плазмиды  (ПОЧЕМУ)

ОТВЕТ: 1. Не возникает проблемы концевой недорепликации.

2. Нет такого явления как старение клетки в ряду поколений.

3.  ГЕНОМ ВИРУСОВ  И ФАГОВ.

Наследственная информация вирусов и фагов может храниться в самой разной форме - виде единой либо 2 цепочек ДНК или РНК, это молекулы могут быть кольца линейными, их количество варьирует:

Например, вирус гриппа имеет 8 разных молекул РНК. Если вирус содержит одну цепь РНК, её обозначают знаком +, (в том случае если она является матрицей для синтеза полипептиды, если она комплементарно  к матрице).

Некоторые ДНК содержащие вирусы (простой герпес, мегавирус, мимивирус)  включает ещё и

м-РНК, чтобы сразу после внедрения в клетку начать трансляцию нужных белков.

Размер генома - от 4-5 генов (парвовирусы, фаги некоторые) -1260 и около 1,26 млн. пяр нуклеотидов (мегавирус).

В 1992г внутри морских амёб был обнаружен первый гигантский вирус, который из-за внешнего сходства с бактериями по аналогии с явлениями мимикрии назвали мимивирусом.

В геноме гигантов есть гены, которые обеспечивают репарацию своей ДНК, кодируют ферменты углеводного, липидного и аминокислот метаболизмы. Это вирусы настолько велики, что могут быть внутри мамавирусов обнаружены его собственный вирус (точнее вирофаг, получив имя Sputnik, который содержит 21 структурный ген и для своих нужд использует «подлаженный» мамавирусом под себя геном клетки хозяина.

Но на этом эволюция не завершается и в цитоплазме амёбы, и внутри мамавируса найден ещё один геномный паразит, названный трансповироном. Это двухцепочная ДНК, включающая 6-8 генов, которая может интегрироваться и в геном мамавируса ив ДНК вириофага, и использовать их для распространения по другим клеткам-хозяевам.

Происхождение вирусов и их положении среди остальных таксонов высокого ранга.

I. Наличие вироидов (молекул РНК с инфекционными свойствами), трансповиронов, вирофагов, вирусов гигантов похожих на прокариотов даёт почву для следующих выводов.

Связь эволюционная некоторых фагов с пласмидами бактерий. Крупные вирусы - результаты деградации клеточных органов. Поскольку многие их гены не имеют гомологов среди современного про и эукариот, высказывание генотипа о том, что предок этих гигантов вирусов был эволюционный обособлен от гипотетического предка архей, эубактерий и эукариот, что теоретически позволяет выделить этого предка в четвёртый домен живого.