Вопрос №7

Вопрос 6: Гипотеза Жакоба и Моно о внутриклеточной регуляции. Дифференциация и интеграция в развитии. Избирательная активность генов.

Ф. Жакоб и Ж. Моно выдвинули в 1961 году гипотезу оперона. По этой схеме гены функционально неодинаковы. Один из них - структурный ген, содержит информацию о расположении аминокислот в молекуле белка фермента, другие выполняют регуляторные функции, оказывающие влияние на активность структурных генов – гены – регуляторы. Структурные гены располагаются рядом и образуют блок – оперон. Они программируют синтез ферментов. Кроме того в оперон входят участки, относящиеся к процессу включения транскрипции. Вся группа генов одного оперона функционирует одновременно, поэтому ферменты одной цепи реакции либо синтезируются все, либо не синтезируется ни один из них. В самом начале структуры оперона находится ген – оператор, который включает и выключает структурные гены. Оператор контролирует ген – регулятор. Ген-регулятор кодирует синтез белка-репрессора. Репрессор в активной форме блокирует транскрипцию, считывание генетической информации прекращается и весь оперон выключается. До тех пор, пока репрессор связан с геном-оператором, оперон находится в выключенном состоянии. При переходе в неактивную форму ген-оператор освобождается, происходит включение оперона и начинается синтез соответствующей РНК с последующим процессом синтеза ферментов. Оперонная система представляет собой один из механизмов регуляции синтеза белка.

Дифференцировка клеток и избирательная активность генов.

До стадии бластулы все клетки тотипотентны – стволовые. Со временем тотипотентность снижается и появляются полипотентные (способны превращаться только в определенную ткань). У взрослых особей также сохраняется часть стволовых клеток.

В ядрах дифференцированных клеток большинство генов находится в репрессивном состоянии, число же активно работающих генов различно в различных тканях и органах на разных стадиях развития.

У эукариот существует путь регулирования генной активности – одновременное групповое подавление активности генов в целой хромосоме или ее большем участке. Это осуществляется белками-гистонами.

Клеточный цикл — это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или гибели.

Интерфаза -интеркинез, стадия жизненного цикла клетки между двумя последовательными митотическими делениями. Обычно различают гетеросинтетическую И., когда клетка растет, дифференцируется, осуществляет свойственные ей функции, и аутосинтетическую И., в течение которой происходит подготовка клетки к следующему делению. В зависимости от интенсивности синтеза дезоксирибонуклеиновой кислоты(ДНК) аутосинтетическую И., в свою очередь, делят на 3 периода: G₁ — пресинтетический, или постмитотический, S — синтетический и G₂ —постсинтетический. В G₁-периоде осуществляются накопление необходимых для деления клетки энергетических ресурсов, синтез рибонуклеиновой кислоты (РНК), идёт подготовка к удвоению молекул (репликации) ДНК; за счёт синтезированного в этот период белка увеличивается масса клетки и образуется ряд ферментов, необходимых для синтеза ДНК в следующем периоде И. В S-периоде происходит синтез ДНК, т. е. осуществляется репликация её молекул. В G₂-периоде синтез ДНК закончен, усиливается синтез РНК и белков, видимо, идущих на построение митотического аппарата

В клетках взрослого организма И, продолжается от 10 до 30 часов и больше; в быстроделящихся клетках И. длится несколько минут (например, в яйцах морского ежа на стадиях 2—4 бластомеров — 14 мин.).

Некоторые авторы выделяют в И. «нулевой период» — G₀ предшествующий периоду G₁. Наиболее отчётливо G₀проявляется в клетках, которые во взрослом организме, как правило, не делятся (под влиянием разных факторов они могут войти в G₁-период, пройти затем периоды S, G₁ и вступить в собственно митоз). Резкой границы между всеми периодами И., а также между митозом и И. не существует. Ряд авторов полагает, что периоды S и G₂ следует считать началом митоза — препрофазой, с которой и начинается репродукция клетки, а не относить их к И.