Дифференциальная активность генов

Все клетки организма, в каких бы тканях и органах они не находились, содержат полный набор генов, такой же, какой имела зигота. Но в каждой клетке действует только часть генов, связанная с дифференциацией данного типа клеток. Одни гены функционируют во всех клетках организма, напри­мер гены, контролирующие дыхание, проницаемость мембран, синтез АТФ и др., другие – только в определённых. Каждая клетка характеризуется своим набором активных генов. Чем больше специализированы клетки, тем меньше в них активных генов. Но разные гены работают не только в различных клетках, но и в разное время, в разные периоды развития особи.

Экспериментально доказано, что гены работают не всегда, есть определенная закономерность в очередности работы генов, неработающие гены сохраняются в клетке в течение всей ее жизни и, при определенных условиях, снова могут начать работать. Это явление называется дифференциальной активностью генов.

Под термином работа гена имеется в виду способность участка молекулы ДНК транскрибировать информационную РНК. Иначе говоря, ген работает тогда, когда с него снимаются копии в виде комплементарных молекул РНК, которая проникая в цитоплазму прикрепляется к рибосомам и на которой происходит синтез белка в соответствии с последовательностью расположения нуклеотидов.

Ген не работает – это означает, что с него копий не снимается и он не участвует в синтезе белка.

Гены в рабочем состоянии называются активными, в нерабочем – репрессивными.

В основе дифференциации тканей лежит различная активность генов. В специализированных клетках работает ограниченная группа генов, так как большая часть их репрессирована. Но ДНК и гены во всех клетках одинаковы, поэтому их активность должна определяться какими – то другими механизмами, включение которых не связано с действием генов. Таким образом механизмами активизации генов являются различия в структуре цитоплазмы, тканевая индукция и гормоны. Яйцеклетка созревает под контролем генов, определяющих разнокачественность частей цитоплазмы. В каждой части цитоплазмы активируются различные гены, что приводит в процессе размножения клеток к тканевой дифференциации. Затем в процесс вступает эмбриональная индукция – воздействие одних тканей зародыша на другие. Это воздействие выражается в активизации новых генов в индуцируемой ткани. Предполагают, что клетки ранее образующейся ткани выделяют вещества, способные активизировать работу генов, необходимых для дифференциации другой ткани (тканевая индукция).

Гормональная регуляция – наиболее хорошо изучает механизм активизации генов. Гормоны могут воздействовать на гены непосредственно, или вызвать появление в цитоплазме каких – то специфических веществ, действующих затем на гены. Так как гормоны представлены химическими соединениями различной природы и сложности, второе предположение считается обоснованным. Одни гормоны – очень сложные белки, другие – короткие цепочки полипептидов, третьи – простые производные аминокислот. Гормоны, проникая в клетку, разрушают гистоны или блокируют их вместе на отдельные локусы хромосомы. Хромосомная регуляция общей активности клетки и генная регуляция синтеза соответствующего фермента у растений осуществляется вместе с выходом семян из состояния покоя

Функциональные изменения хромосом выражаются в образовании своеобразных вздутий – пуффов. Пуффы – локусы хромосом, в которых осуществляется синтез и - РНК, т.е. происходит интенсивная работа генов.

Итак, генетическая информация в процессе развития организма реализуется в следующих последовательных и взаимосвязанных этапах:

1) Активация хромосом и генов под влиянием внутренних и внешних факторов дифференциации;

2) Образование хромосомных пуффов и синтез и – РНК на активированных генах;

3) Синтез специфических белков на матрицах и – РНК в рибосомах цитоплазмы;

4) Развитие дифференцированных клеток, признаков и свойств организма на основе преобразования белковых молекул в цепи сложных, после­довательно связанных биохимических и морфологических превращений.

Живой организм – саморегулирующаяся биологическая система. Существование этой системы обеспечивается непрерывным обменом веществ со средой, из которой она получает энергию и нужные химические вещества.

 

 

 

 

 

 

 

Литература:

1. Гуляев, Г.В. Генетика [Текст]: учебник для вузов / Г.В. Гуляев. – М.; Колос, 1984. – 351 с.

2. Практикум по генетике/ Е. П. Карманова, А. Е. Болгов; ПетрГУ. - Петрозаводск, 2004. - 204 с.

3. Основы современной генетики: учеб. Пос. для уч. в/у зав. / Б. Р. Мандель. — М.; Берлин: Директ-Медиа, 2016. — 334 с.

4. Митютько, В. Наследование при моно- и полигибридном скрещивании: учебно-методическое пособие по генетике: [16+] / В. Митютько; Министерство сельского хозяйства РФ, Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. – Санкт-Петербург: СПбГАУ, 2013. http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=564276

5. Митютько, В. Закономерности передачи и наследования признаков: учебно-методическое пособие по генетике: [16+] / В. Митютько; Министерство сельского хозяйства РФ, Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. – Санкт-Петербург: СПбГАУ, 2010. http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=564274

6. Инге-Вечтомов С. Г. И 59 Генетика с основами селекции: Учеб. для биол. спец. ун-тов. — М.: Высш. шк.,1989. — 591 с.