Раздел генетики изучающий действие генов в онтогенезе называется

Раздел генетики, изучающий действие генов в онтогенезе, называется генетикой индивидуального развития или генетикой онтогенеза. Онтогенез – процесс индивидуального развития организма.

Онтогенез включает деление клеток после образование зиготы, увеличение массы организма (рост) и структурно- функциональную дифференциацию составляющих его клеток. В результате в ходе онтогенеза формируются органы и ткани, выполняющие специализированные функции.

Какие механизмы приводят к тому, что дочерние клетки, ведущие свое начало от зиготы образуют при дальнейшем делении клетки, вступающие на разные пути развития? Потеницальная способность клетки дать начало в процессе развития организма новым специализированным типам клеток называется тотипотентностью.

Гигантская одноклеточная водоросль ацетобулярия: А. mediterranea. Б. А. crenulata

Андрогенез у тутового шелкопряда

Дж. Гердоном, используя африканскую шпорцевую лягушку Xenopus laevis, добился развития взрослой лягушки из энуклеированной яйцеклетки, в которую было пересажено ядро из эпителиальной клетки кожи лягушки или кишечника головастика, т. е. из дифференцированной клетки. Энуклеацию яйцеклетки проводили большими дозами ультрафиолетового облучения, что приводило к функциональной инактивации ее ядра.

Таким образом, было показано, что именно в ядре каждой клетки содержится наследственная информация, необходимая для развития целого организма со всем разнообразием его свойств и признаков. Именно ядро играет центральную роль в явлениях наследственности.

Дифференциация клеток начинается на ранних стадиях эмбриогенеза. Причем каждая клетка бластулы имеет свой собственный путь развития. Это явление получило название детерминации. Когда дифференциация заканчивается клетки переходят в стабильное диффенецированное состояние и сохраняют свою специфичность. В основе этого явления лежит эпигеномный тип наследования. Сущность его состоит в постоянном воспроизведении в ряду поколений соматических клеток такой органзации хромосом, которая позволяет функционировать строго определенным наборам генов.

Дифференцировка Процесс формирования специфических свойств у клеток в ходе онтогенеза

Дифференцировка характеризуетсяся изменениями клеточной структуры темпом развития (ускоренная или замедленная) степенью (малодифференцированные — высокодифференцированные клетки)

Дифференцировка клеток гистогенез совершаются в совокупности органогенез

По современным представлениям, в зачатке особи (например, в зиготе) заложена программа развития особи. В ходе онтогенеза происходит реализация этой программы в результате взаимодействия между ядром и цитоплазмой, между разными частями зародыша; в общем, между молекулярно-генетическими факторами, с одной стороны, и внутренней и внешней средой, с другой.

В онтогенезе высших организмов выделяют следующие этапы (периоды) онтогенеза: – предзародышевый (преэмбриональный) – развитие половых клеток (гаметогенез) и оплодотворение; – зародышевый (эмбриональный) – развитие организма под защитой яйцевых и зародышевых оболочек или под защитой материнского организма; – послезародышевый (постэмбриональный) – до достижения половой зрелости; – взрослое состояние – размножение, забота о потомстве, старение и гибель.

Регуляция «включения» или «выключения» генов в ходе онтогенеза называется дифференциальной экспрессией. Регуляция этого процесса может происходить на уровне любого известного генетического процесса: 1. Модификации ДНК (например, замена цитозина или гуанина на метилцитозин или метил-гуанин; метилирование оснований снижает активность генов). 2. Увеличения объема ДНК в клетке путем дифференциальной амплификации ДНК (например, многократное копирование генов р. РНК) или за счет образования политенных хромосом. 3. Программированных количественные изменения ДНК (например, изменение ориентации промотора). 4. Сплайсинга ДНК (например, вырезание участков генов, кодирующих антитела). 5. Диминуции хроматина – необратимой утраты части генетического материала в соматических клетках некоторых организмов (инфузорий, аскарид, циклопов). 6. Изменения активности целых хромосом (например, инактивация одной из двух X–хромосом у самок млекопитающих). 7. Изменения последовательностей ДНК с помощью подвижных

«Выключение» (репрессия) - подавление активности генов, одним из таких процессов является метилирование азотистых оснований. Метил Азотистые основания

Дифференциальная репликация Политенные хромосомы личинок некоторых насекомых Нефункционирующая хромосома Начальное развитие пуфа Максимально развитый пуф

Амплификация рибосомных (ядрышковых) генов

Дифференциальная транскрипция Функционирование хромосом типа ламповых счеток

Хромосомы типа ламповых щеток В них активны гены, обеспечивающие образование желтка для развития зародыша

Реорганизация ДНК в ходе образования генов иммуноглобулинов в Bлимфоцитах и клеточных рецепторов в Т-лимфоцитах

Геномный имринтинг Из пары аллельных генов гетерозиготы проявится не доминантный, а тот, который получен (например, от матери, если репрессирован ген в сперматозоиде, а в яйцеклетке он работает или от отца, если наоборот)

Диминуция хроматина – уменьшение его количества в ходе онтогенеза, была открытая немецким биологом Т. Бовери в 1887 г. У аскариды на самых ранних этапах развития из зародышевых клеток, которые потом становятся соматическими, выбрасывается та или иная часть генетического материала. Явление диминуции хроматина довольно редкое событие, тем не менее, сегодня оно известно не только у аскарид, но и других животных – циклопов, миксин, сциарид и др.

Схема диминуции хроматина у циклопов. Сверху вниз: хромосома до начала диминуции; во время диминуции, когда участки межгенной ДНК образуют петли; по окончании процесса: образовавшиеся на предыдущей стадии петли, вырезанные из хромосомы, превращаются в кольца (масштаб не соблюден). S 1, S 2, S 3 – структурные гены; перед ними в виде прямоугольников показаны регуляторные участки; мг. ДНК – межгенная ДНК, РХР – районы хромосомных разрывов

Диминуция хроматина