Генетическая информация в клетке. Хромосомный набор соматической и половой клетки. Решение биологической задачи (Б 1).

Кариотип (хромосомный набор клеток)

Для того чтобы понять, как происходит оплодотворение и развитие нового организма, необходимо знать те биологические структуры и механизмы, которые отвечают за этот процесс.

Хромосомы — основные структурные элементы клеточного ядра, в которых содержится наследственная информация.

Рис. 103. Хромосомы соматической клетки человека: а) женского организма, б) мужского организма (1-22 — соматические хромосомы: XX — половые хромосомы женского организма; XY — половые хромосомы мужского организма)

Основой хромосомы является одна молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), соединённая с разными белками.

Участок молекулы ДНК, который отвечает за наследование определённого признака, называется геном.

Ген — это материальная единица наследственности.

Совокупность генов организма называют генотипом.

Рис. 104. Схема основных этапов мейоза

Каждый биологический вид имеет только присущий ему набор хромосом в клетке, который отличаются количеством, размерами, формой (рис. 103), и называется он кариотипом (с гр. орех, ядро ореха и форма, тип).

Хромосомы соматических клеток (клеток тела, неполовых клеток) всегда парные, то есть в ядре есть по две одинаковые по строению и размерам хромосомы. Они называются гомологическими, а парный набор хромосом — диплоидным (с гр. двойной). В соматических клетках организма человека насчитывается 46 хромосом, или 23 пары. У мужчин и женщин 22 пары хромосом одинаковые, их называют аутосомами и обозначают латинской буквой А. Последняя 23-я пара хромосом у мужчин и женщин отличается. Это — половые хромосомы. У женщин эта пара представлена двумя одинаковыми хромосомами, которые обозначают латинскими буквами XX. У мужчин одна из половых хромосом такая же, как у женщин (X-хромосома), а другая значительно меньше, имеет иную форму, и её обозначают латинской буквой Y. Хромосомный набор соматических клеток можно записать так: 44A + XX — у женщины, 44A + XY — у мужчины. Материал с сайтаhttp://worldofschool.ru

Рис. 105. В соматической клетке (и оплодотворённой яйцеклетке) одна хромосома из каждой пары получена от матери, другая — от отца

Зрелые половые клетки имеют гаплоидный (с гр.одиночный, простой) набор хромосом — 23 хромосомы. Набор хромосом в половых клетках формируется в результате особенного типа клеточного деления, что ведёт к уменьшению (редукции) количества хромосом. Такое деление называется мейозом (с гр. уменьшение) (рис. 104). Он происходит в половых железах и обеспечивает образование половых клеток, или гамет (с гр. жена). Процесс развития и формирования половых клеток, включающий также их мейотическое деление, называется гаметогенезом.

Женские половые клетки — яйцеклетки — всегда имеют одинаковый набор хромосом, который обозначается формулой 22 + X. Мужские половые клетки — сперматозоиды — имеют два варианта набора хромосом: 22 + X и 22 + Y.

СЕКРЕТЫ КОДА

Наследственность организма определяется набором генов (геномом). Ген — это участок молекулы ДНК, локализованный в хромосомах. Молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных вокруг общей оси длинных полинуклеотидных цепей. Отдельные нукле-отиды ДНК состоят из фосфорной кислоты, дезокси-рибозы и одного из азотистых оснований — аденина (А), тимина (Т), гуанина (Г) и цитозина (Ц).

Масса одного нуклеотида составляет приблизительно 345 у. е., что дает возможность, зная молекулярную массу ДНК, определить число нуклеотидов в ней.

Средняя длина гена около 1000 пар оснований, что составляет 340 нм вытянутой двойной спирали ДНК.

Один нуклеотид в молекуле ДНК занимает 0,34 нм, что позволяет определить длину того или иного фрагмента ДНК, зная количество нуклеотидов.

Важнейшим свойством нуклеиновых кислот является комплементарность нуклеотидов: А — ТиГ— Ц. В молекуле и-РНК вместо тимидилового нуклеотида имеется уридиловый, комплементарный адениловому (А-У). '

Исходя из этого и зная чередование нуклеотидов в одной цепи ДНК, можно построить недостающую цепь.

При решении задач принято считать, что белок состоит из 200 аминокислот, а молекулярная масса одной аминокислоты около 100 у. е.

Задача №1

Химический анализ показал, что 16% общего числа нуклеотидов данной и-РНК приходится на аденин, 29% — на гуанин, 42% — на цитозин.

Определите процентный состав азотистых оснований ДНК, «слепком» с которой является данная и-РНК.

Решение задачи №1

1). Определяем процентное содержание уридиловых нуклеотидов в и-РНК:

100% — (16% + 29% + 42%) = 13%.

2). Определяем процентный состав той из цепочек ДНК, «слепком» с которой является данная и-РНК:

А = 13% : 2 = 6,5%;

Т = 16% : 2 = 8%;

Г = 42% : 2 = 21%;

Ц = 29% : 2= 14,5%.

3). Вторая цепочка ДНК будет комплементарна первой:

А = 8%;

Т = 6,5%;

Г= 14,5%;

Ц = 21%.

4). В целом в молекуле ДНК процент нуклеотидов будет равен:

А = 6,5% + 8% = 14,5%;

Т = 8% + 6,5% = 14,5%;

Г = 21% + 14,5% = 35,5%;

Ц = 14,5% + 21% = 35,5%.

Ответ: А = 14,5%; Т = 14,5%; Г = 35,5%; Ц = 35,5%.

Задача №2

В молекуле ДНК на долю цитидиловых нуклеотидов приходится 18%. Определите процентное содержание других нуклеотидов в этой ДНК.

Решение:

1) т.к. Ц = 18%, то и Г = 18%;

2) на долю А+Т приходится 100% – (18% +18%) = 64%, т.е. по 32%

Ответ: Г и Ц – по 18%, А и Т – по 32%.