kaskada morfogenu bicoid

morfogen jest transkrybowany w komórkach wspomagających. Następuje jego transkrypcja i powstaje mRNA bcd. Na podstawie tego mRNA jest syntetyzowane białko- białko bcd. Owo białko bcd jest czynnikiem uruchamiającym translację mRNA hchb (genu hunchback), który to z kolei bierze udział w tworzeniu tylnej części ciała

1. jaki mechanizm sprawia, że skutki dobory naturalnego wyglądają na "celowe"?
2.wymień 5 dowolnych rodzin genów i nazwij procesy za które każda z tych rodzin odpowiada.

1. Dobór naturalny jest jednym z dwóch podstawowych mechanizmów zmieniających skład puli genowej populacji naturalnych. Działa poprzez:

•Zróżnicowane przeżywanie osobników.

•Zróżnicowana reprodukcja osobników.

Dobór naturalny powoduje „wybranie” z pośród istniejących rozwiązań najtrwalszych, najbardziej dostosowanych do danych warunków życia.

Między innymi dlatego, że wybór ograniczony jest do już istniejących rozwiązań mamy do czynienia w świecie żywym z wieloma niedoskonałymi rozwiązaniami. Na danym etapie ewolucji nie może powstać duża zmiana zupełnie od nowa – ewolucja buduje na tym co już jest.

Przykłady takich niedoskonałości: kręgosłup źle się sprawdza przy wyprostowanej pozycji ciała, straciliśmy zdolność syntezy wielu witamin – musimy je dostarczać do naszego organizmu itp.

2. Rodziny genów (duplikacja + dywergencja)

– geny homeotyczne (homeobox, hox, mad-box)

– miozyny, tubuliny

– globiny krwi

– rodopsyny

– kinazy (enzymy odpowiedzialne m.in. za fosforylację białek)

– geny kodujące czynniki transkrypcyjne

– geny t-RNA

Dlaczego mutacja punktowa polegająca na utracie lub dobudowaniu 1 nukleotydu może mieć poważniejsze skutki niż dobudowanie lub utrata 3 nukleotydów?

 

W wyniku delecji (utrata) lub inercji(włączenie z) punktowej liczby zasad różnej od 3 występuje ,,poślizg”- zmiana sekwencji odczytu, bardzo groźna dla całego genomu. Może zmienić znaczenie zapisu od miejsca powstania tej mutacji, aż do końca chromosomu, a przynajmniej do końca sekwencji transkrybowanych, w obrębie których nastąpiła mutacja. Poślizg może zupełnie zmienić sens zapisu, więc zmiany o 1 lub 2 zasady mają poważniejsze skutki niż zmiany o 3 zasady lub wielokrotność 3.

 

 Mutacja punktowa powoduje:

 

 •  przesunięcie otwartej ramki odczytu – poprzez insercję lub delecję pojedynczego nukleotydu. Wiąże się to ze zmianą całej sekwencji białka poniżej mutacji, zatem może znacząco wpływać na fenotyp.

•  mutacja missens – zmiana pojedynczego nukleotydu w kodonie powoduje zmianę aminokwasu w kodowanym białku. W zależności od położenia aminokwasu mutacja taka może, ale nie musi wpływać na fenotyp.

•  mutacja nonsens - zmiana pojedynczego nukleotydu w kodonie powoduje, że trójka kodująca aminokwas zmienia się w jeden z trzech kodonów stop, zatem produkowane białko będzie krótsze, co zwykle wiąże się z jego niefunkcjonalnością.

Dlaczego uważamy, że pierwszym replikującym się polimerem były cząsteczki RNA? Jakie dodatkowe przesłanki wskazują na kluczową rolę RNA w ewolucji genomów?

 

Pierwszymi samo replikującymi się cząsteczkami były cząsteczki RNA, które wykorzystywały rybonukleotydy z otoczenia, żeby się powielić: stanowiły one zarówno materiał genetyczny (matrycę) jak i enzym zdolny do jej odtworzenia (genotyp i fenotyp- 2 w 1). DNA jest modyfikacją RNA- przejął funkcję matrycy ze względu na swoja stabilność. Natomiast białka nie mają zdolności do samo powielania- zatem żadna cecha nabyta białka, żadna „super- kombinacja” aminokwasów powstała spontanicznie, nie może być przekazana potomstwu. Białka nie mogą pełnić roli „praprzodka”.

Dodatkowe przesłanki:  W dzisiejszym świecie żywym kompleksy RNA- białko

(rybonukleoproteiny) pełnią kluczowe role w metabolizmie:

1.      Rybosomy są rybonukleoproteinami.

2.      Bardzo wiele enzymów ma rybonukleotydy lub ich pochodne w swoim aktywnym centrum.

3.      Replikacja DNA i regulacja aktywności genów opiera się na interakcji RNA i białek.

4.      Ponadto ponad połowa białkowych enzymów swoją aktywność zawdzięcza niebiałkowym kofaktorom.

 

Białka mają lepsze właściwości katalityczne od RNA, oraz lepsze właściwości budulcowe – są jednak niesamodzielne.

 

 

.Jakie odkrycia z dziedziny genetyki molekularnej wskazują na jedność świata żywego na Ziemi, jego wspólne korzenie i ewolucyjny rozwój?

Kod genetyczny jest identyczny w całym świecie żywym na Ziemi: ten sam u wirusów, bakterii i człowieka.

Jednakowe są zasady zapisu i odczytywania informacji genetycznej u wszystkich organizmów.

 

 Skąd pochodzą substancje sygnałowe rozmieszczone w jaju D. melanogaster? Czy są zdeponowane jako białka czy mRNA, czy jakieś inne substancje?

Za polaryzację jaja odpowiedzialne są geny matczyne. Nazywane morfogenami. Uruchamiane są przed zapłodnieniem w komórkach matki, ale oddziaływanie ich produktów obserwujemy dopiero w trakcie rozwoju zarodka. Znane są 4 grupy morfogenów muszki odpowiedzialnych za prawidłowy rozwój morfologiczny ciała. Morfogeny rozpoczynają kaskady sygnalizacyjne.
3 morfogeny są odpowiedzialne za polaryzację ciała przód- tył, a czwarta za polaryzację grzbieto-brzuszną. Produktem morfogenów są albo regulatory transkrypcji, albo substancje, które spowodują powstanie takiego regulatora
w trakcie rozwoju zarodka. Są zdeponowane jako mRNA.