Генетика человека с основами общей генетики. Руководство для самоподготовки
Шрифт:
Холодная М. А. Психология интеллекта: парадоксы исследования. – СПб., 2002.
Эфроимсон В. П. Генетика этики и эстетики. – СПб., 1995.
Тема 13. Генетика развития
Нашосновной тезис заключается в том, что существует некая генетическая программа, управляющая онтогенезом, и что в процессе развития важные решения принимаются относительно небольшим числом генов, несущих функции переключателей между альтернативными состояниями или путями.
Генетика развития изучает реализацию наследственной информации в ходе онтогенеза, т. е. путь от гена к признаку. Это направление заложили исследования немецкого зоолога В. Хеккера в 1920-е гг., который назвал его феногенетикой. У истоков феногенетики стояли такие выдающиеся ученые, как Т. Морган (США), Р. Гольдшмидт (Германия), Э. Хадорн (Швейцария), С. Уодингтон (Англия), Н. К. Кольцов (Россия).
Основной вопрос генетики развития был сформулирован еще Т. Морганом: «Каким образом молекулярно-генетические события в ходе онтогенеза детерминируют формообразовательные процессы?». Для биологии развития проблема детерминации имеет исключительное значение.
Содержание темы
Предмет генетики развития.
Детерминация – центральное явление в онтогенезе. Оопластическая сегрегация. Образование систем градиентов в яйцеклетке. Регуляторные гены в онтогенезе. Сегментация. Каскадный принцип взаимодействия регуляторных генов.
Клеточная дифференцировка. Дифференциальная экспрессия генов в онтогенезе. Эмбриональная индукция. Гомеозисные гены. Гомеобокс и гомеодомен. НОХ-гены млекопитающих. Гомеозисные мутации. Стволовые клетки. Тотипотентность.
Проблема обратимости детерминации. Клонирование. Химеры. Перспективы клонирования. Трансдетерминация.
Апоптоз. Общие закономерности регуляции процессов онтогенеза.
Основные понятия
Апоптоз – запрограммированная смерть клеток, которая реализуется генетической программой «самоубийства».
Гены «домашнего хозяйства» (housekeeping genes) – гены, связанные с поддержанием универсальных клеточных функций.
Гены «роскоши» – связаны с осуществлением специализированных клеточных функций, специфичных для отдельных типов клеток.
Гомеобокс – общие нуклеотидные последовательности гомеозисных генов.
Гомеозисные гены – регуляторные гены, контролирующие морфогенетические процессы внутри сегментов, т. е. направление развития каждого сегмента.
Детерминация – ограничение возможностей последующих дифференцировок, определяющее развитие клетки по специализированному пути.
Диминуция хроматина – уменьшение количества генетического материала в ходе онтогенеза.
Дифференциация – процесс специализации клеток, обуславливающий их морфофизиологические различия.
Кластеры – компактные группы генов.
Клон – клеточная популяция, возникающая из одной исходной соматической клетки.
Клонирование – процесс получения клона.
Оопластическая сегрегация – процесс формирования гетерогенности цитоплазмы яйцеклетки в ходе ее развития.
Сегментация – процесс разделения зародыша на сегменты.
Сегрегационные гены – гены, которые определяют количество будущих сегментов зародыша.
Стволовые клетки – недифференцированные клетки-предшественники других клеток, сохраняющие высокий потенциал развития у взрослого организма.
Тотипотентность – способность клетки развиваться в любом направлении.
Химеры – организмы, полученные агрегацией генетически различных клеток.
Эмбриональная индукция – влияние определенных клеточных структур, определяющее развитие других клеточных структур.
Задание для самостоятельной работы
1. Явление РНК-интерференции было открыто относительно недавно. Однако она оказалась распространенным механизмом экспрессии генов. Проанализируйте данные литературы по этому вопросу.
2. Понятие эмбриональной индукции сыграло важнейшую роль в становлении экспериментальной эмбриологии. Однако только современная биология развития смогла раскрыть ее загадочные механизмы. Проанализируйте современные данные по вопросу эмбриональной индукции.
3. К каким социальным последствиям приведет реализация экспериментов по клонированию человека? Выдержит ли цивилизация этот эксперимент?
Контрольные вопросы
11. Что означает понятие «детерминация»?
12. В чем проявляется явление оопластической сегрегации?
13. В чем заключается роль регуляторных генов в процессе развития?
14. Что обозначает понятие «дифференциация»?
15. Что такое «гены домашнего хозяйства» и «гены роскоши»?
16. В чем заключается сущность явления эмбриональной индукции?
17. Что является индуктором образования нервной пластинки?
18. В чем проявляется явление сегментации?
19. Какую роль в процессе развития выполняют гомеозисные гены?
10. Что такое гомеобокс и гомеодомен?
11. Что такое стволовые клетки? Чем они характеризуются?
12. В чем сущность явления тотипотентности?
13. Что такое клонирование? Как получают клоны?
14. Как получают химеры?
15. В чем заключается общетеоретическое значение экспериментов по клонированию?
16. В чем проявляется явление трансдетерминации?
17. В чем заключается общетеоретическое значение явления апоптоза для генетики развития?
18. Что такое «гены-господа» и «гены-рабы»?
19. Какие данные генетики развития показывают научную необоснованность теории «биополя»?
20. В чем проявляются общие закономерности регуляции онтогенеза?
Литература