Программы в многоклеточных организмах

Программы развития у многоклеточных организмов [c.360]

Регуляция жизнедеятельности сложного многоклеточного организма в огромной степени зависит от химических сигналов, передаваемых от одних клеток к другим. Один из основных способов коммуникации — это секреция гормонов в кровоток. Значительно менее изучен процесс химического обмена информацией через межклеточные контакты (гл. 1, разд. Е, 3, в). Этот процесс лучше всего исследован на нервных клетках, и в настоящее время нейрохимия стала одним из основных направлений биохимии. Коммуникация между клетками играет большую роль в эмбриональном развитии и в дифференцировке тканей. Правда, рост и развитие клеток регулируются не только внешними, но и внутренними факторами последние определяются программами развития, закодированными в ДНК. В настоящей главе мы рассмотрим кратко как упомянутые вопросы, так и коммуникацию между организмами, т. е. биохимию экологических взаимосвязей. [c.316]

Регуляция экспрессии генов эукариот лежит в основе программы развития многоклеточных организмов. В начале XX в. благодаря работам Т. Моргана и Э. Вильсона стало очевидным, что развитие программируется генами. Поэтому один из подходов к пониманию закономерностей высокоупорядоченного процесса развития состоит в выявлении генов, контролирующих ключевые стадии развития. [c.212]

Мы знаем, что клетки многоклеточного организма обладают способностью резко менять программу своего поведения и без изменения в ДНК. Так из одной-единственной оплодотворенной яйцеклетки возникает целый организм, построенный из клеток, весьма отличающихся друг от друга по свойствам и функциям (скажем, клетки печени и кости). Но во всех (точнее, почти во всех) этих клетках содержится вся исходная генетическая информация. [c.144]

Зародышевая клетка, зигота, содержит весь план, всю программу дальнейшего развития многоклеточного организма. В первую очередь — это программа синтеза белков. [c.301]

ЭГОИСТИЧНОГО гена ставит и другой вопрос почему организмы Почему, спрашивает Доукинс [13] в заключительной главе своей книги Расширенные границы фенотипа , гены собираются в геномы, а клетки — в многоклеточные тела Ответить на это в общей форме несложно гены, входящие в группы, передаются более эффективно, чем гены, которые в них не входят, однако объяснить причины этого более детально не так просто, и адаптационистской программе следует теперь ими заняться. Кроме того, если интеграция, кооперация и коадаптация так важны, то почему они не привели к чему-то большему, чем сцепление генов Почему, — и здесь мы вновь возвращаемся к разд. 3.7,— механизмы, связанные с половым размножением, которые в такой же степени склонны разрушать благоприятные сочетания генов, как и создавать их, получили возможность сохраниться Почему, говоря словами Тренера [41], геном не застывает Это трудные, но тем не менее важные и глубокие вопросы, к которым адаптационистская программа только начинает приступать. [c.87]

Многие молодые биохимики, молекулярные биологи и генетики используют низшие организмы — нематод, кишечнополостных, коловраток и слизевиков — для изучения механизмов становления многоклеточной организации и специализации клеток. Преимущество этих организмов состоит в том, что они могут очепь быстро расти при строго определенных и воспроизводимых условиях. Они быстро достигают дефинитивного состояния, а программа их развития достаточно проста, позтому можно провести исчерпывающий биохимический и морфологический анализ. У этих организмов легко можно получить мутантов, провести скрещивания и очень быстро проанализировать результаты. [c.156]

Скорость Т. разл. генов может отличаться в тысячи раз в столь же больших пределах может изменяться скорость Т. одного и того же гена в разных тканях многоклеточного организма или в одной клетке в зависимости от изменяющихся внеш. условий или внутр. программы. На стадии иншщации регуляция Т. осуществляется благодаря наличию особых белков-регуляторов (см. Регуляторные белки), способных присоединяться к определенным участкам ДНК и тем самым препятствовать или помогать РНК-полимеразе инициировать синтез РНК на промоторе. [c.620]

Рассмотрим как пример эволюционное упрощение червя o-пеШа viridis. Самка этого животного имеет макроскопические размеры, это сложный многоклеточный организм, обладающий многообразными функциями. Самец, напротив, микроскопичен, живет в половых протоках самки и способен лишь к оплодотворению. Очевидно, что минимальная программа и сложность самца резко уменьшены по сравнению с самкой. Но что это зпачит [c.572]

Обязательным процессом, происходящим при клеточном делении одноклеточных организмов, является репликация ДНК. Это справедливо также практически во всех случаях клеточного деления многоклеточных организмов. Обычно процесс требует также увеличения количества РНК и белковых молекул. Все эти биополимеры могут быть синтезированы из соответствуюн их мономеров внутри клетки в соответствии с клеточными программами. Синтез белков и РНК de novo обычно необходим и для функционирования неделящихся клеток. Кроме того, в таких клетках может также происходить синтез ДНК для того, чтобы реставрировать повреждения молекул ДНК, полученные вследствие действия различных химических и физических факторов, — так называемая репарация ДНК. Все эти процессы должны быть обеспечены соответствующими мономерами. Мономеры могут быть получены как из клетки, так и из окружающей среды. Получение мономеров внутри клетки возможно двумя противоположными способами биосинтезом, начинающимся из простых химических соединений, и гидролизом биополимеров, захваченных организмом. В обоих случаях необходимый материал должен быть перенесен из окружающей среды, а соответствующие химические превращения должны совершиться внутри клетки. Таким образом, основное свойство жизни требует, чтобы в клетке непрерывно проис.кодмли определенные химические превращения. Это, как правило, должно сопровождаться, во-первых, доставкой в клетку внешних материалов и, во-вторых, удалением из клетки побочных продуктов этих превращений. Следовательно, наследственные программы, присущие живым организмам, не могут быть реализованы без помощи ряда биохимических процессов, другими словами, без метаболизма. [c.21]

Нормальное развитие многоклеточных организмов требует ограничения размеров каждого органа. По достижении определенного размера дальнейшее воспроизводство клеток, составляющих этот орган, должно быть остановлено. Некоторое число клеток может быть легко повреждено во время их функционирования, и их необходимо обновить (регенерировать). Тем не менее регенерация должна быть ограничена и скоординирована с требованиями соответствующей ткани или органа. Одним из наиболее ярких примеров регулируемой регенерации является регенерация печени. У позвоночных печень может быть отрезана до /з нормального размера. Начинается интенсивная регенерация до достижения нормального размера, но не превышая его. Следовательно, должна существовать специальная программа, отвечающая и за стимуляцию роста клеток определенного типа, т.е. стимуляцию клеточного деления, и за прекращение этого деления. В последние годы ученые все более склоняются к тому, что одним из основных факторов, предотвращающих неограниченное размножение клеток, является специальная генетическая программа, предопределяющая конечное число делений, которые может претерпеть данная клетка. Эту программу иногда называют запрограммированной смертью Клеток. По достижении этого числа датений клетки претерпевают сложную систему процессов деградации, называемую апапто-зом. Очевидно, что нарушение программы, ответственной за регуляцию клеточного деления, должно приводить к неограниченному делению, что означает возникновение злокачественной опухоли. [c.28]

Использование методов генетической инженерии, или рДНК в фитобиотехнологии. Растения — как многоклеточные организмы с огромной емкостью геномов, с половым путем размножения и многоступенчатыми программами развития — являются более сложными объектами для генноинженерных экспериментов, чем, например, вирусы, бактерии и дрожжи. Тем не менее, уже теперь достигнуты определенные успехи с растительными объектами и по прогнозам ученых США к 2000 году ожидается прирост урожайности сельскохозяйственных культур примерно на 60% по сравнению с началом 80-х годов текущего столетия в основном на основе использования методов генетической инженерии, когда стал возможным перенос отдельных генов от одного растения дрзггому (в противоположность естественному половому процессу, при котором происходит замена целых блоков сцепленных генов). [c.510]

SIB организованы сравнительно недавно. Количество их и развитие зависят от субсидирования, от организаций, участвующих в создании банков, а также пользующихся их услугами. АТСС явилась инициатором создания широкого круга финансируемых программ такого типа в 1977 г., и в настоящее время обладает информацией о происхождении около 6000 линий и штаммов клеток многоклеточных организмов, многие из которых уже занесены в каталоги. Известны и другие национальные клеточные банки, такие как хранилище генетически мутантных клеток человека при Институте медицинских исследований в Кэмдене, Нью Джерси, и коллекция культур клеток животных при Лаборатории службы общественного здоровьч в Нортон Даун, Солсбери, Великобритания. Эти национальные банки снабжают информацией не только о линиях клеток в их коллекциях, но и о доступности линий определенных клеток, хранящихся в других банках. [c.162]

Выяснение принципов, лежаших в основе образования специфической формы каждого организма и его частей, — наиболее трудная и еше мало изученная проблема биологии. Для ее решения применительно к многоклеточным организмам необходимо прежде всего понять, каким образом клетки, ткани и органы взаимодействуют между собой в ходе онтогенеза. В гл. 2 отмечалось, что межклеточные системы регуляции у растений включают в себя гормональные, электрические и трофические факторы, которые оказывают влияние на генетическую, мембранную и метаболическую регуляторные системы в каждой клетке. Для процессов эмбриогенеза и регенерации, в основе которых лежат одни и те же принципы, наиболее важны последовательная индукция определенных генетических программ и морфофизиологическая ориентация в пространстве. Запуск генетических программ осушествляется специфическими химическими и физико-химическими факторами, а ориентация в пространстве создается полярностью, в основе которой лежат прежде всего мембранные процессы. Клетки постоянно получают сигналы из внешней и внутренней среды (тестируют свое положение и состояние). В соответствии с этим корректируются их функциональная активность, считка генетической информации и векторы поляризации. Такая корректировка получила название эффекта положения . [c.357]

Неклеточные формы жизни не существуют на Земле. Вирусы и бактериофаги не могут рассматриваться как самостоятельные живые системы — из всех функций живой клетки они обладают лишь способностью передавать генетическую программу. Напротив, основные характеристики жизни прпсущи как одноклеточным организмам, так и подавляющему большинству типов специализированных клеток многоклеточных. Строение и поведение отдельных клеток настолько сложно, что оказывается возможным формулировать проблемы поведения на клеточном уровне, проблемы цитоэтологии (Александров, 1970). [c.332]

В Отделе исследуется структурно-функциональная организация генома эукариот на примере модельного объекта - плодовой мушки Drosophila melanogaster. Огромная роль этого объекта в расшифровке механизмов функционирования более сложных геномов, включая геном человека, хорошо известна. Работы на дрозофиле заложили основу для развития работ на позвоночных, включая человека, по следующим основным направлениям молекулярной генетики молекулярный анализ генетики развития организма исследование рецепции сигналов окружающей среды роль структуры хроматина в клеточной дифференцировке. Успехи в исследовании геномов позвоночных, основанные на работах, выполненных на дрозофиле, стали стимулом для организации проекта секвенирования генома D. melanogaster, который в значительной степени был завершен в 2000 г. Доступный банк данных нуклеотидных последовательностей предоставил богатейший материал для выяснения функций генов, которые до сих пор не были идентифицированы, а также для анализа этой информации с помощью компьютерных программ. Однако гены, кодирующие белки, составляют только малую часть сложных геномов многоклеточных эукариот. Одной из наиболее важных задач является выявление в не кодирующих белки последовательностях ДНК тех контролирующих элементов, которые определяют правильную экспрессию генов во времени и в отдельных тканях развивающегося организма. [c.11]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология