Занятие 1. Молекулярные аспекты эволюции

1. «Мир РНК». Свойства РНК, отвечающие требованиям первых молекул жизни. Модель возникновения аппарата биосинтеза белка (по А.С. Спирину).

2. Характеристика белковых доменом эукариот. Пути возникновения эукариотических клеток.

3. Молекулярная филогения. Принцип «молекулярных часов». Эволюционное значение филогенетических древ. Какие выводы можно сделать об эволюции вируса гриппы А исходя из данных рис.2.

4. Пути усложнения генетического материала эукариот.

5. Возможные пути изменения генетического материала наследственности при повышении уровня организации живых систем.

6. Механизм дестабилизирующего отбора с позиций молекулярной биологии.

Рис. 2. Филогенетическое древо генов гемагглютинина

Н3 вируса гриппа типа А

«Висячие» вершины и ведущие к ним ребра отвечают эпидемическим штаммам (1,2,3,4,5,10). Индексы штаммов указывают на место и год выделения. Внутренние вершины и ребра дерева отвечают неэпидемическим стадиям циркуляции вируса. Вблизи ребер указаны числа синонимических/несинонимических замен нуклеотидов.

Терминологический словарь: РНК-аптамеры, рибозимы, неэнзиматическая трансэстерификация молекул РНК, РНК-зависимая РНК-полимераза Neurospora crassa, структура double-psi β-barrel (DPBB), репликация, транскрипция, модификация и организация НК, сигнальные и регуляторные белки, образование мембранных пузырьков, цианобактерии, пурпурные альфа-протеобактерии, археи, «молекулярные часы», филогенетические древа, размер геномов, генные сети, центральный регулятор, генная кассета, регуляторный район гена тирозин-аминотрансферазы, трансляционный полиморфизм мРНК у эукариот, белок-белковые взаимодействия, прионизация, нуклеосомная упаковка ДНК, РНК-интерференция, метилирование ДНК, отрицательная обратная связь, положительная обратная связь, дестабилизирующий отбор, эволюционные качели.

Вопросы для самоконтроля

1. Приведите пример формообразующей функции молекулы РНК.

2. Приведите схему эксперимента получения адапторных молекул РНК

3. Укажите принципиальные моменты, которые лежат в основе схемы возникновения аппарата биосинтеза белка (по А.С. Спирину)?

4. Какие функции характерны для молекулы РНК в клетке?

5. Какие белковые домены в клетке эукариот унаследованы от архей (бактерий)?

6. Какой из факторов внешней среды являлся решающим в процессе возникновения эукариотической клетки?

7. Приведите формулу, с помощью которой можно определить время расхождения таксонов с использованием данных сиквенса молекул ДНК.

8. Какие критерии лежат в основе молекулярной филогении?

9. Перечислите основные особенности в организации генетического материала высших эукариот.

10. Для каких организмов в ходе эволюции наблюдается увеличение размера генома?

11. Дайте определение понятия «генная сеть».

12. Существует ли корреляция между фенотипическим разнообразием организмов с изменениями в последовательностях нуклеотидов? Приведите пример.

13. Приведите пример работы генной сети по принципу положительной обратной связи.

14. Какие закономерности выявляются при анализе работы генных сетей по принципу отрицательной обратной связи.

15. В чем суть экспериментов, проведенных в лаборатории академика Дмитрия Константиновича Беляева?

Тесты

1. Укажите процесс, в котором ферментативную функцию выполняет молекула РНК

а) синтез нуклеотидов б) синтез белка в) синтез липидов

г) синтез азотистых оснований

2. Филогенетическое древо трех надцарств живых организмов основано на анализе

а) белковых доменов б) транспортных РНК

в) рибосомальных РНК г) ДНК структурных генов

3. Для каких организмов выявлено минимальное количество генов, обеспечивающих жизнедеятельность?

а) альфа-протеобактерии, б) цианобактерии

в) микоплазмы г) археи

4. Для каких генных сетей превалируют отрицательные обратные связи?

а) гомеостаза б) стрессового ответа в) морфогенеза г) апоптоза

5. Максимальный спектр мутационной изменчивости наблюдается при работе генной сети с отрицательной обратной связью в случае?

а) стабилизирующего отбора б) движущего отбора

в) дизруптивного отбора г) дестабилизирующего отбора