6.Организация наследственного материала у про- и эукариот. Современное

понятие о гене эукариот.

Генетический материал эукариотической клетки представ¬лен ДНК хромосом ядра, ДНК митохондрий, а в растительной клетке - ДНК хлоропластов.

Ядерный наследственный материал человека содержит 46 хромосом, в каждой хромосоме 1 молекула ДНК (2n2с). Хро-мосомы контактируют с оболочкой ядра теломерными района¬ми.

Митохондриальный наследственный материал (обеспечи¬вает цитоплазматическую материнскую наследственность) представлен двухнитчатой кольцевой молекулой ДНК, свобод¬ной от белков. Она содержит 16596 пар нуклеотидов. Ее струк¬турные гены контролируют синтез двух различных молекул рРНК, 22 вариантов тРНК и 13 различных белков, включая не¬которые из ферментов окислительного фосфорилирования. Бо¬лее 95% митохондриальных белков кодируется генами ядерной ДНК.

ДНК хлоропласта - двухнитчатая, кольцевая, свободная от белков. Содержание G - С-пар нуклеотидов в ДНК хлоро¬пласта значительно отличается от найденного в ядерной и митохондриальной ДНК. Все гены в геноме хлоропласта транс-лируются на собственных рибосомах этой органеллы.

Генетический материал прокариотической клетки хромосомной Днк, плазмидами и мигрирующими генетическими элементам.

• 
  Хромосомная ДНК Одна (п) кольцевая двухцепочечная суперкон-денсированная молекула ДНК. В нескольких местах контактирует с плазмати¬ческой мембраной, что обеспечивает расхож¬дение дочерних ДНК после репликации. Обеспечивает хранение генетической информа¬ции и регуляцию жизнедеятельности клетки.
  
• 
  Плазмиды, их виды (факторы)
  

• F-фактор

• Col-факторы

• R-факторы

Внехромосомные кольцевые двухцепочечные молекулы ДНК. Ряд плазмид являются факто-рами устойчивости к условиям среды. Облада-ют способностью встраивать чужеродную ДНК.

Обеспечивает способность к передаче генов при конъюгации бактерий. Продуцируют бактериоцины - антибактериальные вещества.

Определяют устойчивость бактерий к антиби-отикам и ряду других лекарственных препа-ратов.

• 
  Мигрирующие гене-тические элементы:
  

• инсерционные по-следовательности (JS -элементы)

• транспозоны

Сегменты ДНК, способные к перемещению в пределах одного генома или из одного генома в другой.

Размеры от 700 до 5000 нуклеотидов. Обнару-живаются в плазмидах, в хромосомной ДНК. Представлены многими копиями и перемещаются с высокой частотой. По-видимому, участвуют в генетической рекомбинации. Размеры от 2000 до 20500 нуклетотидов. В этих сегментах ДНК заключен ген, окруженный инсерционными последовательностями, обеспечивающими передвижение. Способны вклю¬чаться в любую плазмиду.

---

Структурная организация гена:

Структура гена Прокариот: это непрерывная последовательность кодирующих нуклеотидов. Функциональная единица генома –оперон- включает несколько структурных генов, работа которых контролируется одними и теми же регуляторными участками ДНК.

Структура гена Эукариот имеет мозаичную структуру состоит из: кодирующих(экзонов) и не кодирующих (интронов) участков. Количество интронов 1-60; количество нуклеотидов в них десятки ,тысячи и более .

Благодаря мозаичной структуре повышается их информационная емкость, увеличивается степень комбинативной изменчивости, более совершенная регуляция функции генов. Интроны регулируют Процессинг иРНК . Функциональная единица один структурный ген и множество регуляторных участков ДНК.

Промотер- Сайт для соединения с РНК полимеразой.

Сайленсер-ослабляет транскрипцию . Энхансер –усиливают транскрипцию. Зона кэпирования-для формирования в зрелой иРНК КЭПа метиловой шапочки. Зона полиаденилирования –для формирования в зрелой иРНК полиаденилиового хвоста. Зона терминации транскрипции.

7.Ген как функциональная единица генома эукариот. Классификация генов

Гены – это участки ДНК с определенной последовательностью нуклеотидов, кодирующие функциональную молекулу РНК (мРНК, тРНК, рРНК). В состав генов входят регуляторные участки (промоторы), а также последовательности, кодирующие синтез РНК. Гены эукариот имеют прерывистое строение и состоят из экзонов (кодирующие участки) и интронов (некодирующие участки). После транскрипции интроны вырезаются из первичного транскрипта в процессе сплайсинга.

Это участок молекулы ДНК, определенная последовательность нуклеотидов

которого соответствует определенной последовательности аминокислот в

полипетидной цепи.

Классификация генов. По функциям:

1.Структурные 2.Регуляторные:а)модификаторы б)супрессоры

По влиянию на жизнеспособность: Летальные, полулетальные, нейтральные.

I. СТРУКТУРНЫЕ ГЕНЫ

1. Гены, кодирующие белки:

а) уникальные гены (единичные копии в геноме): гены большинства ферментов, транспортных и структурных белков и др.

б) гены-повторы: гены рибосомальных белков, гистонов, апобелков, протоонкогены и др.

2. Гены, кодирующие тРНК, рРНК (повторены 300-1600раз).

II. РЕГУЛЯТОРНЫЕ ГЕНЫ

Регулируют функцию других генов.

---

III. МИГРИРУЮЩИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ(МГЭ)

Влияют на активность соседних генов.

IV. ПСЕВДОГЕНЫ

Нетранскрибируемые аналоги структурных уникальных генов.

Свойства генов

1. Дискретность- Не смешиваемость генов

2. Стабильность- Способность сохранять структуру

3. Лабильность- Способность многократно мутировать

4. Множественный аллелизм- Многие гены существуют в популяции во множестве молекулярных форм

5. Аллельное состояние- В генотипе диплоидных организмовтолько две формы гена

6. Специфичность - Каждый ген кодирует свой продукт

7. Плейотропия- Множественный эффект гена

8. Экспрессивность- Степень выражения гена в признаке

9, Пенетрантность- Частота проявления гена в фенотипе

10. Амплификация- Увеличение количества копий гена

---

8.Генетический код, его структура и свойства.

Генетический код- система записи информации о последовательности аминокислот в пептиде в виде последовательности нуклеотидов в ДНК. В многообразии белков , существующих в природе, было обнаружено около 20 различных аминокислот. Для их шифровки достаточное количество сочетаний нуклеотидов может обеспечить лишь триплетный код, в котором каждая аминокислота шифруется тремя стоящими рядом нуклеотидами. Из четырех нуклеотидов ,образуется 4³ =64 триплета. Из 64 возможных триплетов Днк кодирует 61, остальные получили названия «нонсенс-триплетов». Они не шифруют аминокислот , выполняют функцию знаков препинания при считывании наследственной информации. (АТТ, АЦТ, АТЦ)

Последовательность кодонов в гене определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи белка, кодируемого этим геном.

Кодон – это определенное сочетание трех нуклеотидов, кодирующее конкретную аминокислоту

Свойства:

• 
  Специфичность - Каждый кодон кодирует одну АК
  
• 
  Вырожденность - Каждая АК закодирована двумя и более кодонами. Исключения: метионин (в ДНК —ТАЦ, в РНК - АУГ) и триптофан (в ДНК -АЦЦ, в РНК - УГГ)
  
• 
  Непрерывность - Считывание генетической информации с иРНК — всегда по три нуклеотида от 5'- к3'-концу
  
• 
  Универсальность - У всех живых существ принцип кодирования АК един. Исключения ряд кодонов ДНК митохондрий
  

• 
  Неперекрываемость - Нуклеотид соседних кодонов входит в состав только одного кодона («внутри гена нет гена»). Исключения: гены многих вирусов, ряд генов человека (матуразы,цитохрома Ь и др.)
  
• 
  Кодон-инициатор ТАЦ (АУГ) кодирует метионин, определяет начало трансляции
  
• 
  Кодоны-терминаторы АТТ (УАА), АЦТ (УГА), АТЦ (УАГ)определяют окончание трансляции.
  

Исключение: генетический код митохондрий

9. Реализация генетической информации в клетке . Основные этапы экспрессии гена эукариот,их сущность.

Этапы:

1. Претранскрипционный - Активация гена

2. Транскрипция Синтез про— иРНК (гяРНК гетерогенная ядерная РНК) на матрице ДНК

---

3. Процессинг-сплайсинг- Созревание иРНК: кэпирование (на 5'-конце); полиаденилирование (на

З'-конце); вырезание интронов и сшивание экзонов.

4. Транспорт иРНК через оболочку ядра -Селективный отбор иРНК (транспортируются 5% иРНК, остальные расщепляются)

5. Трансляция- Синтез полипептида на матрице иРНК

6. Посттрансляционный -Процессинг (созревание) белка (формирование функционально

активного белка)

Транскрипция слагается из трех основных этапов: инициация, элонгация и терминация.

Инициация: РНК-полимераза «узнает» свой промотор и присоединяется к нему.

Элонгация: РНК-полимераза движется по одной из цепей ДНК (гена) и синтезирует иРНК.

Терминация — окончание транскрипции.
Транскрипция — синтез РНК с использованием ДНК в качестве матрицы. В результате возникает 3 типа РНК:

- матричная (мРНК);

- рибосомная (рРНК);

- транспортная (тРНК).

Процесс транскрипции требует больших затрат энергии в виде АТФ и осуществляется ферментом ДНК-зави-симой-РНК-полимеразой трех типов и рядом так называемых вспомогательных факторов. Одномоментно транскрибируется не вся молекула ДНК, а лишь отдельные ее отрезки. Они называются единицами транскрипции, или транскриптонами. По сути транскриптон — это и есть ген с точки зрения молекулярной биологии. Напомним, что промотор — участок ДНК длиной в несколько десятков нуклеотидов, куда присоединяется РНК-полимераза и откуда начинается транскрипция. Терминатор — участок ДНК, содержащий сигнал (последовательность) окончания транскрипции. Поскольку у бактерий оперонная организация генома, у них транскрибируются сразу несколько генов, объединенных одной функцией. У эукариот за один раз транскрибируется только один ген. Транскрипция, как и репликация ДНК, основана на способности азотистых оснований нуклеотидов к комплементарному связыванию. Аналогично репликации, при транскрипции полимераза (здесь уже РНК-полимераза) шаг за шагом подбирает и “сшивает” нуклеотиды комплементарные матричной последовательности. Отличительной особенностью транскрипции является то, что в РНК нет тимидина, его замещает уридин; соответственно при транскрипции аденозин молекулы ДНК спаривается с уридином синтезируемой РНК. На время транскрипции двойная цепь ДНК разрывается и синтез РНК осуществляется по одной цепи ДНК, которая называется кодирующей. Вторая цепь является некодирующей. Какая цепь будет кодирующей, определяется тем, на какой из них находится промотор. В процессе транскрипции образуется гибрид одноцепочечной ДНК с РНК, который существует короткое время и очень быстро распадается, при этом восстанавливается нативная двуцепочечность ДНК.

---

Смотрите также файлы

• Мифы народов мира.docx

• Утопия не может существовать в обществе Равенство это утопия негодяев. Дельфина де Жирарден.docx

• Сибирский институт управления филиал ранхиГС.docx

• Теория принятия решений преподаватель доцент кафедры ису, к т. н. Бушуева Марина Евгеньевна биматричные игры.ppt

• Т. В. Стоянова, на. Тупицкая, Ю. И. Кузьмин курс физики том 4 квантовая механика. Физика твёрдого тела. Атомная и ядерная физика учебник санкт петербург 2014 удк 539. 1 530. 145(075. 8).pdf