Лекция №5.

Тема: Организация наследственного материала.(II)

1.Уровни упаковки генетического материала.

2.Уровни структурно – функциональной организации наследственного материала.

3.Биосинтез белка в клетке.

4.Регуляция транскрипции у прокариот и

эукариот.

5.Цитоплазматическая наследственность.

6.Генная инженерия.

•Нуклеосомный уровень. Нуклеосома – это глобула (октаэдр),

содержащая по 2 молекулы четырех гистонов – (Н2А, Н2В, Н3, Н4), вокруг которой двойная спираль ДНК образует 2,2 витка (200 пар нуклеотидов). Нуклеосомная нить имеет d=10 -13нм. Длина ДНК уменьшается в 5 – 7 раз.

•Супернуклеосомный уровень (соленоид).Нуклеосомная нить конденсируется, нуклеосомы «сшиваются» гистоном Н1, и образуется

спираль d=25 нм. Виток спирали содержит 6 – 10 нуклеосом. Укорочение ДНК еще в 6 раз.

•Хроматидный (петлевой) уровень.Супернуклеосомная нить спирализуется с образованием петель и изгибов, составляет основу хроматиды. Обнаруживается в профазе петель d=50нм. Нить ДНП укорачивается еще в 10 – 20 раз.

•Уровень метафазной хромосомы.Хроматиды спирализуются и образуют эухроматиновые (слабо спирализованные) и гетерохроматиновые (сильно спирализованные) участки; происходит укорочение ДНП еще в 20 раз. Длина метафазных хромосом 2,3 – 1,1 мкм, d=0,2 – 5,0 мкм. Общий итог конденсации – укорочение нити ДНП в 10 000 раз.

•2.Структурно – функциональными уровнями организации наследственного материала являются генный, хромосомный и геномный.

•Ген – элементарная структура генного уровня организации. Так как гены относительно независимы друг от друга, возможно дискретное (раздельное) и независимое наследование (по третьему закону Менделя) и изменение отдельных признаков вследствие генных мутаций.

•Гены эукариот находятся в хромосомах, образуя хромосомный уровень организации наследственного материала. Все гены одной хромосомы составляют группу сцепления и передаются вместе с этой хромосомой. На этом уровне происходит перекомбинация генов родителей у потомков при половом размножении и изменения структуры отдельных хромосом.

•Набор генов, получаемых потомком о родителей, составляет его генотип. Геном – это гены гаплоидного набора хромосом. Действие генов в разных генотипах проявляется по – разному.Взаимодействуют между собой гены как одной хромосомы, так и разных хромосом. Нарушение набора хромосом приводит к геномным мутациям.

•3.Биосинтез белка состоит из: транскрипции, активации аминокислот и узнавания ими своей т-РНК (рекогниция), трансляции.

•Транскрипция: информация о первичной структуре белка закодирована в соответствующем участке ДНК. Посредник, копирующий и передающий эту информацию и- РНК. РНК – полимераза расщепляет молекулу ДНК, и на одной ее цепи по принципу комплементарности выстраиваются нуклеотиды РНК. Такая и-РНК является комплементарной копией одной из цепочек ДНК. И-РНК выходит в цитоплазму и располагается в малой субъединице рибосомы.

•Рекогниция – узнавание каждой аминокислот своей т-РНК. Вначале аминокислота активируется и взаимодействует с т- РНК, образуя аминоацил-т-РНК. Т-РНК «приносят» аминокислот в рибосому.

•Трансляция – перевод последовательности нуклеотидов и-РНК в последовательность аминокислот полипептида. Она начинается со связывания и-РНК с субъединицой рибосомы. Начальный этап трансляции – инициация: при этом к рибосоме всегда присоединяется метионин

–т-РНК. Центральная часть трансляции называется элонгацией, окончание – терминацией.

•Окончание синтеза (стадия терминации)

происходит, когда в аминоацильном центре появляется терминирующий кодон. После высвобождения синтезированного пептида и т- РНК, рибосома диссоциирует на субъединицы, готовые для трансляции новых и-РНК.

•4.Регуляция транскрипции у прокариот была изучена в 1961 году с М.Жакоб, Ж. Моно и А. Львовым. Единица регуляции транскрипции у прокариотических организмов

– оперон, в состав которого входят:

•1. Промотор – место прикрепления РНК – полимеразы.

•2. Ген – оператор – регулирует доступ РНК – полимеразы к структурным генам, взаимодействуя с регуляторными белками.

•3. Инициатор – место начала считывания генетической информации.

•4.Структурные гены - определяют синтез белков – ферментов, обеспечивающие цепь последовательных биохимических реакций.

•5. Терминатор – последовательность нуклеотидов завершающая транскрипцию.

• Ген – регулятор расположен вблизи оперона, он постоянно активен, на основе его информации синтезируется белок – репрессор.

Белок репрессор образует химическое соединение с геном – оператором, и препятствует соединению РНК – полимеразы

с промотором.

•Главный механизм регуляции активности оперона – индукция.