Вопрос 1.

Ген - функциональная единица наследственного материала, участок молекулы геномной нуклеиновой кислоты, характеризуемый специфической для него последовательностью нуклеотидов.

Развитие хромосомной теории наследственности привело к тому, что абстрактное понятие гена приоб­рело конкретное содержание. Дальнейшие успехи в молекулярной генети­ке дали основание пересмотреть старые представле­ния о гене. Он стал рассматриваться как система и как часть общей системы - генотипа.

В конце 20-х годов советские генетики А. С. Серебровский, Н. П. Дубинин, И. И. Агол и другие впер­вые получили данные, свидетельствующие о более сложной структуре гена, чем было принято считать ранее. Изучая у дрозофилы наследственные измене­ния, связанные с уменьшением щетинок, исследовате­ли обнаружили, что ген вовсе не является неделимой единицей. Мутации его в одном и том же участке хро­мосомы имели разное фенотипическое проявление. Например, изменение одного гена приводило к умень­шению количества щетинок у некоторых особей на голове, у других - только на брюшке, у третьих - на брюшке и голове.

Было высказано предположение, что ген, определяющий количество щетинок у дрозо­филы, состоит из нескольких субъединиц со сходной функцией. Каждая субъединица вызывает развитие признака на одной какой-то части тела и может му­тировать независимо от других. Этот вывод был окон­чательно доказан исследованиями на бактериях и ви­русах. Такое явление назвали ступенчатым аллелизмом.

Затем было установлено, что ген - это участок хромосомы, контролирующий развитие определенных признаков.

Ген представляет собой последовательность нуклеотидов ДНК размером от нескольких сотен до миллиона пар нуклеотидов, в которых закодирована генетическая информация о первичной структуре белка (число и последовательность аминокислот). Для регулярного правильного считывания информации в гене должны присутствовать: кодон инициации, множество смысловых кодонов и кодон терминации. Три подряд расположенных нуклеотида представляют собой кодон, который и определяет, какая аминокислота будет располагаться в данной позиции в белке. Из 64 возможных кодонов смысловыми являются 61, а три триплета -- УАА, УАГ, УГА - знаки терминации трансляции. Эукариотические гены, имеют прерывистое мозаичное строение. Кодирующие последовательности (экзоны) перемежаются с некодирующими (интронами). Экзон - участок гена, несущий информацию о первичной структуре белка. В гене экзоны разделены некодирующими участками -- интронами. Интрон - участок гена, не несущий информацию о первичной структуре белка.

Транскрипция, то есть синтез РНК на матрице ДНК, осуществляемый специальными ферментами —РНК-полимеразами. Единица транскрип. – участок молек. ДНК, с кот. она идёт. Транскриптон – это промотор, оператор и терминатор. (оперон – это оператор и терминатор). Промотор – послед. нуклеотидов на молек., с кот. взаимод. РНК-полимеразы. Оператор регулирует транскрипцию. Терминатор – послед. нуклеотидов, дойдя до кот. полимераза соскальз. с ДНК.

Гены-регуляторы упр. работой структ. генов через белки-репрессоры, кот. имеют две зоны – связи с оператором и с субстратом (в-вом, инф. о кот. зашифрована в белке). Актив. белок-репрессор взаимод. с оператором. РНК-полимераза не может пройти через оператор, транскрипция не идёт. Затем в клетке появ. субстрат, он взаимод. с белком-репрессором, изм. структуру этого белка и белок-репрессор отходит от оператора. Оператор открыт, транскрипция идёт. Она идёт до тех пор, пока в клетке есть субстрат. При его отс. активн. белок-репрессор соед. с оператором и транскр. прекр.

Этапы экспрессии генет. инф-ции.

1. Транскрипция. Нач. с вкл. в работу транскриптона. У эукареот разл. 3 вида РНК-полимераз. Считывание всегда идёт по напр. 3’ – 5’.Результат транскрипции – гетерогенн. ядерн. РНК. В её осн. леж. принцип комплементарности азотист. осн.

Рамка считывания – уст. транскрипции с 1го нуклеотида структ. гена. Если транскрип. нач. со 2, 3 и т.д. нуклеотида структ. гена, то говорят о сдвиге рамки считывания, кот. прив. к мутации.

2. Процессинг РНК. Рассмотрим иРНК. Вырезка интронов идёт при пом. ферментов – рестриктаз. При пом. др. ферментов, лигаз, идёт спаивание (сплайсинг) экзонов. Если интроны вырежутся неправильно, то сплайсинг нарушиться и возн. патология.

Альтерн. сплайсинг – образ. разн. видов иРНК на осн. одной незрелой РНК. Например, один и тот же ген в щитовидке отв. за синтез гормона кальцитонина, а в нейронах – за синтез нейропептидов

3. Трансляция. Заключается в синтезе полипептидной цепи в соответствии с информацией, закодированной в матричной РНК.

4. Процессинг белка. Готовая полипептидная цепь затем отщепляется и транспортируется в нужное место клетки. Для достижения своего активного состояния некоторые белки требуют дополнительной посттрансляционной модификации.