29. Организация генома человека.
Ядро-95% ДНК. Общая протяженность ДНК ядра 1,5-2 метра разделена на 23 фрагмента. В митохондриях-5% ДНК. Около 1000 МТХ содержится в одной клетке. МТХ ДНК не содержит интронов. Физический размер генома человека 3*10^9 нуклеотидных пар. Только 3-5% ДНК кодируют белки, 97% ДНХ “отдыхает”(издержка эволюции). Двадцать две пары аутосом, две половые хромосомы Х и Y, а также митохондриальная ДНК человека содержат вместе примерно 3,1 млрд пар оснований. Известно, что Y-хромосома содержит 78 генов. Из них 60 контролирует сперматогенез, а остальные определяют другие функции(сравните с 2 тыс генов в Х-хромосоме). В человеческом геноме найдено множество различных последовательностей, отвечающих за регуляцию гена. Под регуляцией понимается контроль экспрессии гена (процесс построения матричной РНК по участку молекулы ДНК). Обычно это короткие последовательности, находящиеся либо рядом с геном, либо внутри гена. Иногда они находятся на значительном расстоянии от гена (энхансеры)
30. Понятие о геномике и новый взгляд на эволюцию.
Гено́мика — раздел молекулярной генетики, посвящённый изучению генома и генов живых организмов. Есть несколько разделов геномики. Структурная геномика — содержание и организация геномной информации. Имеет целью изучение генов с известной структурой для понимания их функции, а также определение пространственного строения максимального числа «ключевых» белковых молекул. Функциональная геномика — реализация информации, записанной в геноме, от гена — к признаку. Сравнительная геномика (эволюционная) — сравнительные исследования содержания и организации геномов разных организмов. Сравнение генов привело к парадоксальным выводам: эволюция от низших форм к высшим сопряжена с разбавлением генома-на единицу длинны ДНК приходится все меньше информации о структуре белков и все больше информации ни о чем. Это большая загадка биологической эволюции. Ф. Крик лишнюю ДНК назвал эгоистической, считал издержкой эволюции. Примером является ALU-повторы. Локализация этого повтора в ДНК человека от 500 тыс. до 1 млн сайтов. Переход к человеку-взрывообразное нарастаниеALU-повтором. Ученые связывают элементы познания сALU-повторами и считают их личными генами человека.
Сравнительная геномика демонстрирует поразительное сходство геномов различных организмов ( Геном человека высоко консервативен). Вывод: процесс эволюции сопровождается структурными реорганизациями генома. Важную роль играли мутации, но не меньшее значение имели и имеют перестановки блоков геном(фрагментов генома)
31. Экспериментальные доказательства генетической роли нуклеиновых кислот. Трансформация.
Трансформация – направленный перенос и встраивание в генетический аппарат клетки небольшого фрагмента чужеродной ДНК. Она происходит без участия вирусов – бактериофагов. Посредством генетической рекомбинации часть трансформирующей молекулы ДНК может обмениваться с частью хромосомной ДНК донора. Известно, что бактерия Pneumococcus pneumonie имеет несколько форм. Вирулентность ее определяется наличием мукополисахаридной капсулы на поверхности клетки, которая защищает бактерию от воздействия со стороны организма – хозяина. Капсула – слой полипептидов или полисахаридов, липидов или гетерополисахаридов и до 90% воды, расположенных поверх клеточной стенки и выполняющий функции осмотического барьера, защиты от высыхания и механических повреждений. В результате размножившиеся бактерии убивают зараженное животное. Бактерии этого штамма (S-штамм) образуют гладкие колонии. Авирулентные формы не имеют защитной капсулы и образуют шероховатые колонии (R-штамм). Микробиолог Ф. Гриффитс в 1928 году инъецировал мышам культуру живого пневмококка R-штамма вместе с S-штаммом, убитым высокой температурой равной 65 градусов Цельсия. (см. рисунок).
Спустя некоторое время ему удалось выделить из зараженных мышей живые пневмококки, обладающие капсулой. Таким образом, оказалось, что свойство убитого пневмококка – способность образовывать капсулы – перешло к живой бактерии, то есть, произошла трансформация этих клеток. От этого превращения клеток и возник сам этот термин. Поскольку признак наличия капсулы является наследственным, то следовало предположить, что какая-то часть наследственного вещества от бактерий штамма – S перешла к клеткам штамма – R. Таким образом, стало ясно, что от одного штамма бактерий к другому возможна передача наследственного начала, однако химическая природа его не была обнаружена. Химическая природа вещества, трансформирующего наследсвенные свойства бактерия, была установлена лишь в 1944 году О. Эйвери. , доказавшим его принадлежность к нуклеиновым кислотам( Днк).
32. Экспериментальные доказательства генетической роли нуклеиновых кислот. Трансдукция.
Сущность свления трансдукции и способ его открытия состоит в следующем. U-образная труюка в нижней части была разделена бактериальным фильтром. В одну половину этой трубки были помещены бактерии мышиного тифа штамма 22А, а в другую половину трубки штамма 2А., лизогенную по фагу. При этом бактериальные клетки не могли переходить сквозь перегородку. Штамм 22А нес мутацию, тормозящую синтез трипотофана, и поэтому культивированные бактерии нуждались в добаке триптофана в среду. Штамм бактерии 2А синтезировал триптофан, поэтому не нуждался в нем при культивировании. После инкубации этих двух штаммов в трубке, разделенной только бактериальным фильтром, был произведен рассев клеток обоих штаммов. При рассеве клеток штамма 22А на среде, лишенной триптофана, было обнаружено небольшое число колоний. Следовательно, некоторые клетки штамма 22А каким-то образом приобрели способность синтезировать триптофан и смогли дать колонии на среде без этой аминокилосты.
Можно было предположить, что эти измененные клетки появились или в результате обратной мутации от trp- кtrp+ или в результате перехода трансформирующего фактора от штамма 2А. Но штамм 22А отличается высокой стабильностью, и поэтому указанную частоту появление клеток генотипаtrp+ нельзя было объяснить возникновением обратных мутаций. Трансформирующий фактор в среде также не был обнаружен. Следовательно, перенос мог произойти только с помощью фага из штамма 2А. Фаг, вышедший из бактериальных клеток штамма 2А, проник через фильтр, внедрился в некоторые клетки штамма 22А и передал им часть наследвенной информации-фрагмент наследственного материала штамма 2а. Явление переноча бактериофагом наследственной информации от одних юактерий другим-новая форма рекомбинации генов-получило название трансдкукции.
Механизм этого явления заключается в том, что трансдуцирующий бактериофаг при размножении в клетках хозяина захватывает часть его генетического материала и переносит во вновь зараженные клетки. Фаг может переносить самые различные гены бактерий. Как правило, одновременно трансдуцируется один, реже два тесно сцепленных гена и очень редко три.
