- •ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕНОМА.
- •Функциональная единица генома – ген.
- •В 40-х годах ХХ века Бидл и Татум сформулировали гипотезу «1 ген –
- •Чейз и Херши доказали, что этим функциональным участком является ДНК, следовательно ген –
- •КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕНОВ.
- •В зависимости от локализации генов в структурах клетки различают:
- •По своему функциональному назначению гены делятся на: А) гены, кодирующие белки
- •Б) гены, контролирующие синтез РНК.
- •По генопродуктам выделяют гены:
- •ОСОБЕННОСТИ ГЕНОМА ПРОКАРИОТ И ЭУКАРИОТ.
- •явление избыточности ДНК.
- •в геноме эукариот имеются повторяющиеся (дуплицированные) гены:
- •Уникальные и повторяющиеся последовательности (доля) в геноме некоторых эукариот (по F. Ayala, J.
- •по генному составу.
- •различия в молекулярном строении гена. У прокариот ген на всем протяжении является функциональным,
- •РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ГЕНОВ.
- •Структурно – функциональная организация ДНК у про- и эукариот
- •Промотор
- •Ген-регулятор
- •Гены-модуляторы: Обнаружены
- •Неинформативные
- •Механизм регуляции экспрессии генов у прокариот рассматривается на уровне оперона, а у эукариот
- •Оперон включает в себя следующие гены:
- ••ген-регулятор.
- ••ген-оператор. Он управляет функционированием структурных генов оперона, т.е. включает или выключает их. Если
- •Теория генетической регуляции белкового синтеза была разработана французскими генетиками Жакоба и Моно в
- ••Структурные гены детерминируют (кодируют, контролируют) синтез ферментов, которые необходимы для одного метаболического цикла
- •Все гены оперона функционируют совместно, поэтому одновременно синтезируются все 3 фермента, или не
- •Может быть 2 состояния оперона:
- •Основные принципы регуляции активности генов у эукариот.
- •4.У эукариот существуют белки-регуляторы, контролирующие работу других регуляторных белков, и их действие может
- •Все гены организма можно разделить на две большие группы:
- •Конститутивные гены – это гены с постоянной экспрессией, они постоянно включены, то есть
- •Индуцибельные гены («гены роскоши»)
- •ИТОГ:
- •ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ КЛЕТОК ЭУКАРИОТ.
- •ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ГЛАВЕНСТВУЮЩЕЙ РОЛИ ЯДРА В НАСЛЕДСТВЕННОСТИ. ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ЧЕРЕЗ ЦИТОПЛАЗМУ.
- •Основная масса ДНК сосредоточена в ядре (более 90%). В митохондриях – 1,5%, пластидах
- •Косвенные доказательства.
- •Экспериментальные доказательства.
- •Проводились эксперименты на земноводных (лягушках и тритонах).
- •Закономерности наследования через цитоплазму.
- •Наследственный аппарат клетки.
- •РОЛЬ ХРОМОСОМ В НАСЛЕДСТВЕННОСТИ.
- •Ядру принадлежит главная роль благодаря наличию хромосом, которые являются материальным субстратом наследственности и
- •Строение метафазной хромосомы.
- •Центромерный индекс
- •Химический состав хромосом.
- •Организация ДНП в хромосоме. Организация хромосом в клеточном цикле. Уровни компактизации ДНП.
- •Нуклеосомный уровень.
- ••Нуклеомерный уровень (супернуклеосомный, сверхбусина, соленоид). Образуется за счет укладки или объединения 8-10 нуклеосом.
- ••Хромомерный
- ••Хромонемный
- ••Хромосомный
- •Функции метафазной хромосомы.
ОСОБЕННОСТИ ГЕНОМА ПРОКАРИОТ И ЭУКАРИОТ.
отличаются по величине информативной емкости генома – количеству генов в геноме. У кишечной палочки – 2-3 тысячи генов, у человека – 30 тысяч генов.
отличаются по объему генома – суммарной длине молекул ДНК. У кишечной палочки – 0,1 см, у человека
– 187 см.
явление избыточности ДНК.
80% ДНК избыточны, только 20% идет на построение генов. Характерна для эукариот.
Один из антимутационных барьеров.
в геноме эукариот имеются повторяющиеся (дуплицированные) гены:
а) уникальные по частоте повторов (от 3 до 10 копий на геном) – структурные гены,
б) умеренно-повторяющиеся (от 1000 до 100000 копий на геном) – гистоновые гены, гены тРНК и рРНК,
в) многократно-повторяющиеся гены (от 10х5 до 10х6),
г) нетранскрибируемые гены (сателлитная ДНК) с высоким повтором относительно коротких нуклеотидных последовательностей, функции до конца не выяснены, занимают определенные приконцевые и прицентромерные участки хромосом.
Уникальные и повторяющиеся последовательности (доля) в геноме некоторых эукариот (по F. Ayala, J. Kiger, 1980).
Организм |
|
Частота последовательностей |
|
|
|
Уникальных |
Умеренно |
Часто |
Очень часто |
|
|
повторяющихся* |
повторяющихся |
повторяющихся |
|
|
|
** |
*** |
Улитка (Nassaria |
0,38 |
>0,12 |
>0,15 |
0,18 |
obsolete) |
|
|
|
|
Корова (Bos tauris) |
0,55 |
- |
0,38 |
0,05 |
Лягушка (Xenopus |
0,54 |
0,06 |
0,31 |
0,09 |
laevis) |
|
|
|
|
Морской еж |
0,38 |
0,25 |
0,27 |
0,10 |
(Strongilocentrotus |
|
|
|
|
purpuratus) |
|
|
|
|
Дрозофила |
0,75 |
- |
0,15 |
0,10 |
(Drosophila |
|
|
|
|
melanogaster) |
|
|
|
|
Примечание: * 20-50 копий, ** 250-6000 копий, *** до 106 копий.
по генному составу.
Уэукариот - 5, а у прокариот – 4 класса генов.
Уэукариот присутствуют:
псевдогены (гены – испорченные копии нормально функционирующих генов),
мобильные генетические элементы (транспозоны, прыгающие гены) – могут встраиваться в структурные гены и оказывать воздействие на их структуру.
различия в молекулярном строении гена. У прокариот ген на всем протяжении является функциональным, т.е. имеет цистронную структуру, а у эукариот гены имеют мозаичное или прерывистое строение, т.е. состоит из кодирующих участков – экзонов и некодирующих – интронов.
РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ГЕНОВ.
Экспрессия генов — это процесс, в котором наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Экспрессия генов может регулироваться на всех стадиях процесса: и во время транскрипции, и во время трансляции, и на стадии пост- трансляционных модификаций белков.
Структурно – функциональная организация ДНК у про- и эукариот
Участок ДНК |
Функции |
Структурные гены |
Имеются у про- и эукариот |
|
и содержат информацию о |
|
строении белков, |
|
выполняющих |
|
специфические и |
|
общеклеточные функции, а |
|
также информацию о тРНК |
|
и рРНК |
Экзоны |
Информативные участки |
Оператор |
генов |
Расположен у прокариот |
|
|
перед структурными |
|
генами и служит для связи |
|
с белком-репрессором |
Промотор |
Служит для связи с ферментом |
|
РНК-полимеразой. У прокариот |
|
представлен ТАТААТ- |
|
последовательностью, а у |
|
эукариот- ТАТА – блоком или |
|
ЦААТ-блоком, которые |
|
расположены на разных |
|
расстояниях от стартовой точки |
|
транскрипции |
Терминатор |
Служит для прекращения роста |
|
цепи РНК и ее освобождения от |
|
матрицы ДНК. |
|
У большинства прокариот в |
|
связи с наличием факторов |
|
антитерминации транскрипция |
|
продолжается за пределами |
|
терминатора, что ведет к |
|
образованию полицистронной |
|
мРНК. У эукариот терминатор |
|
останавливает движение РНК- |
|
полимеразы, что приводит к |
Ген-регулятор |
У прокариот содержит |
|
информацию о |
|
структуре белков- |
|
репрессоров, |
|
регулирующих работу |
|
других генов |
Ген-интегратор |
Координирует работу |
|
других генов и может |
|
оказывать у эукариот |
|
плейотропный эффект |