Основные положения теории гена. Генная инженерия

Схема генетической регуляции синтеза белка у эукариот.

Схема генетической регуляции синтеза белка у прокариот.

Ген, его химическое строение. Свойства гена. Классификация генов по функциям. Структура гена.

Химическое строение гена.

Исследования, направленные на выяснение химического строения наследственного материала, доказали, что материаль­ным субстратом наследственности и изменчивости являются нуклеи­новые кислот. Нуклеиновые кислоты являются макромолекулами и отличаются большой молекулярной массой. Это полимеры, состоящие из нуклеотидов, включающих три компонента: сахар (пентозу), фосфат и азотистое основание.

Свойства генов:

- Гены контролируют определённые ферментативные реакции.

- Гены могут мутировать. Мутон – это минимальная единица мутирования. Может состоять из одной пары нуклеотидов.

- Ген может рекомбинировать. Рекон – единица рекомбинации. Минимальный размер рекона – две пары нуклеотидов.

- Дискретность.

- Плейотропность – один ген отвечает за развитие нескольких признаков.

- Дозированность – несколько генов могут контролировать один признак. Чем больше генов, тем признак выражен ярче.

- Пенетрантность – свойство генов проявляться в фенотипе.

- Экспрессивность – степень фенотипического проявления гена.

- Специфичность – содержит информацию об определённом белке.

Классификация генов по функциям:

- Структурные

- Функциональные

Структура гена прокариот:

Различают структурные гены – они содержат информацию о последовательности аминокислот в молекуле белка. Функциональные гены – регулируют работу структурных генов. Структурные гены обычно расположены рядом и образуют один блок, который называется оперон. Они отвечают за строение молекулы белка. В оперон входит промотор. Промотор – это участок молекулы ДНК, к которому присоединяется РНК – полимераза. Кроме того, промотор определяет с какой из двух цепей молекулы ДНК будет происходить транскрипция. Ген оператор – регуляторный участок. Ген терминатор – это ген расположен после структурного гена и на этом этапе заканчивается процесс транскрипции. На некотором расстоянии от оперона находится ген регулятор. Он отвечает за кодировку структуры белка репрессора.

Структура гена эукариот:

Оперон состоит из двух зон:

- Неинформативная зона – состоит из двух частей. Проксимальная (акцепторная). Эта зона представлена несколькими последовательно расположенными генами промоторами и генами операторами. Дистальная (регуляторная), представлена генами регуляторами, которые ответственны за синтез белка репрессора.

- Информативная зона – представлена структурными генами. Один структурный ген может повторяться многократно. Они ответственны за разные звенья одной цепи биохимических реакций. В структурных генах различают участки экзоны и интроны, которые чередуются друг с другом. В различных генах число их различно. Экзоны – кодирующая зона. Интроны – не

кодирующая зона.

У прокариот и эукариот различают гены модуляторы, которые контролируют работу оперона. К ним относятся ингибиторы или супрессоры, которые блокируют синтез белка, А также гены интенсификаторы, которые усиливают работу оперона.

Процесс транскрипции либо происходит, либо не происходит:

- В активной форме белок репрессор прикрепляется к оператору. В этом случае РНК-полимераза не может присоединиться к РНК и считывания информации со структурных генов не происходит. Значит не образуется информационная РНК и не образуется белок.

- При переходе белка репрессора в неактивную форму ген оператор освобождается. РНК-полимераза прикрепляется к промотору. Со структурных генов считывается информация и образуется белок.

Если белок репрессор находится в неактивной форме, то к промотору присоединяется РНК-полимераза и со структурных генов считывается наследственная информация. Образуется предшественница И-РНК, которая состоит из экзонов и интронов. С помощью ферментов рестриктаз выстригаются интроны. Происходит сшивание экзонов. Из предшественницы И-РНК

образуется зрелая И-РНК.

- Ген занимает в хромосоме определённый участок или локус.

- Ген это часть молекулы ДНК, которая состоит из определённой последовательности нуклеотидов и является функциональной единицей наследственной информации. Число нуклеотидов, входящих в состав различных генов неодинаковое.

- Внутри гена могут происходить мутации. К ним способны участки гена – мутоны. А также рекомбинации. К ним способны реконы.

- Существуют структурные (координируют синтез белка) и функциональные (контролируют и направляют деятельность структурных генов) гены.

- Расположение триплетов нуклеотидов структурных генов коллинеарно последовательности аминокислот молекулы белка, кодируемой данным геном.

- Фрагменты ДНК, входящие в состав гена, способны к репарации, поэтому не всякие повреждения гена ведут к мутациям.

- Генотип дискретен. Он состоит из отдельных генов. Функционирует как единое целое. На функционирование генов оказывают факторы внешней и внутренней среды.

Генная инженерия – область молекулярной генетики, перед которой поставлена задача конструирования новых генетических структур по заранее намеченному плану.

Дата добавления: 2014-01-04