Синтез ДНК

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ДНК (ГЕНОМА).

Третичная структура ДНК.

Различают ядерную ДНК на долю, которой приходится 99,5% и митохондриальную ДНК (плазмон), на долю которой приходится 0,5%. Число различных молекул ДНК в ядре равно числу хромосом. У человека количество молекул ДНК составляет 46.

Ядерные ДНК эукариот, как правило, ассоциированы с белками и образуют нуклеопротеиновый комплекс, так называемый хроматин. Хроматин - надмолекулярная структура, состоящая из ДНК (30-45%), белков (гистонов-30-50% и негистоновых белков - 4-33%), небольшого количества РНК (1,5-10%) и неорганических веществ.

Третичная структура ДНК стабилизируется не ковалентными связями, т.е. ионными связями, которые возникают между отрицательно заряженными фосфатными группами поверхности ДНК и положительно заряженными гистоновыми белками. Третичная структура обеспечивает компактную укладку молекулы ДНК, позволяющую ей свободно размещаться в ядре.

Принято выделять три уровня третичной структуры ДНК.

1. Нуклеосомный уровень. Этот уровень описывает пространственное расположение отдельных участков молекулы ДНК, связанных с блоком из 8 молекул гистоновых белков. Благодаря разности зарядов поверхности ДНК и гистоновых белков они легко налипают друг на друга. При этом в связанном с гистоновым блоком оказывается около 140-150 нуклеотидных пар. Участок ДНК расположенный между двумя нуклеосомами называется линкерным. Этот участок является доступным для считывания информации в отличие от оказавшихся накрученными на гистоновые белки, которые не экспрессируются. Образование нуклеосом выполняет также функцию избирательной экспрессии генов. За счет образования нуклеосом плотность упаковки составляет около 7.

Второй уровень -это образование из нуклеосомной нити более толстых фибрилл, которые формируют соленоиды, упаковочный коэффициент составляет около 7

Третий уровень связан с образованием фибриллами петель в виде «ламповых щеток». Упаковочный коэффициент составляет около 200. Таким образом, за счет всех уровней третичной структуры ДНК линейные размеры ДНК уменьшаются в 10⁴ раз.

Третичная структура митохондриальной ДНК представляет собой кольцевую ковалентно замкнутую форму, образующую суперспираль.

Вся совокупность генетической информации в каждой клетке и в организме в целом заключена в ДНК и называется генотипом.

Функции ДНК:

1. Хранение генетической информации для кодирования всех белков, а также рРНК и тРНК;

2. Регуляция во времени и в пространстве биосинтеза компонентов клеток и тканей;

3. Обеспечение индивидуальности организма

Организация генома.

транскриптон

(оперон)

3' е₁ i₁ е₂ i₂ e₃ i₃ 5'

промотор оператор цистрон-I спейсер цистрон-II терминатор

Транскриптон (оперон) - функциональная единица ДНК, представляющая собой элементарную единицу транскрипции, т.е. участок ДНК, который при транскрипции дает единый транскрипт. Длина транскриптона варьирует от 300 нуклеотидов у прокариот) до 10⁸ нуклеотидов (у эукариот).

Промотор - начальный (3'-концевой) участок транскриптона, ответственный за связывание ДНК-зависимой-РНК-полимеразы.

Оператор (акцепторная или управляющая зона) - участок транскриптона, ответственный за связывание специальных белков-регуляторов транскрипции и тем самым контролирующий транскрипцию всего транскриптона.

Цистрон - кодирующий участок транскриптона, содержащий информацию о структуре одной полипептидной цепи или нематричных РНК (рРНК, тРНК).

Средняя длина цистрона - около 10³ нуклеотидов.

В транскриптоне может быть только один цистрон (моноцистронный транскриптон) или несколько цистронов (полицистронный транскриптон).

Структурный ген - участок ДНК, содержащий информацию о структуре одного белка или нематричных РНК (рРНК, тРНК). Если белок не обладает субъединичной структурой, понятия "структурный ген" и "цистрон" идентичны.

Если белок состоит из нескольких субъединиц, то структурный ген состоит из нескольких цистронов, которые могут находится в различных транскриптонах.

Встречаются цистроны двух типов - непрерывные и "разорванные" или прерывистые. В непрерывных цистронах нуклеотидная последовательность коллинеарна первичной структуре кодируемого белка (вся нуклеотидная последовательность участвует в кодировании первичной структуры белка).

В прерывистых цистронах различают интроны и экзоны.

Интроны (i₁,i₂ и т.д.) - некодирующие области (участки) прерывистого ("разорванного") цистрона. Ген сывороточного альбумина содержит 8 интронов, ген коллагена - свыше 50 интронов.

Экзоны (е₁, е₂...) - кодирующие области (участки) прерывистого цистрона.

Спейсер – не кодирующая область (участок) между цистонами (имеется не всегда). Протяженность спейсеров может достигать 2´10⁴ нуклеотидов. Различают транскрибируемые и не транскрибируемые спейсеры.

Терминатор - конечный (5'-концевой) участок транскриптона, сигнализирующий об окончании транскрипции.

Геном человека содержит около 50 тыс. генов, что составляет около 2% всей ДНК, остальные 98% приходятся на долю не транскрибируемых последовательностей.

Дата добавления: 2014-12-07