Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Воспроизведение генетического материала




В начале XX в. господствовало представление о стабильности и неизменяемости генов (А. Вейсман, У. Бэтсон), а если изменения и происходят (Г. де Фриз), то самопроизвольно, независимо от влияния среды. Это ошибочное мнение было опровергнуто получением индуцированных мутаций Г. А. Надсоном и Г. С. Филипповым (1925) на грибах, Г. Меллером (1927) на дрозофиле и И.Л. Стадлером (1928) на кукурузе.

В 1900 г. независимо друг от друга Г. де Фриз (Голландия), Э. Чермак (Австрия) и К. Корренс (Германия) заново открыли законы Г. Менделя. Этот год и считается годом рождения генетики как науки. В 1902 г. Т. Бовери, Э. Вильсон и Д. Сеттон высказали предположение о связи наследственных факторов с хромосомами. В 1906 г. У. Бэтсон ввел термин «генетика», а в 1909 г. В. Иогансен - «ген». В 1911 г. Т. Морган и сотрудники сформулировали основные положения хромосомной теории наследственности.

Организация генетического аппарата

Наследственность и изменчивость обеспечиваются функционированием особого материального субстрата – генетического аппарата.

На современном этапе представления о природе позволяют выделить следующие уровни структурно-функциональной организации наследственного материала:

генный;

хромосомный;

геномный.

Элементарной структурой генного уровня организации является ген. Гены относительно независимы друг от друга, поэтому возможны дискретное (раздельное) и независимое наследование (III закон Менделя) и изменение (мутации) отдельных признаков.

Гены клеток эукариот находятся в хромосомах, обеспечивая хромосомный уровень организации наследственного материала. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления и передаются, как правило, вместе. Этот уровень организации – необходимое условие сцепления генов и перераспределения генов родителей у потомков при половом размножении (кроссинговер и случайное расхождение хромосом и хроматид к полюсам при мейозе).

Вся совокупность генов организма в функциональном отношении ведет себя как целое и образует единую систему, называемую генотипом (геномом). Один и тот же ген в разных генотипах может проявлять себя по-разному. Геномный уровень организации объясняет внутри- и межаллельное взаимодействие генов, расположенных как в одной, так и в разных хромосомах.

Термин «геном» означает полный состав ДНК клетки, то есть совокупность всех генов и межгенных участков.

Организация генома человека (как и каждого эукариотического вида) представляет собой последовательную иерархию элементов:

• нуклеотиды;

• гены с межгенными участками;

• сложные гены;

• плечи хромосом;

• хромосомы;

• гаплоидный набор вместе с внеядерной ДНК.

В начале 50-х годов прошлого столетия было доказано, что элементарной функциональной единицей наследственности и изменчивости, определяющей возможность развития отдельного признака клетки или организма, является ген, который имеет определенную структурно-функциональную организацию.

Эволюция понятия «ген». Отдельные сведения по наследованию признаков были известны очень давно, однако закономерности их передачи впервые изложил Г. Мендель в 1865 г. в работе: «Опыты над растительными гибридами». Современники не придали значения его открытию. Понятия «ген» в то время еще не было, и Г. Мендель говорил о «наследственных задатках», содержащихся в половых клетках, природа которых была неизвестна.

В это же время существовало представление о неделимости гена. Однако в конце 50-х годов было показано, что ген является дискретной единицей. При выполнении основной функции – программировании синтеза белка – ген выступает как целостная единица, изменение которой вызывает перестройку структуры белковой молекулы. Эту единицу Бензер назвал цистроном. По величине он примерно равен гену. Дискретность гена заключается в наличии у него субъединиц. Элементарная единица изменчивости гена, единица мутации, названа мутоном, а единица рекомбинации (обмен участками гомологичных хромосом в профазе мейоза I) – реконом. Минимальные размеры мутона и рекона равны одной паре нуклеотидов. В настоящее время элементарной структурной единицей гена считают пару нуклеотидов, а функциональной – кодон.

В 20-е годы было установлено, что хромосомы состоят из белка и нуклеиновых кислот. В 1928 г. Н.К. Кольцов предположил, что функции генов выполняют белковые молекулы, и белки способны к самовоспроизведению. Однако, в дальнейшем было доказано, что носителем генетической информации является молекула ДНК.

Таким образом, ген – это структурная единица нуклеиновых кислот (полинуклеотидов), ответственных за хранение, передачу и реализацию генетической информации. Под термином «ген» можно понимать последовательность нуклеотидов в ДНК, которая обусловливает определенную функцию (единицу морфологической, физиологической, биохимической, иммунологической, клинической и любой другой дискретности) в организме. Ген представляет собой минимальное количество наследственного материала, которое необходимо для синтеза т-РНК, р-РНК или пептида с определенными свойствами. По современным представлениям, ген – это участок молекулы ДНК, дающий информацию о синтезе определенного полипептида или нуклеиновой кислоты.

В геноме человека более 30000 генов. Размер генов человека варьируется в широких пределах, однако большинство имеет размеры до 50000 пар нуклеотидов. Передачей генов в ряду поколений клеток или организмов достигается материальная преемственность – наследование потомками признаков родителей.

Свойства гена. Гены характеризуются определенными свойствами:

Ø специфичностью (каждый структурный ген обладает только ему присущим порядком расположения нуклеотидов и детерминирует синтез определенного полипептида),

Ø целостностью (при программировании синтеза полипептида ген выступает как неделимая единица) и дискретностью (наличие субъединиц),

Ø стабильностью (относительно устойчивы) и лабильностью (способность мутировать),

Ø плейотропией (один ген может отвечать за проявление нескольких признаков),

Ø экспрессивностью (степень фенотипического проявления) и пенетрантностью (частота проявления гена).

Основные свойства гена как функциональной единицы материала наследственности и изменчивости определяются его химической организацией.

Структура гена представляет собой набор кодонов, которые состоят из трех нуклеотидов (триплетный код). Ген содержит информацию о структуре какого-либо белка, а каждый кодон – о структуре аминокислоты и ее местоположении в белковой молекуле.

В настоящее время известно, что ген имеет сложное внутреннее строение, а отдельные участки обладают различными функциями. В гене можно выделить самую большую часть, которая собственно и определяет строение полипептида. Эта часть называется «цистрон» и может состоять из десятков тысяч пар нуклеотидов. Некоторые гены содержат в себе несколько цистронов (полицистронные или структурные гены). Исследования показали, что размер гена больше, чем размер полипептида. Отсюда вывод, что в гене содержатся нуклеотидные последовательности, не влияющие на строение полипептида, но необходимые для правильного функционирования структурной части (структурного гена). Это регуляторная часть гена (или ген-оператор). Ген-оператор управляет активностью нескольких генов-цистронов и располагается непосредственно возле них. Комплекс из группы структурных генов и гена-оператора образует оперон. Выделяют еще ген-регулятор, который регулирует активность оперона с помощью специального вещества, им продуцируемого – репрессора. Репрессор, воздействуя на ген-оператор, ингибирует его и снижает активность связанных с ним цистронов.

Гены объединяются в блоки, образующие ДНК-нить. При этом они располагаются в линейном порядке, что в дальнейшем предопределяет нитевидную структуру ДНК и хромосом.

Исследования химической природы наследственного материала неопровержимо доказали, что материальным субстратом наследственности и изменчивости являются нуклеиновые кислоты – полимеры, которые состоят из мономеров-нуклеотидов, включающих три компонента:

• сахар (пентоза);

• фосфат;

• азотистое основание.

Среди нуклеиновых кислот различают два вида соединений:

• дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК);

• рибонуклеиновая кислота (РНК).

ДНК является хранителем наследственной информации во всех клетках про- и эукариот (у вирусов эту функцию может выполнять и молекула РНК); РНК передает и реализует генетическую информацию.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – более химически устойчивый компонент, субстрат наследственности и изменчивости.

Структура молекулы ДНК была расшифрована Дж. Уотсоном, Ф. Криком и М. Уилкинсом в 1953 г. Согласно модели Д. Уотсона и Ф. Крика, молекула ДНК представляет собой две жестко фиксированные параллельно друг другу и закрученные в двойную спираль антипараллельные (напротив конца 3' одной цепи располагается 5' конец другой) полинуклеотидные цепи, звенья которых составляют нуклеотиды.

Каждый нуклеотид состоит:

• из пятиуглеродного сахара - дезоксирибозы;

• остатка фосфорной кислоты;

• одного азотистого основания - пуринового (аденин, гуанин) или пиримидинового (цитозин, тимин).

Нуклеотиды соединяются в цепочку путём образования ковалентных (фосфо-диэфирных) связей между дезоксирибозой одного и остатком фосфорной кислоты другого нуклеотида. Азотистые основания присоединяются к дезоксирибозе и образуют боковые радикалы. (А, Т), (Г, Ц) всегда находятся друг против друга и соединены между собой жесткими водородными связями – «распорками»: 2 водородные связи – между аденином и тимином, 3 – между гуанином и цитозином. Строгое соответствие (взаимодополнение) пуриновых и пиримидиновых оснований друг другу в парных цепочках ДНК (А-Т, Г-Ц) называется комплементарностью.

Явление комплементарности азотистых оснований в молекуле ДНК открыл Э. Чаргафф в начале 50-х годов XX века (правила Чаргаффа), показав, что количество А всегда равно количеству Т, а количество Г - количеству Ц.

Благодаря своему химическому строению, ДНК обладает уникальным свойством – она способна к самовоспроизведению путем точной конвариантной редупликации (удвоения).

Репликация молекул ДНК происходит в синтетический период интерфазы. Каждая из двух цепей «материнской» молекулы служит матрицей для «дочерней». После репликации вновь синтезированная молекула ДНК содержит одну «материнскую» цепочку, а вторую – «дочернюю», вновь синтезированную (полуконсервативный способ). Для матричного синтеза новой молекулы ДНК необходимо, чтобы старая молекула была деспирализована и вытянута. Репликация начинается в нескольких местах молекулы ДНК. Участок молекулы ДНК от точки начала одной репликации до точки начала другой называется репликоном. «Бактериальная хромосома» содержит один репликон, а эукариотическая – много репликонов.

Начало репликации активируется праймерами (затравками), состоящими из 100-200 пар нуклеотидов. Фермент ДНК-хеликаза раскручивает и разделяет (разрывает водородные связи между азотистыми основаниями) материнскую спираль ДНК на 2 нити, каждая их которых становится матрицей для синтеза «дочерних» цепей ДНК – по принципу комплементарности при участии фермента ДНК-полимеразы мономерные нуклеозидтрифосфаты (предшественники ДНК) соединяются между собой. Синтезированная нить через водородную связь соединяется с матричной ДНК. Фермент ДНК-топоизомераза скручивает «дочерние» молекулы ДНК.

В каждом репликоне ДНК-полимераза может двигаться вдоль «материнской» нити только в одном направлении (5' ==> 3'). На лидирующей нити по мере раскручивания репликона постепенно и непрерывно наращивается «дочерняя» цепь. На отстающей нити дочерняя цепь синтезируется также в направлении (5' ==> 3'), но отдельными фрагментами (Оказаки) по мере раскручивания репликона. Таким образом, присоединение комплементарных нуклеотидов «дочерних» нитей идет в противоположных направлениях (антипараллельно). Репликация во всех репликонах идет одновременно. Фрагменты Оказаки и части «дочерних» нитей, синтезированные в разных репликонах, сшиваются в единую нить ферментом лигазой. Репликация характеризуется полуконсервативностью, антипараллельностью и прерывистостью (фрагменты Оказаки). Весь геном клетки реплицируется один раз за период времени, соответствующий одному митотическому циклу.

Рассмотренный механизм репликации отличается чрезвычайно высокой точностью воспроизведения структуры ДНК. Поддержание такой ситуации обеспечивается механизмом самокоррекции, осуществляемым ДНК-полимеразой.

Самокоррекция заключается в отщеплении ошибочно включенного в цепь ДНК нуклеотида. Однако, несмотря на точность редупликации ДНК и эффективность самокоррекции, после удвоения ДНК в ней обнаруживаются ошибки. Изменения в структуре ДНК (повреждения азотистых оснований, разрыв одной или двух нитей молекулы, сшивки нитей ДНК, сшивки «ДНК-гистон») могут возникать спонтанно или под влиянием реакционно-способных соединений. Средняя вероятность ошибок достигает 10-8-10-9. Хотя эта вероятность невелика, однако, учитывая размеры генов (1×103 пар оснований и больше), а также их большое количество (10×105), следует признать, что суммарная частота ошибок редупликации при расчете на одну половую клетку и на одно поколение может быть значительной, а именно – несколько новых мутаций. Любое изменение в составе кодирующих единиц или в их взаимном расположении отразится на аминокислотном составе белка. Понятно, что если изменение касается одной аминокислоты, это может решительным образом отразиться на целом ряде свойств структурного белка или фермента. Биохимические системы организма человека работают чрезвычайно слаженно, поэтому изменение свойств даже одного белка может резко нарушить целый ряд функций. Но, вместе с тем, конечный признак во многом зависит от действия других генов и факторов внешней среды.

В процессе эволюции выработались антимутационные механизмы.

Устойчивость генетического материала обеспечивается:

1) диплоидным набором хромосом;

2) двойной спиралью ДНК;

3) вырожденностью (избыточностью) генетического кода;

4) повтором некоторых генов;

5) репарацией нарушений структуры ДНК.

Возникающие в ходе репликации ошибки устраняются благодаря действию механизма репарации. Репарация генетического материала – внутриклеточный процесс, осуществляемый до и после репликации – таким образом восстанавливается большая часть повреждений структуры молекулы ДНК. Обширный набор различных ферментов репарации (рестриктазы, лигазы и другие) осуществляет непрерывный осмотр ДНК, удаляя из нее поврежденные участки и способствуя поддержанию стабильности наследственного материала.

Впервые возможность репарации молекулы ДНК была установлена в 1948 г. А. Кельнером и соавт. К. Руперт (1962) описал один из способов репарации – световую или фотореактивацию. Было установлено, что при ультрафиолетовом облучении фагов, бактерий и простейших наблюдается резкое снижение их жизнедеятельности. Однако выживаемость значительно увеличивается, если на них дополнительно воздействовать видимым светом. Оказалось, что под действием ультрафиолета в молекуле ДНК образуются димеры (химические связи между двумя пиримидиновыми основаниями одной цепочки, чаще Т-Т), что препятствует считыванию информации. Видимый свет активирует ферменты, разрушающие димеры.

Темновая (эксцизионная) репарация была изучена А. Герреном в 50-е годы. Она заключается в нахождении и удалении поврежденного участка нити ДНК путем его «вырезания», в синтезе и вставке нового фрагмента с участием четырех групп ферментов. Темновая репарация протекает в 4 стадии.

1) Эндонуклеаза «узнает» поврежденный участок и рядом с ним разрывает нить ДНК.

2) Экзонуклеаза «вырезает» поврежденный участок.

3) ДНК-полимераза по принципу комплементарности синтезирует фрагмент ДНК на месте разрушенного.

4) Лигаза «сшивает» концы ресинтезированного участка с основной нитью ДНК.

Принципиально доказана возможность репарации молекулы ДНК при повреждении обеих ее нитей. При этом информация может быть получена с и-РНК (фермент ревертаза).

Нарушение процессов репарации приводит к ряду заболеваний. У больных пигментной ксеродермой под действием солнечного света появляются веснушки, расширение капилляров, ороговение эпидермиса, поражение глаз, развитие злокачественных опухолей кожи. При анемии Фанкони наблюдается недостаточность костного мозга, приводящая к снижению содержания всех клеток крови и гиперпигментации.

Основное количество ДНК локализовано в хромосомах (95%). На внехромосомную часть генома человека – ДНК митохондрий приходится 5%.

Геном митохондрий полностью секвенирован. Он содержит 16 569 пар оснований и кодирует две рибосомные РНК (12S и 16S), 22 транспортные РНК и 13 полипептидов – субъединиц ферментативных комплексов окислительного фосфорилирования. Другие 66 субъединиц дыхательной цепи кодируются в ядре.

Совсем небольшое количество составляют отдельные кольцевые молекулы ДНК в ядре и цитоплазме. Кодирующая белки часть ДНК составляет всего 3-5%. Что делает «покоящаяся» часть генома – неизвестно.

Любые изменения в структуре ДНК (в хромосомах или митохондриях) ведут к генетическому полиморфизму.

Первичные функции гена. Первичными функциями генов являются хранение и передача генетической информации. Передача генетической информации происходит при репликации ДНК (аутосинтетическая функция при размножении клеток) и от ДНК через и-РНК к белку (гетеросинтетическая функция при биосинтезе белка). Такой путь передачи информации от ДНК к и-РНК и белку Ф. Криком (1958) был назван «центральной догмой молекулярной биологии».

Долгое время считалось, что передача генетической информации в обратном направлении невозможна. В 1975 г. Р. Дульбеко, Г. Тимин и Д. Балтимор описали явление обратной транскрипции, т.е. передачи генетической информации от и-РНК к ДНК с помощью фермента обратной транскриптазы (ревертазы). Ревертаза была открыта у РНК-содержащих вирусов еще в 1970 г. (Г. Тимин, С. Музатани) и её наличие в нормальных клетках свидетельствует о возможности передачи информации от РНК к ДНК. Было установлено, что на определенных стадиях эмбриогенеза в клетках амфибий резко возрастает число генов, кодирующих рибосомальную РНК (амплификация генов). При этом происходит увеличение числа копий генов рибосомальной РНК методом обратной транскрипции.

Классификация генов. Все гены по функциям подразделяются на структурные и функциональные. Структурные гены несут информацию о белках-ферментах и гистонах, о последовательности нуклеотидов в различных видах РНК. Среди функциональных генов выделяют гены-модуляторы, усиливающие или ослабляющие действие структурных генов (ингибиторы, интенсификаторы, интеграторы, модификаторы) и гены, регулирующие работу структурных генов (регуляторы и операторы).

Известно, что генотип у всех соматических клеток одинаковый (следствие равного распределения генетического материала между дочерними клетками при митозе), однако клетки разных тканей и органов одного организма сильно отличаются (нервные, мышечные, эпителиальные, соединительнотканные). Следует предположить, что в разных клетках работают разные блоки генов. Область проявления действия данного гена называется поле действия гена – например, гены, детерминирующие рост волос, развитие определенных папиллярных узоров на пальцах, ладонях и стопах и др.

Гены функционируют непостоянно. Например, гены, детерминирующие синтез пигмента меланина, окрашивающего волосы человека, в пожилом возрасте перестают работать, и волосы седеют. Гены, детерминирующие синтез половых гормонов, начинают функционировать интенсивно с момента полового созревания. К старости их функция значительно снижается. Время работы гена – это период его функционирования.

Условно гены можно разделить натри группы:

а) функционирующие во всех клетках (например, гены, кодирующие ферменты энергетического обмена);

б) функционирующие в клетках одной ткани (например, гены, детерминирующие синтез миозина в мышечной ткани);

в) специфичные для одного типа клеток (например, гены гемоглобина в незрелых эритроцитах).

Типы генов по функциям, которые они выполняют:

• больше всего известно генов, кодирующих ферменты, – 31,2% общего числа;

• в 2 раза меньше генов-модуляторов белковых функций – 13,6%. Они стабилизируют, активируют, свертывают или влияют иным образом на функции белка;

• остальные категории генов – кодирующие транскрипционные факторы, гормоны, иммуноглобулины, рецепторы и т. д. – составляют менее 10% общего числа.

Регуляция работы генов. Многими учеными было замечено, что некоторые ферменты у дрожжей и бактерий образуются в клетках только при выращивании их на определенных питательных средах. Например, при выращивании кишечной палочки на питательной среде, не содержащей лактозы, ее клетки содержат незначительное число (меньше пяти) молекул фермента лактазы, разлагающего лактозу на глюкозу и галактозу. При добавлении в питательную среду лактозы бактериальные клетки в течение 2-3 мин синтезируют большое количество лактазы (свыше 5 тыс. молекул). При удалении из среды лактозы синтез лактазы быстро прекращается. Вещества, индуцирующие синтез ферментов, которые их разлагают, называются индукторами (в данном примере индуктором является лактоза).

Подобные механизмы используются клеткой для выключения синтеза нужных ей соединений при их наличии в питательной среде. Например, аминокислота триптофан синтезируется при участии фермента триптофан-синтетазы. Однако, если в среде, на которой выращиваются бактерии, присутствует триптофан, синтез фермента немедленно прекращается. Это явление получило название репрессии, а вызывающий его фактор (в нашем примере – триптофан) – корепрессора.

Регуляция работы генов у прокариот. Схема регуляции транскрипции у прокариот была предложена Ф. Жакобом и Ж. Моно в 1961 г. на примере лактозного оперона. Группа структурных генов, управляемая одним геном-оператором, образует оперон. В состав оперона входит также небольшой участок ДНК – промотор с инициатором – место первичного прикрепления РНК-полимеразы – фермента, катализирующего реакции ДНК-зависимого синтеза и-РНК. Ген-оператор включает и выключает структурные гены для считывания информации; следовательно, они активны непостоянно. Заканчивается оперон терминатором. Ген-регулятор, находящийся обычно на некотором расстоянии от оперона, постоянно активен, и на основе его информации синтезируется особый белок-репрессор, который обладает способностью блокировать ген-оператор, вступая с ним в химическое соединение, и тогда считывание информации со структурных генов не происходит, т.е. оперон «не работает».

Если в клетку поступает индуктор, то он связывает белок-репрессор (вступает с ним в химическую связь), освобождая ген-оператор. РНК-полимераза разрывает связи между двумя цепочками ДНК оперона, начиная с промотора, и по принципу комплементарности информация (порядок нуклеотидов) со структурных генов переписывается на и-РНК (полицистронную), которая затем идет в рибосомы, где синтезируются ферменты, разлагающие индуктор. Когда последние молекулы индуктора будут разрушены, освобождается белок-репрессор, который снова блокирует ген-оператор – работа оперона прекращается. Она опять возобновится при поступлении индуктора.

Для каждого оперона имеется свой специфический индуктор. Например, для лактозного оперона индуктором является лактоза, для фруктозного – фруктоза и т.п.

Регуляция работы генов у эукариот. Схема регуляции транскрипции у эукариот разработана Г. П. Георгиевым (1972). Принцип регуляции (обратная связь) сохраняется, но механизмы ее более сложные. Единица транскрипции у эукариот называется транскриптоном. Он состоит из неинформативной (акцепторной) и информативной (структурной) зон. Неинформативная зона начинается промотором с инициатором. Далее следуют группа генов-операторов, за которыми расположена информативная зона. Информативная зона образована структурным геном, разделенным на экзоны (информативные участки) и интроны (неинформативные участки). Заканчивается транскриптон терминатором.

Работу транскриптона регулирует несколько генов-регуляторов, дающих информацию для синтеза нескольких белков-репрессоров. Индукторами в клетках эукариот являются сложные молекулы (например, гормоны), для расщепления которых требуется несколько ферментов (многоступенчатые реакции). Когда индукторы освобождают гены-операторы от белков-репрессоров, РНК-полимераза разрывает водородные связи между двумя цепочками ДНК транскриптона, и по правилу комплементарности на нем сначала синтезируется большая молекула проинформационной РНК, списывающая информацию как с информативной, так и с неинформативной зон. В дальнейшем в ядре клетки происходит процессинг – ферментативное разрушение неинформативной части РНК и расщепление ферментами рестриктазами информативной части на фрагменты, соответствующие экзонам. Молекула и-РНК (моноцистронная), соответствующая экзонам структурного гена, формируется посредством сплайсинга (сплавления) отдельных информативных фрагментов ферментами лигазами. Далее и-РНК выходит из ядра, идет в рибосомы, где и происходит синтез белка-фермента, необходимого для расщепления индукторов. Включение и выключение транскриптона происходит принципиально так же, как и оперона.

В геноме эукариот встречаются уникальные последовательности нуклеотидов (одна в геноме), составляющие от 15 до 98% всего генома (у человека – 56%). Уникальная ДНК входит в состав структурных генов и дает информацию о первичной структуре полипептидов, причем более половины ее бывает неактивной. Наличие неинформативных участков (интронов) в генах эукариот – универсальное явление. Считают, что интроны содержат запасную информацию, обеспечивающую изменчивость. Кроме того, в геномах эукариот содержатся последовательности нуклеотидов, многократно повторяющиеся (десятки, сотни и даже миллионы раз). Повторяющиеся гены выполняют разнообразные функции: являются промоторами, регулируют репликацию молекул ДНК, участвуют в кроссинговере, отделяют экзоны и интроны и др. Жизнедеятельность организма обусловлена, в основном, функциональной активностью уникальных генов, которая, в свою очередь, зависит от состояния внутренней среды организма (например, гормонального фона) и условий окружающей среды.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-09; Просмотров: 2041; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.058 сек.