Ген – 1 – полипептидная цепь

Доказательство роли ДНК в передаче наследственной информации

 

1.

Доказательство роли ДНК в передачи наследственной информации получили Н.Циндер и Дж.Ледерберг. В 1952 г. они описали явление трансдукции. U-образную трубку заполняли жидкой питательной средой и посредине ставили бактериальный фильтр. В левое колено помещали триптофаннесинтезирующий штамм (22А) бактерий мышиного тифа, а в правое – триптофансинтезирующий штамм бактерий дикого типа (2А). В правое колено добавляли бактериофаг (вирус, паразитирующий на бактериях). Через некоторое время в левом колене появлялись триптофансинтезирующие бактерии. Непосредственного контакта между бактериями не было. Роль «переносчика» этого свойства выполнили бактериофаги. Размножаясь в бактериях штамма 2А, они встраивали в свою ДНК частицы ДНК клеток хозяина. Проходя бактериальный фильтр и внедряясь в бактерии штамма 22А, они передавали им участок ДНК, ответственный за синтез триптофана.

Трансдукция – это способность бактериофагов переносить фрагменты ДНК от одного штамма бактерий к другому и передавать соответствующие свойства.

 

2.

 

Трансформация – это способность одного штамма бактерий встраивать в свою ДНК участки молекулы ДНК другого штамма и приобретать при этом свойства последнего.

 

 

3.

 

 

Х.Френкель-Конрат провел опыты (1950г.) с вирусом табачной мозаики (ВТМ). ВТМ состоит из белковой оболочки и РНК. С помощью химических методов удалось разделить вирус на РНК и белок. При введении в листья растений табака белковой части вируса заболевание не развивалось, а при введении РНК на листьях появлялась мозаика. Этот опыт является доказательством того, что нуклеиновые кислоты, а не белки являются носителями генетической информации.

 

Конец 50-х годов Сеймур Бензер

Ген дискретная единица.

При выполнении основной функции (программирование синтеза белка) ген выступает как целостная единица, изменение которой вызывает перестройку

структуры белковой молекулы.

Эту единицу Бензер назвал цистроном.

Дискретность гена заключается в наличии у него субъединиц.

Единица мутации – мутон.

Единица рекомбинации - рекон

 

 

Современные представления о структуре гена, его функционировании, регуляции его активности складывалось во второй половине ХХ века. Важными вехами на этом пути стали:

- открытие двухспиральной структуры ДНК;

- выделение РНК и выяснение ее роли в передаче наследственной информации от ДНК к РНК и белку;

- расшифровка генетического кода.

 

 

Ген – это определенный участок молекулы ДНК, состоящий их нескольких тысяч пар нуклеотидов, способных мутировать и быть разделенными рекомбинацией. Однако функционально он представляет единое целое.

 

 

 

 

1. Стабильность. Она обеспечивается водородными, гликозидными и фосфодиэфирными связями, а также механизмом репарации спонтанных и индуцированных повреждений;
2. Способность к репликации. Благодаря этому механизму в соматических клетках сохраняется диплоидное число хромосом;
3. Наличие генетического кода. Последовательность оснований в ДНК с помощью процессов транскрипции и трансляции преобразуется в последовательность аминокислот в полипептидной цепи;
4. Способность к генетической рекомбинации. Благодаря этому механизму образуются новые сочетания сцепленных генов.

 

 

Геном вирусов.

Генетический материал вирусов представлен одной молекулой нуклеиновой кислоты (ДНК и РНК), окруженной защитной белковой оболочкой – капсидом.

 

Вирусы

 

РНК содержащие ДНК содержащие

~3000-7000 ДНК фага Т4 – 180*10³ п.н.

нуклеотидов и кодирует более 40 белков.

Крупные молекулы ДНК компактно упакованы внутри капсида благодаря суперсперилизации.

 

Вирусы - внутриклеточные паразиты.

Варианты развития вируса в клетке:

1. Интеграция с геномом хозяина – лизогения.

2. Синтез вирусных частиц на основе генетической программы вируса, но с помощью метаболической системы хозяина – лизис. Этот вариант приводит к разрушению клетки – хозяина.

 

Структура гена вирусов.

Вирусы

 

Одноцепочечная Двуцепочечная Одноцепочечная Двуцепочечная

РНК РНК ДНК ДНК

(представляют собой

вариант соединенных

цепей без расхождения

после синтеза второй цепи)

линейные и кольцевые

формы ДНК

 

 

РНК – содержащие вирусы

• с «плюс - цепью» - могут сразу экспрессироваться.
• с «минус - цепью» - вначале строят «плюс - цепь» с помощью РНК – полимеразы клетки - хозяина.

Для вирусов характерно явление «перекрывающихся генов» – «ген в гене» (1977г. Ф. Сэнджер)

Такая организация генетического материала позволяет экономно использовать небольшие информационные возможности генома. Однако она имеет свои ограничения, поскольку одна мутация может «выключить» сразу два или более генов.

РНК – вирусы могут встроиться в молекулу ДНК хозяина только с помощью фермента, получившего название обратной транскриптазы. После проникновения вируса в клетку, обратная транскриптаза осуществляет синтез сначала одноцепочечной комплементарной ДНК, а затем по ее матрице – двухцепочечной ДНК-копии. Затем ДНК-копия вирусного РНК-генома встраивается в хромосомную ДНК клетки хозяина, вместе с ней транскрибируется, а затем транслируется с образованием вирусных белков.

Геном прокариот

представлен одной кольцевой молекулой ДНК, формирующей компактную структуру нуклеоида посредством суперспирализации

Плазмиды бактерий.

Небольшие кольцевые молекулы ДНК, способные:

1. Либо интегрироваться с бактериальной молекулой ДНК,
2. Либо существовать обособленно от нее.

Плазмиды не способны разрушать клетку – хозяина.

Структура гена прокариот.

Главная особенность организации генома прокариот - это их объединение в группы или кластеры.

Все сцепленные гены кластера кодируют ферменты одного биосинтетического пути и транскрибируются на общую молекулу м-РНК.

Такая м-РНК называется ПОЛИЦИСТРОННОЙ

Только некоторые гены бактерий транскрибируются индивидуально. Их м-РНК называется МОНОЦИСТРОННОЙ

 

Большинство генов бактерий представлены непрерывными участками ДНК, вся информация которой используется при синтезе полипептида.

Схема регуляции генов у прокариот была предложена Ф.Жакобом и Ж.Моно в 1961г. На примере лактозного оперона.

Группа структурных генов, управляемая одним геном - оператором, образует оперон. В состав оперона входит небольшой участок ДНК (промотор).

 

Структурные гены кодируют ферменты, участвующие в реакциях метаболизма.

 

Промотор – небольшой участок ДНК – место первичного прикрепления РНК-полимеразы - фермента, катализирующего реакции ДНК-зависимого синтеза и-РНК, т.е. синтез м-РНК может начинаться только в определенных участках молекулы ДНК – промотора.

 

Ген-регулятор, находящийся обычно на некотором расстоянии от оперона постоянно активен и на основе его информации синтезируется особый белок – репрессор. Последний обладает способностью блокировать ген-оператор, вступая с ним в химическое взаимодействие. После чего считывание информации со структурных генов не происходит, т.е. оперон не работает.

 

Ген – оператор – это участок ДНК, к которому присоединяется белок-репрессор, блокирующий синтез РНК со структурных генов.

 

При поступлении в клетку индуктора ( вещество, которое расщепляется под действием ферментов, закодированных в данном опероне) происходит его связывание с белком- репрессором и освобождается ген-оператор. РНК-полимераза разрывает связи между двумя цепочками ДНК оперона, начиная с промотора, и по принципу комплементарности информация со структурных генов переписывается на и-РНК. Затем и-РНК перемещается на рибосомы, где синтезируются ферменты, разлагающие индуктор. Когда последние молекулы индуктора будут разрушены, освобождается белок-репрессор, который снова блокирует ген-оператор. Работа оперона прекращается, а при поступлении индуктора опять возобновляется. Для каждого оперона имеется свой специфический индуктор.

 

 

Гены и их структура.

 

Собственно информация о структуре белков и РНК записана в участках ДНК, называемые генами и цистронами.

Ген - это участок ДНК, кодирующий один белок.

Цистрон же – участок ДНК, кодирующий одну полипептидную цепь. Т.о., если белок состоит из нескольких разных полипептидных цепей (субъединиц), то его ген включает несколько цистронов.

 

 

Хромосомы содержат гены всех белков организма, гены РНК (4 вида рибосомных РНК и несколько десятков т-РНК)

Общая совокупность генов, определяющих наследственную информацию организма, называется – геномом.

Геномом называется одинарный полный набор генетического материала организма. В него входят последовательности нуклеотидов ДНК гаплоидного набора хромосом, ДНК митохондрий и хлоропластов.

Классификация генов.

1. По месту локализации генов в структурах клетки:

• Ядерные, расположенные в хромосомах ядра;

• Цитоплазматические, локализованные в хлоропластах и митохондриях.

2 По функциональному значению:

• Структурные гены, которые характеризуются уникальными последовательностями нуклеотидов, кодирующих свои белковые продукты.

• Регуляторные гены, некодирующие специфичные белки, а осуществляющие регуляцию действия генов (ингибирование, повышение активности и т.д.)

 

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A. Проверить токсигенность микроба.
2. D. Особенностями антигенной структуры исследуемого вируса.
3. Dermal mask, Коллагеновая тканевая маска для лица, 23гр -
4. I. Природа и культура. Проблемы антропо- и культурогенеза.
5. II. При генерализованной форме эпилепсии
6. X. Иоанн Скот Эриугена (IX век)
7. А. Вирусная РНК переписывается на ДНК и циркулярная ДНК интегрирует с клеточным геномом
8. А. Определение токсигенных свойств.
9. Агенты, стадии и механизмы политической социализации
10. Адаптивный иммунитет вырабатывается в процессе жизни индивида и представляет собой специфическую защитную реакцию организма на конкретный чужеродный агент (антиген) с участием лимфоцитов.
11. Антиген на клетке Антитело приходит к клетке. Это механизм таких аллергических реакций по кумбсу и джеллу. Цитотоксические
12. Антигенпрезентирующие клетки (АПК).