Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Роль мобильных генетических элементов
Регуляция экспрессии генов у прокариот и эукариот Ф. Жакоб и ж. Моно 1961: общая теория регуляции генов. · Сущность теории сводится к «выключению» или «включению» генов как функционирующих единиц, к возможности или невозможности проявления их способности передавать информацию о структуре белка. · У прокариот гены, контролирующие синтез белков-ферментов, катализирующих ход последовательных биохимических реакций, объединяются в структурно-функциональную единицу – оперон.
Виды оперонов · Индуцибельный – регулятором является исходный продукт (субстрат). Субстрат стимулирует реакции своего метаболизма. · Репрессибельный - регулятором является конечный продукт (корепрессор). Он тормозит реакции, ведущие к его образованию.
Состав индуцибельного оперона · Структурные гены, кодирующие белки-ферменты · Промотор – участок молекулы ДНК, к которому присоединяется РНК-полимераза · Оператор – участок молекулы ДНК, место связывания с регуляторным белком-репрессором · Индуктор – метаболит, который связывается с белком-репрессором и переводит его в неактивную форму.Индуктор – метаболит, который связывается с белком-репрессором и переводит его в неактивную форму.
Синтез белка-репрессора контролируется геном-регулятором. Белок-репрессор обладает сродством и к оператору, и к метаболиту.
Принцип регуляции активности оперона заключается в следующем: сродство белка-репрессора с геном-оператором определяется наличием или отсутствием в клетке метаболита той цепи реакции, ферменты которой кодируются данным опероном. Лактозный оперон E.coli
Регуляция экспрессии генов у эукариот В основу регуляции генной активности у эукариот положено взаимодействие определенных участков ДНК с белками, которые называются транскрипционными факторами. В разных клетках многоклеточного организма содержатся одинаковые гены, но экспрессируются они с разной скоростью и в разное время. В качестве регуляторных белков могут выступать как белки-репрессоры, так и белки-активаторы. Регуляция экспрессии генов происходит на всех этапах реализации генетической информации в клетках. Регуляция на уровне транскрипции: 1. Белки-факторы транскрипции (TF: IIA, IIB, IID, IIEиIIF) связываются с ТАТА блоком в области промотора 2. Энхансеры – усилители транскрипции 3. Сайленсеры – ослабляют транскрипцию 4. Структура хроматина. На активацию влияетремоделированиегистоновых белков, которые участвуют в компактизации молекулы ДНК. Метилирование участков ДНК (обычно по парам цитозин-гуанин) тормозит транскрипцию 5. Гормональная регуляция · Стероидные гормоны связываются с белком-рецептором в клетке, данный комплекс проникает в ядро, связывается с определенными участками ДНК, регулируя транскрипцию. · Пептидные гормоны связываются с белками-рецепторами на мембране и передают сигнал внутрь клетки на белки цитоплазмы, в ответ на внутриклеточные изменения в ядро поступает сигнал, регулирующий экспрессию. Регуляция на уровне процессинга: 1. За точность процессинга отвечают малые ядерные РНК (мя-РНК), которые обеспечивают точную работу ферментов-рестриктаз. 2. Возможность альтернативного сплайсинга позволяет синтезировать различные матричные последовательности, а следовательно несколько полипептидов или разных РНК на базе одного гена. На уровне трансляции: 1. Исключается возможность использования и-РНК в качестве матрицы для синтеза белка в случае их несоответствия 2. Дифференциальная активность А-А-тРНКсинтетаз 3. Влияние гормонов На уровне посттрансляционной модификации белка. Изменение конформации белков – важнейший способ изменения их биологической активности! · проинсулин
Организация генома прокариот и эукариот
Генетический аппарат клетки · Геном – генетический материал ядра в гаплоидном наборе хромосом · Геном – суммарная длина ДНК в гаплоидном наборе хромосом. Функциональная единица генома – ген. Термин «геном» – Г. Винклер · Плазмон – генетический материал цитоплазмы. Функциональная единица – плазмоген.
Размеры генома · Мелких ДНК-содержащих вирусов и в центриолях 0,4-1 мкм (1200-3000 пар нуклеотидов) · Геном пластид и митохондрий – 5-100 мкм (15000-300000 п.н.) · Бактерий – 1000-2000 мкм (3-6 млн п.н.) · E.coil– 1200 мкн (1,2 мм) · Геном человека – 1990 создана Международная организация по изучению генома человека – 3,2 млрд. п.н.; 187 см
Геном прокариот 1. Объем генома E.coil – 1200 мкн (1,2 мм) 2. Информативная емкость генома – 2000-4000 генов 3. Нет дуплицирующихся генов 4. Классы генов по генопродуктам: · Структурные – кодируют белки · Регуляторные – кодируют белки-репрессоры · Гены т-РНК – кодируют молекулы т-РНК · Гены р-РНК – кодируют молекулы р-РНК Геном эукариот 1. Суммарная длина молекулы ДНК человека – 187 см 2. Классы генов по генопродуктам: · Структурные – кодируют белки · Регуляторные – кодируют белки-репрессоры · Гены т-РНК – кодируют молекулы т-РНК · Гены р-РНК – кодируют молекулы р-РНК · Гены гистоновые – кодируют гистоновые белки 3. Информативная емкость генома – 30-35 тысяч генов (у человека) 4. Избыточность ДНК в геноме – наличие дуплицирующихся генов По числу повторов: · Уникальные – до 10 повторов на геном (структурные гены) · Умеренно повторяющиеся – 10^2 – 10^5 на геном (регуляторные, гистоновые, гены т-РНК, гены р-РНК) · Многократно повторяющиеся – более 10^5 на геном.
В организации генома эукариот заложен принцип чередования уникальных и повторяющихся последовательностей (интерсперсия)
Повторяющаяся ДНК · Тандемные повторы – расположены друг за другом («голова к хвосту»). У дрозофилы – повторяющиеся единицы в 5-7 п.н. (ААТАТ), (ААТАG), (AATATC) и др. 1. Центромерная ДНК (альфоидная) – повторяющиеся единицы длиной в 170 п.н. У человека – длина 250 т.п.н. - до 5 млн.п.н. В геноме 3% 2. Теломерная ДНК – GGGTTA, повторяются 250-1500 раз 3. Рибосомная ДНК · Диспергированные повторы – разбросаны по всему геному: LINEи SINE–МГЭ
Роль мобильных генетических элементов · Вызывают мутации генов · Формируют хромосомные перестройки · Изменяют активность и функции генов · Достраивание хромосом после редупликации (дрозофилы) · Используют для трансформации генов, клонировании генов.
ДНК митохондрий · Секвенирована 1981 г. · Кольцевая молекула, 16569 п.н. · Содержит 37 генов: кодируют 13 белков, 22 молекулы т-РНК, 2 молекулы р-РНК · Не содержат интронов · Признаки наследуются по материнской линии и не являются менделирующими. · Чувствительна к активным формам кислорода · Имеет высокую скорость мутирования · Мутации митохондриальных генов могут быть причиной наследственных заболеваний, процессов старения и развития возрастной патологии · Определение нуклеотидной последовательности мит-ДНК позволяет установить эволюционное родство живых организмов. |
||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 271. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |