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.

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.

Схема генетической регуляции синтеза белка у прокариот.

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.

Схема генетической регуляции синтеза белка у эукариот.

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.

Основные положения теории гена. Генная инженерия.

- 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.

Цитоплазматическая наследственность. Плазмиды, группы плазмид.

Цитоплазматическая наследственность. Она обусловлена ДНК органелл цитоплазмы (митохондрии, пластиды, клеточный центр). Внехромосомные генетические элементы перечисленных органелл способны автономно существовать и удваиваться.

Плазмиды – внехромосомные генетические элементы, способные существовать и размножаться в клетке автономно от геномной ДНК.

Типы наследования признаков. Моногенный тип наследования. Формы взаимодействия аллельных генов.

- Моногенный

- Полигенный.

Моногенный тип наследования – доминантный признак контролируется парой или несколькими парами аллельных генов.

Аллельные гены - это гены, расположенные в одинаковых участках или локусах двух гомологичных хромосом. Формы взаимодействия аллельных генов:

- Полное доминирование – один аллельный ген полностью подавляет действие другого аллельного гена.

- Неполное доминирование – доминантный ген не полностью подавляет рецессивный.

- Сверхдоминирование – у гетерозиготных организмов признак проявляется сильнее чем у гомозиготных.

- Кодоминирование – два аллельных гена одновременно проявляют своё действие в фенотипе.