Экзон-интронная структура гена эукариот. Процессинг. Сплайсинг.

Некодирующие участки получили название интронов, кодирующие - экзонов. Такой тип структурной организации обнаружен для множества генов, локализованных в хромосомах эукариот, для некоторых генов внутриклеточных органелл эукариот - пластид и митохондрий, а также для генов нескольких РНК-содержащих и ДНК-содержащих вирусов, поражающих эукариот. У бактерий интронов в генах нет. Нет интронов и в генах вирусов, поражающих бактерии. Экзоны имеют, как правило, небольшую длину.

Сайты, по которым происходит вырезание интронов, называют сайтами сплайсинга.

Сплайсинг одного гена может происходить несколькими способами. Это означает, что в состав зрелых мРНК могут входить разные комбинации экзонов.

Процессинг-это совокупность процессов обеспечивающих превращение синтезированной РНК (РНК-транскрипта) в функционально активные РНК (зрелые РНК), которые могут быть использованы при синтезе белков. Сами РНК-транскрипты функционально не активные. Процесс характерен для эукариот.

В результате процессинга изменяется структура и химическая организация РНК. РНК-транскрипт до образования зрелой РНК носит название про-иРНК(или в зависимости от вида РНК – про-тРНК, про-рРНК), т.е. предшественница РНК. Практически все РНК-транскрипты эукариот и прокариот(за исключением иРНК прокариот)подвергаются процессингу. Превращение РНК-транскрипта в зрелую РНК начинается в ядре, когда синтез РНК ещё не закончен и она не отделилась от ДНК. В зависимости от механизмов различают несколько этапов созревания РНК.

1.Взаимодействие про-иРНК с белком.

2.Метилирование про-иРНК.

3.Кэпирование 5’-конца.

4.Полиаденилирование.

5.Сплайсинг .

Оперонная структура гена прокариот.

Оперон — способ организации генетического материала у прокариот, при котором цистроны (гены, единицы транскрипции), кодирующие совместно или последовательно работающие белки, объединяются под одним (или несколькими) промоторами. Такая функциональная организация позволяет эффективнее регулировать экспрессию (транскрипцию) этих генов.

В состав оперона прокариот входят структурные гены и регуляторные элементы (не путать с геном-регулятором). Структурные гены кодируют белки, осуществляющие последовательно этапы биосинтеза какого-либо вещества. Этих генов может быть один, два или несколько. Они тесно сцеплены друг с другом и, что самое главное, в ходе транскрипции работают как один единый ген: на них синтезируется одна общая молекула иРНК, которая лишь потом расщепляется на несколько иРНК, соответствующих отдельным генам.

Регуляторными элементами являются следующие:

- промотор — участок связывания фермента, осуществляющего транскрипцию ДНК - РНК-полимеразы. Является местом начала транскрипции. Представляет собой короткую последовательность из нескольких десятков нуклеотидов ДНК, с которой специфически связывается РНК-полимераза. Кроме того, промотор определяет, какая из двух цепей ДНК будет служить матрицей для синтеза иРНК;
- оператор - участок связывания регуляторного белка;
- терминатор - участок в конце оперона, сигнализирующий о прекращении транскрипции.

Генетический код. Свойства генетического кода. Трансляция. Составляющие элементы процесса трансляции.

До расшифровки генетического кода невозможно было понять, каким образом кодируется наследственная информация. Расшифровка генетического кода позволила понять механизм синтеза белка и связать между собой дефекты определенных белков человека и наследственные заболевания, (т.е. созданы необходимые предпосылки для диагностики и лечения таких заболеваний).

Генетический код – единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов.

Генетический код характеризуется следующими свойствами:

1. Генетический код триплетный, т.е. каждую аминокислоту кодируют три рядом стоящих нуклеотида (кодон).

2. Генетический код вырожденный, т.е. одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (от 2 до 6). Например, в и-РНК фениламин может кодироваться триплетом УУУ или УУЦ; пролин – ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА, ЦУГ; серин – УЦУ, УЦЦ, УЦА, УЦГ, АГУ, АГЦ. Исключение составляют метионин и триптофан – каждая из этих аминокислот кодируется только одним триплетом (ТФЦ и АЦЦ в ДНК и, соответственно, АУГ и УГГ – в РНК).

3. Генетический код неперекрывающийся, т.е. один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух соседних триплетов.

4. Код однозначен, т.е. каждому данному кодону соответствует одна и только одна определенная аминокислота.

5. Генетический код универсален для всех живых организмов: одинаковые триплеты кодируют одинаковые аминокислоты.

6. В генетическом коде имеются триплеты УАА, УАГ и УГА которые не кодируют аминокислот, и их называют бессмысленными. Они служат сигналом о прекращении синтеза белка.

Трансляция представляет собой процесс перевода кодовой последовательности нуклеотидов и-РНК в первичную структуру белка. Синтез белка начинается со стартового кодона АУГ.

Cоставляющие элементы процесса трансляции: аминокислоты, тРНК, рибосомы, мРНК, ферменты для аминоацилированиятРНК, белковые факторы трансляции (белковые факторы инициации, элонгации, терминации - специфические внерибосомные белки, необходимые для процессов трансляции), источники энергии АТФ.