Регуляция экспрессии оперона по типу репрессии и индукции.

Вне оперона располагается особая последовательность - ген-регулятор, который несет информацию о синтезе так называемого белка-респессора, который впоследствии будет осущесвлять работу оперона. Механизм регуляции экспрессии оперона давольно прост и представлячет собой следующую закономерность:

Ген-регулятор осуществялет синтез белка-репрессора, который вступая в взаимодействие с оператором "выключает" оперон, то есть цепь замыкается и работа оперона прекращается, процессы транскрипции, трансляции, репликации в данном случае не осуществяются, данный тип экспрессии носит название - репрессия (выключение).

Если белок-репрессор не вступает в взаимодейсвие с оператором, так называемое замыкание цепи не происходит, то мы говорим о таком типе экспресии как - индукция (включение), при данном типе все генетические процессы осуществяются, то есть происходит трансляция, транскрипция, репликация.

13. Принципы регуляции экспрессии транскриптона.

У многих эукариотических генов, кодирующих белки и транскрибируемых РНК-полимеразой II, в ДНК имеется несколько областей, которые узнаются разными белками-регуляторами. Одной из них является область, расположенная вблизи промотора. Она включает около 100 пар нуклеотидов, в том числе ТАТА-блок, располагающийся на расстоянии 25 пар нуклеотидов от точки начала транскрипции. Для успешного присоединения РНК-полимеразы II к промотору необходимо предварительное соединение с ТАТА-блоком особого белка — фактора транскрипции — с образованием стабильного транскрипционного комплекса. Именно этот комплекс ДНК с белком узнается РНК-полимеразой II. Последовательности нуклеотидов, примыкающие к ТАТА-блоку, формируют требуемый для транскрипции элемент, расположенный перед промотором.

Особенностью регуляции экспрессии эукариотических генов является также существование белков-регуляторов, которые способны контролировать транскрипцию многих генов, кодирующих, возможно, другие белки-регуляторы. В связи с этим некоторые (главные) белки-регуляторы обладают координирующим влиянием на активность многих генов и их действие характеризуется плейотропным эффектом. Примером может служить существование белка, который активирует транскрипцию нескольких специфических генов, определяющих дифференцировку предшественников жировых клеток.

1.3. Тема: "Организация наследственного материала в клетке"

Открытие генетической роли ДНК.

Эксперимент Гриффитса был выполнен в 1928 году с целью разработки вакцины от пневмонии. Гриффитс работал с двумя штаммами бактерии Streptococcus pneumoniae. Штамм, колонии которого были гладкими (S штамм), имел полисахаридную капсулу и был вирулентным, вызывая у подопытных мышей пневмонию. Капсула предохраняла бактерии от воздействия иммунной системы больного. Колонии второго штамма имели неровную поверхность (R штамм) и не вызывали пневмонию, поскольку не имели капсулы, и после введении в кровоток мыши бактерии погибали. Бактерии S штамма, убитые нагреванием, также не вызывали заболевания. Но когда Гриффитс смешивал убитый S штамм с живым R штаммом и вводил смесь мышам, животные погибали.

Когда Гриффитс выделил болезнетворные бактерии из погибших мышей, он обнаружил, что R штамм приобрел капсулу, то есть превратился в вирулентный S штамм и сохранял новоприобретенный фенотип во многих поколениях, то есть передавал его по наследству. Гриффитс предположил, что превращение осуществил некий «трансформирующий фактор», который R штамм получил от убитых бактерий S штамма.

Эксперимент Эвери был выполнен в 1944 году и явился кульминацией исследований, начатых Гриффитсом. В ходе эксперимента пневмококки, образующие гладкие колонии, были убиты нагреванием, и из них был извлечён компонент, растворимый в водно-солевом растворе. Белки были осаждены хлороформом, а полисахаридные капсулы, обусловливающие антигенные свойства бактерий, гидролизованы специфичным ферментом.

Химический анализ показал, что соотношение углерода, водорода, азота и фосфора в полученном осадке соответствует соотношению этих же элементов в молекуле ДНК. Для подтверждения того, что действующим началом трансформации является именно ДНК, но не РНК, белки или другие компоненты клетки, Эвери с сотрудниками обработали смесь трипсином, химотрипсином, рибонуклеазой, но эта обработка никак не влияла на трансформирующие свойства. Лишь обработка ДНКазой приводила к разрушению трансформирующего начала. Таким образом было установлено, что действующим началом бактериальной трансформации является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК).

Строение нуклеотида ДНК. Типы нуклеотидов.

Нуклеотид ДНК состоит из трёх основных частей:

1. Остатка фосфорной кислоты

2. Углевода - дезоксирибозы

3. Азотистого основания (аденин или тимин, цитозин, гуанин).

Соединяются между собой они через остаток фосфорной кислоты на 5' конце и гидроксо-группу на 3' конце, поэтому говорят о 3'-5' строении.

Структурная организация молекулы ДНК (модель Дж. Уотсона и Ф. Крика).

ДНК является материальным субстратом наследственности и изменчивости. Модель строения ДНК была предложена Уотсоном и Криком в1953 г. Согласно этой модели, молекула ДНК состоит из двух антипараллельных цепочек соединенных между собой водородными связями по принципу комплементарности  (т.е. аденин всегда соединяется с тимином, а гуанин с цитозином). ДНК обладает уникальными свойствами: способностью к самоудвоению(ауторепродукции или репликации) и к транскрипции. Кроме того, последовательность нуклеотидов в ДНК формирует генетический код, посредством которого записывается информация о видовых и индивидуальных особенностях признаков и свойств организма. Структура ДНК – полимер, структурной единицей которого является нуклеотид.

Двойная спираль ДНК правосторонняя. Десять пар оснований (их протяжность равна 3,4 нм) составляют полный оборот 360º, следовательно, каждая пара оснований повернута на 36º вокруг спирали относительно следующей пары. Сахарофосфатный остов располагается по периферии двойной спирали, а азотистые основания находятся внутри и их плоскости перпендикулярны оси спирали. Между основаниями образуются специфические водородные связи. Аденин всегда образует водородные связи с тимином, а гуанин с цитозином. Такая закономерность называется комплементарностью. Комплементарность – это определенная последовательностей оснований в противоположных цепях ДНК. Данная закономерность очень важна для репликации ДНК.

Свойства и функции ДНК.

Перечисленные особенности химической структуры и свойств ДНК обусловливают выполняемые ею функции. ДНК хранит, передает и реализует наследственную информацию. Функциональные возможности генетического материала обеспечиваются протеканием четырех генетических процессов– репликацией и репарацией ДНК, транскрипцией и генетической рекомбинацией.