Лекция 5

cДНК соединяется с гистоновыми (основными) и негистоновыми

(кислыми) белками, образуя нуклеопротеидные фибриллы. Их длина в диплоидном наборе хромосом человека ≈ 2 м, а длина всех метафазных хромосом ≈150 мкм. Упаковка генетического материала достигается спирализацией

(конденсацией) и связью его с белками.

Нуклеосомный уровень. Нуклеосома - это глобула (октаэдр), содержащая по

спираль d = 25 нм. Виток спирали содержит 6- 10 нуклеосом. Укорочение в 6 раз.

1

2

Хроматидный уровень. Супернуклеосомная нить спирализуется с об-

ные) и гетерохроматиновые (сильно спирализованные) участки; происходитукорочениеДНПещев20 раз.

Общий итог конденсации - укорочение нити ДНП в

10000 раз.

Нуклеоид прокариот - кольцевые ДНК образуют комплексы с негистоновыми белками. Эта ДНК собрана в "бусинки", близкие по величине нуклеосомам эукариот. Эти бусины очень лабильны (слабое взаимодействие между ДНК и белками).

3

4

dУровни организации наследственного материала:

1.Генный уровень представлен совокупностью элементарных единиц наследственности и изменчивости - отдельными генами. Этот уровень объясняет дискретное (независимое) наследование генов (III закон Менделя) и существование генных мутаций.

2.Хромосомный уровень – гены эукариот расположены в хромосомах. Этот уровень организации - необходимое условие сцепления генов, кроссинговера и случайного расхождения хромосом и хроматид при мейозе. На этом уровне возникают хромосомные мутации.

3.Геномный уровень – вся совокупность генов в функциональном отношении представляет единое целое и образует генотип (геном). Этот уровень обуславливает взаимодействие генов (внутри- и межаллельное) и геномные мутации. Результатом функционирования генома является формирование фенотипа целостного организма. Фенотип – совокупность всех признаков и свойств организма, развивающаяся на основе реализации генетической информации под влиянием факторов окружающей среды.

5

e Свойства гена:

•специфичность (структурный ген детерминирует синтез определенного полипептида);

•целостность (при программировании синтеза полипептида ген выступает как неделимая единица);

•дискретность (наличие субъединиц: цистрон, рекон, мутон);

•стабильность (редко изменяются);

•лабильность (способность мутировать с частотой 1·10-5);

•плейотропия (один ген детерминирует развитие нескольких признаков);

•экспрессивность (один и тот же ген в разных организмах может иметь различную степень фенотипического проявления);

•пенетрантность (частота фенотипического проявления гена

впопуляции организмов не всегда равна 100%).

6

fКлассификация последовательностей ДНК:

1.Уникальные последовательности – (1 последовательность в геноме) – входят в состав структурных генов и несут информацию о структуре полипептидов (в геноме человека они составляют 56%).

2.Повторяющиеся последовательности – (повторяются десятки, сотни, миллионы раз) – являются промоторами, регулируют репликацию ДНК, участвуют в кроссинговере, разделяют экзоны и интроны в транскриптоне.

3.Транспозоны («прыгающие гены») – подвижные генетические элементы, способные встраиваться в хромосому и перемещаться вдоль нее.

Классификация генов по выполняемой функции:

1.Структурные гены несут информацию о различных видах РНК, белках гистонах, ферментах и структурных белках.

2.Функциональные гены: гены-модуляторы усиливают или ослабляют действие структурных генов (ингибиторы, интенсификаторы); и генырегуляторы, контролирующие работу структурных генов (регуляторы, операторы, промоторы и терминаторы).

7

По месту действия гены подразделяют:

а) функционирующие во всех клетках (гены, кодирующие ферменты энергетического обмена);

б) функционирующие в клетках одной ткани (гены, детерминирующие синтез миозина в мышечной ткани);

в) специфичные для одного типа клеток (гены гемоглобина в незрелых эритроцитах).

Генотип соматических клеток одинаков, но клетки разных тканей (нервной, мышечной, эпителиальной, соединительной) отличаются.

В различных клетках в разное время работают разные гены.

Поле действия гена – область проявления действия гена – (гены, детерминирующие развитие папиллярных узоров на пальцах, ладонях и стопах).

Время действия гена - это период его функционирования (гены, детерминирующие синтез половых гормонов, работают с момента полового созревания, а к старости их функция снижается).

8

gЖакоб, Моно и Львов 1961г. - регуляция транскрипции у прокариот.

Оперон – группа структурных генов управляемых одним геномоператором.

В состав оперона входит:

1.Промотор - место прикрепления РНК-полимеразы.

2.Инициатор - место начала считывания генетической информации.

3.Ген-оператор регулирует доступ РНК-полимеразы к структурным генам взаимодействуя с регуляторными белками.

4.Структурные гены – определяют синтез группы белков, связанных общей функцией (ферменты, обеспечивающие цепь последовательных биохимических превращений).

5.Терминатор – последовательность нуклеотидов ДНК, где прекращается процесс транскрипции и РНК-полимераза освобождается от ДНК.

Ген-регулятор не является частью оперона, он активен постоянно и на основе его информации синтезируется регуляторные белки (репрессор или апоиндуктор), способствующие или препятствующие соединению РНК-

полимеразы с промотором.

9

Существует два основных механизма регуляции актииввннооссттии ооппееррооннаа:: 1. Индукция – включение оперона вследствие поступления в клетку негенетического фактора – индуктора, который связывает активную форму белка-репрессора, тем самым деблокирует ген-оператор. РНК-полимераза осуществляет транскрипцию. При разрушении или расходовании индуктора, в клетке появляется активная форма белка-репрессора, который останавли-

вает транскрипцию.

10