- •Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 1. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1987. – 295 с.
- •Электронное оглавление
- •9. Методы работы с днк 260
- •Предисловие редактора перевода
- •Предисловие
- •Структура книги
- •Особенности книги
- •Организация и передача генетического материала
- •I. Введение
- •Прокариоты: бактерии и сине-зеленые водоросли
- •Одноклеточные и многоклеточныеэукариоты
- •МейозIi
- •Значение мейоза
- •Литература
- •2.Менделевскаягенетика Первые представленияо наследственности
- •Открытие законов наследственности
- •Методы Менделя
- •Доминантность и рецессивность
- •Расщепление
- •Гены - носители наследственности
- •Независимое комбинирование
- •Тригибридные скрещивания
- •27 Гладкие желтые пурпурные
- •Множественные аллели
- •Генотип и фенотип
- •Литература
- •3. Хромосомныеосновы наследственности Гены и хромосомы
- •Наследование, сцепленное с полом
- •Нерасхождение х-хромосом
- •Вторичное нерасхождение
- •Сцепленное с полом наследование у человека и других видов
- •Определение пола
- •Отношение полов
- •Литература
- •4. Природа генетическогоматериала
- •Бактерии как экспериментальныйобъект
- •Экспериментальные исследованиябактериофагов
- •Нуклеиновые кислоты - наследственный материал вирусов
- •Химический состав и строениенуклеиновых кислот
- •Модель структуры днк Уотсона-Крика
- •Проверка модели Уотсона-Крика
- •Различные формы организациидвухцепочечной днк
- •Организация днк в хромосомах
- •Общие особенности репликации днк
- •Литература
- •5. Геномэукариот
- •Рекомбинация сцепленных генов
- •Генетические карты
- •Трехфакторные скрещивания
- •Генетическая интерференция
- •Когда происходит кроссинговер?
- •Мейоз у грибов
- •Цитологические наблюдениякроссинговера
- •Корреляция между генетическими и цитологическими картами хромосомдрозофилы
- •Внеядерная наследственность
- •Литература
- •6. Тонкая структура гена
- •Бактериофаг как генетическая система
- •СистемаrIi бактериофага т4
- •Природа мутаций в областиrIi
- •Функциональные особенностиrIi-мутаций
- •Цистрон
- •КартированиеrIi-мутаций с помощью делеций
- •Предельная разрешающая способностьрекомбинационного анализа
- •Уточнение генетической терминологии
- •Комплементационный анализу высших эукариот
- •Рекомбинационный анализтонкой структуры генау высших эукариот: дрозофила
- •Литература
- •7. Геномвируса
- •Размножение бактериофагов
- •Мутантные бактериофаги
- •Комплементационный анализусловно летальных мутаций фагаХ174
- •Рекомбинационный анализ мутантовфагаХ174
- •Умеренный бактериофагλ
- •Гены фагаλ
- •Профагλ
- •Сопоставление генетическойи физической карт фага а
- •Организация геномафагов т2 и т4
- •Литература
- •8. Бактериальныйгеном
- •МутантыЕ. Coli
- •Генетические элементыE.Coli
- •Физическое картирование бактериальных генов методомпрерванной конъюгации
- •Кольцевая форма геномаЕ. Coli
- •Подвижные генетические элементы (транспозоны)
- •Генетическое картированиеЕ. Coli
- •Конъюгационное картирование
- •Трансдукционное картирование
- •Обзор результатов генетического анализа
- •Литература
- •9.Методы работы с днк
- •Кинетика ренатурации днк
- •Рестрикция днк и ферменты модификации
- •Рестрикционный анализ молекул днк
- •Определение последовательности нуклеотидов в днк ( секвенирование )
- •Метод рекомбинантных днк
- •Векторы для клонирования днк
- •Библиотеки геномов
- •Обзор методов работы с днк
- •Литература
- •Оглавление
Химический состав и строениенуклеиновых кислот
Основная структурная единица нуклеиновых кислот-нуклеотид. Нуклеотид состоит из трех химически различных частей, соединенных ковалентными связями (рис. 4.8). Первая часть - это содержащий пять атомов углерода сахар: дезоксирибоза в ДНК и рибоза в РНК. Вторая
4. Природа генетического материала 101
часть - пуриновое или пиримидиновое азотистое основание, ковалентно соединенное с первым атомом углерода сахара, оно формирует структуру, называемую нуклеозидом. ДНК содержит пуриновые основанияаденин (А) и гуанин (G)-и пиримидиновые основания-цитозин (С) и тимин (Т); соответствующие нуклеозиды называютсядезоксиаденозин, дезоксигуанозин, дезоксицитидин и дезокситимидин. РНК содержит те же пуриновые основания, что и ДНК, а также пиримидин цитозин, но вместо тимина в ее состав входит урацил (U); соответствующие нуклеозиды называютсяаденозин, гуанозин, цитидин иуридин. Третью частьнуклеотида составляет фосфатная группа; фосфатные группы соединяют соседние нуклеозиды в полимерную цепочку посредством фосфодиэфирных связей между 5'-атомом углерода одного сахара и 3'-атомом углерода другого (рис. 4.8, Б и В). Нуклеотидами называются нуклеозиды с одной или несколькими фосфатными группами, присоединенными эфирными связями к 3'- или 5'-атомам углерода сахара. Синтез нуклеотидов предшествует синтезу нуклеиновых кислот, и соответственнонуклеотиды являются продуктами химического или ферментативного гидролиза нуклеиновых кислот.
Нуклеиновые кислоты-это очень длинные полимерные цепочки, состоящие из мононуклеотидов, соединенных 5'-3'-фосфодиэфирными связями. Интактная молекула РНК содержит от 100 до 100000 и более нуклеотидов. Интактная молекула ДНК содержит в зависимости от вида организмов от нескольких тысяч до многих миллионов нуклеотидов. В те времена, когда Эвери, Мак-Леод и Мак-Карти ставили свои эксперименты на ДНК пневмококков, считалось, что структура молекул ДНК относительно проста и представляет собой определенную тетрануклеотидную последовательность, например рАрСрGрТОН, многократно повторенную, так что она образует полимер вида (рАрСрGрТ)n. Таким образом, казалось, что ДНК не обладает сложностью, необходимой для того, чтобы служить веществом наследственности.
Последующие химические исследования Эдвина Чаргаффа по составу ДНК многих различных организмов убедили научную общественность в том, что ДНК в действительности обладает сложностью, необходимой для передачи наследственной информации. Исследования Чаргаффа показали, что состав оснований в ДНК различен у различных видов организмов. Это наблюдение исключило возможность того, что все молекулы ДНК состоят из одинаковых тетрануклеотидов. Исследования Чаргаффа выявили также одну замечательную особенность, присущую всем молекулам ДНК: молярное содержание аденина равно содержанию тимина, а молярное содержание гуанина-содержанию цитозина. Эти равенства называются правилами Чаргаффа: [А] = [Т], [G] = [С] ; количество пуринов равно количеству пиримидинов. В зависимости от видовой принадлежности меняется лишь отношение ([А] + [T])/([G] + [С]) (табл. 4.1).
Наблюдения Чаргаффа показали, что молекула ДНК может быть устроена много сложнее, чем предполагали до того, поскольку в соответствии с полученными им данными молекулы ДНК могли представлять собой самые различные последовательности оснований. Вскоре после работ Чаргаффа Уотсон и Крик фактически показали, чтоправила Чаргаффа не накладывают никаких ограничений на возможное число различных последовательностей оснований, которые могут образовывать молекулы ДНК.
102 Организация и передача генетического материала
Рис. 4.8. А. Нуклеотиды - это единицы, из которых построены нуклеиновые кислоты. Обратите внимание на нумерацию атомов углерода и азота в пуриновом и пиримидиновом кольцах. Атомы углерода сахара нумеруются отдельно с использованием штрихованных цифр. Б и В. Обратите внимание на сходство и различие полимеров ДНК и РНК. |
|
4. Природа генетического материала 103
|
104 Организация и передача генетического материала
Таблица 4.1. Состав оснований ДНК различных организмов | ||||||||
Организмы — |
Состав оснований (моль %) |
Отношение оснований |
Асимметрия | |||||
|
A |
G |
С |
Т |
А/Т |
G/C |
Ри/Ру | |
Животные |
|
|
|
|
|
|
|
|
Человек |
30,9 |
19,9 |
19,8 |
29,4 |
1,05 |
1,00 |
1,04 |
1,52 |
Овца |
29,3 |
21,4 |
21,0 |
28,3 |
1,03 |
1,02 |
1,03 |
1,36 |
Курица |
28,8 |
20,5 |
21,5 |
29,2 |
1,02 |
0,95 |
0,97 |
1,38 |
Черепаха |
29,7 |
22,0 |
21,3 |
27,9 |
1,05 |
1,03 |
1,00 |
1,31 |
Лосось |
29,7 |
20,8 |
20,4 |
29,1 |
1,02 |
1,02 |
1,02 |
1,43 |
Морской краб |
47,3 |
2,7 |
2,7 |
47,3 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
17,50 |
Морской еж |
32,8 |
17,7 |
17,3 |
32,1 |
1,02 |
1,02 |
1,02 |
1,58 |
Саранча |
29,3 |
20,5 |
20,7 |
29,3 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,41 |
Растения |
|
|
|
|
|
|
|
|
Зародыш пшеницы |
27,3 |
22,7 |
22,8 |
27,1 |
1,01 |
1,00 |
1,00 |
1,19 |
Дрожжи |
31,3 |
18,7 |
17,1 |
32,9 |
0,95 |
1,09 |
1,00 |
1,79 |
Гриб Aspergillus niger |
25,0 |
25,1 |
25,0 |
24,9 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
Бактерии |
|
|
|
|
|
|
|
|
Escherichia coli |
24,7 |
26,0 |
25,7 |
23,6 |
1,04 |
1,01 |
1,03 |
0,93 |
Staphylococcus aureus |
30,8 |
21,0 |
19,0 |
29,2 |
1,05 |
1,11 |
1,07 |
1,50 |
Clostridium perfringens |
36,9 |
14,0 |
12,8 |
36,3 |
1,01 |
1,09 |
1,04 |
2,70 |
Brucella abortus |
21,0 |
29,0 |
28,9 |
21,1 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
0,72 |
Sarcina lutea |
13,4 |
37,1 |
37,1 |
12,4 |
1,08 |
1,00 |
1,04 |
0,35 |
Бактериофаги |
|
|
|
|
|
|
|
|
T7 |
26,0 |
24,0 |
24,0 |
26,0 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,08 |
λ |
21,3 |
28,6 |
27,2 |
22,9 |
0,92 |
1,05 |
1,00 |
0,79 |
фХ174 (вирусная форма) |
24,6 |
24,1 |
18,5 |
32,7 |
0,75 |
1,30 |
0.95 |
1,34 |
фХ174 (репликативная форма) |
26,3 |
22,3 |
22,3 |
26,4 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,18 |
По Lehninger A. L. (1975). Biochemistry, 2nd ed., Worth Publishers, New York. |