90 Цистрон. Функциональный критерий аллелизма.

Цистрон - (cistron) - фрагмент ДНК или РНК-цепи, который кодирует аминокислотный состав одной полипептидной цепи в процессе синтеза белков. Цистрон можно считать функциональным эквивалентом гена.

Т. Морган. Он предложил два критерия аллелизма: функциональный (или комплементарный) и рекомбинационный.

Функциональный критерий основывается на том, что при скрещивании двух мутантов, несущих изменения разных генов, возникает гибрид первого поколения — дигетерозигота, имеющая дикий фенотип в силу доминирования нормальных аллелей каждого из генов. В таком случае принято считать, что нормальные аллели исследуемых мутаций комплементарны друг другу. В то же время если скрещиваемые мутанты несут аллели одного гена, то в компаунде дикий тип не появляется.

91.Тонкая структура гена.

Раньше считалось, что гены представляют собой часть хромосомы и являются неделимой единицей, обладающей рядом свойств: способностью определять признаки организма; способностью к рекомбинации, т. е. пе­ремещению из одной гомологичной хромосомы в другую при кроссинговере; способностью мутировать, давая новые аллельные гены.

В дальнейшем оказалось, что ген представляет собой сложную систе­му, в которой указанные особенности не всегда бывают нераздельными.

Первые представления о, сложной структуре гена возникли еще в 20-х годах текущего столетия. Советские генетики А. С. Серебровский и Н. П. Дубинин выдвинули предположение, что ген состоит из отдельных «ступенек». В настоящее время это блестяще подтвердилось новыми ис­следованиями. Установлено, что ген представляет собой часть молекулы ДНК и состоит из сотен пар нуклеотидов. Ген как функциональную еди­ницу американский генетик С. Бензер предложил назвать цистроном. Именно цистрон определяет последовательность аминокислот в каждом специфическом белке.

Цистрон в свою очередь подразделяется на предельно малые в линей­ ном измерении единицы - р е к о н ы, способные к рекомбинации при кроссинговере.

Выделяют, кроме того, понятие мутон- наименьшую часть гена, спо­собную к изменению (мутированию).

Размеры рекона и мутона могут равняться одной или нескольким па­рам нуклеотидов, цистрона - сотням и тысячам нуклеотидов.

Оказалось, что разные функции гена связаны с отрезками цепи ДНК различной величины. Ген оказался сложной структурой, внутри которой могут осуществляться процессы мутирования и рекомбинации.

Генетический код.В главе о клетке уже были даны основные сведения о генетическом коде. Выяснено, что гены состоят из многих пар нуклеотидов.

Генетический код- это система расположения пар нуклеоти­дов в молекуле ДНК, контролирующая последoвательность расположе­ния аминокислот в молекуле белка. Сами гены принимают непо­средственного участия в синтезе   белка.    Посредником   между геном и белком является информационная РНК. Ген-матрица для молекулы ин­формационной РНК- Три нуклеотида в информационной РНК как и от­резок молекулы ДНК составляют триплет, или к о д о н, Каждый из них соответствует определенной аминокислоте, включающейся в синтези­руемую поли пептидную цепочку.

Синтез белка осуществляется в рибосомах. Аминокислоты доставля­ются рибосоме транспортной РНК. Полагают, что молекула транспорт­ной РНК представляет собой полинуклеотидную цепочку, сложенную по­полам; при этом прилегающие друг к другу нуклеотиды являются компле­ментарными и между ними образуются водородные связи, подобно существующим в ДНК. Лишь в месте перегиба остаются три неспаренных нуклеотида, которые получили название антикодона. Этот триплет, имеющий незамещенные водородные связи, может взаимодействовать с комплементарным кодоном на молекуле информационной РНК и пере­давать соответствующую аминокислоту для синтеза белка. В настоящее время выяснены кодоны информационной РНК, соответствующие всем 20 аминокислотам. Обнаружено, что на точность считывания генетической информации оказывают влияние условия «работы» рибосом. Например, при повыше­нии содержания ионов магния в рибосоме нарушается нормальное счи­тывание генетического кода. На качественный и количественный состав синтезируемого белка влияет взаимодействие между генами.

92.Опыты Бензера по катрированию генов

Сеймур Бензер исследовал тонкую структуру гена с помощью фагов Т4, среди которых ему удалось выделить редкие внутригенныерекомбинанты. Бензер сосредоточил внимание на классе мутантов r — rII. Они растут и образуют большие стерильные пятна на штамме Е. coli В, но не растут на штамме Е. coli К. В отличие от них дикие формы rII+ растут и на В, и на К. Бензер обнаружил сотни новых мутантов rII,, которые оказались полезными не только для составления карты, но и для уточнения того, что же, собственно, представляет собой ген. В типичном эксперименте по составлению карты штамм В бактерий заражают двумя различными мутантами rII и получают потомство, состоящее в основном из тех же двух типов мутантов, как и родители, но и, кроме того, из нескольких рекомби-нантов. Общее число фагов определяется в результате подсчета стерильных пятен на штамме В. Если выращивать потомство на штамме бактерий К, то мутан-тные типы вымирают и остаются только рекомби-нантные, так что появляется возможность установить более точное их соотношение1. Бензер доказал, что рекомбинации происходят в основном между аллелями внутри локуса rII, и смог определить генетическое расстояние между каждыми двумя му-тантными участками (сайтами) и даже составить карту этих аллелей. Небольшая часть этой карты выглядит следующим образом: Каждый квадратик на карте означает аллель, отдельный от других аллелей; квадратики один над другим означают аллели, которые невозможно разделить, и, следовательно, они представляют собой мутации, возникающие в одной и той же позиции. Отсюда ясно, что Бензер создал карту, на которой ген можно поделить на различные участки, и каждый участок, по всей видимости, соответствует отдельной нуклеотидной паре ДНК. Предложенная Бензером схема подтверждает также важное предположение о строении генов. Так как гены находятся в ДНК, было высказано предположение, что при синтезе белка последовательность оснований ДНК просто читается по порядку друг за другом. Но можно было предположить и другое: ген представляет собой отдельный «узел» ДНК, кодирующий белок каким-то более сложным способом. Результаты, полученные Бензером, доказывают, что ген обладает простой, линейной структурой, и это согласуется с самой простой гипотезой о функционировании ДНК.