Билет 11

1.Структурно-функциональные уровни организации наследственного материала у прокариот и эукариот: генный, хромосомный, геномный. Ген. Его свойства. Гены структурные, синтеза т-РНК, р-РНК, регуляторные. Триплетный код. Внутриклеточная регуляция. (Жакоб и Моно).

Ключевым понятием современной генетики является понятие «наследственность» -универсальное свойство живых организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями. Наследование (процесс) следует отличать от наследственности (свойства). Наследование - процесс передачи информации о признаках.

различают первые два уровня организации наследственного материала: 1) генный уровень; 2) хромосомный уровень.

Несмотря на распределение по различным хромосомам, вся совокупность генов образует единую систему взаимодействующих друг с другом генетических элементов. Именно эта динамическая система генов, получившая названия генотипа (термин «генотип» предложен В. Иогансеном в 1909 году), контролирует развитие и жизнедеятельность организма, формирование всей совокупности его признаков. Иногда в качестве синонима употребляют термин «геном», но это не совсем верно. Геном, в отличие от генотипа, является характеристикой совокупности генов всех особей вида в данный момент эволюции. Генотип и геном представляют соответствующие уровни организации наследственного материала: 3) генотипический уровень; 4) геномный уровень.

Наследственный материал прокариотической клетки содержится главным образом в единственной кольцевой молекуле ДНК. Она располагается непосредственно в цитоплазме клетки, где также находятся необходимые для экспрессии генов тРНК и ферменты, часть из которых заключена в рибосомах. Гены прокариот состоят целиком из кодирующих нуклеотидных последовательностей, реализующихся в ходе синтеза белков, тРНК или рРНК.

Наследственный материал эукариот больше по объему, чем у прокариот. Он расположен в основном в особых ядерных структурах - хромосомах, которые отделены от цитоплазмы ядерной оболочкой. Необходимый для синтеза белков аппарат, состоящий из рибосом, тРНК, набора аминокислот и ферментов, находится в цитоплазме клетки.

Ген — структурная и функциональная единица наследственности, контролирующая развитие определённого признака или свойства. Совокупность генов родители передают потомкам во время размножения. Однако перенос генов от родителей к потомкам не является единственным способом передачи генов.

Свойства гена

дискретность — несмешиваемость генов;

стабильность — способность сохранять структуру;

лабильность — способность многократно мутировать;

множественный аллелизм — многие гены существуют в популяции во множестве молекулярных форм;

аллельность — в генотипе диплоидных организмов только две формы гена;

специфичность — каждый ген кодирует свой признак;

плейотропия — множественный эффект гена;

экспрессивность — степень выраженности гена в признаке;

пенетрантность — частота проявления гена в фенотипе;

амплификация — увеличение количества копий гена.

Структурные гены — уникальные компоненты генома, представляющие единственную последовательность, кодирующую определённый белок или некоторые виды РНК.

Клетка обычно содержит много рибосом, для создания которых необходимо большое количество рибосомальной РНК» что обеспечивается многократным повторением генов рРНК.

Число таких повторов может составлять несколько сот и даже тысяч, которые разделяются небольшими нетранскрибируемыми участками — спейсерами. Продуктом транскрипции такого гена является крупная молекула — предшественник рРНК, которая «одевается» белком, распадается на две неравные части, выходящие через ядерные поры в цитоплазму, где они участвуют в образовании большой или малой субъединицы рибосом. В ооцитах земноводных, насекомых, двустворчатых моллюсков, в регенерирующих тканях животных, в выстилающем слое пыльника растений, т.е. там, где необходимо особенно большое количество рибосом, наблюдается явление амплификации генов рРНК.

Синтез Р-рнк

в ядре, р-РНК-это рибосомы. в ядре синтезируются субъединицы р-РНК, а сборка субъединиц происходит в цитоплазме

Регуляторными генами называют участки ДНК, кодирующие белки, которые управляют «включением» и «выключением» других участков ДНК.

Ф. Жакоб и Ж. Моно выдвинули в 1961 году гипотезу оперона. По этой схеме гены функционально неодинаковы. Один из них - структурный ген, содержит информацию о расположении аминокислот в молекуле белка фермента, другие выполняют регуляторные функции, оказывающие влияние на активность структурных генов – гены – регуляторы. Структурные гены располагаются рядом и образуют блок – оперон. Они программируют синтез ферментов. Кроме того в оперон входят участки, относящиеся к процессу включения транскрипции. Вся группа генов одного оперона функционирует одновременно, поэтому ферменты одной цепи реакции либо синтезируются все, либо не синтезируется ни один из них. В самом начале структуры оперона находится ген – оператор, который включает и выключает структурные гены. Оператор контролирует ген – регулятор. Ген-регулятор кодирует синтез белка-репрессора. Репрессор в активной форме блокирует транскрипцию, считывание генетической информации прекращается и весь оперон выключается. До тех пор, пока репрессор связан с геном-оператором, оперон находится в выключенном состоянии. При переходе в неактивную форму ген-оператор освобождается, происходит включение оперона и начинается синтез соответствующей РНК с последующим процессом синтеза ферментов. Оперонная система представляет собой один из механизмов регуляции синтеза белка.

Триплетный код — генетический код, в кото¬ром каждая аминокислота полипептидной цепи определяется группой из трех нуклео¬тидов ДНК.