Перечислить уровни регуляции экспрессии генов у эукариот.

1. На уровне инициации транскрипции

2. На уровне процесинга первичного транскрипта в зрелую мРНК

3. РНК-интерференция

4. На уровне трансляции

5. Посттрансляционные механизмы регуляции (на уровне процессинга белка)

К наиболее изученным относятся следующие.

1. Регуляция транскрипции через формирование инициирующего комплекса (ТИК).

2. Дистантное влияние на формирование ТИК.

3. Плейотропность в регуляции генов эукариот.

а. Механизмы регуляции процессинга РНК у эукариот.

б. Механизм регуляции перехода мРНК из ядра в цитоплазму.

123. Какую роль играют промоторы, энхансеры, сайленсеры и инсуляторы в регуляции инициации транскрипции.

Промоторы - инициация транскрипции

Энхансеры - тканеспецифическое усиление транскрипции

Сайленсеры - тканеспецифическое ослабление транскрипции

Инсуляторы - блокировка энхансеров/сайленсеров

(Промотор — в генетике это последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как стартовая площадка для начала специфической, или осмысленной, транскрипции.

Энхансер — небольшой участок ДНК, способный связываться с факторами транскрипции, при этом увеличивая уровень транскрипции гена или группы генов.

Сайленсер — последовательность ДНК, с которой связываются белки-репрессоры (факторы транскрипции).

Инсуляторы — последовательности ДНК, особые регуляторные элементы, которые обладают способностью блокировать сигналы, исходящие от окружения.)

К чему сводится регуляция экспрессии генов на уровне процессинга мРНК.

1)Регуляция функциональных генов в результате альтернативного сплайсинга. При альтернативном сплайсинге образуются различные формы мРНК из одного и того же гена и, как результат, образование разных белков (изоформ белка).

2)У эукариот транскрипция гена еще не означает его проявления в фенотипе. Молекулы РНК, синтезированные в ходе транскрипции, у эукариот подвергаются существенным модификациям. Совокупность таких преобразований и составляет сущность процессинга.

На уровне процессинга в первую очередь необходимо отметить механизм альтернативного сплайсинга, позволяющий изменять порядок сшивки экзонов. Таким образом, на основе одной и той же нуклеотидной последовательности одного гена формируются разные белки, состоящие из разных сочетаний одних и тех же аминокислотных блоков.Другим интересным способом регуляции на уровне процессинга является тканеспецифическое редактирование РНК.Оно обнаружено у микроорганизмов, грибов, млекопитающих и проявляется заменой отдельных нуклеотидов в молекуле РНК при помощи специального ферментного комплекса.Если в случае замены вместо смыслового кодона образуется стоп-кодон, то в новой полипептидной цепи будут отсутствовать все аминокислоты, идущие после него.Получается белок с совершенно новыми свойствами.

Что представляет собой РНК-интерференция. Какую роль в этом процессе играют короткие интерферирующие РНК (миРНК).

РНК-интерференция - это подавление экспрессии генов у эукариот (замалчивание генов) на посттранскрипционном уровне, индуцированное короткими малыми интерферирующими РНК (миРНК).

Регуляторные миРНК - это двухцепочечные РНК, которые вызывают деградацию мРНК. Они дают сигнал ферментам (эндонуклеазам), которые разрушают молекулу мРНК и таким образом блокируют трансляцию, следовательно, блокируют работу генов.

Какую роль в регуляции экспрессии генов на уровне транскрипции играют микроРНК (мкРНК).

Способность ослаблять работу отдельных генов.

В чем суть позитивной и негативной регуляции экспрессии генов на уровне трансляции.

Позитивная регуляция - факторы инициации катализируют образование инициаторного комплекса. Негативная регуляция – с помощью белков-репрессоров, которые блокируют инициацию трансляции.

Какую функцию в биосинтезе белка выполняют ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы. Что такое кодон и антикодон.

Аминоацил-тРНК-синтетаза — фермент синтетаза, катализирующий образование аминоацил-тРНК в реакции этерификации определенной аминокислоты с соответствующей ей молекулой тРНК. Для каждой аминокислоты существует своя аминоацил-тРНК-синтетаза

Антикодон — триплет (тринуклеотид), участок в транспортной рибонуклеиновой кислоте (тРНК), состоящий из трёх неспаренных (имеющих свободные связи) нуклеотидов. Спариваясь с кодоном матричной РНК (мРНК), обеспечивает правильную расстановку каждой аминокислоты при биосинтезе белка.

Кодон (кодирующий тринуклеотид) — единица генетического кода, тройка нуклеотидных остатков (триплет) в ДНК или РНК, обычно кодирующих включение одной аминокислоты. Последовательность кодонов в гене определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи белка, кодируемого этим геном.

Какими нуклеотидами представлены и какую функцию выполняют инициаторный и терминирующий кодоны при трансляции.

Терминирующий кодон представлен 3 нуклеотидами: УАА, УАГ, УГА. Как только в А-участке окажется терминирующий кодон, с ним связывается специальный белок (фактор терминации), что приводит к гидролизу связи между пептидом и тРНК. Пептид отделяется от тРНК и мРНК, рибосома расподается на 2 субчастицы, которые дальше могут принять участие в синтезе.

Инициаторный кодон: АУГ. Синтез белка в большинстве случаев начинается с АУГ-кодона, кодирующего метионин. Этот кодон обычно называют стартовым или инициаторным. Инициация трансляции предусматривает узнавание рибосомой этого кодона и привлечение инициаторной аминоацил-тРНК.

Терминирующие кодоны: УАА, УАГ, УГА. Рибосома распадается на субъединицы, а молекула полипептида отсоединяется от иРНК. Заканчивается синтез полипептидной цепи.

 

Закономерности наследственности.

130. Написать схему анализирующего скрещивания опытов Т.Моргана, доказывающих явление неполного сцепления генов у дрозофилы. Укажите соотношение фенотипов.

Когда Т. Морган скрестил гетерозиготную самку и гомозиготного рецессивного самца, в их потомстве наблюдалось расщепление. В процентном выражении это выглядело так: 41,5% серых длиннокрылых мух; 41,5% чёрных короткокрылых мух; 8,5% серых короткокрылых мух; 8,5% чёрных длиннокрылых мух.

Р АаВв х аавв

Г

 

F1 АаВв, Аавв, ааВв, аавв

с.д. с.к. ч.д. ч.к.

41,5% 8,5% 8,5% 41,5%

Итак, Т. Морган не мог сказать, что расщепление идет по Г. Менделю (тогда бы доля каждого фенотипа равнялась 25%), но не наблюдалось и полного сцепления (тогда бы было всего два фенотипа, по 50% каждого). Числовые соотношения при этом скрещивании ближе к сцепленному наследованию. Поэтому такое наследование Т. Морган назвал неполным сцеплением.

В чем сущность рецессивного эпистаза как формы взаимодействия неаллельных генов. Пример рецессивного эпистаза.

Рецессивный эпистатический ген проявляет своё действие только в гомозиготном состоянии. Он подавляет неаллельный ген, находящийся как в доминантном, так и рецессивном состоянии.

Например, бомбейский феномен: у женщины с первой группой крови родился ребёнок с четвёртой группой. На самом деле генотип женщины был не I0I0, а IBIO, но в другой хромосоме присутствовал в гомозиготном состоянии рецессивный эпистатический ген hh. Этот ген подавлял проявление гена "В", и фенотипически группа крови определялась как первая. Итак, генотип женщины IBIOhh, а генотип её мужа IАIOНН (вторая группа крови). От этого брака и родились два ребёнка: с первой группой крови (I0I0Нh), и с четвёртой (IА IB Нh).

Рецессивный эпистаз также является причиной рождения альбиносов у африканских негров.

132. Дайте формулировку III закона Г.Менделя и подтвердите схемой скрещивания.

«В условия дигибридного скрещивания при скрещивании гибридов первого поколения расщепление по каждой паре признаков идет независимо от другой пары в отношении 3:1».

Г. Мендель скрещивал растения гороха с двумя доминантными признаками (желтые гладкие семена - ААВВ) с горохом с двумя рецессивными признаками (зеленые морщинистые семена - аавв). В первом поколении (F1) все растения гороха имели желтые гладкие семена, значит имело место единообразие гибридов первого поколения. При этом проявились только доминантные аллели у гетерозигот (АаВв - желтые гладкие).

Р ААВВ х аавв

Г АВ ав

F1 АаВв

При скрещивании гибридов первого поколения во втором поколении (F2) получилось 4 группы потомков:

- 9 частей - с желтыми гладкими семенами

- 3 части - с желтыми морщинистыми семенами

- 3 части - с зелеными гладкими семенами

- 1 часть - с зелеными морщинистыми семенами

 

AB АВ Ав аВ ав

АВ ААВВ ААВв АаВв АаВв

Ав ААВв ААвв АаВв Аавв

аВ АаВВ АаВв ааВВ ааВв

ав АаВв Аавв ааВв аавв

Формула дигибридного расщепления: 9АВ:ЗАв:ЗаВ:1ав

Мендель сделал анализ отдельно каждого признака, оказалось, что при дигибридном скрещивании имеет место простое сочетание двух независимых друг от друга моногибридных расщепления. 12 желтых: 4 зеленых = 3:1

12 гладких: 4 морщинистых = 3:1