Детерминанты наследственности

С учетом эволюционного уровня организмов существует несколь­ко форм организации ядерных генетических детерминантов.

Вирусный геном. Наиболее простой формой ядерной организа­ции генома вообще является вирусный геном, который, как уже отмечено, очень условно часто называют вирусной хромосомой. Ге­ном самых малых РНК-овых вирусов представлен последователь­ностями, состоящими из нескольких тысяч нуклеотидов, что соот­ветствует нескольким генам.

 

Гетерогенность молекулы ДНК

При биохимическом анализе ДНК клеток эукариот выделяют три фракции, содержащие уникальные умеренно повторяющиеся и высокая повторяющиеся последовательностей нуклеотида.

Уникальные повторы (45-56%) представлены в молекуле ДНК один или несколько раз. Это гены второго класса – структурные гены в которых записано информация о белках.

Умеренные повторы (8-30%) Повторы в среднем 350 раз. Это гены первого класса, в которых записана информация о всех видах РНК.

Высокие повторы (12-25%) это так называемая сателлитная ДНК. Повторы более 500 тыс.раз. Эти участки отвечают за экспрессию генов, за «узнавание» гомологичных хромосом в процессе конъюгации. Они состоят из сходных но не идентичных последовательностей и называются простыми последовательностями. У человека участки умеренно повторяющихся последовательностей ДНК длиной 300 пн чередуются с участками не повторяющейся ДНК длиной 800-1500 пм.

Уникальные повторыиумеренно повторяющиеся последовательности ДНК содержат структурные гены, псевдогены, семейство генов, кодирующих одинаковые или сходные белки.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ

Строение ДНК

Элементарной функциональной единицей наследственности которая определяет развитие признака является ген. Исследования показали, что материальным субстратом наследственности и изменчивости являются нуклеиновые кислоты, которые были обнаружены Мишером в 1869 г в ядрах клеток гноя.

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота полимер, мономером которого является нуклеотид. Нуклеотид состоит из сахара – пентозы, азотистого основания и остатка фосфорной кислоты. Азотистые основания относятся к двум группам: пуриновые (аденин, гуанин), пиримидиновые (цитозин, тимин). К первому атому углерода С¹ присоединяется азотистое основание, к С³ – гидроксильная группа ОН, С⁴ соединяется с С⁵, к которому присоединяется остаток фосфорной кислоты.

В 1953 г Дж.Уотсон и Ф.Крик предложили структурную формулу ДНК.

Первичная структура ДНК – это последовательно соединенные нуклеотиды, которая образует нуклеотидную цепь. Каждый последующий нуклеотид соединяется с предыдущим путем взаимодействия фосфата одного нуклеотида с гидроксилом другого, так, что между ними устанавливается фосфодиэфирная связь. Сборка полинуклеотидной цепи происходит при участии фермента полимеразы в направлении 5 – 3.Начало цепи всегда несет фосфатную группу в положении 5, а нижний конец гидроксильную группу в положении 3.

Вторичная структура ДНК – это две полинуклеотидные цепочки соединенные между собой через азотистые основания по принципу комплементарности А-Т, Ц-Г, водородными связями. Между А и Т – 2 связи, а Ц – Г – 3 связи. Полинуклеотидные цепочки антипараллельны, т.е. направление одной цепи 5-3, направление другой – 3-5.

Третичная структура ДНК – две цепочки образуют спираль закрученную вокруг собственной оси. В основном спираль ДНК закручена слева направо. Существует несколько форм правозакрученной ДНК: А-форма, в витке которой находится 11 нуклеотидных пар; В-форма – 10 нуклеотидных пар; С-форма – 9 нуклеотидных пар. Существуют участки, в которых ДНК закручена справа налево – Z-форма – 12 нуклеотидных пар.

В настоящее время продолжается изучение пространственной трехмерной спирали ДНК.

 

 

БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ И БЕЛКОВ (МАТРИЧНЫЕ БИОСИНТЕЗЫ).