Ген, его свойства. Особенности организации генов про- и эукариот. Генетический Код как способ записи наследственной информации, его свойства.

Ген – функциональная единица наследственности, участок ДНК, несущий информацию о первичной структуре белка или РНК.

Свойства гена:

· Важнейшим свойством гена является сочетание высокой устойчивости, неизменяемости в ряду поколений со способностью к наследуемым изменениям – мутациям, которые являются источником изменчивости организмов и основой для действия естественного отбора

Генетический код – способ записи информации о структуре белков в молекуле ДНК. Система расположения нуклеотидов в молекуле ДНК, контролирующая последовательность расположения аминокислот в молекуле белка.

●специальный кодон – инициатор АУГ, служащий сигналом, запускающим трансляцию белка на рибосоме

●кодоны-терминаторы – УАА, УАГ и УГА, стоп – сигналы, прекращающие трансляцию.

Свойства генетического кода:

● Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон).

● Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.

●Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов (не соблюдается для некоторых перекрывающихся генов вирусов, митохондрий и бактерий, которые кодируют несколько белков, считывающихся со сдвигом рамки).

●Специфичность — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте ●Вырожденность (избыточность) — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.

●Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности — от вирусов до человека

●Помехоустойчивость — мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.

Особенности строения гена у эукариот:

Гены имеют мозаичное строение и состоят из типов участков – экзонов и интронов

Экзоны – участки гена, несущие информацию о структуре белка.

Интроны – участки гена, не несущие информацию о структуре белка, но выполняющие регулирование гена.

Генетический код – это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательного расположения нуклеотидов в и-РНК.

· Св-ва ген. кода:

· Код триплетен. Это означает, что каждая из 20 аминокислот зашифрована последовательностью 3 нуклеотидов, называется триплетом или кодоном.

· Код вырожден. Это означает, что каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном (исключение метиотин и триптофан)

· Код однозначен – каждый кодон шифрует только 1 аминоксилоту

· Между генами имеются «знаки препинания» (УАА,УАГ,УГА) каждый из которых означает прекращение синтеза и стоит в конце каждого гена.

· Внутри гена нет знаков препинания.

· Код универсален. Генетический код един для всех живых на земле существ.

Реализация генетической информации. Основные этапы: транскрипция и посттранскрипционые процессы, трансляция и посттрансляционные процессы.

Транскрипция - синтез РНК на матрице ДНК.

Функциональной единицей является участок ДНК, состоящий из 3 частей:

1) Промотор(П) – участок ДНК перед структурным геном, с которым связывается Ф-РНК-полимераза

2) Структурный

3) Терминатор (Т) – участок окончания транскрипции

Стадии транскрипции

1) Инициализация – связывание РНК-полимеразы с Промотором, расплетение второй спирали ДНК

2)

П ЭКЗ ИН ЭКЗ ИН ЭКЗ Т

Элонгация – синтез РНК

3) Терминация – окончание синтеза РНК

незрелая про-мРНК

Процессинг – образование зрелой РНК РНК-полимераза

3*

ЭКЗ

ЭКЗ

ЭКЗ

5*

Этапы процессинга:

1)

сплайсинг

сплайсинг

Вырезание интронов

2)

3*

5**

Сшивание экзонов

3)

Модификация 5* и 3* концов

3*

5**

Модифицирование 5* и 3*-концов

 

 

Трансляция - синтез белка на матрице мРНК на рибосомах.

1. Активация аминокислот – присоединение аминокислот к своим собственным тРНК.

Ф – аминоацил – тРНК-синтетаза

Собственно трансляция

1) Инициация – образование инициирующего комплекса между малой субчастицей рибосомы, кодоном-инициатором АУГ и метионин тРНК.

К инициирующему комплексу присоединяется большая субчастица рибосомы, образующих 2 активных центра

Р-центр – образование пептидных связей между аминокислотами

А-центр – связывание тРНК с кодонами мРНК

2) Элонгация – синтез белковой молекулы

 

3. Терминация – окончание трансляции

В результате трансляции образуется первая структура белка. Далее в каналах ЭПС происходит фолдинг (формирование 2,3,4ой структур белка)

Теория оперона: в ДНК помимо структурных генов существуют гены, управляющие работой структурных генов, - регуляторные гены.

Оперон или единица генетической регуляции - 1 или несколько структурных генов, отвечающих за 1 биохимическую реакцию, расположенных в хромосоме рядом с группой регуляторных генов

Состав оперона:

1. Промотор (П)

2. Оператор (О) – регулирует область оперона, с которой соединяется белок-репрессор

3. 3 структурных гена, которые кодируют 3 Ф, отвечающие за усвоение лактозы в клетке

4. Терминатор (Т)

5. Ген-регулятор (Р) – кодирует белок-репрессор, осуществляет работу оперона; препятствует прохождению РНК-полимеразы к структурным генам.

Регуляция биосинтеза белка у прокариот происходит в оперонах на уровне транскрипции.

Особенности регуляции у эукариот:

1. Нет оперонов

2. Активность структурного гена регулируется большим числом генов-регуляторов

3. В регуляции работы генов большую роль играют гены-энхансеры (усиливают транскрипцию) и гены-сайленсеры(тормозят транскрипцию)

4. Регуляция работы генов происходит на всех уровнях реализации информации: транскрипция, трансляция и посттрансляционные процессы

5. В регуляции принимаю участие гормоны

6. Наличие альтернативного сплайсинга (гены иммуноглобулинов человека)