Лекция. Био. Лекция. Лекция. Молекулярная генетика. Гены. Т. Генов. Функционирование генов в процессе биосинтеза белка у прокариот и эукариот. Генная инженерия
 Скачать 20.59 Kb.
|
|
Лекция. Молекулярная генетика. Гены. Т. Генов. Функционирование генов в процессе биосинтеза белка у прокариот и эукариот. Генная инженерия. План: Гены. Классификация генов. Свойства гена. Схема генной регуляции биосинтеза про- и эукариот. Основные положения теории гена. Цитоплазматическая наследственность. Генная инженерия. I Ген-фрагмент молекулы ДНК, отвечающий за синтез одной полипептидной цепи (одного белка), т.е. за один признак. Ген-цистрон (как функциональная единица) - функ единица генетического аппарата организма или клетки (ДНК или РНК) информ строения, кодирующего полипептид. Действие гена проявляется в фенотипе. (Повторить хим стр ДНК, мономер ДНК, свойства генетического кода) Функции генов: Структурная-способность транскризир и опред стр -иРНК и структ белков; -иРНК и белков-ферментов; -рРНК; -тРНК. Выполнение регуляторной функции -влияют на активность структуры гена; -подают сигналы начала и конца синтеза структурных генов; -обозначают запуск и окончание транскрипции (к этим группам относятся г-промоторы, г- , г-регуляторы, г-операторы) 3) Г-модуляторы изменяют действие других работающих генов, подстраивая их активность относительно других генов. -Ингибиторы (супрессоры)-подавительные; -Интенсификаторы (индукторы)-усилительные; -Модификаторы-меняют действие других генов; Строение гена. Различают единицы: Мутоны-минимум 1 пара нуклеотидов, способная мутировать; Реконы-минимум 2 пары нуклеотидов, способных рекомбинировать; Экзоны-кодирующиеся аминокислотами в белке (т.е. коллинеарному белку последовательности); Интроны-неколлинерные белку-не кодирующиеся с ……… Цистроны-содержат десятки, сотни, тысячи пар нуклеотидов, контролирующих синтез полипептида. Свойства гена. Способность контролировать синтез структурных белков; Сп контр синтез белков-ферментов; Сп к мутированию; Сп к рекомбинированию Дискретность (делимость на более мелкие единицы); Плейотропность (множественность) Дозированность (зависимость результата)-выхода продукта от дозы ….. …….…. -количественный показатель, чистота фенотипа фенотипа проявляется генов в проценте популяции; Экспрессивность (%) – свойство, характеризующее степень выражения признака; Проявление гена зависит от факторов внешней среды (также внутренней); 1961г- Ж де Манно получил Нобелевскую премию, а в 1962г- Уотсон и Крик. II Ген (участок) промоутер-первичное место прикрепления фермента РНК-полимеразы; Ген-оператор – место связывания белка-репрессора – включение и выключение работы структуры гена; Структура гена, которая располагается единым блоком и образует центральное звено оперона; Ген-регулятор находится изолированно на расстоянии от основной части-оперон (у прокариот может находиться чаще) в пределах кольца ДНК-место, кодирующее белок-репрессор, фермент………. Является присоед. к г-………. Для блокировки танскрипции. Способность блокировать тран зависит от конформации белка-репрессора. Конформация белка-репрессора определяется его связыванием: -с субстратом s(L); -с продуктом p(P) хим реакций, протекание которых зависит от ферм синтез на опероне Исследования проводились на Lac-амирона (превращение лактозы в кл………) Субстрат-по принципу прямой связи, продукт по принципу обратной связи. В 1972 г. Георгиев предложил схему функционирования оперона у эукариот; по теории каждая из оперон состоит из 2х зон: Информативная (обратная структура гена). Особенности зоны у эукариот: в структуре ген может повторяться в опероне многократно, структура гена ответственна за разные звенья одной цепи биохимических реакций, могут находиться и в одной, и в разных частях генома, т.е. может быть рассеян по всему геному. Неинформативная зона. Имеет 2 части: Проксимальная (акцепторная), представлена несколькими последовательно расположенными: а) г-промотерами, б) г-операторами Дистальный (регуляторная) зона, представляеющая г-регулятор, рассеянный в разных частях генома. По Георгиеву: г-промотер- а) обеспечивает связь РНК-полимеразы и опероном, б) определяет выбор цепи ДНК в 2х цепочечной молекуле для процесса транскрипции Г-оператор связывает белки-репрессора, чем обеспечивает блокировку движения РНК-полимеразы вдоль оперона и прекращает транскрипцию Г-регулятор обеспечивает синтез б-репрессора, способен связывать- а)продукты, б) субстраты реакций. III Особенность регуляций активности стр у эукариот. Гены эукариот, расположенные в пределах ядра отделены от других метаболитов ядерной оболочкой; Подавление геном-регулятором активности структуры генов эукариот осуществляется через белки-репрессоры; Возможен механизм группового подавления активности структурных генов – целые хромосомы, либо на белок ее протяженным б-гистонами, находящимися в хромосомах (в настоящее время не все особенности взаимодействия в опероне эукариот изучены до конца, так как а) есть обособленное ядерной оболочкой ядро и генетический аппарат клетки отделен от структур цитоплазмы; б) сложное строение оперона у эукариот; в) высокая дифференцировка многих клеток-одномоментно не реализуются все гены генома полностью-экспрессиюгенов трудно изучать; г) большое влияние гормонов на экспрессию генов у эукариот. Оперон-единица считывания генетической информации. Представляет собой совок(?), расположенный в линейной последовательности структурных генов и регуляторных генов у прокариот и эукариот. Оперон состоит из: Промотер-ген, участок (у прокариот) - определяет начало и конец транскрипции; Оператор-ген для связывания белка-репрессора; Терминатор-ген/участок в конце оперона-сигнал прекращения транскрипции. Гены-регуляторы-определяют синтез белков-репрессоров. I Регуляторная часть оперона (неинформативная); II Структурные гены. Основные положения теории гена Ген занимает в хромосому определенный участок-локус; Ген (цистрон)-часть молекулы ДНК, имеющая определенную последовательность нуклеотидов, представляет собой функциональную единицу наследственной информации. Число нуклеотидов, входящих в состав различных генов не одинаково; Внутри гена могут происходить мутации и рекомбинации-реконы; Существуют структурные и функциональные гены; Структурные гены кодируют синтез белка, но непосредственно участия в сборке пептидной цепи не принимает, т.к. ДНК является матрицей для м-иРНК, на которой осуществляется синтез белка в рибосомах ; Функциональные гены контролируют и направляют деятельность структурных генов; Расположение триплетов нуклеотидов в структурных генах коллинеарно последовательности аминокислот в пептидной цепи, кодируемой данным геномом; Фрагменты ДНК, входящие в состав генов, способны к реформации-не всякие повреждение генов ведет к мутации; Генотип дискретен, состоит из отдельных генов, но функционирует единое целое. На функционирование генов оказывают влияние факторы внешней и внутренней среды. IV Цитоплазматическая наследственность-наследственность, обусловленная ДНК, содержащейся вне основного генома клетки. Вне ядра: митохондрии, пластиды, клеточный центр. У прокариот: плазмиды, плазмоды, эписомы, полициногены. (фактор фертильности) Иногда совокупность генов цитоплазматической ДНК прокариот-плазмон. V Генная инженерия-область молекулярной генетики, перед которой поставлена задача конструирования новых генетических структур по заранее намеченному плану. Методы генной инженерии разработаны в 60-х, 70-х гг 20 века и включают в себя 3 этапа: Получение генного материала (исходного материала); Создание рекомбинированных фрагментов ДНК (включение их в ДНК); Ведение рекомбинированной ДНК в генотип клетки реципиента. Разработаны принципы экспериментального переноса гена из одного генома в другой – трансгенез. Способы получения генов: а) химический (1970 г.), б) ферментативный, который реализуется по механизму обратной транскрипции (иРНК-ДНК-иРНК-белок) В настоящее время достижения генной инженерии используются в реконструированные микроорганизмов для получения антибиотиков, антител, иммуномодуляторов, гормонов пептидной природы, кормовых продуктов, пищевых продуктов (ГМО). |