СРОП по теме Репликация ДНК - Маулен Диана. Репликация днк
 Скачать 469.1 Kb.
|
СРОП Реферат на тему: «Репликация ДНК» Выполнила: Маулен Диана Факультет: Общая медицина Группа: 120-Б Проверила: Ермекова С.А. Алматы – 2021 Содержание Введение ……………………………………………………3 Основная часть: Ген – определение, классификация. ……………..4-7 Строение гена у про- и эукариот. Регуляторная и кодирующая субъединицы гена, строение, функции. ……………………………………………8-10 Регуляторные последовательности, функции. …..11-12 Заключение ………………………………………………….13 Литература …………………………………………………..14 Введение С началом нового тысячелетия все большее значение в педагогике приобретают интерактивные технологии обучения. Это позволяет студентам получать знания не только от преподавателя, но и самостоятельно, объективно оценивать себя и свои возможности, работать самостоятельно и отвечать за результаты своей работы. Целью изучения всех общеобразовательных дисциплин, в том числе и биологии, есть развитие мышления студентов, их знаний и навыков, в процессе изучения дисциплины развитие интереса к знаниям, формирование умений самостоятельно добывать знания, умение работать в коллективе. Основной целью данного реферата является изучение теоретических знаний и приобретение практических навыков по теме: «Репликация ДНК.», формируя умения самостоятельно добывать знания, умение работать в коллективе. Именно исследовательские навыки обеспечивают готовность студентов к профессиональной деятельности, поэтому сформированы практические навыки и умения необходимые для изучения в общих чертах инженерных и специальных технических дисциплин на последующих курсах. Ген – определение, классификация. Ген (др.-греч. γένος — род) — структурная и функциональная единица наследственности живых организмов. Ген представляет собой последовательность ДНК, задающую последовательность определённого полипептида либо функциональной РНК. Гены (точнее, аллели генов) определяют наследственные признаки организмов, передающиеся от родителей потомству при размножении. При этом некоторые органеллы (митохондрии, пластиды) имеют собственную, определяющую их признаки, ДНК, не входящую в геном организма. В настоящее время, в молекулярной биологии установлено, что гены — это участки ДНК, несущие какую-либо целостную информацию — о строении одной молекулы белка или одной молекулы РНК. Эти и другие функциональные молекулы определяют развитие, рост и функционирование организма. Изначально термин ген появился как теоретическая единица передачи дискретной наследственной информации. История биологии помнит споры о том, какие молекулы могут являться носителями наследственной информации. Большинство исследователей считали, что такими носителями могут быть только белки, так как их строение (20 аминокислот) позволяет создать больше вариантов, чем строение ДНК, которое составлено всего из четырёх видов нуклеотидов. Позже было экспериментально доказано, что именно ДНК включает в себя наследственную информацию, что было выражено в виде центральной догмы молекулярной биологии. И |
стория терминаТермин «ген» был введён в употребление в 1909 году датским ботаником Вильгельмом Иогансеном три года спустя после введения Уильямом Бэтсоном термина «генетика». За 40 лет до появления понятия «ген» Чарльз Дарвин в 1868 году предложил «временную гипотезу» пангенеза, согласно которой все клетки организма отделяют от себя особые частицы, или геммулы, а из них, в свою очередь, образуются половые клетки. Затем Гуго де Фриз в 1889 году, спустя 20 лет после Ч. Дарвина, выдвинул свою гипотезу внутриклеточного пангенеза и ввел термин «панген» для обозначения имеющихся в клетках материальных частиц, которые отвечают за вполне конкретные отдельные наследственные свойства, характерные для данного вида. Геммулы Ч. Дарвина представляли ткани и органы, пангены де Фриза соответствовали наследственным признакам внутри вида. Ещё через 20 лет В. Иогансен счёл удобным пользоваться только второй частью термина Гуго де Фриза «ген» и заменить им неопределенное понятие «зачатка», «детерминанта», «наследственного фактора». При этом В. Иогансен подчеркивал, что «этот термин совершенно не связан ни с какими гипотезами и имеет преимущество вследствие своей краткости и легкости, с которой его можно комбинировать с другими обозначениями». В. Иогансен сразу же образовал ключевое производное понятие «генотип» для обозначения наследственной конституции гамет и зигот в противоположность фенотипу. Изучением генов занимается наука генетика, родоначальником которой считается Грегор Мендель, который в 1865 году опубликовал результаты своих исследований о передаче по наследству признаков при скрещивании гороха. Сформулированные им закономерности впоследствии назвали законами Менделя.
Среди учёных нет единого мнения, под каким углом рассматривать ген. В основном учёные рассматривают ген как информационную наследственную единицу, а единицей естественного отбора является вид, группа, популяция или отдельный индивид. Ричард Докинз в своей книге «Эгоистичный ген», рассматривает ген как единицу естественного отбора, а сам организм — как машину для выживания генов.
Основные характеристики гена
В настоящее время в молекулярной биологии установлено, что гены — это участки ДНК, несущие какую-либо целостную информацию — о строении одной молекулы белка или одной молекулы РНК. Эти и другие функциональные молекулы определяют развитие, рост и функционирование организма.Изображение 46 (23 пар) хромосом женского кариотипа человека, полученное с помощью FISH. . Хромосома содержит единственную, очень длинную двойную цепь ДНК, которая кодирует множество генов. Место расположения конкретного гена в хромосоме называется локус.
В то же время каждый ген характеризуется рядом специфических регуляторных последовательностей ДНК (англ.)русск., таких как промоторы, которые принимают непосредственное участие в регулировании проявления гена. Регуляторные последовательности могут находиться как в непосредственной близости от открытой рамки считывания, кодирующей белок, или начала последовательности РНК, как в случае с промоторами (так называемые cis-регуляторные элементы, англ. cis-regulatoryelements), так и на расстоянии многих миллионов пар оснований (нуклеотидов), как в случае с энхансерами, инсуляторами и супрессорами (иногда классифицируемые как trans-регуляторные элементы, англ. trans-regulatoryelements). Таким образом, понятие гена не ограничено только кодирующим участком ДНК, а представляет собой более широкую концепцию, включающую в себя и регуляторные последовательности.
Изначально термин «ген» появился как теоретическая единица передачи дискретной наследственной информации. История биологии помнит споры о том, какие молекулы могут являться носителями наследственной информации. Большинство исследователей считали, что такими носителями могут быть только белки, так как их строение (20 аминокислот) позволяет создать больше вариантов, чем строение ДНК, которое составлено всего из четырёх видов нуклеотидов. Позже было экспериментально доказано, что именно ДНК включает в себя наследственную информацию, что было выражено в виде центральной догмы молекулярной биологии.
Гены могут подвергаться мутациям — случайным или целенаправленным изменениям последовательности нуклеотидов в цепи ДНК. Мутации могут приводить к изменению последовательности, а следовательно изменению биологических характеристик белка или РНК, которые, в свою очередь, могут иметь результатом общее или локальное изменённое или анормальное функционирование организма. Такие мутации в ряде случаев являются патогенными, так как их результатом является заболевание, или летальными на эмбриональном уровне. Однако далеко не все изменения последовательности нуклеотидов приводят к изменению структуры белка (благодаря эффекту вырожденности генетического кода) или к существенному изменению последовательности и не являются патогенными. В частности, геном человека характеризуется однонуклеотидными полиморфизмами и вариациями числа копий (англ. copynumbervariations), такими как делеции и дупликации, которые составляют около 1 % всей нуклеотидной последовательности человека. Однонуклеотидные полиморфизмы, в частности, определяют различные аллели одного гена.
Мономеры, составляющие каждую из цепей ДНК, представляют собой сложные органические соединения, включающие в себя азотистые основания: аденин (А), тимин (Т), цитозин (Ц), гуанин (Г), пятиатомный сахар (пентозу) — дезоксирибозу, по имени которой и получила название сама ДНК, — а также остаток фосфорной кислоты. Эти соединения носят название нуклеотидов.
Классификация генов:
Структурные гены — гены, кодирующие синтез белков. Расположение нуклеотидных триплетов в структурных генах коллинеарно последовательности аминокислот в полипептидной цепи, кодируемой данным геном (См. также статью гены домашнего хозяйства).
Функциональные гены — гены, которые контролируют и направляют деятельность структурных генов.
Строение гена у про- и эукариот. Регуляторная и кодирующая субъединицы гена,
строение, функции.
Строение генов у прокариот.
Общий план строения генов у прокариот и эукариот не отличается – и те, и другие содержат регуляторную область с промотором и оператором, единицу транскрипции с кодирующей и нетранслируемыми последовательностями и терминатор. Однако организация генов у прокариот и эукариот отличается. Для прокариот характерно объединение нескольких генов в единую функциональную единицу – оперон.
В начале и в конце оперона есть единые регуляторные области для нескольких структурных генов. С транскрибируемого участка оперона считывается одна молекула и-РНК, которая содержит несколько кодирующих последовательностей, в каждой из которых есть свой старт- и стоп-кодон. С каждого из таких участков синтезируется один белок. Таким образом, с одной молекулы и-РНК синтезируется несколько молекул белка. Работу оперона могут регулировать другие гены, которые могут быть заметно удалены от самого оперона – регуляторы. Белок, транслируемый с этого гена называется репрессор. Он связывается с оператором оперона, регулируя экспрессию сразу всех генов, в нем содержащихся.
Строение генов у эукариот.
У эукариот практически не встречается объединение генов в опероны. Однако кодирующая последовательность гена эукариот чаще всего разделена на транслируемые участки – экзоны, и нетранслируемые участки – интроны.
С каждого гена сначала синтезируется незрелая, или пре-РНК, которая содержит в себе как интроны, так и экзоны. После этого проходит процесс сплайсинга, в результате которого интронные участки вырезаются, и образуется зрелая иРНК, с которой может быть синтезирован белок. Такая организация генов позволяет, например, осуществить процесс альтернативного сплайсинга, когда с одного гена могут быть синтезированы разные формы белка, за счет того, что в процессе сплайсинга экзоны могут сшиваться в разных последовательностях.
Регуляторная и кодирующая субъединицы гена, строение, функции.
Кодирующая последовательность – основная структурно-функциональная единица гена, именно в ней находятся триплеты нуклеотидов, кодирующие аминокислотную последовательность. Она начинается со старт-кодона и заканчивается стоп-кодоном. До и после кодирующей последовательности находятся нетранслируемые 5’- и 3’-последовательности. Они выполняют регуляторные и вспомогательные функции, например, обеспечивают посадку рибосомы на и-РНК. Нетранслируемые и кодирующая последовательности составлют единицу транскрипции – транскрибируемый участок ДНК, то есть участок ДНК, с которого происходит синтез и-РНК. Терминатор – нетранскрибируемый участок ДНК в конце гена, на котором останавливается синтез РНК. В начале гена находится регуляторная область, включающая в себя промотор и оператор. Промотор – последовательность, с которой связывается полимераза в процессе инициации транскрипции. Оператор – это область, с которой могут связываться специальные белки – репрессоры, которые могут уменьшать активность синтеза РНК с этого гена – иначе говоря, уменьшать его экспрессию.
Регуляторные последовательности, функции.
Регуляторные последовательности – это группа нуклеотидов; в некоторых источниках их называют генами (так как они тоже, как и гены, представляют собой ряд последовательностей нуклеотидов), отвечающих за степень активности генных Творцов-интерпретаторов. Как и регуляторные гены, они представляют ллууввумические, амплификационные (эволюционные) интересы Творцов-регуляторов. Как было выше сказано, в эту группу входят энхансеры, сайленсеры, промотор, оператор, терминатор и прочие. Транскрипционные белки, прикрепляясь к этим участкам, блокируют или запускают экспрессию (творческую активность) генов, а также влияют на скорость протекания процесса транскрипции.
Например, энхансеры выступают в роли усилителей процесса транскрипции. Они могут занимать в геноме, как и очень отдалённые участки (на расстоянии нескольких сот и даже тысяч пар нуклеотидов от регулируемого ими гена), так и пребывать внутри структурных генов – в составе интронов.
Сайленсеры, находясь до или после регулируемого гена на расстоянии в несколько сотен пар нуклеотидов, тормозят скорость транскрипции (то есть, в зависимости от складывающихся транскрипционных обстоятельств, регуляторные последовательности могут как стимулировать процесс синтеза м-РНК, так и подавлять его!).
Промотор – участок ДНК, куда прикрепляется фермент РНК-полимераза, запускающий процесс транскрипции путём разрыва водородных взаимосвязей между нуклеотидами.
Все регуляторные факторы можно условно объединить и кратко представить следующим образом:
функциональные гены;
регуляторные последовательности (промотор, оператор, энхансер, сайленсер, терминатор и так далее);
эпигенетические механизмы (метилирование, ацетилирование, фосфорилирование, гистоновый код и так далее).
Таких разнофункциональных регуляторных участков в каждой молекуле ДНК существует огромное количество; получая всё новые и новые инструкции от своих Творцов-регуляторов, они точно таким же способом передают их Творцам-интерпретаторам соответствующих генов в качестве руководства к действию. А уже био-творцы всего организма, представляющие самые разные Прото-Формы, действуют по данным указаниям.
Здесь важно ещё отметить тот факт, что для того чтобы оказывать влияние на активность и направленность каждого из генов, регуляторным структурам не обязательно постоянно присутствовать рядом с ними, потому что Творцы-интерпретаторы каждого гена способны выполнять самостоятельно полученную от Творцов-регуляторов задачу (информацию для синтеза).
Таким образом, основная задача регуляторных механизмов в человеческом геноме заключается во включении, выключении и в контроле экспрессии генов.
Заключение
Суть репликации ДНК заключается в том, что специальный фермент разрывает слабые водородные связи, которые соединяют между собой нуклеотиды двух цепей. В результате цепи ДНК разъединяются, и из каждой цепи «торчат» свободные азотистые основания.
Нужно отметить, что существует ряд объектов, репликация которых проходит по несколько иному механизму, чем было описано выше. Так, например, кольцевая ДНК митохондрий и хлоропластов реплицируется с образованием D-петель (сначала начинает реплицироваться одна цепь, в результате чего образуется структура в форме D, а после репликации более половины первой нити, начинает синтезироваться вторая); ряд плазмид и ДНК некоторых вирусов реплицируется по типу катящегося кольца и т.п. Однако принципиальная схема репликации для всех биологических объектов остаётся одной и той же.
Литература
Источники:
https://infourok.ru/razrabotka-uroka-replikaciya-dnk-gen-geneticheskij-kod-10kl-4991600.html
https://ayfaar.ru/articles/tvorcy-regulyatory_upravlyayut_regulyatornymi_mehanizmami_dnk#: