Репликация – происходит синтез 2-х дочерних цепей ДНК по матрицам цепей материнской молекулы ДНК. Каждая дочерняя молекула будет иметь одну материнскую цепь ДНК, а другая будет синтезироваться на основе принципа комплементарности (полуконсервативная репликация). Способность ДНК к самоудвоению лежит в основе НАСЛЕДСТВЕННОСТИ.
Репликация начинается с сайта инициации или ориджина репликации. В ориджинах начинается денатурация ДНК с расхождением цепей двойной спирали и формированием 2-х репликативных вилок с характернойY – образной формой. Репликон – последовательность ДНК, ограниченная двумя ориджинами репликации. У прокариот молекула ДНК реплицируется как один репликон с одним ориджином. У эукариот отдельные хромосомы состоят из большого числа самостоятельных репликонов, это значительно сокращает суммарное время рпеликации.
Двойная спираль ДНК должна быстро расплетаться по ходу продвижения репликативной вилки. Это происходит с помощью специальных белков: ДНК-геликазы участвуют в раскручивании спиралей ДНК в репликативной вилке, дестабилизирующие белки присоединяются к одинарным цепям ДНК и растягивают остовы цепей, ДНК-топоизомеразы обратимо разрывают цепь ДНК, ослабляя напряжение в двойной спирали ДНК и препятствуя образованию супервитков.
Синтез дочерней цепи ДНК начинается с образования праймера (небольшой фрагмент РНК, состоящий из 8-10 рибонуклеотидов – РНК-затравка). Он необходим, тк ДНК-полимеразы не могут начать синтез цепи ДНК на матрице, а способны только добавлять новые дезоксирибонуклеотиды к 3’- он- концу уже имеющейся полинуклеотидной цепи. РНК-затравку синтезирует из рибонуклеозидтрифосфатов РНК-полимераза (РНК-праймаза). После этого ДНК-полимераза последовательно наращивает цепь, шаг за шагом присоединяядезоксирибонуклеозидтрифосфаты (дАТФ дТТФ дГТФ дЦТФ) к 3’-он-концу синтезируемой дочерней цепи. Матричная цепь ДНК считывается в направлении 3’-5’, дочерняя цепь растет в направлении 5’-3’. Очередная 3'-5' фосфодиэфирная связь синтезируется лишь в том случае, если последний(3’-концевой) нуклеотид растущей цепи ДНК образовал правильную комплементарную пару с соответствующим нуклеотидом матрицы. Репликативная вилка движется со скоростью 500-5000 п.н. у эукариот и около 100000 п.н. в мин у прокариот.
В силу того,что цепи материнской ДНК антипараллельны сборка дочерних цепей будет несколько отличаться. На матричной3’-5’ синтез дочерней полинуклеотидной цепи идет без перерывов (эта цепь лидирующая). На матричной цепи 5’-3’ синтез отстающей дочерней цепи идет медленнее и прерывисто по мере продвижения репликативной вилки фрагментами Оказаки (около 1000-2000 у прокариот и 100-200 нуклеотидов у эукариот). Синтезу каждого такого фрагмента предшествует образование праймера. В дальнейшем ДНК-полимераза удаляет праймеры и заполняет пробелы дезоксирибонуклеотидами. Соединяет между собой фрагменты ДНК-лигаза. У эукариот репликационный синтез ДНК прекращается при встречи репликационных вилок соседних репликонов. У прокариот присутствует участок из нескольких коротких (23п.н.) последовательностей – сайты ter. Репликация завершается по достижении репликационной вилкой указанного участка в том случае, если с вышеуказанными сайтами связывается продукт гена tus.
7.Размножение как свойство жизни. Сравнительная характеристика и многообразие форм бесполого и полового размножения. Биологическое значение размножения.
Размножение – универсальное свойство всех живых организмов, способность воспроизводить себе подобных. С его помощью происходит сохранение во времени видов и жизни в целом. Жизнь клеток, намного короче жизни самого организма, поэтому его существование поддерживается только за счет размножения клеток. Различают два способа размножения – бесполое и половое. При бесполом размножении главным клеточным механизмом, обеспечивающим увеличение числа клеток, является митоз. Родителем является одна особь. Потомство представляет собой точную генетическую копию родительского материала.
Среди многообразных проявлений размножению принадлежит особая роль. Размножение решает задачи увеличения количества особей и сохранения путем воспроизведения себе подобных,возникающих в эволюции типов и вариантов структурно-физиологической организации.
Различают два способа размножения: бесполое и половое.
Различные формы бесполого размножения:
1.Деление надвое приводит к возникновению из одного родительского организма двух дочерних. Оно является преобладающей формой у прокариот и простейших, но встречается и у многоклеточных
2.Множественное деление (шизогония) встречается среди простейших, в том числе паразитов человека
3. Почкование-потомок формируется первоначально как вырост на теле родителя с последующей его отшнуровкой (гидра)
4. Фрагментация заключается в распаде тела многоклеточного организма на части, которые далее превращаются в самостоятельных особей (плоские черви, иглокожие).
5. Спорами, дочерний организм развивается из специализированной клетки-споры.
Если при беспалом размножении Клеточные источники наследственной информации для развития потомка представлены не одной, а несколькими или многими клетками родителя то это вегетативное бесполое размножение.
Бесполое размножение наблюдается у животных с относительно низким уровнем структурно- физиологической организации, к которым принадлежат многие паразиты человека.
Способствует поддержанию наибольшей приспособленности в маломеняющихся условиях обитания, усиливает роль стабилизирующего естественного отбора
Половое размножение
Обнаруживается в жизненных циклах всех основных групп организмов. Распространенность полового размножения объясняется тем, что оно обеспечивает значительное генетическое разнообразие и, следовательно, фенотипическую изменчивость потомства. Этим достигаются большие эволюционные и экологические (расселение в разные среды) возможности.
В основе полового размножения лежит половой процесс, суть которого сводится к объединению в наследственном материале для развития потомка генетической информации от двух разных источников — родителей. Представление о половом процессе дает явление конъюгации, например инфузорий. Он заключается во временном соединении двух особей с целью обмена (рекомбинации)наследственным материалом. В результате появляются особи, генетически отличные от родительских организмов.
Для участия в половом размножении в родительских организмах вырабатываются гаметы —клетки,специализированные к обеспечению генеративной функции. Слияние материнской и отцовской гаметприводит к возникновению зиготы — клетки, представляющей собой дочернюю особь на первой,наиболее ранней стадии индивидуального развития.
У некоторых организмов зигота образуется в результате объединения гамет, неотличимых по строению. В таких случаях говорят об изогамии, У большинства видов по структурным и функциональным признакам половые клетки делятся на материнские (яйцеклетки) и отцовские(сперматозоиды).
Партеногенез – развитие из неоплодотворенной яйцеклетки.
Полиэмбриония бесполое размножение зародыша, возникающего путем полового размножения.
Размножение обеспечивает самовоспроизведение живых организмов, необходимое для существования вида. В основе размножения лежит генетическая информация, зашифрованная в ДНК.
8.Митоз, его биологическое значение. Нарушения митоза и их роль в возникновении соматических мутаций.
Митоз – это процесс в результате которого образуется две дочерние клетки, имеющие такую же генетическую информацию, которая содержалась в ядре материнской клетки.
Стадии митоза.
Процесс митоза принято подразделять на четыре основные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Так как он непрерывен, смена фаз осуществляется плавно — одна незаметно переходит в другую.
В профазе увеличивается объем ядра, и вследствие спирализации хроматина формируются хромосомы. К концу профазы видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид. Постепенно растворяются ядрышки и ядерная оболочка, и хромосомы оказываются беспорядочно расположенными в цитоплазме клетки. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Формируется ахроматиновое веретено деления, часть нитей которого идет от полюса к полюсу, а часть — прикрепляется к центромерам хромосом. Содержание генетического материала в клетке остается неизменным (2n4c).
В метафазе хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются упорядоченно на экваторе клетки, поэтому их подсчет и изучение проводят в этот период. Содержание генетического материала не изменяется (2n4c).
В анафазе каждая хромосома «расщепляется» на две хроматиды, которые с этого момента называются дочерними хромосомами. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, сокращаются и тянут хроматиды (дочерние хромосомы) к противоположным полюсам клетки. Содержание генетического материала в клетке у каждого полюса представлено диплоидным набором хромосом, но каждая хромосома содержит одну хроматиду (4n4c).
В телофазе расположившиеся у полюсов хромосомы деспирализуются и становятся плохо видимыми. Вокруг хромосом у каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах образуются ядрышки. Разрушается веретено деления. Одновременно идет деление цитоплазмы. Дочерние клетки имеют диплоидный набор хромосом, каждая из которых состоит из одной хроматиды (2n2c).
Биологическое значение митоза.
Митотическое деление клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Митоз обусловливает важнейшие явления жизнедеятельности: рост, развитие и восстановление тканей и органов и бесполое размножение организмов
Нарушения митоза.
При различных патологических процессах нормальное течение Митоз нарушается. Выделяют 3 основных вида патологии Митоза
1. Амитоз – это прямое деление ядра. При этом сохраняется морфология ядра, видны ядрышко и ядерная мембрана. Хромосомы не видны, и их равномерного распределения не происходит. Ядро делится на две относительно равные части без образования митотического аппарата.
2. Эндомитоз. При этом типе деления после репликации ДНК не происходит разделения хромосом на две дочерние хроматиды. Это приводит к увеличению числа хромосом в клетке иногда в десятки раз по сравнению с диплоидным набором. Так возникают полиплоидные клетки.
3. Политения. Происходит кратное увеличение содержания ДНК (хромонем) в хромосомах без увеличения содержания самих хромосом. При этом количество хромонем может достигать 1000 и более, хромосомы при этом приобретают гигантские размеры. При политении выпадают все фазы митотического цикла, кроме репродукции первичных нитей ДНК.
4. Повреждения митотического аппарата (задержка Митоз в метафазе, многополюсный, моноцентрический и асимметричный Митоз, трёхгрупповая и полая метафазы). Особое значение в этой группе патологии Митоз имеет колхициновый Митоз, или К-митоз, который вызывается алкалоидом колхицином (отсюда название), а также колцемидом, винбластином, винкристином, аценафтеном и др. т. н. статмокинетическими ядами, используемыми в качестве мутагенов. К-митозы возникают и самопроизвольно в культуре ткани и опухолях. При К-митозе нарушаются расхождение центриолей и поляризация ими веретена деления, подвергается дезорганизации митотический аппарат, не происходит разъединения хроматид (К-пары).
9.Мейоз, его биологическое значение. Патологии мейоза и их роль в возникновении генеративных мутаций.
Мейоз – это клеточное деление, при котором из диплоидных клеток образуются гаплоидные. Мейоз характерен для половы клеток(гамет).
При последующем оплодотворении гаметы формируют организм нового
поколения с диплоидным набором хромосом. В этом и заключается
важнейшее биологическое значение мейоза.
Мейоз состоит из двух делений, следующих друг за другом. Удвоение
ДНК происходит только перед первым делением. Профаза 1 мейоза
включает в себя лептотену - происходит спирализация хромосом,
зиготена – начало конъюгации гомологичных хромосом, пахитена –
происходит кроссинговер, диплотена – гомологичные хромосомы
начинают отдаляться друг от друга, но остаются связанными в области
прошедшего кроссинговера – хиазмах, диакинез – гомологичные
хромосомы удерживаются вместе лишь в отдельных точках хиазм. В
метафазе 1 мейоза завершается формирование веретена деления. Его
нити прикрепляются к центромерам хромосом таким образом, что от
каждой центромеры идет лишь одна нить к одному из полюсов веретена.
Хромосомы выстраиваются по экватору. В анафазе 1 мейоза связи
между гомологичными хромосомами в бивалентах ослабляются и они
отходят друг от друга, направляясь к разным полюсам веретена
деления. К каждому полюсу отходит гаплоидный набор хромосом,
состоящий из двух хроматид. В телофазе 1 мейоза у полюса веретена
деления гаплоидный набор хромосом с удвоенным количеством ДНК
n2c. Второе деление мейоза протекает как митоз, только в деление
вступают клетки с гаплоидным набором хромосом.
Биологическое значение: 1. Является основным этапом гаметогенеза;
2. обеспечивает передачу генетической информации от организма к
организму при половом размножении; 3. дочерние клетки генетически не
идентичны материнской и между собой; 4. благодаря мейозу половые
клетки гаплоидны, а при оплодотворении в зиготе восстанавливается
диплоидный набор хромосом.
Генеративные мутации – это такие мутации, которые возникают в
половых клетках человека. Основная патология мейоза –случайное
нерасхождение хромосом. Синдром Дауна (трисомия 21-ой хромосомы),
синдром Патау (трисомия по 13-ой хромосоме), синдром
Эдвардса(трисомия по 18 – ой хромосоме), моносомия Х(ХО) – синдром
Шерешевского – Тернера, трисомия Х – синдром Клайнфельтера. При
транслокации длинного плеча 22-ой хромосомы на 9-ю развивается
хронический миелолейкоз. При делекции короткого плеча 5- й хромосомы – синдром кошачьего крика.
10. Мейоз и оплодотворение как механизмы, обеспечивающие поддержание постоянства кариотипа в ряду поколений организмов. Комбинативная изменчивость.
Кариотип – диплоидный набор хромосом, свойственный соматическим клеткам организмов данного вида, являющийся видоспецифическим признаком и характеризующийся определенным числом, строением и генетическим составом хромосом.
При половом размножении воспроизведение организмов осуществляется с участием половых клеток – гамет, которые вступают в оплодотворение. При оплодотворении наследственный материал двух родительских гамет сливается, образуя зиготу. Чтобы потомки получили соответствующую программу для развития видовых и индивидуальных характеристик, они должны обладать таким кариотипом, которое было у предыдущего поколения. Для этого необходимо сначала уменьшить набор хромосом в гаметах вдвое, чтобы потом при сливании этих гамет(оплодотворении) набор хромосом восстановился до диплоидного n+n=2n.
Образование гамет с гаплоидным набором хромосом осуществляется в ходе гаметогенеза путем клеточного деления – мейоза. При мейозе из клеток с диплоидным набором 2n образуются гаметы в гаплоидным набором n. Такой результат достигается благодаря тому, что после однократного удвоения ДНК клетка делится дважды. После первого деления мейоза образуются клетки с набором хромосом n2c. А после второго деления мейоза с набором nc- гаплоидный набор хромосом.
Таким образом, мейоз и последующее оплодотворение обеспечивают сохранение у нового поколения организмов диплоидного кариотипа, присущего всем особям данного вида.
Комбинативная изменчивость - изменчивость, возникающая в результате рекомбинации генов и хромосом. Процессами, приводящими к перекомбинации генов и целых хромосом в половых клетках, являются кроссинговер и расхождение бивалентов в анафазе 1 мейоза. Кроссинговер — процесс обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации в профазе I мейоза. Этот процесс обеспечивает перекомбинацию отцовских и материнских аллелей генов в каждой группе сцепления. Кроссинговер как механизм рекомбинации эффективен лишь в том случае, когда соответствующие гены отцовской и материнской хромосом представлены разными аллелями.
В метафазе 1 мейоза в экваториальной плоскости выстраиваются биваленты, состоящие из одной отцовской и одной материнской хромосомы. Расхождение гомологов, которые несут разный набор аллелей генов в анафазе 1 мейоза, приводит к образованию гамет, отличающихся по составу отдельных групп сцепления. Разнообразие гамет тем больше, чем больше групп сцепления в геноме данного вида. Оно выражено формулой 2n, где n – число хромосом в гаплоидном наборе.
11. Сравнительная характеристика митоза и мейоза. Биологическое значение этих форм клеточного деления.
12. Гаметогенез, его биологическое значение. Периоды гаметогенеза. Отличия ово- и сперматогенеза.
Гаметогенез — это процесс образования половых клеток. Протекает он в половых железах — гонадах (в яичниках у самок и в семенниках у самцов). Гаметогенез в организме женской особи сводится к образованию женских половых клеток (яйцеклеток) и носит название овогенеза. У особей мужского пола возникают мужские половые клетки (сперматозоиды), процесс образования которых называется сперматогенезом.
Гаметогенез — это последовательный процесс, которых складывается из нескольких стадий — размножения, роста, созревания клеток. В процесс сперматогенеза включается также стадия формирования, которой нет при овогенезе.
| Стадия | Сперматогенез | Овогенез |
| Размножение (митоз) 2n2c | размножение первичных половых клеток (гоноцитов) начинается с периода полового созревания и продолжается всю жизнь самца: сперматогонии | гоноциты закладываются в период эмбриогенеза самки; их размножение заканчивается к рождению: овогонии |
| Рост (интерфаза) 2n4c | незначительный рост клетки: сперматоциты I порядка | значительный рост клетки: овоциты I порядка |
| Созревание — мейоз I (n2с) — мейоз II (nc) | в профазе I конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер: 2 сперматоцита II порядка | в профазе I конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер: 1 овоцит II порядка и редукционное тельце |
| из каждого сперматоцита 2 порядка образуются 2 сперматиды | из овоцита II порядка образуется 1 яйцеклетка и 1 редукционное тельце. Первое редукционное тельце образует 2 редукционных тельца | |
| Формирование nc | из сперматиды формируется сперматозоид | стадия отсутствует |
1. Сперматогенез включает стадию формирования (ее нет при овогенезе), Сперматозоиды проходят дополнительную четвертую стадию для того, чтобы приобрести своеобразную форму и сформировать аппарат движения.
2. Второе отличие сперматогенеза от овогенеза: из сперматоцита I порядка получается четыре половых клетки, а из ооцита I порядка получается одна полноценная половая клетка.
3. Яйцеклетки образуются циклически, процесс повторяется через 21-35 дней (менструальный цикл). После гибели яйцеклетки, что сопровождается кровотечением, изменившийся гормональный фон дает толчок к созреванию другой яйцеклетки.
Сравнительная характеристика овогенеза и сперматогенеза показывает, что у женщин мейоз начинается в период внутриутробного развития.
Ооциты I порядка у новорожденной девочки останавливаются в фазе мейоз I, и завершается созревание ооцита к моменту полового созревания. У мальчиков процесс образования сперматозоидов идет непрерывно и сохраняется в течение всей половой зрелости мужчины.
4. Из характеристики овогенеза и сперматогенеза следует, что существуют значительные различия в количестве образованных половых клеток в женском и мужском организме. Взрослый мужчина производит 30 миллионов спермиев в день, а женщина - порядка 500 зрелых яйцеклеток за всю свою жизнь.
5. Различия сперматогенеза и овогенеза заключаются также в том, что стадия размножения при сперматогенезе идет постоянно, а при овогенезе заканчивается после рождения.
6. Стадия роста при сперматогенезе короче, чем при овогенезе.
7. Стадия созревания при овогенезе имеет особенности, которые заключаются в неравномерности делений при созревании, что приводит к выделению полярных телец, что отсутствует при сперматогенезе.
8. Различия сперматогенеза и овогенеза заключаются в том, что сперматогенез более подвержен влиянию внешней среды, нежели овогенез, что связано с различием в расположении половых органов - семенники находятся вне брюшной полости.
13.Строение и функции половых клеток. Типы яйцеклеток.
Сперматозоид- клетка, состоящая из ядра и некоторых других структур, обеспечивающих его встречу с яйцом. Это, как правило, мелкая клетка (30-50 мкм), в которой различают 3 отдела: головку, шейку и хвост (жгутик). Иногда сперматозоиды имеют не хвост, а другого типа двигательный аппарат или он вообще отсутствует.
Функции сперматозоида: нахождение и оплодотворение яйцеклетки.
Особенности строения яйцеклеток:
1)В цитоплазме находятся гранулы желтка. В зависимости от количества желтка различают следующие типы яйцеклеток: алецитальные (безжелтковые), олиголецитальные (маложелтковые), мезолецитальные (среднежелтковые), полилецитальные (многожелтковые).
По характеру распределения желтка яйца классифицируют на:
•Изолецитальные (равномерное распределение желтка)
•Телолецитальные (неравномерное распределение желтка)
•Центролецитальные (вокруг ядра и на периферии имеются участки цитоплазмы, свободные от желтка)
2)Яйцеклетки характеризуются полярностью. Различают анимальный полюс, куда смещено ядро и мало желтка, и вегетативный полюс, где много желтка. Неравномерно распределены в цитоплазме и различные органоиды, белки, РНК, а также т.н. морфогены. Это морфогенетически активные вещества, которые в дальнейшем будут определять дифференцировку клеток, в которые они попадут при дроблении. Внутреннюю разнокачественность участков яйца называют овоплазматической сегрегацией.
3)Под плазмолеммой яйцеклетки находится плотный сократимый слой цитоплазмы толщиной 2-3 мкм – кортикальный слой. В нем расположены микрофиламенты и кортикальные гранулы, состоящие из мукополисахаридов, пигмента, различных структурных белков и ферментов. Этот слой играет важную роль в образовании оболочки оплодотворения и в цитодифференцировке.
4)Яйцеклетки имеют специальные яйцевые оболочки, обеспечивающие защиту зародыша и связь его с внешней средой. Это- первичная оболочка (желтковая), образуется самим яйцом, есть всегда, у млекопитающих называется блестящей оболочкой (zona pellucida), в ее образовании участвуют фолликулярные клетки. Вторичная оболочка- вырабатывается фолликулярными клетками (хорион у насекомых, corona radiata у млекопитающих). Третичные оболочки- образуются железами яйцевода после оплодотворения (белковая, подскорлуповые и скорлуповая оболочки птиц).
5)Размер яйцеклетки зависит от количества желтка и от яйцевых оболочек (у плацентарных млекопитающих от 50 до 150 мкм, у рептилий и птиц- до нескольких см).
14. Наследственность и изменчивость как свойства живого. Структурно-функциональные уровни генетического материала. Строение и функции ДНК. Процессы, в которых участвует ДНК.
Наследственность – это свойство организмов передавать следующему поколению свои признаки и особенности развития, т.е. воспроизводить себе подобных. Наследственность – неотъемлемое свойство живой материи. Она обусловлена относительной стабильностью (т.е. постоянством строения) молекул ДНК.
Изменчивость – свойство живых систем приобретать изменения и существовать в различных вариантах. Продолжительное существование живой природы во времени на фоне меняющихся условий было бы невозможным, если бы живые системы не обладали способностью к приобретению и сохранению некоторых изменений, полезных в новых условиях среды.
Структурно-функциональные уровни генетического материала.
В наследственной структуре клетки и организма в целом выделяют три уровня организации генетического материала: генный, хромосомный и геномный.
Генный уровень
Наименьшей (элементарной) единицей наследственного материала является ген. Ген – это часть молекулы ДНК, имеющая определенную последовательность нуклеотидов и представляющая собой единицу функционирования наследственного материала. Ген несет информацию о конкретном признаке или свойстве организма. У человека имеется около 30 тысяч генов. Изменение в структуре гена ведет к изменению соответствующего признака. Следовательно, на генном уровне обеспечиваются индивидуальное наследование и индивидуальная изменчивость признаков.
Хромосомный уровень
Все гены в клетке объединены в группы и располагаются в хромосомах в линейном порядке. Каждая хромосома уникальна по набору входящих в нее генов. В состав хромосом входят ДНК, белки (гистоновые и негистоновые), РНК, полисахариды, липиды и ионы металлов. Хромосомный уровень в эукариотических клетках обеспечивает характер функционирования отдельных генов, тип их наследования и регуляцию их активности. Он позволяет закономерно воспроизводить и передавать наследственную информацию в процессе деления клетки.
Геномный уровень
Геномный уровень отличается высокой стабильностью. Он обеспечивает сложную систему взаимодействия генов. Результатом взаимодействия генов друг с другом и с факторами внешней среды является фенотип.
15. Генный уровень организации наследственного материала. Ген. Определение. Строение генов про- и эукариот. Свойства гена.
Генный уровень – последовательность нуклеотидов, кодирующих один определённый признак.
Ген – это функциональная единица генетического аппарата, участок молекулы ДНК, который отвечает за синтез определенного белка(содержит информацию об аминокислотной последовательности одного полипептида, а, следовательно, и одного определенного признака или последовательности нуклеотидов в молекуле т-РНК или р-РНК).
Ген эукариот состоит из кодирующей части – чередующихся кодирующих полинуклеотидных последовательностей (экзонов) и некодирующих полинуклеотидных последовательностей (интронов), а также регуляторных частей (промотор, энхансеры и сайленсеры) и нижние точки старта транскрипции (терминатор).
Энхансер (англ. enhancer — усилитель, увеличитель) — небольшой участок ДНК, который после связывания с ним факторов транскрипции стимулирует транскрипцию с основных промоторов гена или группы генов.
Сайленсер (англ. silencer) — последовательность ДНК, с которой связываются белки-репрессоры (факторы транскрипции). Связывание белков-репрессоров с сайленсерами приводит к понижению или к полному подавлению синтеза РНК ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой.
Специфической особенностью организации генов прокариот явл почти полное отсутствие некодирующих последовательностей ДНК и оперонная система организации нескольких генов. Оперон включает промотр, оператор, и 1,2,3 и более структурных генов (цистронов), которые кодируют белки (ферменты), осуществляющие последовательные этапы превращения какого-либо метаболита. Заканчивается оперон терминатором.
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.
Терминатор - нуклеотидная последовательность ДНК, ответственная за прекращение транскрипции.
В результате транскрипции у прокариот образуется полицистронна я и-РНК, единицей информации которой явл цистроны. В каждом цистроне заключена информация об аминокислотном составе одной полипептидной цепи. Молекула ДНК включает множество транскриптонов (участков ДНК, ограниченных промотором и терминатором-единиц транскрипции), что обеспечивает возможность независимого считывания разных генов и их инивидуального включения и выключения. Транскриптоны у прокариот (как првило) заключают в себе генетическую информацию нескольких генов.
У эукариот в состав транскриптона (как правило)входит только один ген. И-РНК у эукариот моноцистронна.
Свойства гена:
1) Способность к репликации
2) Стабильность (отонсительно устойчивы, способность сохранять структуру)
3) Способность к мутациям (лабильность)
4) Дискретность (несмешиваемость генов)
5) Специфичность (каждый структурный ген обладает только ему присущим порядком расположения нуклеотидов и детерминирует синтез определенного полипептида)
6) Множественность действия (плейотропия)- один ген может отвечать за несколько признаков
7) Дозированность действия (чем больше экземпляров гена в генотипе(доз), тем сильнее эффект гена)
8) Способность взаимодействовать с другими генами (ген может взаимодействовать с другими генами, что приводит к появлению новых признаков)