Доц Максимова М Н Генетическая система клетки Вопросы

Доц. Максимова М. Н Генетическая система клетки Вопросы: 1. Генный уровень организации наследственности 2. Код наследственности и его свойства 3. Экспрессия генной активности в ходе экспрессии

Геном эукариот Геном – совокупность ядерной и цитоплазматичес кой ДНК в половой клетке. Геном – величина «С» , характеризующая вид, измеряется в н. п. или дальтонах.

Парадокс величины «С» 1. Увеличение «С» с усложнением организмов в ходе филогенеза. 2. Величина «С» может значительно различаться даже у родственных видов

Геном человека Содержит 3, 5 х 109 н. п. (соответствует 1, 5 млн. генов) У человека около 100 тыс. различных белков – это только 1 -3% от всей ДНК. Гены, регулирующие экспрессию генов – 16%. Более 80% генома – избыточно (? )

Классификация генов I. Структурные 1. Независимые 2. Повторяющиеся 3. Кластерные II. Регуляторные III. Регулирующие ход онтогенеза 1. Промотор 2. Оператор 1. Хроногены 3. Регулятор 2. Гены пространственной организации 4. Энхонсер 5. Сайленсер 6. Спейсер 7. Псевдоген

Организация генов У прокариот У эукариот ЦИСТРОННАЯ ПРЕРЫВИСТАЯ Считывающаяся на всем протяжении единица ИНТРОН - ЭКЗОННАЯ

Организация генов Гильберт (1978) представил экзонно – интронную модель гена. Экзоны – информативные участки гена Интроны – неинформативные и значительно колеблются в размерах (от 10 до 1000 н. п. ) Ген α – коллагены включает 52 экзона и столько же интронов. На границе разделов экзонов и интронов располагаются кононические последовательности …Г Т. . А Г… Дубинин Н. П. такую модель назвал кодирующемолчаще-мозаичной.

Код наследственности Способ шифровки в структуре ДНК сведений о структуре и функциях организма. Свойства кода: 1. Триплетность 2. Вырожденность 3. Колинеарность 4. Неперекрываемость 5. Универсальность 6. Квазиуниверсальность

Свойства кода Неперекрываемость : Один нуклеотид не входит в состав двух соседних кодонов 5’ ЦАУЦЦАТТТЦЦУГГУЦЦАЦЦУЦЦЦТЦЦ 3’ Перекрываемость : информация с одного гена может обеспечить синтез нескольких белков м. РНК амилазы печени м. РНК амилазы слюны

Экспрессия генов ДНК РНК БЕЛОК Больной фенилкетонурией

Фенотип С молекулярной точки зрения – это каскад биохимических реакций, осуществляющихся последовательно так, что продукт предыдущий реакции является субстратом для последующий БЕЛОК с пищей ФЕНИЛАЛАНИН фенилаланингидроксилаза ТИРОЗИН тирозиназа ФЕНИЛПИРОВИНОГРАДНАЯ КИСЛОТА В МОЧЕ ДОФА дофаоксидаза МЕЛАНИН

Экспрессия у прокариот БЕЛОК

Экспрессия у эукариот эс 3 5 гя. РНК 5 СН 3 - G - РРР кэп 1. Метилирование 2. Рестрикция 3. Сплайсирование 4. Полиаденилирование 3 и. РНК БЕЛОК

Транспорт и активация аминокислот Аминоацил – т. РНК – синтетаза присоединяет аминокислоту к т. РНК и с помощью АТФ комплекс транспортируется к рибосоме

Строение рибосомы 1 2 4 3 5

Строение рибосомы Участок Р (пептидильный) – связывается с инициативной т. РНК Участок А (аминоацильный) 1 – 5 S р. РНК – обеспечивает эвакуацию белка из рибосомы 2 – пептидилтрансфераза образует пептидные связи между аминокислотами 3 – Tu – замыкает водородные связи между т. РНК 4 - EF-G – фактор транслокации 5 – 16 S р. РНК связывает 5’ м. РНК

Этапы трансляции 2 2 1 3’ 5’ 2 3 5’ 3’ 5’ 1. Инициация 2. Элонгация 3’ 3. Терминация

Образование вторичных и третичных структур белка 1 Рибосома N - конец 3 1. начало спирализации 2 Рибосома 2. начало образования третичной структуры 3. завершение формирования третичной структуры

Классификация генов II. Регуляторные гены: 1. промотор 2. оператор – акцептор 3. регулятор 4. энхансер – сайленсер 5. спейсер 6. псевдоген Ген – единица функции наследственного материала, определяющая возможность проявления признака.

Транспорт и активация аминокислот Активирующая аминокислоты группа ферментов – аминоацил – т. РНК синтетазы с помощью АТФ транспортируют аминокислоты к рибосоме

Регуляция экспрессии 1. Регуляция транскрипции по месту а) начало определяет ген промотор, в составе которого блок Прибнова – ТАТААТ… узнаётся полимеразой б) конец определяет ген терминатор, организованный по принципу палиндрома ГГТАЦЦ Палиндром

Регуляция транскрипции регулятор промотор оператор Lac Z Lac Y Lac A и. РНК репрессор Тетрамер репрессор 2. Время событий и. РНК лактоза лактаза Схема Жакоба и Моно, разработанная на прокариотах

Регуляция транскрипции у эукариот Схема Бриттена - Девидсона РНК - активатор Сенсорный сайт Интегратор Рецептор м. РНК Структурный ген

Регуляция трансляции 1. По месту: а) начало определяет инициативный кодон УАГ на 5’ конце и. РНК б) конец определяют стоп-кодоны УАА, УАГ, УГА

Регуляция инициации трансляции IF 2, IF 3 – факторы инициации IF 3 – заменяет крупную (50 S) субчастицу рибосомы IF 2 – удерживает инициативную т. РНК (метиониновую)

Регуляция элонгации трансляции 1 2 4 3 5 Факторы элонгации - ЕF 1, EF 2, EF 3 – связаны с участками рибосомы 1, 2, 3 и 4

Регуляция терминации трансляции UAA RF 1, RF 3 –факторы терминации RF 1 – узнаётстоп-кодон UAA RF 3 – взаимодействует с пептидилтрансферазным участком большой субчастицы рибосомы

Регуляция трансляции 2. По времени событий

Регуляция трансляции 2. по времени на примере синтеза ферритина.

Второй генетический код АУГ – инициативный кодон для метионина. В контексте ГЦЦГЦЦ /А/ ГЦЦАУГ иногда инициация метионина может быть с кодонов АУА, АУУ (изолейцин), УУГ (лейцин). Ряд минорных аминокислот включаются в белок не только после трансляции но и непосредственно в процессе её. Так, селеноцистеин кодируется УГА(стоп), если за ним находится стимулирующая последовательность.

Посттрансляционный процессинг Ген гормона откладки яиц у улитки Aplysia (ГОЯ) Предшественник ГОЯ – 271 аминокислота Пептид ГОЯ – 36 аминокислот

Регуляция посттрансляционная Экспрессия гена проопиомелано кортина в клетках гипофиза человека