ОРГАНИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ У ПРОИ ЭУКАРИОТ

ОРГАНИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА. ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ У ПРОИ ЭУКАРИОТ. Med. Biolog

ПЛАН ЛЕКЦИИ: 1. Общее понятие генетического 2. 3. 4. 5. материала и его свойства. Строение гена у про- и эукариот. Механизмы генной регуляции у прокариот. Экспрессия генов эукариот. Гемоглобины человека. Генная инженерия. Med. Biolog

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ - компоненты клетки, структурн -функциональное единство которых обеспечивает хранение реализацию и передачу наследственной информации при вегетативном и половом размножении. Med. Biolog

Свойства генетического материала 1. Ген хранит и передает информацию. 2. Ген способен к изменению. генетической информации (мутации). 3. Ген способен к репарации и ее передаче от поколения к поколению. 4. Ген способен к реализации - синтезу белка 5. Генетический материал обладает устойчивостью. Med. Biolog

Различают следующие уровни структурно-функциональной организации наследственного материала: генный, хромосомный, геномный. Элементарной структурой ГЕННОГО уровня организации служит. ГЕН. Med. Biolog

Гены клеток эукариот распределены по хромосомам, хромосомам образуя. ХРОМОСОМНЫЙ уровень организации наследственного материала. Med. Biolog

Геномный уровень организации объясняет взаимодействие генов как в одной, так и в разных хромосомах. Med. Biolog

Роль ДНК в передаче наследственной информации была доказана открытием явлений трансформации и трансдукции микроу организмов. Med. Biolog

ТРАНСФОРМАЦИЯ - это способность одного штамма бактерий встраиваться в участки молекулы ДНК другого штамма и приобретать при этом свойства последнего. Med. Biolog

ТРАНСДУКЦИЯ - это способность бактериофагов переносить фрагменты ДНК от одного штамма бактерий к другому и передавать соответствующие свойства. Med. Biolog

Согласно современным, уточненным представлениям, ГЕН это участок молекулы геномной нуклеиновой кислоты, характеризуемый специфичной для него последовательностью нуклеотидов, представляющей единицу функции, отличной от функции других генов. Med. Biolog

üИсследованиями С. Бензера структуры генов фага Т 4 кишечной палочки было был доказано, что ген дискретен. üГен может быть разделен кроссинговером на множество частей Дискретная организация генов была установлена и у эукариот. Med. Biolog

Дискретность гена заключается в наличии субъединиц. МУТОН - элементарная единица мутации. РЕКОН - единица рекомбинации. ЦИСТРОН - единица функции. САЙТ - это структурная единица гена. Равен 1 паре нуклеотидов. Является минимальным размером мутона, рекон и цистрона. КОДОН - функциональная единица гена. Med. Biolog

Мозаичное строение генов эукариот. üГены эукариот существуют в виде фрагментов, распределенных вдоль генома. üУчастки, несущие информацию, названыэкзонамиа не несущие ее , интронами. ü Ген цепи глобулина: э и э Med. Biolog

Д. Бидл и Э. Татумвыдвинули гипотезу: "один ген - один фермент". Современная формулировка: "один ген - одна полипептидная цепь". Med. Biolog

Генетические механизмы экспрессии генов. Теория Ф. Жакобо и Ж. Моно. ü Главное положение теории: в ДНК имеютс два типа генов: 1. Структурные последовательность - их нуклеотидов кодирует структуру синтезируемых клеткой макромолекул (полипептидов, белков, р-РНК, т-РНК ); 2. Регуляторные или акцепторные - управляют работой структурных генов. Med. Biolog

ОПЕРОН - единица генетической регуляции. Один или несколько структурных генов, расположеных в бактериальной или вирусной "хромосоме" рядом с группой регуляторных генов. Med. Biolog

лактозный оперон сар-белок промотор оператор 1 2 3 Т Структурные гены Med. Biolog

Экспрессия гена (индукция). Ген регулятор П РНКполимераза Белок регулятор О 1 2 3 Т транскрипция фермент синтез РНК Субстрат Белок Лактаза регулятор эффектор Med. Biolog

Репрессия гена. Ген регулятор П О 1 2 3 Т Белок регу лятор транскрипции нет Белок регулятор фермента нет Med. Biolog

Типы регуляции работы оперона. Характер регуляции Направление регуляции Негативная регуляция (связывание регуляторного белка соперато-ром репрессирует работу оперона) Эффектор делает регуляторный белок неспособным связывать-ся с Индукция оператором, структурные гены транскрибируются Позитивная регуляция (связывание регуляторного белка с опероном активирует работу оперона) Эффектор делает регуляторный белок способным связываться с оператором, структурные гены транскрибируются Эффектор делает регуляторный белок Репрессия способным связываться с неспособным связываться с оператором, структурные операто-ром структурные , гены не транскрибируются

Регуляция активности генов у эукариот 1. Почти всегда оперон эукариот содержит только один структурный ген. 2. У эукариот структурные гены, ответствен-ные за разные звенья той или иной цепи биохимических реакций, разбросаны по геному, геному не сосредоточены в одном опероне. 3. У эукариот существует одновременное групповое подавление активности генов во всем ядре, в целой хромосоме, или в большом ее участке. 4. Существует система регуляции с помощью стероидных гормонов. 5. Транскрипция и трансляция у эукариот разобщены (у прокариот - сопряжены). Med. Biolog

Примером сложной экспрессии генов может служить генный контроль синтеза гемоглобинов у человека. Вид Нb Полипептидные цепи Нb. А 2 Нb. F Hb. S 2α, 2β 2α, 2σ 2α, 2γ 2α, β, β 6 -вал. Генные локусы αА, βА αА, σА 2 αА, γF αА, βА' Med. Biolog

Современная теория гена. 1. Ген занимает определенный локус в хромосоме. 2. Ген - часть молекулы ДНК; число нуклеотидов в 3. 4. 5. 6. 7. 8. гене неодинаково. Внутри гена может происходить рекомбинация и мутация. Существуют структурные и функциональные ген Структурные гены контролируют синтез полипептидов (аминокислотных, т-РНК р-РНК) и , белков. Функциональные гены контролируют деятельнос структурных генов. Расположение триплетов в генах структурных колинеарнопоследовательности аминокислот в полипептиде. Генотип, будучи дискретным, функционирует как единое целое. Med. Biolog

ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ Это сумма методов, позволяющая переносить гены из одного организма в другой, или - это технология направленного конструирования новых биологичес-ких объектов (С. И. Алиханян, 1980 г). К генной инженерии относят следующие операции: 1. Синтез генов вне организма. 2. Выделение из клеток отдельных генов или генетических структур (фрагментов хромосом, целых хромосом, ядер). 3. Направленная перестройка выделенных структур. 4. Копирование и размножение выделенных генов или синтезированных генов или генетических структур. 5. Перенос и включение таких генов или генетических структур в подлежащий изменению геном. 6. Экспериментальное соединение геномов в одной клетке. Med. Biolog

1. Получение генетического материала. Осуществляется путем его выделения и генома клеток донора, либо путем его синтеза химическим путем 2. Введение генетического материала. Осуществляется путем трансформации трансдукции, конъюгации и соматической гибридизации. 3. Включение новых генов в генетический аппарат клеток с помощью вектора. Med. Biolog

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ