Нуклеосомы (первый уровень)

Хиазмы Нуклеомер(второй уровень)

Петлевой и хромомерный уровень упаковки ДНК.(третий и четвертый уровни) Видны петли ДНК и плотные (хромомерные) участки между ними

(гигантская интерфазная хромосома в яйцеклетке птиц- типа «ламповой щетки») Стрелки указывают на участки перекреста (кроссинговера) гомологичных хромосом (хиазмы)

Структура гена. Транскрипция

Ген – структурная единица генетической информации, закодированная в определенной последовательности нуклеотидов участка ДНК.

Генотип – совокупность гаплоидного набора всех генов данной клетки или организма.

В дальнейших исследованиях было установлено, что:

- ген дискретен и делим;

- ген имеет очень сложную структуру;

- информация записана в гене посредством универсального генетического кода;

- в геноме имеются разные типы (группы) генов;

- наименьшей мутирующей единицей гена является пара нуклеотидов - т.н. однонуклеотидные замены (SNP – single nucleotide polymorphisms).

Гены состоят из двух основных частей: регуляторной и кодирующей.

Кодирующая часть гена имеет мозаичную структуру и состоит из функционально разных участков – экзонов и интронов.

С одних – экзонов в дальнейшем считывается информация о белке, в других – интронах не закодирована информация о белке. Объем, занимаемый интронными участками гена, значительно превышает экзонные.

Каждый структурный ген имеет свой промотор

Промотор – это небольшой участок ДНК, расположенный перед структурной частью гена и предназначенный для связывания РНК-полимеразы и белков-регуляторов перед началом синтеза РНК. У высших эукариот в состав промотора входят многократно повторяющиеся последовательности нуклеотидов: ТАТА, ЦААТ, ГЦ

Регуляторные участки гена эукариот, с которыми связываются факторы транскрипции, располагаются за сотни пар нуклеотидов от участка промотора активируемого гена- они получили название - энхансеры.

Каждый ген или группа генов отделены друг от друга специальным участками ДНК, называемые спейсерами.

Схема организации типичного гена эукариот и его регуляторные элементы:

1 – экзоны; 2 – интроны; 3 – промотор; 4 – РНК-полимераза II; 5 – главные факторы транскрипции; 6 – регуляторные белки; 7 – энхансеры (регуляторные участки гена); 8 – спейсерные участки; 9 – ТАТА блок – инициирующая часть промотора; стрелка – начало процесса транскрипции

Транскрипция. Синтез и созревание информационной рнк

Транскрипция (считывание) – синтез различных видов РНК на определенных участках ДНК. Это первый этап реализации генетической информации в клетке.

Транскрипция, как процесс считывания информации с днк, имеет ряд важных особенностей:

- информация считывается только с одной (главной или смысловой) нити ДНК в направлении от 3’ > 5’ концу нити ДНК.

- синтез РНК идет антипараллельно нити ДНК, т.е. в направлении 5’ > 3’ концу нити РНК и подчиняется общебиологическому закону комплементарности нуклеотидов.

- синтез нити РНК осуществляется с помощью целого комплекса ферментов. Главными из них являются ДНК-зависимые РНК полимеразы I,II,III

- транскрипция – это очень энергоемкий процесс – на присоединение к синтезируемой нити РНК одного нуклеотида тратиться 1 молекула АТФ

- участок ДНК, с которого считывается РНК называется транскриптационной единицей или транскриптоном.

-транскрипция включает несколько этапов: инициации, элонгации (роста нити РНК), терминации

- после считывания информации с ДНК молекула и-РНК претерпевает целый комплекс преобразований (процессинг и сплайсинг), в процессе которых она приобретает зрелую структуру. Именно эта молекула и-РНК выходит из ядра.

- скорость транскрипции составляет 40-50 нуклеотидов в секунду (у прокариот) и около 60 нуклеотидов в секунду у эукариот.

- транскрипция возможна только при условии деконденсации хроматина.

Сразу после схода с молекулы ДНК синтезируемой молекулы пре- иРНК с ней происходит ряд превращений, объединенных под названием процессинг (созревание).

Наиболее важным моментом созревания и-РНК является процесс «вырезания» не транслируемых (интронных) участков молекулы с дальнейшим «сшиванием» транслируемых (экзонных) участков в зрелую молекулу и-РНК. Это явление получило наименование – сплайсинг (англ. splising – сшивание).