Глава 5

РЕАЛИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Генетическая информация закодирована в ДНК. Информация, находящаяся в клеточном ядре, представляет собой генотип. ДНК, содержащаяся в одном наборе хромосом, называется геномом, а внеядерная ДНК (в митохондриях, пластидах и основном веществе цитоплазмы) – плазмоном. У бактерий ДНК в эквиваленте ядра представляет собой геном, а внеядерная ДНК представлена в форме плазмид. Состоящие из ДНК структуры, встречающиеся в основном веществе цитоплазмы у эукариот, так же как и у бактерий, называют плазмидами.

Генетическая информация в геноме бактерий и многих вирусов заключена в одной-единственной непрерывной полинуклеотидной цепи. У эукариот генетический материал распределен по хромосомам и в каждой хромосоме тоже образует одну длинную полинуклеотидную цепь.

Полинуклеотидные нити ДНК, содержащиеся в хромосомах эукариот, в геноме бактерий и вирусов или плазмидах (у некоторых вирусов – РНК), подразделяются на функциональные отрезки, называемые генами (наследственные задатки).

Различают:

1. структурные гены, в которых закодирована информация для синтеза ферментных и структурных белков;

2. гены с информацией для синтеза tPHK;

3. гены с информацией для синтеза rРНК;

4. специфические регуляторные участки, такие как промоторы и операторы;

5. разделяющие участки между генами (спейсеры);

6. участки с неизвестной функцией.

Определены последовательности для некоторых полных геномов и для многих частей геномов и сделаны выводы об их функции.

Наряду с типичной линейной последовательностью генов в некоторых частях генома существуют отдельные гены, наложенные один на другой так, что небольшие участки нуклеотидной последовательности принадлежат различным генам. Гены отделены друг от друга спейсерами. Кроме того, имеются участки, «распознаваемые» определенными молекулами, такие как промотор и оператор, для регуляции активности генов.

У эукариот помимо структурных генов, которые расположены в хромосомах линейно, существуют участки с повторяющимися последовательностями.

5.1 Действие генов

Первым шагом на пути к формированию признака является транскрипция – «переписывание» нуклеотидных последовательностей определенных участков ДНК в форме mPHK. После этого РНК-транскрипт (пре-РНК) может модифицироваться в результате посттранскрипционных процессов.

На рибосомах осуществляется трансляция – перевод нуклеотидной последовательности mPHK в аминокислотную последовательность полипептида. Наряду с многими белками для этого процесса необходимы также tPHK и rРНК.

Те или иные признаки клетки или организма появляются благодаря тому, что образуются специфические структурные белки или же ферменты, ответственные за определенные этапы процессов синтеза или распада. В результате из предшественников через промежуточные этапы образуются конечные продукты, от которых и зависит проявление специфических признаков, т. е. функциональных способностей (рис. 5.1).

Признак

Посттранскрипционные процессы

Рис. 5.1 – Реализация генетической информации (схема)