Вопрос 7. Организация наследственного материала у про- и эукариот. Классификация нуклеотидных последовательностей в геноме эукариот (уникальные, среднеповторяющиеся, высокоповторяющиеся).

Структурно-функциональная организация ДНК у про- и эукариот

Признаки	Прокариоты	Эукариоты
Количество генов	4 тыс. (Е. coli)	Около 30 тыс. (человек)
Количество ДНК	4 млн пар нуклеотидов	3-7 млрд пар нуклеотидов
Кодирующие последовательности ДНК	Более 90%	Менее 10%
Связь ДНК с гистонами	Отсутствует	Формирует нуклеосомы
Укладка ДНК	Кольцевая, содержит 100 петель по 40 тыс. пар нуклеотидов	Линейная с замкнутыми в теломеры концами, имеет 4 уровня спирализации
Количество репликонов	Один	50 тыс.
Активно работающие участки	Более 90% генов	Менее 10% генов
Процессинг	Отсутствует	Осуществляется при переходе пре-мРНК из ядра в цитоплазму
Регуляция транскрипции	Оперонная	Сложная каскадная

Нуклеотидные последовательности в геноме эукариот

Геном эукариот – сумма ДНК гаплоидного набора хромосом + ДНК митохондрий и хлоропластов. Размер генома на 3 порядка больше чем у прокариот. Большая часть генома эукариот – некодирующие последовательности нуклеотидов.

1) последовательности в составе генов:

а) уникальные – представлены в геноме в 1 экземпляре. Приблизительно 2% от генома. Гены, кодирующие белки (цистроны)

б) умеренно повторяющиеся – 10 – 100 копий в геноме. Гистоны, тРНК, рРНК, транспозоны.

2) Последовательности, не входящие в состав генов и их регуляторных элементов. Это высокоповторяющиеся последовательности. Встречаются в большом количестве и разбросаны по всему геному. Представлены сателлитной ДНК, состоят из коротких повторов 1-20 нм, организованы в мини и макро блоки. «Разбросанность» сателлитных тандемов уникальна для каждой особи.

Вопрос №8.

Ген, его свойства. Особенности организации генов про- и эукариот. Генетический код как способ записи наследственной информации, его свойства.

Особенности организации генов – смотри ответ на предыдущий вопрос.

Ген — структурная и функциональная единица наследственности живых организмов. Ген представляет собой участок ДНК, задающий последовательность определённого полипептида либо функциональной РНК.

Свойства генетического кода:

• Триплетность - каждая аминокислота зашифрована 3-мя нуклеотидами.

• Универсальность – генетический код один для всех живых организмов

• Вырожденность – несколько триплетов кодируют одну аминокислоту

• Неперекрываемость

• Специфичность – 1 триплет кодирует только 1 аминокислоту

• Полярность - Наличие стартового кодона АУГ и 3 стоп-кодонов УАА, УГА, УАГ.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД, способ записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности образующих эти кислоты нуклеотидов. Определённой последовательности нуклеотидов в ДНК и РНК соответствует определённая последовательность аминокислот в полипептидных цепях белков.

Вопрос №9.

Реализация генетической информации. Основные этапы: транскрипция и посттранскрипционные процессы, трансляция и посттрансляционные процессы.

Реализация генетической информации — процесс, происходящий внутри каждой живой клетки, во время которого генетическая информация, записанная в ДНК, воплощается в биологически активных веществах — РНК и белках. Переход генетической информации от ДНК к РНК и от РНК к белку является универсальным для всех без исключения клеточных организмов.

Самоудвоение ДНК. Передача наследственной информации на молекулярном уровне происходит в процессе синтеза молекул ДНК. Матрицей для синтеза новой ДНК служит исходная молекула ДНК, которая самоудваивается. Процесс самоудвоения молекулы ДНК — редупликация (от лат. редупликацио — удвоение). Она обеспечивает точное копирование генетической информации.

В основе реакции удвоения ДНК лежит принцип комплементарности. Каждая цепь молекулы ДНК содержит последовательность нуклеотидов, в точности комплементарную последовательности нуклеотидов на другой цепи. Цепи одной молекулы ДНК, разъединяются и каждая из них служит матрицей для синтеза соответствующей недостающей цепи. Две новые молекулы ДНК содержат одну новую и одну исходную материнскую цепь ДНК. Таким образом, обе дочерние молекулы ДНК полностью похожи на исходную материнскую ДНК.

Транскрипция (от лат. transcriptio — переписывание) — процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК.

Транскрипция катализируется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. Процесс синтеза РНК протекает в направлении от 5'- к 3'- концу, то есть по матричной цепи ДНК РНК-полимераза движется в направлении 3'->5'

Транскрипция состоит из стадий инициации, элонгации и терминации.

Факторы транскрипции - белки взаимодействующие с друг другом, регуляторными участками ДНК и РНК-полимеразой с образованием транскрипционного комплекса и регулирующие транскрипцию. Благодаря факторам транскрипции и регуляторным последовательностям генов становится возможным специфический синтез РНК. Принципы транскрипции комплиментарность - mRNA комплиментарна матричной цепи ДНК и аналогична кодирующей цепи ДНК антипараллельность униполярность беззатравочность - РНК-полимераза не требует праймера асимметричность