Вопрос №45. Интрон-экзонное строение генов, роль в эволюции.

Ген имеет кодирующие участки - экзоны и неинформационные участки - интроны. Причем интронные участки длиннее. У эукариот данная структура дает эволюционную мобильность. Какие механизмы этому способствуют?

* комбинирование экзонов в результате межгенной рекомбинации, т.е. обмен экзонами между генами

* экзонизация интронных участков, т.е. возникновение новых экзонов (?)

* подключение генов к чужим промоторам, т.е. в рез-те делеции ген попадает под чужой промотор, следовательно, экспрессия будет происходить в новых тканях, а значит появятся новые ф-ции.

* комбинирование ген-их модулей из разных геномов, т.е. это скрещивание особей разного вида.

Гены, имеющие интрон-экзонное строение.

В мультидоменных белках эукариот границы доменов примерно соответствуют границам экзонов. Интрон всегда больше экзона. При неправильном кроссинговере между негомологичными хромосомами возникают новые сочетания экзонов, которые образуют новые гены, которые обеспечивают новые функции белка. Все это изменения происходят за один шаг. Механизм скачкообразного возникновения новых молекулярных функций:

- Перетасовка экзонов в результате межгенной рекомбинации.

- Перетасовка экзонов в результате ретротрансляции.

- Дупликация генов как создание резерва для будущих перетасовок.

Возникновение доменов: Прадоменами были отдельные вторичные структуры – α-спирали и β-листы – у каждого из которых были зачатки функций.

Основной механизм возникновения новых экзонов – экзонизация интронных участков. Интрон имеет стандартные границы, начало (GT) и конец (AG), которые очень консервативны. При мутации может образоваться последовательность, обозначающая лишний конец и лишнее начало. Вследствие этого из одного интрона образуется 2 интрона и один новый экзон. Доказательства:

У грызунов среди 2695 «новых» экзонов 1709 гомологичны интронам человека и свиньи.

3 Уникальных гена человека возникли из некодирующих участков днк, присутствующих у других приматов (2009г)

Наличие интронных участков в кодирующей области гена. После транскрипции в процессе созревания первичного транскрипта до зрелой РНК – процессинга – интронные участки, в отличие от экзонных, вырезаются. В процессе созревания первичного транскрипта происходит множество различных явлений:

Обрезание 3’ либо 5’ конца.

Вырезание интронов и сшивание экзонов – сплайсинг.

Присоединение молекулярных маркеров на 5’ конец – кэпирование.

Полиаденилирование 3’ конца.

Редактирование РНК.

Вопрос №46. Современные представления о возникновении жизни.

Образование органических веществ.

Опыты Миллера – создание органических веществ в лаборатории.

Классическая теория коацерватов устарела.

Теория Опарина: мировой океан насыщен органическими веществами, после перенасыщения они образуют мембранные структуры, для которых сразу есть пища – устарела, так как 1)Слишком много воды для создания такой концентрации органических веществ, 2)Слишком сложный процесс образования.

Теория пористых структур.

Глина либо FeS. Органические вещества, находящиеся в небольшой луже либо на дне океана, проникали в пористые структуры и оседали на стенках пор. На стенках возникали высокие концентрации органических веществ, они уже были со всех сторон отграничены, и для замыкания мембраны необходимо было образовать только маленькую перемычку. Размеры пор в FeS совпадают с размерами прокариотов.

На других планетах могли существовать сложные органические вещества. На Землю упали обломки камет, содержащие органику. Упав в небольшую лужу, органика растворилась и дала высокую концентрацию органического вещества. Метеориты и кометы могли состоять из пористых структур. Имеются соединения FeS с маленькими порами, в которых могла накапливаться органика. Причем размер пор сопоставим размеру мелких бактерий. Тогда начало жизни с клетки, следовательно вирусы – неживые.

У первых организмов был гетеротрофный тип питания, они были анаэробные хемосинтетики. Fe и S могут участвовать в ОВР, среди примитивных бактерий есть железобактерии и серобактерии, возможно это и было первым типом питания. Но все это шло на уровне макромолекул – биохимическая эволюция, биологической она стала тогда, когда появились первые устойчивые биологические структуры.

Без генетической информации существование живого невозможно. Ее прототип – РНК-подобные молекулы. Многие варианты случайно полученных в лаборатории олигосахаридов обладают слабой белковой активностью. Кроме рибозимов. Рибозим – биологический катализатор рибонуклеинового происхождения. Они способны поддерживать собственную репликацию. Рибозимы совмещают функции белков и носителей генетической информации ДНК. Они характеризуются резким повышением способности к самоупорядочиванию. Молекула РНК увеличивала свои размеры, отбирались наилучшие, стали синтезироваться белки, т. е. произошло разделение функций: белки – катализаторы, ДНК – хранение генетической информации. (ДНК сначала было двойной цепочкой РНК).

Эволюцию невозможно доказать, т.к. невозможно ее воспроизвести. Однако мы имеем множество фактов в пользу того, что эволюция была, есть и будет. Сущ-ет несколько версий о возникновении жизни. Рассмотрим каждую из них.

* креационизм - всех создало какое-то сверхъестественное существо

* самопроизвольное возникновение жизни - опр-ые частицы, содержат некое "активное начало", которое при опр-ых усл. м. создать Оз

* стационарное состояние - Земля и жизнь существовали вечно

* панспермия - жизнь когда-то возникла в Галактике и была занесена на Землю

* биохимическая (Опарина-Холдейна) - жизнь зародилась в океане в первичном бульоне.

Однако, эта теория не верна, потому что невозможно синтезировать столько органики в океане! Такое возможно только в небольших водоемах. По современным представлениям при обр-нии Солнечной системы на планету прилетали разные объекты, которые представляли собой скопления в-в. Скорее всего, именно так вода попала на нашу планету, а вместе с ней и органика. Но никакие протомембраны не м . удержать границы, поэтому такими границами служили пористые материалы (напр., сульфид железа II). В этих порах накапливалась органика, затем пора замыкалась и обр-ся пузырек с органикой.