11. Особенности структурной организации гена эукариот

Структура гена эукариот: имеют мозаичную структуру: состоят из кодирующих (экзонов) и некодирующих (интронов) участков. Количество интронов – 1–60; количество нуклеотидов в них – десятки, тысячи и более. Например, ген фенилаланингидрооксилазы – 13 экзонов и 12 интронов (90 тыс.н.п.). Преимущества мозаичной структуры гена эукариот: повышается их информационную емкость (один ген может кодировать несколько полипептидов), увеличивается степень комбинативной изменчивости, обеспечивается более совершенная регуляция функции генов. Интроны регулируют процессинг иРНК.

Функциональная единица генома эукариот включает один структурный ген (транскрибируемая зона) и множество регуляторных участков ДНК (промотор с ТАТА-блоком, энхансер, сайленсер, трейлер с кодонами – терминаторами и др.).

Экзоны – нуклеотидные последовательности, кодирующие аминокислоты. Интроны – не кодирующие нуклеотидные последовательности (их от 2 до 7 на ген). Промотор (Р) - сайт для соединения с РНК-полимеразой. Сайленсер – ослабляет транскрипцию. Энхансер – усиливает транскрипцию. Зона кэпирования (К) – для формирования в зрелой иРНК КЭПа - метиловой «шапочки». Зона полиаденилирования (А) – для формирования в зрелой иРНК полиаденилового «хвоста». Зона терминации транскрипции (Т).

12.Свойство гена

1. Ген дискретен в своем действии, т. е. обособлен в своей активности от других генов.  2. Ген специфичен в своем проявлении, т. е. отвечает за строго определенный признак или свойство организма.  3. Ген может действовать градуально, т. е. усиливать степень проявления признака при увеличении числа доминантных аллелей (дозы гена ).  4. Один ген может влиять на развитие разных признаков — это множественное, или плейотропное, действие гена .  5. Разные гены могут оказывать одинаковое действие на развитие одного и того же признака (часто количественных признаков ) — это множественные гены, или полигены.  6. Ген может взаимодействовать с другими генами, что приводит к появлению новых признаков . Такое взаимодействие осуществляется опосредованно — через синтезированные под их контролем продукты своих реакций.  7. Действие гена может быть модифицировано изменением его местоположения в хромосоме (эффект положения) или воздействием различных факторов внешней среды.

13-15. Этапы экспрессии гена эукариот: претранскрипционный, транскрипция, процессинг-сплайсинг, транспорт иРНК через ядерную мембрану, трансляция, посттрансляционный

ДНК - про-иРНК - иРНК - белок

Этапы экспрессии генов

1. Претранскрипционный

2. Транскрипция

3. Процессинг и сплайсинг в ядре

4. Транспорт иРНК через ядерную мембрану

1. Трансляция

2. Посттрансляционный этап В цитоплазме формирования функционально активного белка

Претранскрипционный этап - активация генов. Активаторы: рН, ионы, БАВ, метаболиты и др. Регуляторы активности генов в претранскрипционный период: внутриклеточные (pH ±, Ионы ±,Белки (гистоновые, негистоновые) ±,Метаболиты ±, Медиаторы ±, БАВ ±, «Прыгающие гены» (их локализация)). Внеклеточные (Медиаторы ±, Гормоны ±,Др. раздражители). Все вызывают изменения МП плазм. мембр. ядерная МБР хромосомы. Функции регуляторов генной активности (в зоне действия): освобождают ДНК от белков, деконденсация ДНП, Ослабляют водородные связи, активируют РНК-полимеразу, блокируют белок-репрессор – освобождают оператор от блока (у прокариот), активируют регуляторные зоны.

Транскрипция – синтез РНК на матрице ДНК, начинается с присоединения РНК-полимеразы к «своему» промотору (ТАТА-блоку); траскрипция происходит с одной полипептидной цепи ДНК (кодогенной), на которой находится промотор. Направление транскрипции 3’→5’. Нуклеотидная цепь иРНК растет в направлении 5’→3’.Транскрибируются все экзоны и интроны (включая зону копирования, кодон-инициатор, зоны терминации и полиаденилирования) структурного гена. В итоге образуется про-иРНК, содержащая кодирующие и некодирующие нуклеотидные последовательности. Фермент – РНК-полимераза.

Процессинг про-иРНК: Кэпирование – образование КЭП на 5’-конце про-иРНК(служит для присоединения к рибосоме). Полиаденилирование на 3’-конце (присоединение поли-А или поли-У) - придает устойчивость иРНК. Процессинг – сплайсинг – «вырезание» интронов и «сшивание» (ферментами-рибозимами) экзонов.

Транспорт иРНК через ядерную мембрану - транспорт зрелой иРНК через ядерную мембрану.

Трансляция – синтез белков рибосомами на матрице иРНК. Зрелая иРНК 5’-концом (КЭП) подходит к полисомам и протягивается через них, транслируются кодон-инициатор и все нуклеотиды кодирующей зоны, кодоны-терминаторы не транслируются.

Посттрансляционный этап - образование функционально активного белка: у эукариот «отрезается» метионин или триптофан, формируется вторичная, третичная, а для многих белков и четвертичная структура, присоединяются др. группировки и т.д.