1 курс / Биология / План-конспект лекции №6

Экспрессия наследственной информации осуществляется в процессе биосинтеза белка.

Наследственная информация обо всех признаках организма содержится в ДНК и записана в виде генов. Ген – это участок молекулы ДНК, в котором содержится информация о первичной структуре полипептида или о последовательности нуклеотидов тРНК или рРНК. Реализация или экспрессия наследственной информации осуществляется в процессе биосинтеза белка.

Генетический код и его свойства.

Генетический код – это способ записи информации о первичной структуре белка с помощью определённой последовательности нуклеотидов ДНК или РНК. Свойства генетического кода: триплетность, универсальность, неперекрываемость, вырожденность или избыточность, специфичность, непрерывность.

Особенности строения и экспрессии генов у прокариот.

У прокариот экспрессируется одновременно 90-96% генов генома. Транскрибируемая часть каждого гена содержит только кодирующие последовательности нуклеотидов. Регулируемая часть генов состоит из промотора, оператора и терминатора.

Большинство функционально связанных генов у прокариот объединены в группы, которые входят в состав оперонов.

Экспрессия генов у прокариот.

Экспрессия генов у прокариот осуществляется в 3 этапа: транскрипция, трансляция и посттрансляция. Все этапы протекают в цитоплазме, а транскрипция и трансляция почти одновременно. Синтез всех видов РНК у прокариот осуществляет один тип РНК-полимераз. В процессе транскрипции ге-нов оперонов, синтезируется полицистронная иРНК. В процессе транскрипции у прокариот синтезируется зрелая и-РНК, которая ещё до окончания транскрипции начинает транслироваться.

Особенности строения и экспрессии генов у эукариот.

У эукариот экспрессируется в клетке примерно 10% генов генома. Каждый ген имеет свой промотор и терминатор. Гены состоят из интронов и экзонов. Наследственная информация, содержащаяся в ДНК хромосом, отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой.

Экспрессия генов у эукариот

У эукариот наблюдается усложнение экспрессии генов, по сравнению с прокариотами. У эукариот синтез белка состоит из 4-х этапов: транскрипции, процессинга – в ядре, трансляции и посттрансляции – в цитоплазме. Транскрипцию осуществляют 3 вида РНК-полимераз: РНК-полимераза I, РНК-полимераза II и РНК-полимераза III. РНК-полимераза II синтезирует незрелые иРНК, которые прежде, чем покинуть ядро подвергаются процессингу. У эукариот в процессе транскрипции синтезируются моноцистронные иРНК.

Этапы биосинтеза белка у эукариот.

Транскрипция – считывание генетической информации с кодогенной или матричной цепи ДНК на один из видов РНК. При транскрипции белок-кодирующих генов на кодогенной цепи ДНК синтезируется незрелая пре-иРНК.

Процессинг иРНК включает вырезание интронов, сшивание (сплайсинг) экзонов, метилирование, кэпирование и полиаденилирование пре-иРНК.

Трансляция - это сборка полипептидной цепи из аминокислот, которая происходит на рибосомах и на матрице – зрелой иРНК. Трансляция состоит из 3 стадий: инициации, элонгации и терминации.

Посттрансляция - синтезированный полипептид приобретает функциональную структуру.

Регуляция экспрессии генов

Контроль экспрессии генов осуществляется на всех этапах реализации наследственной информации. Регуляция транскрипции происходит на стадии инициации. Процессинг является регулируемым этапом только у эукариот. Трансляция регулируется на стадиях инициации и терминации.

Особенности регуляции экспрессии генов у прокариот.

У прокариот преобладает негативный контроль транскрипции. Концепция регуляции транскрипции у прокариот была сформулирована на основе модели оперона, предложенной Жакобом и Мано. Оперон состоит из функционально-связанных структурных генов, промотора, оператора и терминатора. Экспрессия генов оперона контролируется продуктом регуляторного гена - белком-репрессором. На примере лактозного оперона описан негативный и позитивный контроль экспрессии генов.

Особенности регуляции экспрессии генов у эукариот.

У эукариот продукты регуляторных генов могут как подавлять, так и активировать экспрессию регулируемых генов. У эукариот преобладает позитивный контроль транскрипции. Эукариоты имеют значительно больше регуляторных последовательностей ДНК, чем у прокариот.

В регуляции активности эукариотических генов принимают участие энхансеры и сайленсеры. Подавляет транскрипцию у эукариот метилирование ДНК.

Особенностью регуляции экспрессии эукариотических генов является участие в этом процессе генов-интеграторов, гормонов, а также гистоновых белков хромосом.

Альтернативный сплайсинг является механизмом регуляции экспрессии генов у эукариот на уровне процессинга.

Регуляция трансляции у про- и эукариот осуществляется на стадии инициации с помощью факторов трансляции, а также с помощью малых регуляторных РНК.

На уровне посттрансляции регуляция экспрессии генов у про- и эукариот осуществляется путём формирования функционально активных белковых молекул.