1. Дайте определение понятия «ген» и охарактеризуйте его функциональное значение.

Ген - участок молекулы ДНК, кодирующий последовательность аминокислот в полипептиде или последовательность нуклеотидов в молекуле тРНК и рРНК. В более широком смысле, ген является функциональной и структурной единицей наследственной информации, определяющей признаки организма и обеспечивающей передачу этих признаков от поколения к поколению.

Функциональное значение гена:

Гены выполняют ключевую роль в жизни организма, определяя его морфологические, физиологические и биохимические признаки. Основное функциональное значение гена — это кодирование информации, необходимой для синтеза белков и РНК, которые выполняют структурные, ферментативные, регуляторные и другие функции.

• Обеспечение наследственности: гены передают признаки от родителей к потомкам, обеспечивая генетическую стабильность вида.

• Регуляция физиологических процессов: гены отвечают за активацию или выключение определённых биохимических путей, что важно для адаптации к среде.

• Развитие и рост: гены регулируют все стадии развития организма, включая дифференцировку клеток.

• Эволюционные изменения: мутации внутри генов приводят к вариациям признаков, что является основой эволюционного процесса.

Свойства:

1. Ген - это участок молекулы ДНК, имеющий линейный характер.

2. Ген дискретен, т.е. имеет начало и конец.

3. Ген способен к прямым и обратным мутациям.

4. Кроссинговер осуществляется как между генами так и внутри гена.

5. Ген контролирует последовательность аминокислот в полипептиде, или последовательность нуклеотидов в тРНК и рРНК.

2. Структурная организация оперона.

Оперон — это генетическая единица у прокариот, которая включает в себя группу связанных генов, регулируемых единым регуляторным элементом. Это своего рода «оперативный блок», позволяющий синхронизировать экспрессию нескольких генов, участвующих в одной функции или метаболическом пути. Он осуществляет включение (индукцию) и выключение (репрессию) определенных генов у прокариот. Концепция оперона была предложена в 1961 году Ф. Жакобом и Ж. Моно.

Структурная организация оперона

Структурная организация оперона включает следующие основные компоненты.

1. Промотор - место начала транскрипции, к которому присоединяется особый фермент РНК-полимераза запускающий процесс транскрипции, так же имеет название - старт кодон.

2. Ген-регулятор - располагается вне оперона и осуществляет синтез определенного белка-репрессора, который осуществляет включение, либо же выключение гена.

3. Оператор - участок оперона с которым связывается белок-репрессор затормаживающий работу гена.

4. Структурные гены представленные исключительно интронами т.е. некодирующимися последовательностями. 5. Терминатор - конечный участок оперона. Место завершения транскрипции.

3. Транскриптон, его особенности организации.

Транскриптон — это молекула РНК, которая образуется в результате транскрипции — процесса, при котором информация с определенного участка ДНК переписывается в виде цепочки РНК. Это не просто «копия» гена — транскриптоны могут существенно различаться по структуре, функции, длине и форме. В общем, транскриплон — это функциональный, структурный и регуляторный продукт генной активности.

Структура и особенности организации транскриптон

1. Строение транскриптона и его разные типы

Транскриптоны бывают:

- Кодирующие — содержат последовательность, которая будет транслироваться в белок.

- Некодирующие — не кодируют белки, выполняют регуляторные или структурные функции (рРНК, тРНК)

2. Начало и окончание транскрипции

- Промотор — участок ДНК, где связывается транскрипционный комплекс и начинается синтез РНК.

- Терминатор — участок, сигнализирующий о завершении транскрипции; тут цепочка РНК отделяется от ДНК.

Это создает "экзоны" (участки, остающиеся в зрелой РНК) и "интроны" (участки, вырезаемые при сплайсинге).

3. Механизм образования

- Транскрипция происходит в нуклеоплазме или ядре клетки.

- На промоторе фиксируется транскрипционный комплекс, включает РНК-полимеразу и регуляторные факторы.

- В процессе синтеза синхронно происходит образование новой цепочки РНК, которая комплементарна одной из цепей ДНК.

4. Образование и созревание

- Редактирование и сплайсинг — удаление интронов и соединение экзонов (альтернативный сплайсинг создает много вариантов).

Особенности организации транскриптона

1. Многообразие длины и структуры

- Транскриптоны могут варьировать от нескольких сотен нуклеотидов (микроРНК, тРНК) до десятков тысяч нуклеотидов (мРНК, рРНК).

- Некоторые транскриптоны, особенно у многоклеточных организмов, имеют сложную структуру с внутрисекреторными альтернативными сегментами — экзонами и интронами.

2. Регуляция экспрессии

- Важнейшую роль играют регуляторные элементы — энхансеры, сайленсеры, ингибиторы транскрипции.

- Включение или выключение транскриптона зависит от эпигенетических изменений (метилирование ДНК, модификации гистонов), которые влияют на доступность промоторов.

3. Конфигурация и организация в клетке

- В ядерной архитектуре транскриптоны находятся в специально организованных “комплектах”, где активные гены, регулирующие элементы и структурные части ядра образуют динамичные "комплексы".

- Некоторые транскриптоны — это микроРНК или длинные некодирующие РНК, которые в основном регуляторные, выполняя роль «регуляторных молекул» внутри клетки.