Spravochnik_po_Biologii_Lebedev_A_G

Ðèñ. 211. Схема строения гена прокариот:

1 — регуляторный участок перед промотором; 2 — оператор — регуляторный участок гена, с которым может взаимодействовать регуляторный белок, препятствующий связыванию РНК-полимеразы с молекулой ДНК; 3 — участок гена, кодирующий белок; 4 — терминатор — участок гена, служащий сигналом о прекращении транскрипции; 5 è 6 — регуляторные белки; 7 — фермент РНК-полимераза, осуществляющий синтез иРНК; 8 — молекула иРНК; 9 — рибосома, осуществляющая транскрипцию; 10 — синтезируемый белок

слева, внутри и справа от того участка гена, который кодирует первичную структуру белка. Образующаяся в ходе транскрипции РНК преобразуется путем присоединения к ней дополнительных нуклеотидов, удаления неинформативных участков, соответствующих интронам ДНК, и превращается в зрелую иРНК (рис. 212).

Генетическая информация в генах закодирована с помощью генетического кода. Генетический код — это принцип записи информации о последовательности аминокислот в полипептидной цепочке в виде последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК и РНК. Генетический код обладает рядом свойств:

—генетический код триплетный — каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. Один триплет, кодирующий одну аминокислоту, называется кодоном;

—генетический код однозначен — один триплет кодирует строго одну аминокислоту;

—генетический код вырожден (избыточен) — одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (исклю- чение составляет метионин и триптофан);

Ðèñ. 212. Схема строения гена эукариот. Образование иРНК:

1 — регуляторный участок перед промотором, содержащий несколько регуляторных областей; 2 — промотор — регуляторный участок, к которому прикрепляется РНК-полимераза, содержащий области, с которыми связываются регуляторные белки — факторы транскрипции; 3 — энхансер — регуляторный участок, расположенный внутри гена, рядом с ним или на большом расстоянии от него и влияющий на связывание РНК-полимеразы с промотором; 4 — терминатор — регуляторный уча- сток гена, служащий сигналом окончания транскрипции, дойдя до которого РНК-полимераза прекращает синтез предшественника иРНК; 5, 6, 7 è 20 — области регуляторных участков гена, с которыми связываются регуляторные белки; 8, 10 è 19 — регуляторные белки, которые связываются с регуляторными участками гена; 9 — фермент РНК-по- лимераза, осуществляющий транскрипцию, в ходе которой из свободных нуклеотидов синтезируется молекула предшественника иРНК; 11 — участок молекулы ДНК, содержащий структурный ген и регуляторные участки, которые вместе с регуляторными белками управляют работой структурного гена; 12 — транскрибируемая часть гена — та часть гена, на которой, как на матрице, синтезируется молекула предшественника иРНК; 13 — кэп («колпачок») — несколько видоизмененных нуклеотидов, которые добавляются к образовавшейся в результате транскрипции молекуле РНК и способствуют присоединению рибосомы к начальному участку молекулы иРНК; 14 — несколько десятков-сотен нуклеотидов, содержащих аденин, которые добавляются к образовавшейся в результате транскрипции молекуле РНК и влияют на продолжительность функционирования молекулы иРНК в качестве матрицы для синтеза молекул шифруемого ею белка; 15 — молекула-предшест- венник РНК, которая синтезируется из свободных нуклеотидов во время транскрипции ферментом РНК-полимеразой, затем преобразуется путем присоединения к ней дополнительных нуклеотидов и после удаления неинформативных участков, соответствующих интронам ДНК, превращается в иРНК; 16 — молекула иРНК, кодирующая первичную структуру белка и служащая матрицей для его синтеза: молекулы

тРНК поступают в рибосому в зависимости от комплементарности их антикодонов тем кодонам молекулы иРНК, которые в конкретный момент времени находятся в рибосоме; содержит три информативных участка, соответствующих трем экзонам молекулы ДНК, каждый из которых кодирует один из трех участков первичной структуры белка; 17 — рибосома, молекулы рРНК и белки которой осуществляют трансляцию — соединение аминокислот в той последовательности, которая закодирована в молекуле РНК последовательностью триплетов ее нуклеотидов; 18 — молекула синтезируемого белка, первичная структура которого закодирована в той молекуле иРНК, которая перемещается через находящуюся на ней рибосому; Э1, Ý2, Ý3 — экзоны — информативные участки структурного гена, каждый из которых кодирует один из участков первичной структуры белка; И1, È2 — интроны — неинформативные участки структурного гена, расположенные между экзонами и удаляемые из молекулы-предшественника иРНК во время ее преобразования в иРНК

Таблица кодонов

Положение азотистого основания в кодоне

—генетический код универсален — аминокислоты кодируются одними и теми же кодами у всех живых организмов;

—генетический код неперекрывающийся — триплеты в ДНК

или РНК располагаются строго друг за другом;

—триплеты ÓÀÀ, ÓÀÃ è ÓÃÀ являются стоп-сигналами и не кодируют ни одну аминокислоту;

—триплет АУГ является универсальным стартовым кодо-

íîì, с него начинается трансляция.

Любые нарушения генетического кода и, следовательно, генетической информации называются мутациями. Мутации можно классифицировать по нескольким параметрам: а) по проявлению: доминантные, рецессивные, летальные; б) по типу клеток, в которых возникают: соматические (проявляются в клетках тела и не влияют на потомство, но у растений могут предаваться при вегетативном размножении) и генеративные (проявляются в половых клетках, безвредны для родительской особи, но могут быть опасны для потомства, так как передаются по наследству); в) по месту возникновения: генные, хромосомные

èгеномные; г) по механизму возникновения: делеции, вставки,

замены, дупликации, инверсии, транслокации.

В зависимости от причин появления мутации могут быть спонтанными — появляются без каких-либо специальных воздействий и индуцированными — появляются в результате воздействия каких-либо естественных мутагенов (ультрафиолет, радиация) или искусственно индуцируемыми человеком (например, в селекционной работе).

Реализация генетической информации

Реализация генетической информации проявляется в появлении того или иного признака. За каждый признак отвечает конкретный белок. Следовательно, можно сказать, что реализацией генетической информации является синтез белка, который осуществляется в цитоплазме клетки на рибосомах

(рис. 213). В зависимости от вида находящегося в данный момент в рибосоме триплета нуклеотидов иРНК в рибосому поступает строго определенная тРНК — та, антикодон которой комплементарен тому триплету нуклеотидов иРНК, который в данный момент находится в рибосоме. Эта тРНК приносит в рибосому ту аминокислоту, которая кодируется находящимся в этот момент в рибосоме триплетом нуклеотидов иРНК.

Ðèñ. 213. Схема синтеза белка:

À — расположение в рибосоме участвующих в трансляции соединений: 1 — молекула иРНК; 2 — малая субчастица рибосомы; 3 — большая субчастица рибосомы; 4 — аминокислоты; 5 — антикодон тРНК; 6 — молекула тРНК; 7 — нуклеотид иРНК; 8 — триплет нуклеотидов — кодон — молекулы иРНК; Á — этапы трансляции: à—â — инициация — начало трансляции;

ã—è — элонгация — удлинение образующейся молекулы белка; ê — терминация — окончание трансляции: 1—3 — кодоны иРНК, шифрующие аминокислоты: аланин, глицин и валин; 4 — большая субчастица рибосомы; 5 — тРНК, траспортирующая аланин; 6 — пептидная связь; 7 — пептид; 8 — малая субчастица рибосомы; 9 — èÐÍÊ; 10 — тРНК, транспортирующая метионин; м — метионин; а — аланин; г — глицин; в — валин; ТК — терминирующий кодон (УАА, УАГ или УГА); ИК — инициирующий кодон (АУГ)

Закономерности реализации генетической информации

Схемы законов Менделя

Взаимодействие генов

Все признаки организма можно разделить на две группы, в зависимости от того, сколько генов контролируют

èëè формируют данный признак. Если за проявление признака отвечает один ген, то такой признак называют моногенным. Но большинство признаков формируется в результате взаимодействия нескольких генов. Признаки, за формирование которых отвечают несколько генов, называются полигенными.

Взаимодействие генов может быть двух видов: взаимодей-

ствие аллельных генов è взаимодействие неаллельных ге-

íîâ.

Влияние взаимодействия генов на финотип в F2

Методы генетики

Генетика — биологическая дисциплина, предметом изучения которой являются закономерности наследственности и изменчивости живых организмов. Основной задачей генетики является изучение проблем хранения, передачи, реализации и изменчивости наследственной информации.