4. Этапы экспрессии гена эукариот: претранскрипционный, транскрипция, процессинг-сплайсинг, транспорт иРнк через ядерную мемебрану, трансляция, посттрансляционный

). Этапы экспрессии гена эукариот:

1. Претранскрипционный.

2. Транскрипция.

3. Процессинг.

4. Транспорт иРНК через ядерную мембрану.

5. Трансляция.

6. Посттрансляционный.

Этапы передачи генетической информации у эукариот:

ДНК – про-иРНК – зрелая иРНК – полипептид. Процессинг – созревание про- иРНК:

Кэпирование – формирование на 5-конце КЭПа для соединения с рибосомой.

Полиаденилирование – присоединение к 3-концу адениловых нуклеотидов (100 –

250) и формирование поли-А, который определяет время жизни иРНК в

цитоплазме.

Сплайсинг – вырезание интронов и сшивание экзонов.

4

Трансляция – синтез полипептида на рибосомах по матрице иРНК. Ее компоненты:

Зрелая иРНК.

Набор тРНК (возможен 61 вид).

Набор аминокислот (20 разных)

Набор ферментов.

Энергия АТФ.

Рибосомы.

5. Регуляция экспрессии генов

Регуляция транскрипции у эукариот является комбинационной, т.е. активность каждого

гена регулируется большим спектром генов-регуляторов, отвечающих за синтез белков-

регуляторов:

1. Область вблизи промотора (100 пар нуклеотидов), в том числе ТАТА-блок. Для

соединения РНК-полимеразы с промотором необходимо соединение с ТАТА-блоком

особого белка, являющегося фактором транскрипции. Этот комплекс ДНК с белком

узнается РНК-полимеразой 2.

2. Энхансер – усиление транскрипции.

3. Сайленсер – ослабление транскрипции.

4. Регулирующее влияние гормонов: гормон + белок-рецептор. Этот комплекс узнает

определенную последовательность ДНК. Например, тестостерон + белок-рецептор –

определяет развитие соматического пола по мужскому типу. Нет белка-рецептора – с.

Морриса (46,ХУ - женский тип).

5. Стойкий комплекс с белками гистонами – декомпактизация хроматина на

соответствующем участке и контакт ДНК с негистоновыми белками

6. Общая характеристика ядерного и внеядерного наследственного аппарата клеток челевека

У дрожевых грибов в передаче наследственных признаков участвует не только ядро, но и митохондрии. Это доказал Эфрусси. Он вывел два типа колоний: мелкие и нормальны. Мелкие не растут в силу того, что у них нарушен процесс клеточного дыхания в митохондриях. Он добавил к мелким колониям митохондрии от нормальных колоний и получил рост клеток. Этим он доказал митохондрий как генетической единицей. Выделили митохондриальную ДНК и добавили к мелким. Эффект тот же. Оказалось, что в ДНК митохондрий закодирована информация о структуре дыхательных ферментов-цитохромах, катализирующии реакции окисления (Цикл Кребса) в митохондриях, в результате которых в клетках синтезируется АТФ. Существует ряд признаков, наследования через цитоплазму: 1) они передаются только по материнской линии. 2) они не являются менделирующими, т.е не подчиняются законам Менделя, т.к структуры цитоплазмы с ДНК не распростроняются равномерно при делении клеток. Генетический материал эукариотических клетки представлен геномом (хромосомы) и плазмоном (митохондрии и пластиды)

7. Химическая организация хромосом. Уровни компактизации ДНП: нуклеосомный, фибрилла, интерфазная хромосома, метафазная хромосома.

Изучение химической организации хромосом эукариотических клеток показало, что они состоят в основном из ДНК и белков, которые образуют нуклеопротеиновый комплекс—хроматин, получивший свое название за способность окрашиваться основными красителями.

Как было доказано многочисленными исследованиями (см. § 3.2), ДНК является материальным носителем свойств наследственности и изменчивости и заключает в себе биологическую информацию — программу развития клетки, организма, записанную с помощью особого кода. Количество ДНК в ядрах клеток организма данного вида постоянно и пропорционально их плоидности. В диплоидных соматических клетках организма ее вдвое больше, чем в гаметах. Увеличение числа хромосомных наборов в полипловдных клетках сопровождается пропорциональным увеличением количества ДНК в них.

Белки составляют значительную часть вещества хромосом. На их долю приходится около 65% массы этих структур. Все хромосомные белки разделяются на две группы: гистоны и негистоновые белки.

Гистоны представлены пятью фракциями: HI, Н2А, Н2В, НЗ, Н4. Являясь положительно заряженными основными белками, они достаточно прочно соединяются с молекулами ДНК, чем препятствуют считыванию заключенной в ней биологической информации. В этом состоит их регуляторная роль. Кроме того, эти белки выполняют структурную функцию, обеспечивая пространственную организацию ДНК в хромосомах (см. разд. 3.5.2.2).

Число фракций негистоновых белков превышает 100. Среди них ферменты синтеза и процессинга РНК, редупликации и репарации ДНК. Кислые белки хромосом выполняют также структурную и регуляторную роль. Помимо ДНК и белков в составе хромосом обнаруживаются также РНК, липиды, полисахариды, ионы металлов.

Нуклеосомиая нить. Этот уровень организации хроматина обеспечивается четырьмя видами нуклеосомных гистонов: Н2А, Н2В, НЗ, Н4. Они образуют напоминающие по форме шайбу белковые тела — коры, состоящие из восьми молекул (по две молекулы каждого вида гистонов) (рис. 3.46).

Молекула ДНК комплектируется с белковыми корами, спирально накручиваясь на них. При этом в контакте с каждым кором оказывается участок ДНК, состоящий из 146 пар нуклеотидов (п.н.). Свободные от контакта с белковыми телами участки ДНК называют связующими или линкерными. Они включают от 15 до 100 п.н. (в среднем 60 п.н.) в зависимости от типа клетки.

Отрезок молекулы ДНК длиной около 200 п. н. вместе с белковым кором составляет нуклеосому. Благодаря такой организации в основе структуры хроматина лежит нить, представляющая собой цепочку повторяющихся единиц — нуклеосом (рис. 3.46, Б). В связи с этим геном человека, состоящий из 3 · 10⁹ п. н., представлен двойной спиралью ДНК, упакованной в 1,5 · 10⁷ нуклеосом.

Вдоль нуклеосомной нити, напоминающей цепочку бус, имеются области ДНК, свободные от белковых тел. Эти области, расположенные с интервалами в несколько тысяч пар нуклеотидов, играют важную роль в дальнейшей упаковке хроматина, так как содержат нуклеотидные последовательности, специфически узнаваемые различными негистоновыми белками.

В результате нуклеосомной организации хроматина двойная спираль ДНК диаметром 2 нм приобретает диаметр 10—11 нм.

Хроматиновая фибрилла. Дальнейшая компактизация нуклеосомной нити обеспечивается пистоном HI, который, соединяясь с линкерной ДНК и двумя соседними белковыми телами, сближает их друг с другом. В результате образуется более компактная структура, построенная, возможно, по типу соленоида. Такая Хроматиновая фибрилла, называемая также элементарной, имеет диаметр 20—30 нм (рис. 3.47). Интерфазная хромонема. Следующий уровень структурной организации генетического материала обусловлен укладкой хроматиновой фибриллы в петли. В их образовании, по-видимому, принимают участие негистоновые белки, которые способны узнавать специфические нуклеотидные последовательности вненуклеосомной ДНК, отдаленные друг от друга на расстояние в несколько тысяч пар нуклеотидов. Эти белки сближают указанные участки с образованием петель из расположенных между ними фрагментов хроматиновой фибриллы (рис. 3.48). Участок ДНК, соответствующий одной петле, содержит от 20 000 до 80 000 п. н. Возможно, каждая петля является функциональной единицей генома. В результате такой упаковки Хроматиновая фибрилла диаметром 20—30 нм преобразуется в структуру диаметром 100—200 нм, называемую интерфазной хромонемой.

8. Строение и функции метафазных хромосом.