Комплиментарность.

В природе существует всего 5 типов нуклеотидов, т.е. всего 5 типов азотистых оснований входит в состав нуклеиновых кислот. В ДНК это аденин (А), Гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин (Т). В РНК вместо тимина – урацил (У). Основания способны соединяться попарно А-Т (У), Г-Ц. Они комплиментарны, т.е. дополняют друг друга. А-Т связаны двумя водородными связями, а Г-Ц – тремя (показать на таблице)

Нуклеиновые кислоты подобно белкам имеют первичную структуру последовательность нуклеотидов. Расположение нуклеотидов важно, так как задает последовательность аминокислот в кодируемых белках. Вторичную структуру – две комплиментарные цепи, и третичную – пространственную структуру, которую и установили Уотсон и Крик.

Жесткость структуры ДНК обусловлена способностью ДНК к авторепродукции. Новые молекулы ДНК имеют ту же структуру, что и исходные. Чередование пар – специфика.

Генетическая рекомбинация – источник бесконечной вариабельности днк. !!!!!

Наиболее загадочным свойством ДНК и, оче­видно, существенным, является ее так называе­мая избыточность. Вероятно, избы­точность ДНК сообщает известную пластичность геному, и она служит "сырьем" для создания новых генов - в этом состоит ее биологическое значение.!!!!!!!!!!

Реакции на выявление ДНК и РНК – цитохимия со второго занятии Комплекса

6 Ген. Эволюция понятия гена. (Взгляды Н.Кольцова на биохимическую структуру гена!!!!!!!!). Требования, предъявляемые к материальному субстрату, ответственному за несение генетической информации. Цистрон-регулятор, цистрон-оператор, структурные цистроны. Оперон, кодон, мутон, рекон. Экзон, интрон, сплайсинг, спейсеры. (Альтернативный сплайсинг!!!!!!!!!!). Этапы транскрипции и трансляции.

Ген /цистрон – участок ДНК, имеющий определенную последовательность нуклеотидов, содержащий информацию о структуре какого-либо одного белка. Ген - функциональная единица наследственной информации.

Эволюция понятия гена.

Раньше считалось, что гены представляют собой часть хромосомы и яв­ляются неделимой единицей, обладающей рядом свойств: способностью определять признаки организма; способностью к рекомбинации, т. е. пе­ремещению из одной гомологичной хромосомы в другую при кроссинговере; способностью мутировать, давая новые аллельные гены.

В дальнейшем оказалось, что ген представляет собой сложную систе­му, в которой указанные особенности не всегда бывают нераздельными.

Первые представления о. сложной структуре гена возникли еще в 20-х годах текущего столетия. Советские генетики А. С. Серебровский и Н. П. Дубинин выдвинули предположение, что ген состоит из отдельных «ступенек». В настоящее время это блестяще подтвердилось новыми ис­следованиями. Установлено, что ген представляет собой часть молекулы ДНК и состоит из сотен пар нуклеотидов. Ген как функциональную еди­ницу американский генетик С. Бензер предложил назвать цистроном. Именно цистрон определяет последовательность аминокислот в каждом специфическом белке.

Новые данные поставили под вопрос корректность современного определения гена. Для разработки наиболее точного понятия гена рассматривается эволюция определения гена – от абстрактных элементов наследственности Менделя и Моргана до современных представлений об открытых рамках считывания и последних открытий проекта ENCODE.(the Encyclopedia Of DNA Elements)

Гены функционально неодинаковы. Структурные гены содержат информацию о расположении аминокислот в молекуле белка, они обычно расположены рядом, образуя один блок – оперон. Они программируют синтез ферментов, участвующих в последовательно идущих ферментативных реакциях, в одном метаболическом цикле. В оперон входят участки, относящиеся к процессу включения транскрипции - промотор- место первичного прикрепления РНК полимеразы, с которого начинается процесс транскрипции и регуляторный участок- ген оператор. В зависимости от его состояния структурны гены могут быть активны или выключены из процесса транскрипции. Вся группа генов одного оперона функционируют одновременно.

Ген оператор - особый участок молекулы ДНК, расположенный в начале оперона. Это функциональный ген, который осуществляет включение и выключение структурных генов.

Оператор контролируется геном регулятором, расположенном на каком-то расстоянии от оперона. Ген регулятор кодирует синтез особого белка- репрессора. Репрессор м/б 2 –х формах активной и неактивной. В активной форме он присоединяется к оператору и блокирует транскрипцию, оперон выключается. Пока репрессор связан с геном оператором, оперон в выключенном состоянии. При переходе белка репрессора в неактивную форму ген оператор освобождается, происходит включение оперона и начинается синтез соответствующей РНК с последующим синтезом ферментов. В конце оперона расположен терминатор/сигнал к прекращению транскрипции.

Кодон/триплет - единица наследственной информации, состоящая из 3 нуклеотидов, расположенных в определенной последовательности и кодирующая одну аминокислоту.

Интрон - участок гена/ДНК/ эукариот, который , как правило, не несет генетической информации, относящейся к синтезу белка, кодируемого данным геном.

Молекула иРНК содержит в себе ряд инертных участков – интронов, В процессе созревания иРНК спец. Ферменты вырезают интроны и сшивают оставшиеся участки, т.е. фрагменты структурных генов, которые называют экзонами . Этот процесс называется сплайсингом.

Внутри гена могут происходить рекомбинации( к ней способны частицы цистрона – реконы) и мутирование (к нему способны частицы цистрона - мутоны)

Спейсеры - небольшие нетранскрибируемые участки ДНК, которые разделяют многочисленные повторы генов.

Альтернативный сплайсинг — процесс, в ходе которого экзоны, вырезаемые из пре-мРНК, объединяются в различных комбинациях, что порождает различные формы зрелой мРНК. В результате один ген может порождать не одну, а множество форм белка.

Пре-мРНК некоторых генов эукариот могут подвергаться альтернативному сплайсингу. При этом интроны в составе пре-мРНК вырезаются в разных альтернативных комбинациях. Разные варианты альтеранативного сплайсинга одной пре-мРНК могут осуществляться в разные периоды развития организма или в разных тканях, а также у разных особей одного вида [1]. Как правило, при альтернативном сплайсинге из первичного транскрипта удаляются и некоторые экзоны.