Основные положения теории гена.
Схема генетической регуляции биосинтеза белка у прокариот и у эукариот.
Гены. Классификация гена. Свойства гена.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. ГЕНЫ. ТЕОРИЯ ГЕНА. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ГЕНОВ В ПРОЦЕССА БИОСИНТЕЗА БЕЛКА У ПРОКАРИОР И ЭУКАРИОТ. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ.
Основная литература
Вопросы для самостоятельного изучения
Экспорт импорт пассажирооборот транспортный узел
Банковская система внешнеторговая льгота таможенная система диверсифицированная система конкурентоспособность
Кредитная система лизинг
ВНП
Внешнеторговый товарооборот
Коммерческая фирма совместное предприятие
ВВП
Свободная экономическая зона
Интеграция концерн
Основные термины и понятия
1. Совершенствование торгово-экономического сотрудничества
России с развитыми странами.
2. Основные направления СЭЗ.
3. Совершенствование торгово-экономического сотрудничества
России со странами СНГ.
1.Бучаев Г.А. Регионоведение. – М., 2001.
2. Кистанов В.В Размещение производительных сил М. 1994г.
3. Морозова Т.Г Региональная экономика М. 1995г.
4.Хрущев А.Т. Экономическая и социальная география России М.
1997г.
План лекции:
1. Гены. Классификация генов. Свойства гена.
2. Схема генетической регуляции белка у про- и эукариот.
3. Основные положения теории гена.
4. Генная инженерия.
Ген – функциональная единица генетического аппарата организма. Представлена ДНК или, реже, РНК; информационная структура кодирующая: а) полипептид, б) РНК, в)т-РНК. Ген в этом понятии часто называют цистрон. Действие генов проявляется (реализуется) в фенотипе.
Химическое строение гена.
Ген – участок молекулы ДНК, состоящий из последовательности нуклеотидов, являющихся мономером ДНК, либо РНК. Нуклеотид – сложное органическое соединение, состоящее из: а) азотистых оснований пуринового (аденин, гуанин), б) пиримидинового (тимин, урацил, цитозин) ряда, б) остатков фосфорной кислоты. ОТКРЫТЬ УЧЕБНИК ШУМНОГО ЛИБО РУВИНСКОГО И ПОВТОРИТЬ СТРУКТУРУ ДНК И НУКЛЕОТИДОВ.
Структура гена.
Гены включают в себя такие единицы:
1. Мутоны – минимально одна пара нуклеотидов, способных мутировать.
2. Реконы – минимально две пары нуклеотидов, способных рекомбинировать (меняются местами между собой).
3. Цистрон (ген) – функциональное название гена. Содержат десятки сотен пар нуклеотидов, контролирующих синтез полипептидов.
Классификация генов по функциям:
I. Структурные. Они транскрибируются и определяют структуру:
1. и-РНК и следовательно структурных белков
2. и-РНК и следовательно белков-ферментов
3. р-РНК
4. т-РНК.
II. Функциональные. Выполняют регуляторные функции.
1. Влияют на активность структурных генов.
2. Подают сигнал начала и конца синтеза структурных генов.
3. Обозначают запуск или окончание процесса транскрипции.
К этим группам генов относятся промоторы, терминаторы, регуляторы и попираторы.
III. Гены, выполняющие функции модуляторов (они изменяют действие других генов, осуществляя тонкую регуляцию их активности):
1. Ингибиторы или супрессоры – гены подавители, подавляют активность других генов.
2. Интенсификаторы или усилители действия других генов.
3. Модификаторы, меняющие действие. Изменяют активность других генов в небольших пределах.
Свойства генов:
1. Способность контролировать определенные ферментативные реакции.
2. Свойство к мутированию.
3. Способность рекомбинировать.
4. Дискретность гена – наличие внутри гена более мелких дифференцированных структур.
5. Плейотропность – множественное действие гена, когда один ген отвечает за несколько признаков.
6. Дозированность гена – зависимость результата (количество белка, РНК, активность фермента) от дозы гена.
7. Пенетрантность – количественный показатель действия генов: частота фенотипического проявления гена в популяции (в процентах!).
8. Экспрессивность гена – свойство характеризует степень выраженности признака.
9. Проявление действия гена зависит от факторов внешней среды.
Предложили ее в 1961 году два французских автора Роберт Жакоб и Джордж Моно, за что в этом же году и получили Нобелевскую премию. И съема получила название «гипотеза оперона».
Структура оперона прокариот
1. Ген-промотор или промоторный участок – место первичного прикрепления фермента РНК-полимеразы.
2. Ген-оператор включает и выключает работу структурных генов. К нему присоединяются белки-эффекторы, которые называются репрессоры.
3. Структурные гены, располагающиеся единым блоком у прокариот они образуют центральное звено оперона.
4. Ген-регулятор находится изолированно на расстоянии от основной части оперона (но в одной хромосоме). Он кодирует синтез белка-репрессора, способного присоединяться к гену-оператору. Это присоединение определяет возможность или отсутствие процесса транскрипции. Когда ген-оператор связан с белком-репрессором, транскрипция не идет. Когда же он свободен от белка-репрессора, транскрипция идет. Т.е. РНК-полимераза может свободно двигаться вдоль оперона и осуществлять транскрипцию на структурных генах.
5. Белок-репрессор – активная молекула, способная связываться, либо с субстратами ферментативных реакций (эта форма белка-репрессора не позволяет ему связываться с опероном), либо с продуктами ферментативных реакций (эта форма, наоборот, позволяет ему связываться с опероном). Благодаря свойствам белка-репрессора происходит регуляция процесса транскрипции по механизму:
а) прямой активации (с субстратом) – индукция.
Б) с продуктом реакции – репрессинг, либо ингибирование.
В 1971-72 году Георгиев предложил схему функционирования оперона у эукариот.
Оперон эукариот состоит из двух зон:
I. Информативная. Образована структурными генами. Особенность этой зоны у эукариот:
1. Один структурный ген может повторяться в опероне многократно.
2. Структурные гены, ответственные за разные звенья одной цепи биохимической реакции могут находиться не в одной, а в разных частях генома. Т.е. быть рассеянными по всему геному. (хромосом много, части оперона могут быть в разных парах хромосом).
II. Неинформативная. Имеет две части:
1. Проксимальная или акцепторная. Представлена несколькими последовательно расположенными генами-промоторам, генами-операторами (NB: у эукариот каждому структурному гену соответствует свой собственный ген-промотор и ген-оператор).
2. Дистальная или регуляторная. Представлена генами-регуляторами, рассеянными в различных местах генома.
Особенности регуляции активности структурных генов у эукариот.
1. Подавление геном-регулятором активности структурных генов через белки-репрессоры.
2. Механизм группового подавления активности структурных генов в целой хромосоме или на большом ее протяжении белками-гистонами хромосом. НО взаимодействие генов в опероне эукариот изучены не полностью, т.к:
А) есть обособленное ядерной оболочкой ядро, в котором обособлен и ядерный аппарат клетки.
Б) сложное строение хромосом у эукариот.
В) высокая дифференцировка многих клеток и, следовательно, не весь геном в клетках реализуется в процессе их жизнедеятельности полностью.
Г) огромное влияние на регуляцию биосинтеза белка оказывают гормоны.
1. Ген занимает в хромосоме определенное место или локус.
2. Ген – он же цистрон – часть молекулы ДНК, имеющая определенную последовательность нуклеотидов, представляющую собой функциональную единицу наследственной информации. Число нуклеотидов, входящих в состав различных генов, неодинаково.
3. Внутри гена могут происходить мутации и к ним способны участки гена, которые называются мутоны. И рекомбинации, к которым способны части гена – реконы.
4. Существуют структурные и функциональные гены.
5. Структурные гены кодируют синтез белка, но не посредственного участия в сборке белковой цепи не принимают. ДНК служит только матрицей для молекулы иРНК.
6. Функциональные гены контролируют и направляют деятельность структурных генов.
7. Расположение триплетов нуклеотидов в структурных генах коллинеарно последовательности аминокислот в полипептидной цепи, кодируемой данным геном.
8. Молекулы ДНК, водящие в состав гена, способны к репарации (восстановлению) и поэтому не всякое повреждение гена (не все ошибки транскрипции) приводят к мутациям.
9. Генотип дискретен, т.е. состоит из отдельных генов, но функционирует как единое целое. На функционирование генов оказывают влияние факторы внутренней и внешней среды.
Генная инженерия -область молекулярной генетики, перед которой поставлена задача конструирования новых генетических структур по заранее намеченному плану. Методы генной инженерии начали разрабатываться в 60-70гг 20 века и включают три этапа:
1. Получение генетического материала.
2. Создание рекомбинантных фрагментов ДНК и включение полученных генов ДНК.
3. Введение рекомбинантной ДНК в генотип клетки-реципиента с помощью фагов и плазмид.
Разработаны:
1. Принципы экспериментального переноса генов из одного генома в другой – трансгенез.
2. Способы получения генов: химический в 1970индийским генетиком Кораной, когда он впервые получил структурный ген химсинтезом; ферментативный – на основе принципов обратной транскрипции (иРНК => ДНК => иРНК=>белок). Так впервые были синтезированы белки глобинов и белки митохондрий.
В настоящее время достижения используются в реконструировании микроорганизмов для получения антибиотиков, витаминов, антител, иммуномодуляторов, гормонов пептидной природы, кормовых продуктов, пищевых продуктов (ГМО).
ОПЕРОН – единица считывания генетической информации, представляющая собой совокупность расположенных в линейной последовательности структурных генов и гена или генов-операторов. (прокариоты\эукариоты) Оперон содержит:
1. Промотор (прокариоты – участок, эукариоты – нет) определяет начало транскрипции.
2. Оператор - регуляторный ген, предназначенный для связывания белка-репрессора.
3. Терминатор – (прокариоты – участок, ген у эукариот) в конце оперона сигнал прекращения транскрипции. Это все регуляторные элементы проксимальной зоны.
4. Гены-регуляторы – определяющие синтез белков-репрессоров (конфигурация которых зависит от субстратов и продуктов реакции), способных связываться с оперонов. Дистальный участок неинформативной зоны.
Структурные гены – информативный участок.