Головна
Cоціологія || Гуманітарні науки || Мистецтво та мистецтвознавство || Історія || Медицина || Науки про Землю || Політологія || Право || Психологія || Навчальний процес || Філософія || Езотерика || Екологія || Економіка || Мови та мовознавство
ГоловнаМедицина → Біологія. Частина 1
««   ЗМІСТ   »»

ТЕН - ФУНКЦІОНАЛЬНА ОДИНИЦЯ СПАДКОВОГО МАТЕРІАЛУ. ВЗАЄМОЗВ'ЯЗОК МІЖ ГЕНОМ І ОЗНАКОЮ

Довгий час ген розглядали як мінімальну частину спадкового матеріалу (геному), що забезпечує розвиток певної ознаки у організмів даного виду. Проте яким чином функціонує ген, залишалося неясним. У 1945 р Дж. Бідлом і Е. Татум була сформульована гіпотеза, яка вміщується у формулу «Один ген - один фермент». Відповідно до цієї гіпотези, кожна стадія метаболічного процесу, що призводить до утворення в організмі (клітці) якогось продукту, каталізується білком-ферментом, за синтез якого відповідає один ген.

Пізніше було показано, що багато білків мають четвертинних структуру, в утворенні якої беруть участь різні пептидні ланцюга. Наприклад, гемоглобін дорослої людини включає чотири глобінових ланцюга - 2а і 2 (3, які кодуються різними генами. Тому формула, що відображає зв'язок між геном і ознакою, була дещо перетворена: «Один ген - один поліпептид».

Вивчення хімічної організації спадкового матеріалу і процесу реалізації генетичної інформації призвело до формування уявлення про гені як про фрагмент молекули ДНК, транскрибується у вигляді молекули РНК, яка кодує амінокислотну послідовність пептиду або має самостійне значення (тРНК і рРНК).

Відкриття екзон-інтронів організації еукаріотичних генів і можливості альтернативного сплайсингу показали, що одна і та ж нуклеотидних послідовність первинного транскрипту може забезпечити синтез декількох поліпептидних ланцюгів з різними функціями або їх модифікованих аналогів. Наприклад, в мітохондріях дріжджів є ген box (або cob), що кодує дихальний фермент цитохром Ь. Він може існувати в двох формах (рис. 3.42). «Довгий» ген, що складається з 6400 п. Н., Має 6 екзонів загальною протяжністю 1155 п. Н. і 5 интронов. Коротка форма гена складається з 3300 п. Н. і має 2 інтрона. Вона фактично є позбавлений перших трьох інтронів «довгий» ген. Обидві форми гена однаково добре експресуються.

Дві форми гена box (cob) мітохондрій дріжджів, що кодує цитохром Ь

Мал. 3.42. Дві форми гена box (cob) мітохондрій дріжджів, що кодує цитохром Ь.

«Короткий» ген box утворюється в результаті видалення з «довгого» гена перших трьох інтронних ділянок і сплайсингу перших чотирьох екзонів; І - інтрон, Е - екзон; п. н.- пари нуклеотидів

Після видалення першого інтрони «довгого» гена box на основі об'єднаної нуклеотидноїпослідовності двох перших екзонів і частини нуклеотидів другого інтрона утворюється матриця для самостійного білка - РНК-матурази (рис. 3.43). Функцією РНК-матурази є забезпечення наступного етапу сплайсингу - видалення другого інтрона з первинного транскрипту і в кінцевому рахунку утворення матриці для цитохрому Ь.

Іншим прикладом може служити зміна схеми сплайсингу первинного транскрипту, що кодує структуру молекул антитіл у лімфоцитах. Мембранна форма антитіл має на С-кінці довгий «хвіст» амінокислот, який забезпечує фіксацію білка на мембрані. У секретируемой форми антитіл такого хвоста немає, що пояснюється видаленням в ході сплайсингу з первинного транскрипту кодують цю ділянку нуклеотидів.

У вірусів і бактерій описана ситуація, коли один ген може одночасно бути частиною іншого гена або деяка нуклеотидних послідовність ДНК може бути складовою частиною двох різних перекриваються генів. Наприклад, на фізичній карті генома фага ФХ174 (рис. 3.44) видно, що послідовність гена В розташовується всередині гена А, а ген Е є частиною послідовності гена D. Цією особливістю організації генома

Фізична карта геному фага ФХ174. Нуклеотидная послідовність гена В є одночасно частиною гена А, а ген Е становить частину гена D

Мал. 3.44. Фізична карта геному фага ФХ174. Нуклеотидная послідовність гена В є одночасно частиною гена А, а ген Е становить частину гена D

Освіта матриці для РНК-матурази в ході сплайсингу первинного транскрипту гена цитохрому b мітохондрій дріжджів; п. н.- пари нуклеотидів

Мал. 3.43. Освіта матриці для РНК-матурази в ході сплайсингу первинного транскрипту гена цитохрому b мітохондрій дріжджів; п. н.- пари нуклеотидів

фага вдалося пояснити існуючу невідповідність між відносно невеликим його розміром (він складається з 5386 нуклеотидів) і числом амінокислотних залишків у всіх білках, що синтезуються, яке перевищує теоретично припустиме при даній ємності генома. Можливість складання різних пептидних ланцюгів на мРНК, синтезованої з перекриваються генів (А і В або Е і D), забезпечується наявністю всередині цієї мРНК ділянок зв'язування з рибосомами. Це дозволяє почати трансляцію іншого пептиду з нової точки відліку.

У геномі фага X були також виявлені перекриваються гени, що транслюються як із зсувом рамки, так і в тій же рамці зчитування. Передбачається також можливість транскрибування двох різних мРНК з обох комплементарних ланцюгів однієї ділянки ДНК. Це вимагає наявності промоторних областей, що визначають рух РНК-полімерази в різних напрямках уздовж молекули ДНК.

Описані ситуації, що свідчать про допустимість зчитування різної інформації з однієї і тієї ж послідовності ДНК, дозволяють припустити, що перекриваються гени являють собою досить поширений елемент організації генома вірусів і, можливо, прокаріотів. У еукаріот уривчастість генів також забезпечує можливість синтезу різноманітних пептидів на основі однієї і тієї ж послідовності ДНК.

Маючи на увазі все сказане, необхідно внести поправку в визначення гена. Очевидно, не можна більше говорити про гені як про безперервну послідовності ДНК, однозначно кодує певний білок. Мабуть, в даний час найбільш прийнятною все ж слід вважати формулу «Один ген - один поліпептид», хоча деякі автори пропонують її переінакшити: «Один поліпептид - один ген». У всякому разі, під терміном ген треба розуміти функціональну одиницю спадкового матеріалу, по хімічній природі що є полінуклеотидом і визначальну можливість синтезу поліпептидного ланцюга, тРНК або рРНК.

  1. Т-кілери і натуральні кілери - фізіологія людини і тварин
    Розмноження вірусів і освіту вірусних частинок, як відомо, відбувається всередині клітин хазяїна. Це заважає імунній системі безпосередньо атакувати віруси. Разом з тим, проникаючи в клітину, вірусна ДНК або РНК часто залишає на її поверхні білкову оболонку - джерело антигенів. Виявивши ці
  2. Тканинні гормони - ендокринна і центральна нервова системи, вища нервова діяльність, аналізатори, етологія
    I Принципи тканинної (локальної) гормональної регуляції дещо відрізняються від загальної схеми ендокринних процесів, яка передбачає виділення в кров або лімфу фізіологічно активних речовин, їх перенесення в різні відділи організму, впізнавання відповідним рецептором і розвиток еффектор- ної
  3. Тканини, епітеліальна тканина - вікова анатомія і фізіологія
    Однорідні клітини організму утворюють тканини. Тканина являє собою систему клітин і неклітинних структур, що характеризуються спільністю розвитку, будови і функцій. В процесі еволюції виникли чотири добре диференційованих типи тканин: епітеліальна, сполучна, м'язова і нервова. Наука, що вивчає
  4. Типи ВНД дітей - фізіологія вищої нервової діяльності та сенсорних систем
    Дослідження нервової системи у дітей показало, що до 1 року у них переважають збуджувального процесу над гальмівними через незрілість кори, т. Е. Переважає дію симпатичного відділу вегетативної нервової системи (ВНС) над парасимпатичним, звідси підвищена моторика. Дозрівання кори, встановлення
  5. Типи рецепторів для медіаторів - нейрофізіологія
    Рецептори для медіаторів можуть бути двох типів - іонотропние і метаботропние. іонотропние рецептори пов'язані з каналами для дрібних іонів (натрій, калій, хлор), а метаботропние рецептори діють через систему вторинних посередників (месенджерів) і запускають каскад реакцій всередині клітини
  6. Тимус - фізіологія людини і тварин
    тимус, або вилочкова залоза, являє собою невелику непарну залозу, розташовану в загрудинної області і складається з двох часточок. Відразу після народження немовляти тимус починає збільшуватися в розмірах, досягаючи максимальної величини до початку статевого дозрівання (пубертату). Після настання
  7. Термінація трансляції - біохімія частина 2.
    Терминация є завершення синтезу поліпептидного ланцюга і звільнення її від рибосоми. Сигналами, що визначають закінчення синтезу, є стоп-кодони на ланцюгу мРНК. Таких стоп-кодонів у прокаріотів три: УАА, УАГ, УГА. У цих кодонів немає комплементарних антикодон тРНК, тому при досягненні їх рибосомою
  8. Теорія функціональних систем - ендокринна і центральна нервова системи, вища нервова діяльність, аналізатори, етологія
    Великим внеском у творчий розвиток вчення про ВНД стала розроблена академіком П. К. Анохіним (1898-1974) теорія функціональних систем (ТФС). Вона прийшла на зміну рефлекторної теорії пристосувальної діяльності організму. Вихідною передумовою ТФС послужило відкриття Анохіним такого явища, як
© 2014-2021  ibib.ltd.ua