Вопрос №35. Молекулярные основы наследственности

А) Структурные гены — уникальные компоненты генома, представляющие единственную последовательность, кодирующую определенный белок или некоторые виды РНК.

Функциональные гены — регулируют работу структурных генов.

В) Регуляция работы генов у прокариот. Схема регуляции транс­крипции у прокариот была предложена Ф. Жакобом и Ж. Моно в 1961 г на примере лактозного оперона. Группа структурных генов, управляемая одним геном-оператором, образует оперон. В состав оперона входит также неболь­шой участок ДНК - промотор с инициатором - место первичного прикреп­ления РНК-полимер азы - фермента, катализирующего реакции ДНК-зависимого синтеза и-РНК. Ген-оператор включает и выключает структур­ные гены для считывания информации, следовательно, они активны непосто­янно. Заканчивается оперон терминатором. Ген-регулятор, находящийся обычно на некотором расстоянии от оперона, постоянно активен и на основе его информации синтезируется особый белок-репрессор. Белок-репрессор обладает способностью блокировать ген-оператор, вступая с ним в химиче­ское соединение, и тогда считывания информации со структурных генов не происходит, т.е. оперон "не работает".

Если в клетку поступает индуктор, то он связывает белок-репрессор (вступает с ним в химическую связь), освобождая ген-оператор. РНК-пол им ера за разрывает связи между двумя цепочками ДНК оперона, начиная с промотора, и по принципу комплементарности информация (порядок нук-леотидов) со структурных генов переписывается на и-РНК (полицистрон-ную), которая затем идет в рибосомы, где синтезируются ферменты, разла­гающие индуктор. Когда последние молекулы индуктора будут разрушены, освобождается белок-репрессор, который снова блокирует ген-оператор - ра­бота оперона прекращается. Она опять возобновится при поступлении ин­дуктора.

Г) Регуляция работы генов у эукариот. Схема регуляции транс­крипции у эукариот разработана Г. П. Георгпевым (1972). Принцип регуля­ции (обратная связь) сохраняется, но механизмы ее более сложные. Единица транскрипции у эукариот называется транскриптоном. Он состоит из непоформативной (акцепторной) и информативной (структурной) зон. Неинфор­мативная зона начинается промотором с инициатором. Далее следуют группа генов-операторов, за которыми расположена информативная зона. Информативная зона образована структурным геном, разделенным на экзо-ны (информативные участки) и интроны (неинформативные участки). Закан­чивается транскриптон терминатором. Работу транскриптона регулирует несколько генов-регуляторов, даю­щих информацию для синтеза нескольких белков-репрессоров. Индукторами в клетках эукариот являются сложные молекулы (например, гормоны), для расщепления которых требуется несколько ферментов (многоступенчатые реакции). Когда индукторы освобождают гены-операторы от белков-репрессоров. РНК-полимер аза разрывает водородные связи между двумя це­почками ДНК транскрпптона и по правилу комплементарности на нем снача­ла синтезируется большая молекула проинформашюнной РНК, списываю­щая информацию как с информативной, так и с неинформативной зон. В дальнейшем в ядре клетки происходит процессинг - ферментативное разру­шение неинформативной части РНК и расщепление ферментами рестрикта­іами пнформатпвноп части на фрагменты, соответствующие экзонам. Моле­кула п-РНК (моноцистронная), соответствующая экзонам структурного ге­на, формируется посредством сплайсинга (сплавления) отдельных информа­тивных фрагментов ферментами л и газ а ми. Далее п-РНК выходит из ядра, идет в рибосомы, где и происходит синтез белка-фермента, необходимого для расщепления индукторов. Включение и выключение транскрпптона про­исходит принципиально так же, как и оперона.

Д) теория “один ген - один фермент”. Концепция, согласно которой одним геном может кодироваться только один фермент; более строго это соотношение отражено в теории “один ген - один полипептид”, т.к. один фермент может быть гетерополимером и включать полипептидные цепи, кодируемые разными генами.