Структура гена прокариот

Главная особенность организации генома прокариот - это их объединение в группы или кластеры.

Все сцепленные гены кластера кодируют ферменты одного биосинтетического пути и транскрибируются на общую молекулу м-РНК.

Такая м-РНК называется ПОЛИЦИСТРОННОЙ

Только некоторые гены бактерий транскрибируются индивидуально. Их м-РНК называется МОНОЦИСТРОННОЙ

 

Большинство генов бактерий представлены непрерывными участками ДНК, вся информация которой используется при синтезе полипептида.

Схема регуляции генов у прокариот была предложена Ф.Жакобом и Ж.Моно в 1961г. На примере лактозного оперона.

Группа структурных генов, управляемая одним геном - оператором, образует оперон. В состав оперона входит небольшой участок ДНК (промотор).

 

Структурные гены кодируют ферменты, участвующие в реакциях метаболизма.

 

Промотор – небольшой участок ДНК – место первичного прикрепления РНК-полимеразы - фермента, катализирующего реакции ДНК-зависимого синтеза и-РНК, т.е. синтез м-РНК может начинаться только в определенных участках молекулы ДНК – промотора.

 

Ген-регулятор, находящийся обычно на некотором расстоянии от оперона постоянно активен и на основе его информации синтезируется особый белок – репрессор. Последний обладает способностью блокировать ген-оператор, вступая с ним в химическое взаимодействие. После чего считывание информации со структурных генов не происходит, т.е. оперон не работает.

 

Ген – оператор – это участок ДНК, к которому присоединяется белок-репрессор, блокирующий синтез РНК со структурных генов.

 

При поступлении в клетку индуктора (вещество, которое расщепляется под действием ферментов, закодированных в данном опероне) происходит его связывание с белком- репрессором и освобождается ген-оператор. РНК-полимераза разрывает связи между двумя цепочками ДНК оперона, начиная с промотора, и по принципу комплементарности информация со структурных генов переписывается на и-РНК. Затем и-РНК перемещается на рибосомы, где синтезируются ферменты, разлагающие индуктор. Когда последние молекулы индуктора будут разрушены, освобождается белок-репрессор, который снова блокирует ген-оператор. Работа оперона прекращается, а при поступлении индуктора опять возобновляется. Для каждого оперона имеется свой специфический индуктор.

 

 

Гены и их структура.

 

Собственно информация о структуре белков и РНК записана в участках ДНК, называемые генами и цистронами.

Ген - это участок ДНК, кодирующий один белок.

Цистрон же – участок ДНК, кодирующий одну полипептидную цепь. Т.о., если белок состоит из нескольких разных полипептидных цепей (субъединиц), то его ген включает несколько цистронов.

 

 

Хромосомы содержат гены всех белков организма, гены РНК (4 вида рибосомных РНК и несколько десятков т-РНК)

Общая совокупность генов, определяющих наследственную информацию организма, называется – геномом.

Геномом называется одинарный полный набор генетического материала организма. В него входят последовательности нуклеотидов ДНК гаплоидного набора хромосом, ДНК митохондрий и хлоропластов.

Классификация генов.

1. По месту локализации генов в структурах клетки:

• Ядерные, расположенные в хромосомах ядра;

• Цитоплазматические, локализованные в хлоропластах и митохондриях.

2 По функциональному значению:

• Структурные гены, которые характеризуются уникальными последовательностями нуклеотидов, кодирующих свои белковые продукты.

• Регуляторные гены, некодирующие специфичные белки, а осуществляющие регуляцию действия генов (ингибирование, повышение активности и т.д.)