Структура гена, генетический код

Участок молекулы состоит из нескольких нуклеотидов и контролирую­щих формирований элементарного признака через синтез белков, называе­мого геном.

Весь генетический материал разделяется на чистроны – единицы функции, мутоны – единицы мутации и риконы – единицы рекомбинации. Все эти единицы характеризуются разным количеством пар нуклеотидов.

Гены делятся на две категории:

1) Структурные, координирующие строение определённых белков;

2) Функциональные (акцепторные), служащие местом специфическо­го присоединения белков – репрессоров и белков – активаторов.

К акцепторным генам относится: ген – оператор, ген – промотор, ген- терминатор. Ген – оператор координирует проявление соседних генов, со­ставляющих опером. Опером – это функционально генетическая единица, размером средним между размерами гена и хромосомы. Он составлен из ряда линейно расположенных генов.

Ген – промотор это стартовые точки на ДНК, к которым присоединя­ются РНК – полимеразы, чтобы начать транскрипцию. Транскрипция – это переписывание последовательности нуклеотидов гена с ДНК на РНК.

 

Трансляция – это перевод последовательности нуклеотидов гена в последо­вательность аминокислот белка.

Ген – терминатор – это ген, прекращающий определенные действия других генов.

Последовательность нуклеотидов ДНК, составляющих ген, кодирует последо­вательность аминокислот в белке. Всего известно двадцать основных амино­кислот. Четыре типа нуклеотидов – А, Г, Ц, Т, сгруппированные по три (напри­мер, ЦЦТ, ГУА, УУЦ т.д.), могут кодировать 64 аминокислоты (4³=64). Три нуклеотида, кодирующие одну аминокислоту в ДНК, называются кодоногеном, а в и – РНК – кодоном. Каждый кодоноген присоединяет комплиментарный кодон. В процессе трансляции в рибосомах к кодонами – РНК подходят транспортные РНК (т – РНК) соответствующими антико­донами.
В результате исследований Ф. Крика, Г. Кораны, М. Ниренберга и др. в 1965 году был составлен генетический код в его современном виде:

1. Код является триплетным, т.е. каждая аминокислота кодируется группой из трех нуклеотидов (триплетом нуклеотидов).

2. Код является неперекрывающимся.

3. Код вырожден, т.е. одна аминокислота может кодироваться

несколькими определенными триплетами нуклеотидов.

4. Код не имеет никаких "запятых", т.е. кодоны ничем не отделены

друг от друга.

5. Код считывается с фиксированной точки в пределах гена,(моле-

кулы нуклеиновой кислоты) в одном направлении.

Аминокислота, принесенная т – РНК, только в том случае идет на син­тез белка, когда триплет РНК комплиментарен триплету т – РНК.

Основные типы мутаций и принципы их классификации

Мутации – внезапные естественные или вызванные искусственно, на­следуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению этих или иных признаков организма.

Мутации классифицируют по различным признакам. Классификация мутаций по характеру изменения генома:

а) генные мутации – изменение генов;

б) хромосомные мутации или хромосомные перестройки – изменение структуры хромосом;

в) геномные мутации – изменение числа хромосом.

Генные мутации представляют собой изменение чередования пар ну­клеотидов в ДНК, которые составляют класс точковых или точечных мута­ций. Этот класс мутаций подразделяется на следующие группы: транзи­ции, трансверсии, вставки, выпадания (рисунок 1).

 

                         Хромосомные перестройки           

                                                                   

Внутрихромосомные                          Межхромосомные

Дефишенси – нехватка кон- цевых участков хромосом

Дупликации-удвоение или умножение числа хромосом

Транспо- зиции

Транслокации

Инверсии-изменение чередования генов в хромосомах

Делеции–нехватка внутрен- них участков хромосом

 

 

Рисунок 1 – Схема хромосомных перестроек(С.Г. Инге – Вечтомов, 1989г.)

 

 

Хромосомные мутации возникают в следствии разрывов хромосом.

Межхромосомные перестройки: транслокации – перемещение части хромосомы на другую хромосому, гомологичную ей; транспозиция – изме­нения локализации небольших участков генетического материала, включаю­щих один или несколько генов.

Элементарной единицей мутации считается мутон, равный одному нуклеотиду.

1. По проявлению в гетерозиготе:

а) доминантная мутация;

б) рецессивная мутация;

2. По уклонению от нормы и так называемого дикого типа:

а) прямые мутации;

б) реверсивные мутации, включающие как обратную, так и

супрессорные мутации.

3. В зависимости от причин, вызывающих мутации:

а) спонтанные - возникающие без единой причины;

б) индуцированные – вызванные искусственно.

4. По локализации в клетке:

а) ядерные;

б) цитоплазматические, т.е. мутации неядерных генов.

5. По характеру фенотипического проявления:

а) морфологические;

б) физиологические;

в) биохимические.

6. По отношению к возможностям наследования:

а) генеративные – происходящие в половых клетках;

б) соматические, происходящие в соматических клетках.

Помимо вышеперечисленных существуют более частные принципы классификации мутаций – летальные, малые, обратные, пластидные.

Если изменения пропорциональные (или кратные) гаплоидному набо­ру хромосом, то говорят о полиплоидии; если изменяется число хромосом внутри гаплоидного набора – об анеуплоидии.

Факторы, вызывающие изменение в молекулах ДНК или хромосомах, называются мутагенами

 

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ

ПРИ ВНУТРИВИДОВОЙ ГИБРИДИЗАЦИИ

 

Анализ особенностей наследования заключается в изучении степени сходства в изучении степени сходства или различия в проявлении признаков у родителей и потомства.

Процесс естественного или искусственного соединения двух генети­ческих разнородных гамет при оплодотворении называется скрещиваниемили гибридизацией, потомство получаемое при этом, называется гибрид­ным. Внутривидовое скрещивание между особями, различающимися по од­ному гену, называется моногибридным, по двум генам – дигибридным, по трем - тригибридным и т.д.