Организация наследственного материала в клетке

а) Характеристика редупликации ДНК. Репликон и его функционирование

Одним из основных свойств материала наследственности является его способность к самокопированию — репликация. В процессе репликации на каждой полинуклеотидной цепи материнской молекулы ДНК синтезируется комплементарная ей цепь. В итоге из одной двойной спирали ДНК образуются две идентичные двойные спирали.

Репликация:

1. Раскручивание двойной спирали ферментом ГЕЛИКАЗОЙ

2. Цепи днк связываются с SBB-БЕЛКАМИ, которые растягивают цепи и образуется форма репликационной вилки.

3. Перед репликационной вилкой образуется супернапряжение, которое снимается ферментом ТОПОЛИМЕРАЗОЙ.

4. Одна из цепей разрывается. Происходит синтез лидирующей цепи ферментом ДНК-полимеразой. Другая цепь (отстающая) синтезируется отдельными участками – ФРАГМЕНТАМИ Оказаки.

5. Фрагменты Оказаки сшиваются под действием фермента лигазы.

6. И образуется 2 молекулы ДНК, идентичные материнской.

б) Ген и его свойства

Ген – участок молекулы ДНК, кодирующий последовательность аминокислот в полипептиде или последовательность нуклеотидов в молекуле тРНК и рРНК.

Свойства гена:

1. Ген – это участок молекулы ДНК, имеющий линейный характер.

2. Ген дискретен, т.е. имеет начало и конец.

3. Ген способен к прямым и обратным мутациям (за исключением делеций, у которых невозможны обратные мутации).

4. Кроссинговер осуществляется как между генами, так и внутри гена.

5. Ген контролирует последовательность аминокислот в полипептиде, или последовательность нуклеотидов в тРНК и рРНК.

в) Особенности организации генома эукариот

У эукариот объем наследственного материала значительно больше.

В отличие от прокариот в эукариотических клетках одновременно активно транскрибируется от 1 до 10% ДНК. Состав транскрибируемых последовательностей и их количество зависят от типа клетки и стадии онтогенеза. Значительная часть нуклеотидных последовательностей у эукариот не транскрибируется вообще — молчащая ДНК.

Большой объем наследственного материала эукариот объясняется существованием в нем помимо уникальных также умеренно и высоко повторяющихся последовательностей. Высоко повторяющиеся последовательности ДНК располагаются в основном в гетерохроматине, окружающем центромерные участки.

Избыточность генома эукариот объясняется также экзон-интронной организацией большинства эукариотических генов, при которой значительная часть транскрибированной РНК удаляется в ходе следующего за синтезом процессинга и не используется для кодирования аминокислотных последовательностей

г) Виды нуклеотидных последовательностей в геноме эукариот и их биологическая роль

Класс последователь-ностей	Уникальные	Умерено повторяющиеся	Часто повторяющиеся
Число копий	Представлены в одном экземпляре и составляют 70-75% генома.	Повторяются десятки раз. Составляют до 15-20% генома.	Число повторов достигает - (на геном).
Функция	Расположены в эухроматиновой части генома. Эти последовательности несут информацию о видовой специфичности организмов.	Составляют эухроматиновую часть генома. Активно реплицируются и транскрибируются и несут информацию о гистоновых белках, транспортной и рибосомальной РНК.	Локализованы преимущественно в области конститутивного гетерохроматина, чаще всего прицентромерного и теломерного. Эти районы генов не содержат, но обеспечивают разделение хромосом при митозе и их коньюгацию при кроссинговере в мейозе.