Меню

Классификация генов гены структурные регуляторы свойства генов

22. Классификация генов: гены структурные, регуляторы. Свойства генов (дискретность, стабильность, лабильность, полиаллелизм, специфичность, плейотропия).

Дискретность — несмешиваемость генов;

Стабильность — способность сохранять структуру;

Лабильность — способность многократно мутировать;

Множественный аллелизм — многие гены существуют в популяции во множестве молекулярных форм;

Аллельность — в генотипе диплоидных организмов только две формы гена;

Специфичность — каждый ген кодирует свой признак;

Плейотропия — множественный эффект гена;

Экспрессивность — степень выраженности гена в признаке;

Пенетрантность — частота проявления гена в фенотипе;

Амплификация — увеличение количества копий гена.

23. Строение гена. Регуляция экспрессия генов у прокариот. Гипотеза оперона.

Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Экспрессия генов может регулироваться на всех стадиях процесса: и во время транскрипции, и во время трансляции, и на стадии посттрансляционных модификаций белков.

Регуляция экспрессии генов позволяет клеткам контролировать собственную структуру и функцию и является основой дифференцировки клеток, морфогенеза и адаптации. Экспрессия генов является субстратом для эволюционных изменений, так как контроль за временем, местом и количественными характеристиками экспрессии одного гена может иметь влияние на функции других генов в целом организме. У прокариот и эукариот гены представляют собой последовательности нуклеотидов ДНК. На матрице ДНК происходит транскрипция — синтез комплементарной РНК. Далее на матрице мРНК происходит трансляция — синтезируются белки. Существуют гены, кодирующие нематричную РНК (например, рРНК, тРНК, малые РНК), которые экспрессируются (транскрибируются), но не транслируются в белки.

Исследования на клетках Е. coli позволили установить, что у бактерий существуют ферменты 3 типов:

конститутивные, присутствующие в клетках в постоянных количествах независимо от метаболического состояния организма (например, ферменты гликолиза);

индуцируемые, их концентрация в обычных условиях мала, но может возрастать в 100Q раз и более, если, например, в среду культивирования клеток добавить субстрат такого фермента;

репрессируемые, т.е. ферменты метаболических путей, синтез которых прекращается при добавлении в среду выращивания конечного продукта этих путей.

Читайте также:  Реле регуляторы автомобильные самодельные

На основании генетических исследований индукции β-галактозидазы, участвующей в клетках Е. coli, в гидролитическом расщеплении лактозы Франсуа Жакоб и Жак Моно в 1961 г. сформулировали гипотезу оперона, которая объясняла механизм контроля синтеза белков у прокариотов.

В экспериментах гипотеза оперона получила полное подтверждение, а предложенный в ней тип регуляции стали называть контролем синтеза белка на уровне транскрипции, так как в этом случае изменение скорости синтеза белков осуществляется за счёт изменения скорости транскрипции генов, т.е. на стадии образования мРНК.

У Е. coli, как и у других прокариотов, ДНК не отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой. В процессе транскрипции образуются первичные транскрипты, не содержащие нитронов, а мРНК лишены «кэпа» и поли-А-конца. Синтез белка начинается до того, как заканчивается синтез его матрицы, т.е. транскрипция и трансляция протекают почти одновременно. Исходя из размера генома (4×106 пар нуклеотидов), каждая клетка Е. coli содержит информацию о нескольких тысячах белков. Но при нормальных условиях роста она синтезирует около 600-800 различных белков, а это означает, что многие гены не транскрибируются, т.е. неактивны. Гены белков, функции которых в метаболических процессах тесно связаны, часто в геноме группируются вместе в структурные единицы (опероны). Согласно теории Жакоба и Моно, оперонами называют участки молекулы ДНК, которые содержат информацию о группе функционально взаимосвязанных структурных белков, и регуляторную зону, контролирующую транскрипцию этих генов. Структурные гены оперона экспрессируются согласованно, либо все они транскрибируются, и тогда оперон активен, либо ни один из генов не «прочитывается», и тогда оперон неактивен. Когда оперон активен и все его гены транскрибируются, то синтезируется полицистронная мРНК, служащая матрицей для синтеза всех белков этого оперона. Транскрипция структурных генов зависит от способности РНК-полимеразы присоединяться к промотору, расположенному на 5′-конце оперона перед структурными генами.

Связывание РНК-полимеразы с промотором зависит от присутствия белка-репрессора на смежном с промотором участке, который называют «оператор». Белок-репрессор синтезируется в клетке с постоянной скоростью и имеет сродство к операторному участку. Структурно участки промотора и оператора частично перекрываются, поэтому присоединение белка-репрессора к оператору создаёт стерическое препятствие для присоединения РНК-полимеразы.

Читайте также:  Регулятор частоты вращения эрчм30т4 01

Большинство механизмов регуляции синтеза белков направлено на изменение скорости связывания РНК-полимеразы с промотором, влияя таким образом на этап инициации транскрипции. Гены, осуществляющие синтез регуляторных белков, могут быть удалены от оперона, транскрипцию которого они контролируют.

Источник



Классификация генов. Свойства и функции генов.

date image2017-12-14
views image9313

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Ген как элементарная единица наследственной информации выполняет определенные функции и обладает определенными свойствами.

Функции генов:

· хранение наследственной информации;

· управление биосинтезом белка и других веществ в клетке;

· контроль за развитием и старением клетки.

Свойства генов:

· дискретность: один ген контролирует один признак;

· специфичность: каждый ген отвечает строго за свой признак;

· стабильность структуры: гены передаются из поколения в поколение не изменяясь;

· дозированность действия: один ген определяет одну дозу фенотипического проявления признака;

· способность к мутированию (изменению структуры);

· способность к репликации (самоудвоению);

· способность к рекомбинации (переходу из одной гомологичной хромосомы в другую).

Функциональная классификация генов

Все гены делятся на три группы:

· cтруктурные – контролируют развитие признаков путем синтеза соответствующих ферментов;

· регуляторные– управляют деятельностью структурных генов;

· модуляторные – смещают процесс проявления признаков в сторону его усиления или ослабления, вплоть до полной блокировки.

Разновидности генов

Наряду с приведенной ранее функциональной классификацией генов существуют и другие их разновидности: псевдогены, онкогены и мобильные гены.

Псевдогены (ложные гены) – нуклеотидные последовательности в молекуле ДНК, сходные по строению с известными генами, но утратившие функциональную активность.

Онкогены – нуклеотидные последовательности в молекуле ДНК, присутствующие в хромосомах нормальных клеток, способные активизироваться под влиянием факторов внешней среды и продуцировать белки, вызывающие рост опухолей.

Мобильные(прыгающие) гены – гены, не имеющие постоянной локализации не только в хромосоме, но и в пределах хромосомного набора клетки. Понятно, что перемещения генов влияют на их экспрессию – ранее не активные гены могут активизироваться, и наоборот. Некоторые ученые считают, что эти гены играют важную роль в эволюции. Видимо, возникновение таким путем отдельных видов (в результате переноса информации от вида к виду) действительно возможно.

Читайте также:  Газовые регуляторы высокого давления газа

Источник

Какие бывают виды генов?

Классификация генов: гены структурного синтеза РНК, регуляторы. Свойства генов: дискретность, стабильность, лабильность, полиаллелизм, специфичность плейотропия.

Ген — это функциональная и структурная единица наследственности живых организмов.Генпредставляет собой участок ДНК, который задает последовательность определённого полипептида либо функциональной рубенонулеиновой кислоты (РНК).

Структурные гены — уникальные компоненты генома, которые представляют единственную последовательность, которая кодирует определённый белок или некоторые разновидности рубенонуклеиновых кислот (РНК).

Регулятор (ген R), регулирует процесс транскрипции структурных генов. Ген — регулятор кодирует синтез специфического аллостерического белка — репрессора, который имеет два центра связывания: один узнает определенную последовательность нуклеотидов на участке ДНК, называемом оператором (ген О), другой — взаимодействует с эффектором.

В отличие от гена — оператора, гены-регуляторы расположены на некотором расстоянии от структурных генов (продукты регуляторных генов — репрессоры являются свободно диффундирующими белковыми молекулами).

Ген-оператор расположен рядом со структурным геном (генами) и служит местом связывания репрессора.

Свойства генов:

  • Дискретность — несмешиваемость генов;
  • Стабильность — способность сохранять структуру;
  • Лабильность — способность многократно мутировать;
  • Множественный аллелизм — многие гены существуют в популяции во множестве молекулярных форм;
  • Аллельность — в генотипе диплоидных организмов только две формы гена;
  • Специфичность — каждый ген кодирует свой признак;
  • Плейотропия — множественный эффект гена;
  • Экспрессивность — степень выраженности гена в признаке;
  • Пенетрантность — частота проявления гена в фенотипе;
  • Амплификация — увеличение количества копий гена.

Источник