Особенности организации генов про- и эукариот. Строение оперона прокариот. Регуляторные области и структурные гены. Активатор, промотор, о

   Процесс состоит из двух стадий, протекающих в активном центре фермента. На первой стадии в результате взаимодействия аминокислоты и АТФ образуется аминоациладенилат, на второй – аминоацильный остаток переносится на соответствующую тРНК. 
Ход реакций:

1.Аминокислота (R) +АТФ + фермент (ER ED) R (аминоацил-аденилат)+ФФН

2.ER (аминоациладенилат) + тРНКR  Аминоацил-тРНК + АМФ + EDR 
АРСазаR

Суммарное уравнение: 

    Аминокислота (R) + тРНКR + АТФ аминоацил-тРНКR + АМФ + ФФН

   Эфирная связь между аминоацилом и тРНК является высокоэнергетической, энергия используется в синтезе пептидной связи.

   Так образуются в цитоплазме клетки все необходимые для биосинтеза белка активированные аминокислоты, соединенные с соответствующими им адапторами − разнообразные аминоацил-тРНК (аа-тРНК ).

17

    Терминатор (ДНК) — последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как сигнал к прекращению синтеза молекулы РНК и диссоциации транскрипционного комплекса.

 

 

 

Стартовый кодон, терминатор

 

   Триплеты UAG, UAA и UGA являются кодонами-терминаторами, на которых синтез белка останавливается. Ни для одного из кодонов- терминаторов не найдено соответствующей тРНК . Это исключает возможность механизма терминации с участием специальной тРНК, которая узнает терминатор для прекращения белкового синтеза. Вместо этого существуют сигнальные белковые факторы, которые вступают в действие как раз в тот момент, когда рибосома доходит до кодона-терминатора. Таким образом, терминирующие кодоны являются знаками пунктуации, механизм действия которых отличается от механизма действия кодонов, детерминирующих аминокислоты.

   Кодон терминации обязательно присутствует в конце кодирующей части каждой природной мРНК. Вне рамки считывания триплеты UAA, UAG и UGA в пределах кодирующей последовательности мРНК встречаются часто. Поэтому обычно случайный сдвиг рамки в процессе элонгации не может привести к синтезу очень длинного неправильного полипептида и чаще всего приводит к скорой терминации этой неправильной трансляции. В некодирующих участках мРНК, включая межцистронные участки полицистронных РНК, частота терминирующих триплетов обычно также высока.

   Терминирующий триплет в рамке считывания может появиться в кодирующей части мРНК в результате мутации. Например, замена G на A в триптофановом кодоне (UGG) приводит к появлению либо UAG, либо UGA; замена C на U в глютаминовых кодонах (CAA и CAG) приводит к появлению либо UAA, либо UAG. Такие мутации называются "бессмысленными" (nonsense); появление UAG обозначается как " янтарная" мутация , UAA - " охровая ", а UGA - "опал" . Другая мутация, изменяющая антикодон какой-либо тРНК так, что он становится комплементарным nonsense-кодону может привести к супрессии nonsense-мутации .

   В митохондриальном генетическом коде кодоны-терминаторы другие.

 

 

 

 

18

 Заключение:

    Прокариоты – это организмы, в клетках которых отсутствует оформленное ядро. Его функции выполняет нуклеоид (то есть «подобный ядру»); в отличие от ядра, нуклеоид не имеет собственной оболочки.

   Тело прокариот, как правило, состоит из одной клетки. Однако при неполном расхождении делящихся клеток возникают нитчатые, колониальные и полинуклеоидные формы (бактероиды). В прокариотических клетках отсутствуют постоянные двумембранные и одномембранные органоиды: пластиды и митохондрии, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и их производные. Их функции выполняют мезосомы – складки плазматической мембраны. В цитоплазме фотоавтотрофных прокариот имеются разнообразные мембранные структуры, на которых протекают реакции фотосинтеза. Иногда их называют бактериальными хроматофорами.

   Специфическим веществом клеточной стенки прокариот является муреин, однако у некоторых прокариот муреин отсутствует. Поверх клеточной стенки часто имеется слизистая капсула. Пространство между мембраной и клеточной стенкой служит резервуаром протонов при фотосинтезе и аэробном дыхании.

   Размеры прокариотических клеток изменяются от 0,1-0,15 мкм (микоплазмы) до 30 мкм и более. Большинство бактерий имеет размеры 0,2-10 мкм. У подвижных бактерий имеются жгутики, основой которых служит белки флагеллины.

   Главная количественная особенность генетического материала эукариот –  наличие избыточной ДНК. Этот факт легко выявляется при анализе отношения числа генов к количеству ДНК в геноме бактерий и млекопитающих. Если средний размер гена бактерий 1500 пар нуклеотидов (п.н.), а длина кольцевой молекулы ДНК хромосомы Е. coli и В. subtilis составляет свыше 1 мм, то в такой хромосоме могут разместиться около 3 тысяч генов.

19

   Примерно такое число генов было экспериментально определено у бактерий по числу типов иРНК.

   Если это число умножить на средний размер гена, то получится, что около 95% генома бактерий состоит из кодирующих (генных) последовательностей. Остальные 5%, по-видимому, заняты регуляторными элементами. Иная картина наблюдается у эукариотических организмов. Например, у человека насчитывают приблизительно 50 тысяч генов (имеется в виду только суммарная длина кодирующих участков ДНК – экзонов). В то же время размер генома человека 3×109(три миллиарда) п.н. Это означает, что кодирующая часть его генома составляет всего 15…20 % от тотальной ДНК.

   Существует значительное число видов, геном которых в десятки раз больше генома человека, например некоторые рыбы, хвостатые амфибии, лилейные. Избыточная ДНК характерна для всех эукариот. В этой связи необходимо подчеркнуть неоднозначность терминов генотип и геном. Под генотипом следует понимать совокупность генов, имеющих фенотипическое проявление, тогда как понятие генома обозначает количество ДНК, находящееся в гаплоидном наборе хромосом данного вида.

 

 

 

 

 

 

20

Список литературы:

1. Авраменко И.Ф. Микробиология.  М. :Колос.- 1979.-176 с.

2. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология. М.:Агропромиздат.- 1987.-336 с.

3. Бакулина Н.А. Микробиология. М.:Медицина.-1976.-325 с.

4. Сингер М., Берг П. Гены и геномы в 2-х т. Т 2. М.: Мир.- 1988.-391 с.

5. Коничев А.С. Молекулярная биология. М.: Издательский центр Академия.-2005-400 с.

6. Блохина И.Н. Геносистематика бактерий.  М.: Наука.- 1976.-151 с.

7. Граммов Б.В. Строение бактерий.  Л.: Издательство ЛГУ.- 1985.-190 с.

8. Пехов А.П. Генетика бактерий.  М.:Медицина.-1977.-407 с.

9. Стент Г.С. Молекулярная генетика.  М.:Мир.-1981.-646 с.

10. Рис Э., Стернберг М. Введение в молекулярную биологию: От клеток к атомам.  М.: Мир.- 2002.-142 с.

11. Сергеева Г.М., Пашкова Е.И. Руководство для самостоятельной работы студентов по молекулярной биологии. Петропавловск: СКГУ им. М.Козыбаева.-2008.-234 с.

12. Хесин Р.Б. Непостоянство генома. М.:Наука.-1984.-472 с.

13. Под ред. Й. Ленглера, Г. Древса, Г. Шлегеля. Современная микробиология. Прокариоты.  М.: Мир.- 2005.-469 с.

14. Ю.П.Алтухова. Современное естествознание. Энциклопедия.  М.: Магистр-Пресс.- 2000.-343 с.

21