Структурата на еукариотна структурния ген

Структурните гени наречени ДНК сегменти, кодиращи протеин вериги, тРНК и рРНК.

Повечето еукариотни гени имат "мозайка" структура екзон-интрон.

Екзоните - части от гена, кодиращ полипептид структура.

Интрони - части от гена, кодиращ полипептид не структура. Тяхната роля не е напълно ясно, най-вероятно те са въвлечени в процеса на генетична рекомбинация, както и в процесите на регулиране на изразяване.

Брой на екзон-интрон възли в гена, може да варира от 0 до 50. вобулацията размер повече характеристика на интрони - от 20 до повече от 10 000 т.к.

Регулаторните елементи могат да бъдат разположени извън мястото на транскрипция и се споделя от множество гени:

- Промотори - сайтове на РНК полимераза закрепване

- подобрители на транскрипцията - подобрители

- шумозаглушители - транскрипционни затихватели

- изолатори - ограничители въздействието съседни регулаторни елементи

Генът е ДНК последователност на нуклеотиди в размер от няколко стотин до милион базови двойки в която генетичната информация е кодирана на първичната структура на белтъка (и броя на аминокиселинна последователност). Гените са основните дискретни единици на наследственост. Възпроизвеждане и ген ефект пряко свързани с процеса на матрица. В момента, генът се счита като единица на работа на наследствен материал. химична основа на ген е ДНК молекула.

Гените са разделени на структурни, регулаторни и модулатори гени.

Структурните гени съдържат информация за структурата на протеин (полипептид) и рибонуклеинова киселина (рибозомна и транспорт), генетичната информация се осъществява в процеса на транскрипция и транслация, или само transkriptsii.U човек е около 30000 структурни гени, но само част от тях се експресира. Размери на гени варират от 250 бд до 2200 нд Ltd.

Общоприетият модел на структурата на гена - структурата на екзон-интрон:

Екзон -postedovatelnost ДНК. който е представен в зрелия РНК. Като част от ген трябва да присъства поне един екзон (тРНК гени, хистон). Максималният брой на екзона в ген, представен myshech титан-Nogo протеин - 364 екзон. Средната ген съдържа 8 екзони.

• иницииране на транскрипция фактор 5 -ACTT (Т / С) TG-3 'част от първия екзон.

• фактор прекратяване на транскрипцията (по-малко от определена последователност) е част от последния екзон.

Интрон - ДНК последователност. Включени сред ekzonamn. не е част от зрелия РНК. Интрони имат специфични нуклеотидни последователности, които определят границите си с ekzonamn: при 5 'край - GU последователност в 3' края -AG. Интрони съдържат регулаторни елементи на генна експресия и могат да кодират регулиране РНК (Mirna).

Сигнал за полиаденилиране -AAGAAA 5-W "е част от последния екзон започва веднага след стоп кодона (ТАА, TAG, TGA). Поли (А) иРНК сайтове защита от разграждане.

Регулаторните елементи - промотор, подобрители, заглушители, изолатори - могат да бъдат разположени извън мястото на транскрипция и се споделят от множество гени.

• промотор (от английски промотора -. Активатор, ускорител) - последователност цис-регулиране на 5-областта на гена, който определя мястото на свързване на РНК полимераза и интензитет (честота) на мРНК транскрипция. Той съдържа кутията TATA за свързване на основен фактор TEQD транскрипцията. Проксималната TATA кутия съдържа кутия GC (5'-GGCiCGG-3 ') и Saag кутията (Z'-SS'AAT-W ") за допълнителни свързване специфични протеини, които активират генната експресия. Активирането на промотора е не само достатъчно за експресията на гена за физиологично значително ниво.

Подобрители (от английски език благоприятстват-засилват.) -цис-pozitiznye регулаторни елементи и шумозаглушители (от английски тишина -. Успокоим) - цис-отрицателни регулаторни елементи се състоят от 6-12 нуклеотиди взаимодействат специфично с протеини. Подобрители свързват активаторни протеини и увеличаване на експресията на гена.

Заглушители репресори се свързват към протеини и инхибират генната експресия. Подобрители и шумозаглушители са разположени в 5'- или 3'-flankirukltsih порции нитрона на. Активност не зависи от тяхната ориентация или местоположение. Освен това, те могат да бъдат най-големи разстояния от промотор (няколкостотин PI) и взаимодейства с него, поради образуването на ДНК вериги.

Изолатори (английски MAR -. Прикрепване Matrix региони). Форма дискретни функционални домени - Хромозоми линия ограничаване влиянието на съседните регулаторни елементи. Съставът може да включва специфични бримкови последователности контролиращи локус (Engl LCR -. Локус контрол област) - (. Фигура 1-2) положителни цис елементи, регулиращи активността на няколко гени.

Благодарение на мястото на свързване - интрон организация на гените са предпоставки за алтернативно свързване. Алтернативно splaysing- процес "изрязване" различни интрони от първичния РНК транскрипт резултат от единичен ген може sintezirovatsya различни протеини. Алтернативен сплайсинг явление възниква при бозайници при синтеза на различни антитела, въз основа на имуноглобулинови гени.

65. Класификацията на гени

Чрез място локализация на гени в клетки отличават структури, разположени в хромозомите на ядрото, ядрени и цитоплазмени гени гени, чиито локализация е свързана с хлоропласти и митохондрии.

Като функционални значение отличава: структурни гени, характеризиращи се с уникални последователности от нуклеотиди, кодиращи техните протеинови продукти, които могат да бъдат идентифицирани чрез мутации функция на протеина счупване, и регулаторни гени - нуклеотидна последователност не кодиращи специфични протеини и извършващи регулиране ген действие (инхибиране, повишена активност и др.).

Ефектът върху физиологичните процеси на клетката се отличават: пагубни условно пагубни, supervitalnye гени мутаторни гени antimutator гени и други.

Следва да се отбележи, че всички биохимични и биологични процеси в организма са под контрола на ген. По този начин, клетъчното делене (митоза, мейоза) се контролира от няколко десетки гени; група от гени наблюдава възстановяване на генетично увреждане на ДНК (ремонт). Онкогени и гени - туморни супресори са включени в нормални процеси клетъчното делене. Индивидуалното развитие на организма (онтогенията) се контролира от стотици гени. Мутации в гена водят до променени протеинови продукти на синтез и смущения на биохимични или физиологични процеси.

Хомеотични мутации в Drosophila право да разкриват наличието на гени, чиито нормалната функция е да се избере или поддържане на определен начин на ембрионално развитие, което е последвано от клетката. Всеки път на развитие се характеризира с експресия на специфичен набор от гени, ефектът от което води до появата на крайния резултат: .. очите, гърдите главата, корема, крила, краката и т.н. изследвания bithorax Drosophila генен комплекс американски генетик Люис показва, че гигантски клъстер от тясно свързани гени, е необходимо за нормалната сегментирането на гръдния кош (гръден кош) и корема (корема), чиято функция. Тези гени се наричат хомеобокс. Хомеобокс гени са подредени в групи от ДНК и упражняват техните ефекти са стриктно последователно. Такива гени са намерени при бозайници, и те имат висока степен на хомоложност (сходство).

66. Разликата в структурата на прокариоти и еукариоти.

В прокариоти, няма сърцевина, кръгова ДНК (пръстен хромозома) е разположен в цитоплазмата (цитоплазмата наречен Нуклеоидът сайта). В еукариоти, са изготвени ядрото (ДНК се отделя от цитоплазмата на ядрената обвивка).

1) От прокариоти не разполагат с ядрото, не митоза / мейоза. Прокариоти се размножават чрез разделяне на две.

2) В прокариоти, от органели са само рибозом (малки, 70S) и еукариотни рибозоми изключение (голяма, 80S) има много други органели: митохондриите, ендоплазмения ретикулум, центъра на клетката и т.н.

3) клетка на прокариотни клетки е много по-ниски еукариоти: диаметър 10 пъти по обем - 1000 пъти.

Клетките на всички живи организми (всички природни царства) съдържат плазмената мембрана, цитоплазмата и рибозомите.

Транскрипция при еукариотите

Определения: The ядърце - място на образователните рибозоми субединици, наблюдавани при светлинен микроскоп. Ядрото може да бъде няколко нуклеоли. Магистър рРНК гени се наричат nucleolar организатор. Basal транскрипционни фактори - протеини, необходими за иницииране на транскрипция. Подобрители - ДНК секвенции, които повишават транскрипция във взаимодействието със специфични протеини. Заглушители - ДНК последователност, транскрипция отслабват взаимодействие с протеини.

В еукариоти, процесите на транскрипция и транслация са разделени във времето и пространството (транскрипция - в ядрото излъчване - в цитоплазмата). В еукариоти, има специализирана РНК полимераза. В ядро тип 3 изолирани РНК полимерази на: РНК полимераза I - синтезира рРНК (с изключение 5SrRNK). РНК полимераза II - иРНК и синтезират някои sPHK. РНК полимераза III - синтезира tPHK някои sPHK и 5SrPHK. РНК полимераза субединици се различават по броя им състав аминокиселина, и зависимостта на магнезий и манганови катиони. За РНК полимерази I и III, необходима за съотношението [Mn2 +] / [Mg2 +] = 2. за РНК полимераза II - [Mn2 +] / [Mg2 +] = 5. Най-забележителната разлика - чувствителност към # 945 - amanitin (бледо гъба токсин). Той подтиска действието на РНК полимераза II при концентрация от 10-8 М и РНК полимераза III (в концентрация от 10-6 М). РНК полимераза Аз всъщност чувствителни към този токсин. В допълнение към полимерази на ядрена РНК в еукариоти има РНК полимераза хлоропласти и митохондрии. Те са кодирани в ядрото, а не в съответните органели. Органелите образувани техните tPHK, рРНК и рибозомни протеини.

Както образувани рибозоми рРНК гени на еукариоти са налични в количество от 10 до 105 копия в различни видове (105 земноводни). При хора - 300 гени, които са кодирани rRNK.Vse рибозомни гени, различни от рибозомни РНК гени, 5S, близо заедно (т.е., подредени един след друг) и образуват множество клъстери. Първо се синтезира про-рРНК последвано от узряване форма 28S, 18S и 5,8SrRNK.Interfaznye хромозома в светлинен микроскоп не се вижда. Всеки ген proribosomal РНК се транскрибира едновременно от няколко РНК nolimerazami и веднага започва protsessing.Na електронен микроскоп снимка показва картината "коледната елха". Синтезиран иРНК в ядрото готов да се качи на рибозомите в цитоплазмата, където се синтезират белтъци на рибозомите, които излизат до мозъка на костите и са объркани за "Дървото клоните" .Obrazuyutsya субединицата на рибозомите. В същото време стотици хиляди рибозомни субединици са еукариотни ядро.

Характеристики на еукариотна транскрипция. Единицата за транскрипция в еукариоти е един ген, а не оперон, като prokariot.Operator, като такъв, не. Промоторът е, но е организирана inache.Na разстояние -25 т.к. 1 нуклон. е кутията TATA. Нейната позиция определя точката на започване на транскрипцията. И на разстояние от -60-80 т.к. е TSAAT кутия, която не е абсолютно необходимо, но е налице над най genov.Rasstoyanie TSAAT между TATA и голяма и РНК полимеразата не е в състояние да покрие цялата oblast.TsAAT призната им протеин и TATA - svoim.Pomimo тях има няколко протеини наречен базално фактори transkriptsii.Bazalnye транскрипционни фактори, необходими за иницииране на транскрипция от трите ядрена РНК polimerazami.Dlya всеки ген, кодиращ протеин, който има усилватели (подобрители). Подобрители - не е непрекъсната последователност от нуклеотиди. Има така наречените модули - отделна част от подобрител. Същите модулите могат да бъдат намерени в различни подобрители. За всеки набор от модули е уникален подобрител. Модули - тази къса последователност не е повече от 2 навивки на спиралата (20 ВР), които могат да бъдат пред, зад или дори в рамките на гена. По този начин, М1 + М2 + M4 + МЗ - едно средство за усилване, но тя се състои от 4 модула. Всички 4 модула са признати от техните протеини, и те са седнали на ДНК, да си взаимодействат един с друг. Ако клетката съдържа всички съответни протеини, ДНК е прикрепена към определена част на конформацията на тРНК и започва синтез. Всички соматични клетки на многоклетъчни еукариотен организъм имат същия набор от гени. Защо е диференцирана и специализирани клетки? Фактът, че всички гени работят във фонов режим и нямат нивото на изразяване на фенотипа. Само се изразяват тези гени, при което всички модули са признати от техните усилващи протеини и тези протеини взаимодействат един с друг. Освен подобрители има заглушители (шумозаглушители). С подходящ набор от протеинова експресия на отделни гени в клетката може да бъде огнище

Механизъм иРНК съзряване

Обща информация: пратеник рибонуклеинова киселина РНК, съдържаща информация за първичната структура (аминокиселинна последователност) на протеини - (иРНК синоним - информационна РНК иРНК.). иРНК се синтезира основава на ДНК по време на транскрипция, последвано от своя страна, се използва по време на транслация като матрица за синтеза на протеини. По този начин иРНК играе важна роля в "проява" (израз) на гени.

Структура (лат transcriptio -. Пренаписвайки) - синтеза на РНК с помощта на ДНК като шаблон срещащи се във всички живи клетки. С други думи, това е прехвърляне на генетична информация от ДНК РНК.

Gene Expression - е процес, чрез който генетична информация от ген (ДНК нуклеотидна последователност) се превръща във функционален продукт - РНК или протеин. Някои етапи на генна експресия могат да се контролират: транскрипция, транслация, и РНК сплайсинг етапа на пост-транслационни модификации на протеини.

Цепене - процес, при който предварително тРНК на отстранени части не кодираща протеин, наречен интрони; секвенции, които остават, носят информация за структурата на протеина и са наречени екзони. Понякога продукти съединяване на пре-иРНК може да бъде свързан по различни начини, което позволява един ген да кодира няколко протеини. Този процес се нарича алтернативно свързване.

Translyayatsiya - синтеза на протеини от аминокиселини на информация шаблон (шаблон) РНК (иРНК, тРНК), рибозомна прилагане.

Корпус: Жизненият цикъл на молекулата на иРНК започва своето "чете" с ДНК матрица (транскрипция) завърши разграждането му на отделни нуклеотиди. тРНК молекула по време на живота си може да претърпи различни модификации на синтеза на протеини (превод). Еукариотните иРНК молекули често изискват сложна обработка и транспорта от ядрото - поставя синтеза на иРНК на рибозомата, където е предаване, докато прокариотна тРНК молекула не изисква синтеза на РНК и тяхното конюгат с протеиновия синтез.

Транскрипция се провежда чрез полимераза ензим РНК, която изгражда, съгласно принципа на допълване, копиране ДНК област въз основа на една от нишките на двойната спирала. Този процес, както в еукариоти и прокариоти е организирана по същия начин. Основната разлика между про- и еукариоти е еукариотна РНК полимераза по време на транскрипция е свързан с тРНК обработка ензими, така че те имат обработката на иРНК и транскрипцията може да се извършва едновременно. Краткотрайна нетретирани или третирани частично транскрипционни продукти се нарича предварително иРНК; След завършване на лечението - зрял иРНК.

МРНК съзряване. Eukaryotic предварително иРНК подложи интензивни модификации. Така транскрипция настъпва едновременно с добавянето на 5 'край на РНК молекула специално модифицирани нуклеотиди (капачка), отстраняването на някои части на РНК (снаждане), както и добавяне към 3'-края на аденин нуклеотиди (т.нар poliadeninovy или поли (А) - опашка). Обикновено тези промени пост-транскрипционно иРНК еукариотна наречени "обработка на иРНК."

Ограничението на първата стъпка в обработката иРНК. Това се случва, когато се синтезира транскрипт достига дължина от 25-30 нуклеотида. Веднага след като се присъедини капачката на 5'-края на преписа да го свърза капачка-свързващ комплекс CBC (свързващ комплекс инж. Cap), която остава свързана към иРНК за приключване на обработката и важно за всички следващи етапи. В процеса на съединяване на пре-иРНК, кодираща протеин не се заличава последователности - интрони. Полиаденилиране необходимо за транспортиране повечето иРНК в цитоплазмата и предпазва молекулата на иРНК от бързо разграждане (увеличава тяхната полуживот). Лишени от поли (А) РНК -uchastka молекула (например, вирус), бързо се унищожават в цитоплазмата на еукариотни клетки рибонуклеази.

След приключване на цялата обработка стъпки иРНК се скринират за липсата на преждевременни стоп-кодони, тогава става пълно шаблон за превод. капачка разпознаваеми фактори цитоплазмата иницииране, протеини, отговорни за спазване на иРНК рибозома poliadeninovy опашка свързано със специална поли (А) -свързващ протеин PABP1.

Освен това е налице процес на превод.