Строение гена.
Строение гена.
Ген – это участок ДНК, коллинеарно кодирующий определенный белковый или нуклеиновый продукт.
Ген – это участок ДНК, несущий определенную генетическую информацию.
У человека примерно от 50 тыс. до 100 тыс. генов (из них ~ 5 тыс. охарактеризованы, а около 2 тыс. картированы – т.е. нанесены на карты хромосом).
Ген может быть представлен десятками, сотнями или тысячами пар нуклеотидов.
С функционально-генетической точки зрения, гены классифицируют на 3 группы:
Структурные гены – кодируют структуру белков, а также кодируют последовательность нуклеотидов в молекулах т-РНК и р-РНК.
Регуляторные (функциональные) гены – контролируют и направляют работу структурных генов.
Гены–модуляторы. К ним относятся гены–ингибиторы (или супрессоры), которые подавляют функции других генов, гены–интенсификаторы, которые усиливают функции других генов.
Программирование синтеза белка в клетке
Процессинг – вся совокупность реакций, в результате которых из незрелой
м РНК формируется зрелая м-РНК, он включает удаление начальных участков про-м РНК (соответствующих промотору и оператору), удаление участков, переписанных с интронов, а также сплайсинг (сшивание) участков, переписанных с экзонов.
Зрелая м-РНК соединяется со специфическими белками, которые способствуют отделению ее от ДНК-матрицы и транспортируют ее к ядерной мембране, м-РНК выходит в цитоплазму.
Далее следует трансляция – перевод информации с последовательности нуклеотидов м-РНК на последовательность аминокислот белковой молекулы.
зрелые м-РНК – к рибосомам
Кодон – три смежные нуклеотида м-РНК, кодирующие одну аминокислоту.
Доставка аминокислот осуществляется с помощью т-РНК.
Молекулы т-РНК имеют 2 активных центра: к одному из них с помощью ферментов присоединяются аминокислоты аминоацил т-РНК.
Второй активный центр – антикодон.
Синтез белка происходит в большой субъединице, где имеется два центра:
Трансляция включает следующие стадии:
инициация – начало синтеза
элонгация – наращивание полипептидной цепи
терминация – окончание синтеза
Полирибосома – совокупность м-РНК с несколькими рибосомами, одновременно находящимися на ней.
Синтез белка заканчивается, когда рибосома доходит до терминизирующего кодона. Это кодоны: УАГ, УАА, УГА.
а триплет АУГ является стартовым кодоном, с него начинается трансляция.
После окончания синтеза белка рибосома распадается на малую и большую субъединицу. Белковая молекула по ЭПС поступает в ту часть клетки, где она необходима
Ф!
Е!
Среднее время жизни одной молекулы и-РНК от 2 минут в бактериальной клетке до нескольких дней в клетках высших организмов.
Биосинтез белка может быть нарушен под влиянием факторов среды.
Например, при повышении содержания ионов Mg++ в рибосоме нарушается нормальное считывание генетического кода.
Антибиотик “тетрациклин” связывает Mg, и малая и большая субъединицы не могут соединиться в единую рибосому.
“Стрептомицин” вызывает ошибки в считывании кода.
Бактериальные токсины и голодание вызывает диссоциацию полисом на рибосомы.
Весь процесс биосинтеза белка идет четко, строго упорядоченно и очень быстро.
Например, для построения белка, состоящего из 146 аминокислот, требуется лишь четверть секунды.
Лечебное действие ряда антибиотиков основано на подавлении синтеза белка у возбудителя болезни.
Для лечения многих болезней необходимы различные биологически активные вещества. При выделении их из тканей человека возникает опасность загрязнения полученного материала различными вирусами (гепатит В, иммунодефицита человека и др.). Кроме того, эти вещества производятся в небольших количествах и являются дорогостоящими. Биологически активные вещества животного происхождения низкоэффективны из-за несовместимости с иммунной системой больного человека. Только развитие новой отрасли – генной инженерии помогло обеспечить получение чистых биологически активных веществ в больших количествах и по более доступной цене.