Structura genei structurale eucariot

Genele structurale numite ADN lanțuri proteice segmente de codare, ARNt și ARNr.

Cele mai multe gene eucariote au „mozaic“ structura exon-intron.

Exonii - porțiuni ale genei care codifică structura polipeptidică.

Introni - porțiuni ale genei care nu codifică structura polipeptidică. Rolul lor nu este foarte clar, probabil, acestea sunt implicate în procesele de recombinare genetică, precum și în procesele de reglementare a expresiei.

Numărul de intersecții exon-intron din gena poate varia de la 0 la 50. Dimensiunea Wobble mai caracteristic intronilor - de la 20 la mai mult de 10000 bp

Elementele de reglementare pot fi localizate în afara site-ului de transcriere și care urmează să fie utilizate de mai multe gene:

- Promotori - situsuri de atașare a ARN polimerazei

- promotori de transcriere - Potențiatorilor

- amortizoare de zgomot - atenuatoare de transcriere

- elemente de reglementare limitatoare de impact adiacente - Izolatori

O genă este o secvență ADN de nucleotide în mărime de la câteva sute la un milion de perechi de baze, în care informația genetică este codificată pe structura primară a proteinei (și numărul de secvență de aminoacizi). Genele sunt unitățile de bază discrete de ereditate. Redarea și gena efect direct legate de procesul de matrice. In prezent, gena este considerată ca o unitate de exploatare a materialului ereditar. Baza chimică a genei este o moleculă de ADN.

Genele sunt împărțite în gene structurale, de reglementare și modulatori.

Genele structurale conțin informații despre structura proteinei (polipeptida) și acizi ribonucleic (ribozomale și transport), informația genetică este implementată în procesul de transcripție și translație, sau numai persoana transkriptsii.U are aproximativ 30.000 de gene structurale, dar numai o parte din ele este exprimat. Dimensiunile genelor variaza de la 250 bp până la 2200 bp Ltd.

Modelul general acceptat al structurii genei - structura exon-intron:

DNA Exon -postedovatelnost. care este reprezentat în ARN matur. Ca parte a genei trebuie să fie prezent cel puțin un exon (gene ARNt, histone). Numărul maxim de exoni dintr-o genă a reprezentat myshech proteina titan-Nogo - 364 exon. Gena medie conține 8 exoni.

• factor de inițiere a transcripției 5 -ACTT (T / C) TG-3 „parte a primului exon.

• factor de terminare a transcrierii (mai puțin de o anumită secvență) este o parte a ultimei exonului.

Intron - o secvență de ADN. Inclus printre ekzonamn. nu face parte din ARN matur. Introni au secvențe de nucleotide specifice care definesc limitele lor cu ekzonamn: la capătul 5 „- secvența GU la capătul 3“ -AG final. Introni conțin elemente de reglementare ale expresiei genei și pot codifica ARN de reglementare (Mirna).

Un semnal de poliadenilare -AAGAAA 5-W „este o parte a ultimei exon începe imediat după codonul stop (TAA, TAG, TGA). Poli (A) locuri de ARNm protejat de degradare.

Elementele de reglementare - promotor, amelioratori, amortizoare de zgomot, izolatori - pot fi localizate în afara sitului transcrierii și să fie împărtășite de gene multiple.

• promotor (de la promotorul englezesc. - Activator, accelerator) - cis reglementare secvență în 5 -region a genei care determină locația atașamentului ARN polimerazei și intensitatea (frecvența) a transcripției ARNm. Acesta conține caseta TATA pentru legarea primară factor de transcriere TEQD. cutie proximală TATA conține caseta GC (5'-GGCiCGG-3 ') și caseta SAAG (Z'-SS'AAT-W') pentru proteinele de legare specifice suplimentare care activeaza expresia genelor. Activarea promotorului nu este doar suficient pentru exprimarea genei pentru un nivel semnificativ fiziologic.

Intensificatori (din limba engleză amplifica îmbunătățesc.) -c-pozitiznye elemente și amortizoare de zgomot de reglementare (din tăcerea engleză -. Calm) - elemente de reglare-cis negativ constau din 6-12 nucleotide interacționează în mod specific cu proteinele. Intensificatorii lega proteine activator și crește expresia genei.

Amortizoarele represori se leaga de proteine si inhiba expresia genelor. Intensificatori și amortizoare de zgomot sunt situate în 5'- sau 3'-flankirukltsih porțiuni nitrona. Activitatea nu depinde de orientarea sau locația lor. Mai mult, ele pot fi la distanțe mari de promotor (câteva sute de PI) și să interacționeze cu ea datorită formării de bucle ADN.

Izolatori (în engleză MAR -. Regiuni de atașare de matrice). Form domenii funcționale distincte - cromozomi influenta bucla constrângătoare a elementelor de reglementare adiacente. Compoziția poate include secvențe specifice de buclă de control locus (Engl RLC. - regiunea Locus-control) - (. Figura 1-2) Elementele cis pozitive care reglementează activitatea mai multor gene.

Datorită exonul - organizarea intron de gene sunt premise pentru despicare alternative. Alternativ, procesul splaysing- „tăierea“ diferite intronilor din transcriptul ARN primar care rezultă dintr-o singură genă poate sintezirovatsya proteine diferite. Fenomenul despicare alternative apare la mamifere în sinteza diferitelor anticorpi pe baza genelor imunoglobulinei.

65. Clasificarea genelor

Prin loc localizarea genelor în celulele disting structuri localizate in cromozomi nucleu, gene nucleare si gene citoplasmatice a caror localizare este legata de cloroplaste si mitocondrii.

Prin semnificație distins funcționale: gene structurale caracterizate prin secvențe unice de nucleotide care codifică produsele proteice care pot fi identificate prin mutații funcția proteinei de rupere, iar genele de reglementare - ale secvenței nucleotidice care nu codifică proteine specifice și care realizează acțiunea genei reglare (inhibare, crescută activitate și colab.).

Efectul asupra proceselor fiziologice ale celulei se disting:, gene supervitalnye condițional letale mutatoare gene antimutator gene si altele.

Trebuie remarcat faptul că orice procese biochimice și biologice din organism sunt sub controlul unei gene. Astfel, diviziunea celulară (mitoza, meioză) este controlat de mai multe zeci de gene; grup de gene monitoriza recuperarea ADN-ului daune genetice (reparații). Oncogene și genele - Suprimarea tumora sunt implicate in procesele normale de diviziune celulară. Dezvoltarea individuală a organismului (ontogenie) este controlat de mai multe sute de gene. Mutațiile în genele conduce la produse proteice modificate de sinteză și perturbarea proceselor biochimice sau fiziologice.

mutatii homeotice in Drosophila permis sa dezvaluie existenta unor gene a căror funcție este de a alege sau de a menține un anumit mod de dezvoltare embrionară, care este urmat de celula. Fiecare cale de dezvoltare se caracterizează prin exprimarea unui set specific de gene, efectul care duce la apariția rezultatului final: .. Ochii, capul în piept, abdomen, aripi, picioare, etc Cercetare bithorax complex gena Drosophila geneticianul american Lewis a aratat ca un grup gigant de gene strâns legate, a cărei funcție este necesară pentru segmentarea normală a pieptului (torace) si abdomen (abdomen). Aceste gene sunt numite homeobox. Genele homeobox sunt aranjate în grupuri de ADN și exercita efectele lor sunt strict secvențial. Aceste gene sunt gasite la mamifere, și au o mare omologie (similaritate).

66. Diferența în structura procariote și eucariote.

In procariote, nu există nici un nucleu, ADN circular (cromozom inel) este localizat direct în citoplasmă (citoplasmă numită situl nucleoid). In eucariotelor, au elaborat nucleul (ADN-ul este separat de citoplasmă prin pachetul nuclear).

1) Deoarece procariote nu au nucleul, nu mitoza / meioză. Procariotele reproduce prin împărțirea în două.

2) La procariote, din organite sunt doar ribozom (mici, 70S) și ribozomi eucariote, cu excepția (mari, 80S), există multe alte organite: mitocondriile, reticulul endoplasmic, centrul celulei etc.

3) Celula de celule procariote este eucariotele mult mai mici: diametru de 10 ori volumul - de 1000 de ori.

Celulele tuturor organismelor vii (toate regnurile naturii) conțin membrana plasmatică, citoplasmă și ribozomi.

Transcrierea în eucariotelor

Definiții: nucleol - un loc de subunități ribozomilor educaționale observate la microscop. Miezul poate fi de mai multe nucleoli. Genele master ARNr se numesc organizator nucleolar. factori de transcripție Basal - proteine necesare pentru inițierea transcripției. Enhancers - secvențe de ADN care măresc transcripția în interacțiunea cu proteine specifice. - amortizoare de zgomot secvență ADN, transcriere slăbi interacțiunea cu proteine.

In eucariotelor, procesele de transcripție și translație sunt separate în timp și spațiu (transcriere - în miez de emisie - în citoplasmă). În eucariotelor, există ARN polimerază specializate. În miez de tip 3 polimerazele ARN izolate: ARN polimeraza I - sintetizeze rRNA (cu excepția 5SrRNK). ARN polimeraza II - ARNm și sintetiza unele sPHK. ARN polimeraza III - sintetizeze tPHK unele sPHK și 5SrPHK. subunități ale ARN polimerazei diferă în numărul, compoziția lor de aminoacizi și dependența de magneziu și cationi de mangan. Pentru ARN polimerazele I și III necesare pentru raportul [Mn2 +] / [Mg2 +] = 2. ARN polimeraza II - [Mn2 +] / [Mg2 +] = 5. Cea mai izbitoare diferență - sensibilitate la # 945; - amanitin (Toadstool toxina pal). Se suprimă funcționarea ARN polimerazei II la o concentrație de 10-8 M și ARN-polimerazei III (la o concentrație de 10-6 M). ARN polimeraza fapt am sensibil la această toxină. In plus fata de polimerazele ARN nuclear în eucariotele există ARN polimerazei cloroplaste și mitocondrii. Ele sunt codificate în nucleu și nu în organitele respective. Organitele format tPHK, ARNr și ribozomale proteinele lor.

Ca gene ARNr ribozom formate din eucariotele sunt prezente într-o cantitate de la 10 până la 105 de copii din diferite specii (105 amfibieni). La om - 300 gene, care sunt codificate de gene rRNK.Vse ribozomale altele decât gene ARN ribozomal 5S, aproape împreună (de exemplu, dispuse una după alta) și formează o pluralitate de clustere. În primul rând sintetizat pro-ARNr urmată de o maturare formă 28S, 18S si 5,8SrRNK.Interfaznye cromozomiale la microscop lumina nu este vizibil. Fiecare ARN gena proribosomal transcris simultan de mai multe nolimerazami ARN-ului și imediat începe protsessing.Na microscop electronic fotografie prezinta pictura „pomul de Crăciun.“ Sintetizat ARNm în nucleu gata să vină pe ribozomi în citoplasmă unde proteinele sunt sintetizate ribozomale care merg la miez și sunt confundate despre „copac ramuri“ .Obrazuyutsya subunității ribozomale. În același timp, sute de mii de subunități ribozomilor sunt nucleul eucariotă.

Caracteristici de transcriere eucariote. Unitatea de transcripție la eucariote este o singură genă, mai degrabă decât operon, cum ar fi prokariot.Operator, ca atare, nu. Promotorul este, dar este organizat inache.Na distanta -25 bp +1 nucleon. este caseta TATA. Poziția sa definește punctul de inițiere a transcrierii. Și la o distanță de -60-80 bp este box TSAAT, ceea ce nu este absolut necesar, dar este prezentă în cea mai mare genov.Rasstoyanie TSAAT între TATA și mari și ARN polimeraza nu este capabil să acopere întregul oblast.TsAAT recunoscut proteina lor si TATA - svoim.Pomimo acestea există mai multe proteine numita bazal factori de factori de transcriere transkriptsii.Bazalnye necesari pentru inițierea transcripției prin toate cele trei ARN polimerazami.Dlya nucleară orice genă care codifică o proteină care are o intensificatori (amplificatori). Amplificatorii - aceasta nu este o secvență continuă de nucleotide. Sunt așa-numitele module - o parte separată a amplificatorului. Aceleași module pot fi găsite în diverse amplificatori. Pentru fiecare set de module este potențiator unic. Module - această secvență scurtă nu este mai mult de 2 rotații ale spiralei (20 bp), care poate fi în fața, în spatele sau chiar în interiorul genei. Astfel, M1 + M2 + M4 + MOH - un potențiator, dar este format din 4 module. Toate cele 4 module sunt recunoscute de proteinele lor, iar ei stau pe ADN-ul, interacționează unele cu altele. Dacă celula conține toate proteinele relevante, ADN-ul este atașat la o anumită parte a conformației ARNm și începe sinteza. Toate celulele somatice ale unui organism eucariot pluricelular au exact același set de gene. De ce este diferențiată și celule specializate? Faptul că toate genele lucrează în fundal și nu au nivelul de exprimare fenotipica. Numai acele gene sunt exprimate in care toate modulele sunt recunoscute de proteinele lor enhancer și aceste proteine interacționează unele cu altele. Pe lângă intensificatori au amortizoare de zgomot (atenuatoare). Cu un set adecvat de exprimare a proteinei de gene individuale in celula poate fi vatra

Mecanism mRNA maturizării

acid ribonucleic mesager ARN, care conține informații privind structura primară (secvență de aminoacizi) a proteinelor -: Prezentare generală (ARNm sinonim - ARN mesager ARNm.). ARNm este sintetizat pe baza ADN-ului în timpul transcripției, urmată, la rândul său, este utilizat în timpul traducerii ca șablon pentru sinteza proteinelor. Prin aceasta ARNm joacă un rol important în „manifestare“ (expresie) a genelor.

Aranjament (lat transcriptio -. Rescrierea) - sinteza ARN folosind ADN ca matriță care apar in toate celulele vii. Cu alte cuvinte, este transferul de informatii genetice de la ADN la ARN.

Gene Expression - este procesul prin care informația genetică dintr-o (secvență de nucleotide ADN) gena este transformată într-un produs funcțional - ARN sau proteine. Unele etape ale expresiei genelor pot fi controlate: transcripția, translația și despicare ARN pas modificări posttranslaționale ale proteinelor.

Matisirea - un proces în care pre-ARNm porțiuni îndepărtate nu codifică o proteină, numită introni; Secvențele care rămân, transporta informații despre structura proteinei și sunt numite exoni. Ocazional produse matisarea pre-ARNm pot fi conectate în moduri diferite, permițând unei singure gene pentru a codifica mai multe proteine. Acest proces se numește despicare alternativă.

Translyayatsiya - sinteza proteinelor din aminoacizi pe informații șablon (template) ARN (ARNm ARNm), ribosomal implementat.

Corp principal: Ciclul de viață al moleculei ARNm incepe sa „citi“ cu un șablon ADN (transcriere) completează degradarea sa de nucleotide individuale. molecula de ARNm în timpul vieții sale pot suferi modificări diverse sinteza proteinelor (traducere). molecule de ARNm eucariotici necesită adesea prelucrarea și transportul complex din nucleu - plasează sinteza ARNm pe ribozomului, unde este difuzat, în timp ce molecula de ARNm procariote nu necesită sinteza ARN-ului și a conjugatului acestora cu sinteza proteinelor.

Transcripția este efectuată de ARN polimeraza de enzimă, care este construirea, în conformitate cu principiul complementarității, copie regiune ADN bazat pe una dintre catenele helix dublu. Acest proces atât în eukariote și procariote este organizat în același mod. Diferența principală dintre pro- și eucariotelor este ca ARN polimerază eucariotă în timpul transcripției este asociat cu enzime de prelucrare a ARNm, astfel încât acestea au procesarea ARNm și transcrierea poate avea loc simultan. Scurtă durată netratate sau produse de transcriere parțial tratate sunt numite pre-ARNm; după tratament complet - un ARNm matur.

MARN maturare. Eucariotă pre-ARNm suferă modificări intensive. Astfel, transcriere se produce simultan cu adăugarea la capătul 5“al nucleotidelor ARN molecula special modificate (PAC), eliminarea anumitor porțiuni de ARN (splice), precum și adăugarea la capătul 3 'al nucleotidelor adenina (așa-numitul poliadeninovy sau poli (A) - coadă). În general, aceste modificări ARNm posttranscriptional eucariot denumit „procesarea ARNm.“

Plafonarea primul pas în procesarea ARNm. Apare cand transcript sintetizat atinge o lungime de 25-30 nucleotide. Imediat după aderarea la capacul la capătul 5 'al transcriptului lui (complex ing. Cap de legare) legat de legare capac complex CBC, care rămâne legat de ARNm la finalizarea procesării și importante pentru toate etapele ulterioare. În procesul de despicare a pre-ARNm care codifică proteina nu se elimină secvențe - introni. Poliadenilare necesare pentru a transporta cele mai multe mRNAs în citoplasmă și protejează molecula de ARNm de degradare rapidă (crește timpul de înjumătățire). Lipsit de poli (A) ARNm -uchastka moleculă (de exemplu, virus), sunt distruse rapid în citoplasmă celulelor eucariote ribonucleazelor.

După finalizarea tuturor desfășurării fazelor ARNm ecranate pentru absența codoni stop premature, atunci devine un șablon complet pentru traducere. Capacelului recunoscut factorii de inițiere citoplasmei, proteine responsabile pentru aderarea la ARNm de ribozomi coadă poliadeninovy asociată cu un poli special (A) PABP1 proteină pA de legare.

În continuare există un proces de traducere.