Дж. Уилсон, Т. Хант - Молекулярная биология клетки - Сборник задач (1120987), страница 28
Текст из файла (страница 28)
' вател тРНК мито: века 1 после генам мРНЕ «таун ВСЕХ 1 гены после левой мРНЬ Ззкон «хвое' после, после, чем б кисло кукле~ указы терми г, с ь- а- гя тРНК>"а тРНКа«Р т, ю >И се зу УРНКА УРН Ка'В но, о.а>е- Цуххннн Кукуруза Шннназ Горох И Х М Х М Х М Х по >ях Рве. 7-23. Диаграммы гибридиза- цвв зонда из ДНК хлоропластов шпината с митоховдриальной ДНК в ДНК хлоропластов из цуккини, кукурузы, шпината н гороха (задача 7-35). Столбики с индексом «М» етвасатся к митохондриальным ДНК; с вндексом «Х» — к ДНК хтсропластов. Рестрикционные Чрвгыенты, с которыми гибри- иповалась стандартная ДНК, вемзавы как темные полосы. >го > нн нй ги пй о>к>оие >Е- та 22 .о>иц'ы ны Рве.
7-22. Расположение последо- вательностей нуклеотидов для тРНК и мРНК в трех местах ивтохонлрнального генома чело- века (задача 7-34). Подчеркнутые песледовательносги относятся к генам тРНК. Последовательности мРНК показаны под соответ- сшующнми генами. Средние части всех МРНК и соответствующие им швы опущены (точки). 5«Концы последовательностей находятся в левой части рисунка. 5«Концы всех иРНК ие модифицированы, а на 3«концах расположены ро!у(А)- «пюсты». Коднруемые белковые шкледовательносги указаны под вшшедовательносглми мРНК, при- чем буквенное обозначение амнно- шшлоты находитса под средним вука«стилом кодона, Знак «м> >мзывает местонахождение кодона термвнацни, Преобразование энергии; митохондрии и хпоропласты 97 тРНК>ео тРНК;>е 22Б22ААБААСАтхсссат......... Стсааасстайцйййтйхц днк АСАОАСССАО.........
СОСАААССОАААААААААА МРН К г 3 М Р е т * Белок хвхйхахтйдтоосасато......... стстаоаоссайахвхААА дн к АОООСАСАОО......... СОСОАОАОССААЧАААААА МРН К > 6 М А Н в * Белок А222йаавватосссстсх......... ттттсстсттцхйййхйхй дн к АООССССОСА......., . ООООССОСООАААААЗ>АЗ«А МРН К 7 М Р Ь Р В В * Белок 7-35 У высших растений ДНК хлоропластов весьма постоянна по размеру молекул (120 — 180 т. п.н.) и по последовательности генов.
В противоположность этому митохондриальные ДНК у растений чрезвычайно вариабельны по последовательности генов и размеру (от 218 т.п.н. у турнепса до 2400 т.п.н. у мускусной дыни). Частично эта вариабельность может быть результатом переноса ДНК из хлоропласгов в митохондрии. В одном из экспериментов по изучению переноса генетического материала между геномами органелл был использован определенный фрагмент рестрикции из хлоропластов шпината, который кодировал ген большой субьединицы фермента рибулозобисфосфат-карбоксилазы. В митохондриальном геноме этот ген не обнаружен.
ДНК митохондрий и хлоропластов выделяли из цуккини, кукурузы, шпината и гороха. Все препараты ДНК обрабатывали одной и той же рестриктазой и образовавшиеся фрагменты разделяли с помощью электрофореза. Затем фрагменты переносили на фильтр и гибридизовали с радиоактивным фрагментом-зондом, полученным из ДНК хлоропластов шпината. Результаты авторадиографии схематически представлены на рнс.
7-23. А. Трудно ли выделить митохондриальную ДНК, не загрязненную хлоропластной ДНК? Как в этих экспериментах контролируется степень загрязнения препаратов митохондриальной ДНК? Б. Какие из этих препаратов митохондриальной ДНК могли содержать ДНК хлоропластов? 7-3б Ваша коллега изучала два мутанта гриба Агеигозрога, называя их несколько причудливо ро)гу и рину. Скорости роста у обоих мутантов почти одинаковые, но гораздо ниже, чем у гриба дикого типа. Найти такое вещество, которое стимулировало бы скорость их роста, не удалось. С помощью биохимического анализа у каждого мутанта были обнаружены отличающиеся от нормы спектры поглощения Питохромов.
Для получения генетической характеристики мутантов их скрещивали с диким типом и друг с другом и определяли скорости роста потомков. Вашу коллегу результаты этих опытов привели в недоумение. Она объяснила, что при спаривании у Агеигозрога гаплоидные ядра родительских клеток сливаются, а затем делятся мейотически с образованием четырех гаплоидных спор, которые легко проверить на скорость роста. Вклады родительских клеток в диплоид 98 Глава 7 Таблица 7-4. Генетический анализ мутантов ?ч*еигшрога (задача 7-36) Гвбрвл Протонератецяаль- Оплодотворяющий ный родитель ролвтель Количество спор Медленный росз. Быегрый роет 1749 0 799 80! 1831 710 0 1389 1588 року Дикий тио ригг г Дикий тяп ро)гу рилу Дикий тнл року рииу х Днкнй тял х роьу х Дикий тял х рилу х рилу х року х Дикий тил х ройу х рилу 0 1334 850 793 О 754 1515 0 0 7-37 Мутанты дрожжей с нарушением функционирования митохондрнг растут на сбраживаемых субстратах, например на глюкозе, но и способны расти на несбраживаемых субстратах, например нг глицероле.
Ядерные и митохондриальные мутации можно рая познать методом скрещиваний. Почти 200 разных ядерных гено! идентифицированы с помощью комплементационного аналнв ядерных мутантов реШе (рег). Удивительно, что примерно в чет вертой части этих генов мутации затрагивают экспрессию одноп митохондриального гена нли их ограниченного набора, не блока руя экспрессию остальных. Например, у мутантов рег494 уровни всех известных продукте~ митохондриальных генов не отличаются от нормы, кроме урони субъединицы П1 фермента цитохромоксидазы (сохП1).
Однаи уровень и размеры мРНК, кодируюшей сохП1, остаются обычнн ми. Таким образом, следует предположить, что в экспрессии гещ кодирующего сох1П, есть некий посттранскрипционный этап, кото рый регулируется продуктом нормального гена РЕТ494. Эт! соединение может быть необходимо для поддержания трансляци мРНК, кодирующей сохП1, или для стабилизации сохП1 во врем сборки комплекса цитохромоксидазы.
Чтобы разобраться в этол были отобраны и проанализированы митохондриальные муташи приводящие к подавлению дефекта, вызванного мутацией рег491 Все эти мутации оказались делециями, при которых участог кодирующий сох1П, соединялся с нетранслируемым 5'-участкщ другого гена, как схематически изображено на рис. 7-24. А.
Каким образом зти результаты могут помочь при выборе межд двумя возможностями: потребностью в указанном продукте дя трансляции мРНК, кодирующей сохП1, и потребностью в нем дв стабилизации белка сохП1? Б. Каждая из митохондриальных делеций приводит к потере однон или более генов, необходимых для реализации функций мнп хондрий; несмотря на это, указанные выше штаммы дрожжа' неодинаковы: одна из них (протоперитецнальный родитель) дает ядро и цитоплазму, другая (оплодотворяющий родитель) дает с дел практически одно ядро — зто очень похоже на то, что происходит после в случае яйца и сперматозоида у высших организмов.
Как видно ш табл. 7-4, от «порядка» скрещиваний завися~ свойства потомков: такого явления ваша коллега никогда раньше не наблюдала. Можете ли вы объяснить зти результаты? Преобразование энергии: митохондрии и хлоролласты 99 Рас.7-24.
Схематическое представление митоховдриальиых мутаций с Лсвсцвямв, которые подавляют последствия яасрной мутации ре>494 (звплча 7-37). я до появления делеции ет ет ит из >в: Ген сок П! -з днк Ген Я мРНК Нетранспируемая одируюцти утасток пидерная поспедоватепьность на бьконце Депеция ай Б ПОСЛЕ ДЕ оединившиес» гены А и со» !П Комбинированная мРНК Кодируюцтий уяастон гена сон ПГ НетОанспнруемая яидерная посяедоватеяьность на аьконце гена Я содержат все нормальные митохондриальные мРНК и образуют нормальные колонии при выращивании на несбраживаемых суб- стратах.
Как это можно обьяснить? 7-38 ий нс на асюв иза >етого ки- гоа в ня ако :на, т о. те цяя ом, ,ив, )94. ок, юн кду Д ЛЯ для огб по ж ея Эволюционные теории трудно проверить на клеточном уровне, поскольку невозможно получить необходимые данные на ископаемых остатках.
Указания на эволюционное происхождение митохондрий и хлоропластов следует искать в живых организмах. Живые формы, сходные с древними типами, можно обнаружить и сегодня. Они являются удачными объектами для проверки эндосимбнотической теории происхождения митохондрий и хлоропластов. Например, плазматическая мембрана свободноживущих аэробных бактерий Рагасассих с?ел>тг>7>сала содержит дыхательную цепь, почти идентичную дыхательной цепи митохондрий млекопитающих как по типам представленных в них компонентов, так и по их чувствительности к таким ингибиторам дыхания, как антимицин и ротенон. И действительно, нет сколько-нибудь су>цественной особенности дыхательной цепи млекопитающих, которая отсутствовала бы у Рагасассик В этой бактерии собраны все те свойства мнтохондрнальной внутренней мембраны, которые по частям встречаются у других аэробиых бактерий.
Вообразите себя некоей протоэукариотической клеткой, полыскивающей все ценное для своей дальнейшей эволюции. Вы понаблюдали за клетками ргата-Рагасассах и поразились невероятно эффективному использованию ими кислорода для образования АТР. Имея такой источник энергии, вы беспредельно расширили бы свои возможности для дальнейшего развития. И тогда вы решаете напасть на ргага-Рагасассиа и заставить его работать на себя и своих гютомков. Вы хотите включить сто в свою цнтоплазму, питать его теми веществами, в которых он нуждается и пользоваться образуемой им АТР. Итак, однажды темной ночью вы подкарауливаете одинокий ргата-Рагасассиа, окружаете его своей плазматической мембраной и таким образом превращаете в свой новый цитоплазматический компартмент. К вашему облегчению ргаса-Рагасассия, по-видимому, наслаждается новой средой. Однако после целого дня ожидания вы не чувствуете прилива сил.
Какая ошибка вкралась в ваш замысел? Внутриклеточная сортировка макромолекул и сохранение клеточных компартментов Ковшартмеитация в клепсах высших орГаиизмов (МБК 8.1~ Укажите, какие из следующих утверждений правильные, а кз кие — нет. Если утверждение неверно, объясните, почему. В эукариотической клетке площадь поверхности плазматическо мембраны недостаточно велика, чтобы в ней могло разместитьа столько молекул связанных с мембранами ферментов, скольи требуется для поддержания всех жизненных функций, обеспечива емых мембранами в столь крупной клетке. Внутренние мембраны делят клетку на функционально специаль зированные компартменты, ограниченные замкнутыми непровв цаемыми мембранами. По площади поверхности и массе плазматнческая мембрана — эп минорная мембрана в большинстве эукариотических клеток.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
