Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Это, в частности, проявляется в возникновении и отборе патогенных микроорганизмов, устойчивых к определенным антибиотикам, и в разрастании популяций клеток злокачественных опухолей, устойчивых к действию противоопухолевых препаратов при применении последних в качестве химиотерапевтических средств для лечения онкологических заболеваний. Рассмотренные процессы — репликация, транскрипция, репарация и мутагенеэ — не исчерпывают всего многообразия событий, происходящих с молекулами ДНК в ходе выполнения ими функций носителя наследственной информации.
Наряду с ними молекулы ДНК могут претерпевать различные перестройки. Например, установлено, что в зародышевых клетках участки гена, кодирующие вариабельные и константные области цепей иммуноглобулинов, располовкены значительно дальше друг от друга, чем в зрелых В-лимфоцитах, продуцирующих антитела, Это означает, что в ходе дифференцировки стволовых клеток в направлении, приводящем к формированию В-лимфоцитов, происходит сближение соответствующих участков генов, т. е. перестройка молекул ДНК в хромосомах, несущих гены иммуноглобулинов. При дифференцировке тех же стволовых клеток, приводящей к формированию эритроцитов, у млекопитающих на заключительной фазе вообще происходит полная элиминация ДНК.
Среди различных перестроек, претерпеваемых молекулами ДНК в составе живых организмов, особенно важной и повсеместно распространенной является пожоловичная репо.обиначия. Суть этого процесса состоит в том, что две идентичные или близкие по своей первичной структуре двунитевые ДНК объединяются в единую четырехнитевую структуру, в которой оказываются сближенными достаточно протяженные идентичные участки обеих исходных структур, и эти структуры обмениваются своими фрагментами. Схема такого обмена приведена на рис.47. Видно, что фрагмент а, находившийся до акта рекомбинации в составе двуните- 170 ой ДНК вместе с фрагментом 6, оказывается связанным с фрагментом 6, при- вой вместе с раг надлежащим до этого второй двунитевой ДНК, р а агмент а'этой ДНК, наобо- т, объединяется с фрагментом 6 первой из двунитевых структур.
Рот, ъеди Ферментные системы клеток, с помощью кагор ущ ых ос ествляется гомологич- вя екомбинация, и тем более лежащие в основе рекомбинации молекулярные события еще недостаточно изучены. Основные сведения р ц о и о ессах комбинаблю ения за возникновением и получены генетическими методами путем на д новых комбинаций наследуемых признаков в потомств . стае.
Если агменты а, а' и Р 6, 6' попарно неидентичны и н и несут различающуюся генетическую информацию, то после реком инаци бинации должны появиться особи, обладающие одновременно , соответствующими информации, содержавшейся во фрагментах а и признаками, соотв 6', и/или признаками, определяемыми информацией, сво ственно а и6. В качестве примера можно привести результаты р пе вого экспе имента, в кото- Ром была доказана рекомбинация у бактерий.
Бактериальные клетки, содержан в нитев ю ДНК, в некоторых специальных случаях могут объединяться попарно (конъюгировать) с перед ачей части НК от актериия является п оявлением половою опора бактерии-реципиенту. Такая конъюгация дон тся как женские, а процесса у актерий, б, причем клетки-реципиенты рассматриваю ке- е ипиенте в таком случае воз- клетки-доноры — как мужские клетки.
В клег р ц можна гомологичная реком инация. б . В описываемом эксперименте использовали два штамма . со т. д Е > '. О ин штамм имел дефект в одном из генов, ответственных за биосинтез аминокислот изолейцина и треонина, р , и мог асти только на среде, содержащей эти аминокис инокислоты. У другого штамма была повреждена система бпосинтеза мегионина и витамина биотина, д ходима среда, содержащая е жащая эти компоненты. После смешения суспензий этих бактерий в условиях, агоприятств ,ющих конъюгации и тем самым рекомбина- ции, среди последующих генераци ыли й б ли обнаружены потомки, способные расти па среде, лишенной всех четырех и р е ечисленных соединений. Это означает, что в ия с об азованием ДНК, получившей некоторых клетках произошла рекомбинация р от одного из исходных штаммов н еповрежденный участок, ответственный за гого — часток, обеспечивающий синтез синтез треонина и изолейцина, а от друг — у метионина и биотина.
Рекомбинация у эукариотических кл х клеток была выявлена генетическими метом на юдения рм хромосом. Этот процесс дами, а в отдельных случаях и путем на ых клеток, на первой фазе которого две пары происходит при созревании половых кл шеста ющей репликации, вместо того хромосом, образовавшиеся в результате пред у еткам как это имеет место при обычном чтобы разойтись по двум дочерним клетка зе предварительно объединяются в единую структуру клеточном делении — митозе, предвари и.
то создает благоприятные условия для пекото ыми гомологичиыми сегментами. гомологичной реком инации, к пы, была открыта задолго до выяснения рекомбинации у бактерий и получила название кроссищооера. еком инац . Р бинация сама по себе не создает новых генов, одна- ко и результате нее возникают н икают новые комбинации признаков, которые могут и естественном отборе, так и в селекцион- о«азаться весьма существенными как при ес пых работах, 5.2. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД И фо нформация о последовательности аминокислот в полипептидной б но цепи елка, программируемого информационной РНК, записана в молекуле этой РНК, а следовательно, и в соответствующем участке одной из цепей ДНК, в виде последовательности копирующих эти аминокислоты трин~".теоти н~".
теотидных фрагментов— кодоиов. Необходимость как минимум трех нуклеотидо укл гидов для кодирования каждой из 20 аминокислот, формирующих первичную полипептидную цепь прн биосинтезе белков, вытекает из очевидных арифметических соображений: ив каждый из четырех нуклеотндов по отдельности, ни 15 мыслимых динуклеотндных фрагментов не могут однозначно кодировать 20 аминокислот. Соответствие между 54 ходоками и 20 аминокислотами, участвующими в биосинтеэе полипептидных елей на Ц рибосомах, получило название генетического кода. Первое доказательство самого факта с уществования генетического кода и первый шаг к его расшифровке были получены в эксперименте Ниренберга и Матгеи.
Эти авторы показали что на ибосо рибосомах в присутствии всех компонентов, необходимых для биосинтеза белка, и построенной полностью из фрагментов уридин-5'-монофосфата полиуридиловой кислоты в качестве информационной РНК,синтезируется полифенилаланнн. Отсюда следовало, что фенилаланин кодируегся несколькими, скорее всего тремя остатками уриднловой кислоты, т. е, кодоном для фенилаланина является тринуклеотид й% (в этом параграфе в табл.
5.2 символы межнуклеотидных фосфатов или заменяющие их черточки опущены). Полная расшифровка генетического кода стала возможной в результате успехов, достигнутых в работах Корана по синтезу олигорибонуклеотидов, что позволило получить весь кабо к р одонов. Было найдено, что в присутствии каждого иэ кодонов, за исключением кодонов 611, 016 и 061, с рибосомами связывается тР К, несущая определенную аминокислоту. Этим все кодоны были приведены в соответствие с одной из 20 аминокислот. В дальнейшем сравнение первичных структур многих ДНК или мРНК и независимо установленных структур программируемых ими белков подтвердили правильность проведенной расшифровки кода н продемонстрировали его практически полную универсальность.
Найдены лишь немногочисленные п име ы р р организмов, у которых используется генетический код, незначительно отличающийся от универсального. П олная структура генетического кода приведена в табл. 5.2. Уже из соотношения 54 кодона на 20 аминокислот сле ет ду , что код должен быть вырожденным, т. е.
о дной аминокислоте должно соответствовать несколько водопое. Как ви но из така. д така. 5.2, распределение аминокислот по кодонам весьма неравномерно. Трем аминокислотам — лейцину, серину и аргннину — соответствует по шесть кодонов, пяти аминокислотам — глицину аланину у, валину, пролину и треонину — по четыре, изолейцину — три кодона, лизину, аспартату, аспарагину, глутамату, глутамину, фенилаланину, тирозину, гнстидину и цистеину — по два, а метионину и триптофану — по одному кодоиу. Три кодона — 611, 616 и 661 — не соответств ют ни о — у дней из аминокислот.
Они являются сигналами для прекращения синтеза полипептидной цепи: их называют ходока.аи-тер.еикаторажи. В восьми сл чая у х природа кодируемой аминокислоты однозначно определяется первыми двумя нуклеотидами кодона: ЮС вЂ” серии, АС вЂ” треонин, 60 — лейцин, 66 — валин, СС вЂ” пролин, 66 — аргинин, 66 — алании и 66 — глицин. В большинстве остальных случаев природа кодируемой аминок кислоты определяется 172 Т а б л и ц а 5.2.Генетический код Амино- Кодом Амино- кислота Колон Ко дон Амино- кислота Нодон Амино- кислота кислота ПА11 РЬе ПАС ПАС ПАА ПСА 11ОО ПСО САП СОС САС Сис СОА САА ССА С11А СОО САС АО11 ААП АС11 А1Л1 АСС ААС АСС Пе А11С ТЬг АОА ААА АСА А0А АОО ААС АСС МеС А!ЗС ОО П САП ОСП О00 ОАС ОСС О1у ОО А ОАА ОСА ОБА ОО О ОАО ОСО первыми двумя нуклеотидами кодоиа и тем, является ли третий нуклеотид пури- новым или пиримидиновым.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
