1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 79
Текст из файла (страница 79)
гл. 5),при фаговой инфекции в бактериальную клетку проникает почти чистая ДНК. Общее число пар нуклеотидов в ДНК фага Т4 составляет 1,8 х 105. Общая длина рекомбинационной карты Т4 равна1500%. Минимальная частота рекомбинации в опытах С. Бензерасоставляла 0,02 % (при пределе разрешающей способности рекомбинационного анализа 0,0001 %). Это соответствует приблизительно1.3 х 10-5 от всего генома Т4 (0,02 : 1 500 = 1,3 х Ю-5). Таким образом,можно показать, что с минимальной частотой рекомбинация происходила на расстоянии около двух нуклеотидных пар ( 1 , 8 х Ю 5 п .
н . х1.3 х Ю 5 = 2,34).В данном случае важна не столько конкретная цифра, полученная С. Бензером, сколько порядок величины — несколько нуклеотидов. В дальнейшем было показано, что рекомбинация может разделять соседние нуклеотидные пары. Проведя аналогичные расчеты,С.
Бензер показал, что и минимальный участок, изменяющийся врезультате мутации, измеряется немногими нуклеотидами.Сейчас очевидно, что рекомбинация может разделять соседниепары нуклеотидов, что наименьший участок ДНК, который изме-Глава 16. Теория гена$? 433счРис. 16.5. Перекрывающиеся делеции, концы которых картируются в локусе rll(по С. Бензеру, 1960)Проекции концов этих делеций делят локус rl l на 47 участков, которые, в свою очередь,разбиты на 7 более крупных участков делециями, представленными в верхней частирисунка. Дальнейшие объяснения в тексте434 ftЧасть 4. Структура и функция генауууУ t у fry1 I/И МA4dа *? *ъ -rA beА4с£А4ЬTJ r tAbb»1 У , , f У, тА '* *A4aА3\ ДЗЛ* 'UL*+* Х ****5c1АЗдАЗ/, > > r -r*t-r -г #■ -г"TTi"fА2шA2b А2с A 2dА2ш A2fАЗ*АЗв- dIP* *++УУ I Т » M f I *-mI^-г^т?.
i h I i .............Ё%A2h\Т+ДA6»2AbdAbc2А2дAbbIAbc■J* 'frjj i•SiSrSyf ,m>. «1^ ;,»»»,g|. .MttBBB9aB9b ВЮРис. 16.6. Карта локуса г//ф а га Т4, построенная С. Бензером.Каждый квадрат соответствует одной спонтанной мутацииняется при мутировании, — это пара нуклеотидов. По-видимому,по этой причине термины, введенные С.
Бензером для обозначенияединицы мутации (мутон) и единицы рекомбинации (рекон), не получили широкого распространения.С. Бензер попытался ревизовать и понятие «ген». Для отнесениядвух мутаций к одной или разным единицам функции он предложил использовать так называемый цис-транс-тест, изобретенныйЕ. Льюисом.
Согласно этому тесту, мутации попарно испытываютв гетерозиготе в двух конфигурациях: цис — когда обе мутации вгибриде происходят от одного родителя, и транс — когда они поступают в гибрид от разных родителей (рис. 16.7). Согласно С. Бензеру,если цис- и транс-гетерозигота имеют одинаковый (дикий) фенотип,то мутации затрагивают разные единицы функций, а если цис- итранс-гетерозиготы разного фенотипа (цис -— дикий, а транс — мутантный), то мутации затрагивают одну единицу функции, которуюон предложил называть цистроном.Сравнение рисунков 16.1 и 16.7 убеждает в том, что для рецессивных мутаций цис-транс-тест сводится к функциональному тесту нааллелизм Т.
X. Моргана и, таким образом, понятия цистрон и ген какединица функции совпадают.Глава 16. Теория генаКонфигурациямутацийв гетерозиготеРазные функциональныеединицы1ЦисЛ1ЛОдна функциональнаяединица111"' “ "W11Дикий тип1I11Дикий типТрансW11Ф 435W1ЧУ1■Дикий типЧУ1МутантРис. 16.7. Схема цис-транс-теста. Крестики — мутацииНесомненным достижением С. Бензера была разработка метода перекрывающихся делеций для внутригенного картирования, благодарякоторому стало возможным «насыщать» генетическую карту мутациями.
Он впервые перевел величины, измеряемые в генетическом анализе,в молекулярную размерность: сопоставил их с мономерами молекулыДНК. Итогом этой работы было разрешение кажущихся противоречиймежду критериями аллелизма. Стала очевидной их относительность,особенно в отношении рекомбинационного критерия аллелизма. Функциональный же критерий аллелизма сохраняет свою ценность с учетомвозможности межаллельной комплементации (см. гл.
2), т. е. он такжеотносителен и в строгом смысле должен применяться на достаточнобольшом статистическом материале. В дальнейшем будет показано, чтоотносительность функционального критерия аллелизма выражается нетолько в случае комплементарности аллельных мутаций, но и в случаенекомплементарности мутаций разных генов в оперонах (см. гл.
17).Таким образом, от моргановских представлений об однозначном соответствии результатов разных тестов (рекомбинационного и функционального) на аллелизм мы приходим к пониманию их относительностии необходимости комплексного применения.16.4.
Матричные процессы и действие генаВоспроизведение и действие генов непосредственно связано сматричными процессами, синтезом макромолекул — ДНК, РНК,белков. Мы уже рассматривали репликацию (в гл. 5) как процесс,ответственный за воспроизведение генетического материала. Обра-— ——----- Часть 4.
Струюпурд и функция генанаРис. 16.8. Схема реализации генетической информации в клеткеА, В, С — промежуточные продукты в метаболической цепищаясь к действию гена, рассмотрим транскрипцию, или синтез РНК,и трансляцию, или синтез белка.Именно в этих процессах и реализуется генетическая информация. Поэтому современная теория гена— детище молекулярнойгенетики — всецело опирается на успехи биохимии в изучении матричных процессов. С другой стороны, метод генетического анализавносит существенный вклад в изучение матричных процессов, которые так же, как и ступенчатые процессы, сами находятся под генетическим контролем (рис.
16.8).Согласно схеме рисунка 16.8 гены группы I контролируют черезэтапы транскрипции и трансляции структуру белков, участвующих вметаболических процессах. Гены группы II — это гены, ответственные за все матричные процессы. Они подразделены на две подгруппы: На и 116. Гены подгруппы Па отвечают за синтез рибосомныхи транспортных РНК, которые «обслуживают» процесс трансляции. Гены подгруппы 116, так же как и гены группы I, контролируютструктуру белков, но эти белки-ферменты и структурные белки «обслуживают» матричные процессы, т.
е. процессы воспроизведениягенетического материала (репликация) и реализации генетическойинформации (транскрипция и трансляция).Глава 16. Теория гена437Схема рисунка 16.8 иллюстрирует различную роль генов I и IIгруппы. Гены II группы — фактор интеграции всех жизненных процессов, контролирующий воспроизведение и экспрессию всех геновклетки. С этой их ролью связаны и особенности проявления их мутационных изменений. Мутационное блокирование того или иногоэтапа в цепи биосинтеза легко компенсирует добавка извне недостающего метаболита. Мутационные дефекты генов II группы компенсировать какими-либо метаболитами невозможно.
Кроме того, этимутации должны иметь несравненно более широкий плейотропныйэффект, нежели мутации генов I группы, поскольку они будут сказываться на воспроизведении или действии всех генов клетки. С такойособенностью связаны и специфические подходы к изучению геновII группы. Прежде всего это получение мутаций с условным проявлением (см. гл. 3): при изменении температуры, pH, осмотическогодавления и т. д. Кроме того, сама плейотропия генов группы II позволяет исследовать их как модификаторы генов группы I.16.5.
Транскрипция ДНКТранскрипцией называется синтез однонитевых молекул РНК надвунитевых молекулах ДНК. До недавнего времени считалось, чтоматрицей для синтеза РНК служит только одна нить ДНК, называемая смысловой нитью.В настоящее время известно, что значительная часть генома эукариотических организмов транскрибируется.
Так, у человека транскрибируется 90 % генома, у D. melanogaster в течение первых 24 часовразвития эмбриона транскрибируется более 85 %, у нематоды — более 70%, у дрожжей-сахаромицетов транскрибируется более 85%генома. При этом только небольшая часть генома эукариот кодируетбелки (например, 1,2% генома человека). Остальные транскриптыпредставляют собой РНК, не кодирующие белки (нкРНК). В ходе исследований транскриптомов различных эукариотических организмовидентифицированы новые классы нкРНК, которые не являются мРНКи значительно отличаются от хорошо охарактеризованных нкРНК,участвующих в трансляции (рРНК, тРНК).
Компьютерный анализтранскриптомов позволил предположить, что в геномах содержитсязначительная доля нкРНК, синтезируемых на антисмысловой цепиДНК. Так, например, у дрожжей есть от 1300 до 1500 последовательностей ДНК, характеризующихся антисмысловой транскрипцией.Как выяснилось, большая доля нкРНК играет важную роль в регуляции развития, дифференциации клеток и клеточной смерти вразличных организмах (см.
гл. 17, 18).438 ftЧасть 4. Структура и функция генаТранскрипция — первый этап реализации генетической информации. В транскрипции так же, как и в других матричных процессах, различают три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию.Фермент (или ферменты), осуществляющий этот процесс, называютДНК-зависимой РНК-полимеразой или просто РНК-полимеразой,которая проводит следующую реакцию:n, АТР+n2GTP+} | РНК-полимераза, Mg2+, ДНКn3UTP+П4СТРп, АМРn2GMP) +(n,+n2+n3+n4)PPi+/IHK.n3UMPп.4 СМРПри этом полимеризация полирибонуклеотида (РНК) происходитв направлении от 5'- к 3'-концу растущей цепи.Лучше всего изучена РНК-полимераза Е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
