1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Все типы матричных процессов I рода осуществляются на основе комплементарных межмолекулярных взаимодействий. При репликации, транскрипции и трансляции — это взаимодействия нуклеотидов, образующих пары А-Т (U) и G-C.16.11. ГеномикаРеальность современной теории гена находит подтверждение в развитии генной инженерии и биотехнологии, оперирующих не условными, а реальными генетическими единицами, необходимыми длясоздания организмов с новыми свойствами. Изучением полной первичной структуры носителей генетической информации у различныхвидов занимается новый раздел биологии, сформировавшийся в концеXX в., — геномика.
Решающую роль в возникновении геномики сыграла разработка и автоматизация методов секвенирования ДНК.Предметом геномики является секвенирование ДНК генома (структурная геномика), идентификация полного набора генов и других генетических элементов, исследование их взаимодействия в реализациигенетической информации (функциональная геномика), сравнениеft 467Глава 16.
Теория генахарактеристик геномов разных видов (сравнительная геномика). Геномика развивается в тесном взаимодействии с компьютерной биологией (она же системная биология). Геномика позволяет изучать дажегеномы микроорганизмов, не культивируемых в лаборатории, выделяя и секвенируя ДНК из природных условий: микробных ассоциатов,симбиотических систем и т. д. Это — область метагеномики.Вопросы к главе 161. Дайте определения понятиям аллель, сайт, локус.2.
Ген а может находиться в трех аллельных формах: а1, а2 и а3.Напишите генотипы и фенотипы возможных компаундов ирезультаты скрещивания их между собой, если а1 > а2 > а3.3. Имеются два ауксотрофных мутанта дрожжей с одинаковыми фенотипами.
Как узнать, аллельны или неаллельны мутации?4. Среди мутантов дрожжей, ауксотрофных по лизину, выявленымутанты по генам lysl, lys2, lys7, lys8. Каков фенотип их гибридовс тремя тестерными штаммами: lys2; lys7; lysl lys715. Четыре мутанта дрожжей, ауксотрофные по гистидину, в тесте нааллелизм дали следующие результаты:Мутанты1 24Тестеры3++his2+ ++his3+++his4Установите, в каких генах произошли исследуемые мутации(«+» — рост гибрида на среде без гистидина, «-» — отсутствие роста гибрида на среде без гистидина).6. Постройте карту гена методом делеционного картирования, есликонцы делеций расположены:Д1______________________————Д О ___________________________ДЗа результаты рекомбинации точковых мутаций с делециями:Делеции1Точковые мутации32Д1++Д2++ДЗПримечание.
«+» — наличие рекомбинации, «-» — ее отсутствие.—--4-———+468 ftЧасть 4. Структура и функция гена7. На карте локализованы точковые мутации: 1-5-8-4-3-7-2-6.Изобразите на этой карте делеции: Д 1, Д2, ДЗ, если с указаннымиточковыми мутациями они рекомбинируют следующим образом:ДелецииТочковые мутации12345678Д1-+++-++-Д2+----+--дз+--++--+Примечание. «+» — наличие рекомбинации, «-» — ее отсутствие.8.
Перечислите основные свойства генетического кода.9. Какие факты указывают на триплетность генетического кода?10. Сколько аминокислот содержит белок, если кодирующая частьсоответствующего ему гена состоит из 3 ООО нуклеотидов?11. Последовательность нуклеотидов в иРНК: AAUUACGUCAAUUAC.Какой пептид закодирован в этой матрице? Что случится, еслимежду 9-м и 10-м нуклеотидами произойдет вставка урацила?12. Последовательность аминокислот в полипептидной цепи: Глн,Цис, Три, Асн, Мет. В результате мутации получена новая последовательность: Арг, Вал, Гли, Тре, Трп. Какая это мутация? Каковапоследовательность нуклеотидов в иРНК мутанта и дикого типа?13 Азотистая кислота вызывает замены пар оснований в ДНК, которые приводят к изменениям иРНК: С —►U, А —> G. В результате действия азотистой кислоты в одном из участков цепи ДНКпроисходит замена триплета, кодирующего аргинин, на триплет,кодирующий глутамин.
В другом случае заменяется триплет, кодирующий аргинин, на триплет, кодирующий лизин. Какие триплеты содержат мутант и дикий тип?14. У мутанта с измененным кодоном для 9-й аминокислоты изо-1цитохрома С дрожжей Ф. Шерман наблюдал появление следующих аминокислотных остатков в положении 9: Тир, Сер, Лей,Глу, Лиз, Глн в результате реверсий. Какой кодон возник у исследованного мутанта и что он кодирует, если у дикого типа 9-яаминокислота — Глу?15.
Почему гены эукариот редко экспрессируются в клетках бактерий?16. Что такое геномика?Глава 17. Регуляция действия гена17.1. Дифференциальная активность генов.Различные уровни регуляции17.2. Регуляция транскрипции у бактерий17.3. Оперон17.4. Регуляция транскрипции у эукариот17.5. Интерференция РНКВопросы к главе 1717.1. Дифференциальная активность генов.Различные уровни регуляцииДифференциальная экспрессия генов, т. е. регуляция их активности в зависимости от сигналов, поступающих извне, может происходить на уровне любого известного матричного процесса: репликации,транскрипции, трансляции, а также в процессе созревания иРНК иполипептидных цепей, образующихся в результате трансляции.Дифференциальная репликация отдельных участков генетического материала известна у прокариот и у эукариот.
Индукция и последующая репликация профага X (см. гл. 10) представляют собой примердифференциальной репликации у бактерий. Амплификацию экстрахромосомных копий ДНК, кодирующей рРНК, наблюдали в ядрышкахооцитов многих животных, а также при мегаспорогенезе растений. Амплификация рДНК заключается в том, что одна из копий повторяющейся рДНК покидает хромосому — область ядрышкового организатораи затем многократно реплицируется по механизму катящегося кольца(см. гл.
10). Этим достигается усиленный синтез рибосом в ооците,обеспечивающий ранние этапы развития после оплодотворения яйцеклетки. Известно, что сперматозоид вносит в зиготу только ядерныйматериал, и первые стадии дробления вплоть до гаструлы обеспечиваетцитоплазма, а следовательно, и рибосомы яйцеклетки.В гигантских хромосомах слюнных желез двукрылых наблюдается усиленная политенизация отдельных участков хромосом. Самообразование политенных хромосом указывает на то, что репликацияв различных соматических клетках происходит не одинаково.
Обэтом же свидетельствует и сравнение репликонов — единиц репликации различных соматических клеток. Размеры репликонов в ходедифференцировки тканей изменяются.470 ftЧасть 4. Структура и функция генаДифференциальная транскрипция генов в онтогенезе хорошо заметна при образованиихромосом типа ламповых щеток23(см. гл. 4, рис.
4.10, а также гл.16, рис. 16.11). Петли ламповыхощеток, возникающие на стадии, диплотены, активно транскриi'i бируются, что хорошо видно наV,) электронно-микроскопическихпрепаратах ооцитов амфибий и645птиц.Рис. 17.1. Образование пуфа, или кольцаДругой яркий пример дифБальбиани, в политенной хромосоме наференциальной транскрипциипоследовательных стадиях развития (1-6) связан с образованием так назыличинки хирономуса (по W.
Beerman, 1952) ваемых пуфов, или колец Бальбиани, в гигантских хромосомахдвукрылых. Пуфы — это характерные вздутия определенных дисков политенных хромосом, образующиеся в результате локальнойдекомпактизации в них ДНК, сопровождающейся активной транскрипцией, на что указывает интенсивное включение 3Н-уридина врайоне пуфов на препаратах политенных хромосом (рис. 17.1).Пуфирование тех или иных дисков характерно для стадии развитияличинки. Образование и исчезновение пуфов регулирует внутренняясреда организма в соответствии со стадией развития.
Если слюнныежелезы личинки дрозофилы пересаживать более молодым или болеестарым личинкам, то картина распределения пуфов меняется в соответствии с той, которая характерна для возраста реципиента (рис. 17.2).Одним из важных регуляторов образования пуфов и, следовательно, дифференциальной транскрипции генов у насекомых являются стероидные гормоны, в частности гормон линьки — экдизон. Показано также влияние белков, синтезированных болееранними пуфами, на развитие более поздних пуфов.
Подробнеемеханизмы регуляции транскрипции будут рассмотрены в следующем разделе.Изменение структуры хроматина, его декомпактизация, наблюдаемая при образовании пуфов, также является одним из условий,обеспечивающих дифференциальную активность генов.Дифференциальная трансляция, т. е. синтез белка только наопределенных иРНК или регуляция синтеза белка на одной и той жеиРНК, показана для РНК-содержащих бактериофагов Е.
coli, а такжеГлава 17. Регуляция действия генаft 471при синтезе глобинов на стабильных иРНК безъядерных ретикуло71 С-Ецитов млекопитающих. В последнем случае показано, что избытокгемина стимулирует синтез глобина. Гемин инактивирует белок,который репрессирует, т. е. «запрещает» синтез а- и 0-цепей глобина. На этой же модели показано, что некоторые фракции тРНКиграют роль модуляторов, задающих темп трансляции. тРНКмодуляторы служат лимитирующим фактором в трансляции,«узнавая» какой-либо уникальный кодон иРНК.
Гипотеза модулятора была предложена в началеТрансплантация60-х годов XX в. Г. Стентом.слюнной железыВозможность дифференциальной трансляции основываетРис. 17.2. Изменение характерапуфирования в хромосоме D. melanogaster ся на существовании стабильныхиРНК, а также на сохранениив результате пересадок слюнных железиРНК в цитоплазме в виде инболее молодым личинкам (по Н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
