| Главная » Готовые работы » Контрольные » Генетика |
Контрольная (Изменчивость, трансляция, прокариоты, гены, аллели, ферменты, участки)
| [ Скачать с сервера (85.5 Kb) ] | 30 Июн 2014, 19:07 |
| Задание 1. Молекулярные механизмы изменчивости. На молекулярно-генетическом уровне существует несколько механизмов изменчивости. Среди них – мутации генов – механизм непосредственного преобразования самих генов, находящихся в конкретной хромосоме. Установлено, что геном постоянно претерпевает разнообразные изменения. Несмотря на эффективность механизмов коррекции и репарации ДНК, часть повреждений или ошибок в ДНК остаётся. Изменения в последовательности пуриновых или пиримидиновых оснований в гене, не исправленные ферментами репарации, получили название «мутации». Одни из них остаются в соматических клетках, в которых они возникли, а другие обнаруживаются в половых клетках, передаются по наследству и могут проявляться в фенотипе потомства как наследственная болезнь. Мутации возникают в результате ошибок синтеза ДНК в процессе репликации или при репарации повреждений ДНК, вызванных разного рода внешними факторами. При этом механизме порядок расположения генов в хромосоме не изменяется. Мутации бывают: Геномный – изменение числа хромосом Хромосомные – общее число хромосом не меняется. Наблюдают перестройки хромосом, обычно видимые при микроскопическом исследовании. Генные – изменения затрагивают один кодон или небольшой отрезок гена. Генные, или точечные, мутации бывают в основном 3 видов: – замены, при которых одно азотистое основание в ДНК замещается на другое, что вызывает изменение в одном из кодонов мутантного гена. – вставки, обеспечивающие внедрение в молекулу ДНК одного или нескольких дополнительных нуклеотидов. Если мутация приводит к вставке в ген одной нуклеотидной пары или участка двухцепочечной молекулы ДНК с числом мономеров, не кратным 3, то это вызывает изменение считывания всех последующих кодонов, так как происходит сдвиг «рамки считывания» ДНК и нарушение соответствия между кодонами в ДНК и аминокислотами в конечном продукте – белке. Мутации со сдвигом «рамки считывания» индуцируют ингибиторы матричных синтезов – «интеркаляторы». Их большие плоские молекулы, похожие на обычные азотистые основания или пары оснований, встраиваются между двумя соседними парами оснований, в результате в ДНК появляется лишнее основание. В ходе репликации такой изменённой цепи ДНК в дочернюю нить в результате ошибочного спаривания с «интеркалированной» молекулой может встроиться дополнительный нуклеотид. – делеции (или выпадения) одного или нескольких нуклеотидов, при которых происходит укорочение молекулы ДНК. В образующемся белковом продукте в этом участке окажется пропущенной одна или несколько аминокислот, тогда как вся остальная аминокислотная последовательность будет соответствовать исходной молекуле. К другому типу механизмов можно отнести рекомбинацию генов, располагающих в конкретной хромосоме. Рекомбинации – обмен участками ДНК между гомологичными хромосомами при половом размножении. При этом сами гены не изменяются, а происходит перемещение генов с одного участка хромосомы на другой или же обмен генами между двумя хромосомами. Это так называема классическая рекомбинация генов. Ген или части генов могут перемещаться из одного места хромосомы в другие. Эти подвижные элементы или фрагменты ДНК получили название транспозонов и ретротранспозонов. Транспозоны – участки ДНК, удаляемые из одного локуса хромосомы и встраиваемые в другой локус той же или другой хромосомы. Ретротранспозоны не покидают исходного положения в молекуле ДНК, но могут копироваться, и копии встраиваются, подобно транспозонам, в новый участок. Включаясь в гены или участки около генов, они могут вызывать мутации и изменять их экспрессию. При этом общий объём генетической информации остаётся неизменным. Ещё один тип изменчивости генов – нереципрокная рекомбинация или неклассическая рекомбинация генов, при которой происходит увеличение общего объёма генетической информации. Этот тип изменчивости возникает за счет включения в геном клетки новых, привнесённых извне генетических элементов, которые носят название трансмиссивные (переносимые) генетические элементы. Задание 2. Особенности организации наследственного материала у прокариот Генетическая система бактерий имеет как минимум четыре особенности, присущие только этим организмам. 1. Хромосомы бактерий (и соответственно плазмид) располагаются свободно в цитоплазме, не отграничены от нее никакими мембранами, но связаны с определенными рецепторами на цитоплазматической мембране. Поскольку длина хромосомы во много раз превышает длину бактериальной клетки, хромосома особым компактным образом в ней упакована. Хромосомная ДНК находится в суперспирализованной форме и свернута в виде петель. Петли в центре нуклеоида объединяются за счет связывания ДНК с сердцевинной структурой, представленной молекулами РНК. Такая упаковка обеспечивает постоянную транскрипцию отдельных оперонов хромосомы и не препятствует ее репликации. 2. Бактерии являются гаплоидными организмами, то есть имеют один набор генов, содержание ДНК у них непостоянно. Но оно может при благоприятных условиях достигать значений, эквивалентных по массе 2, 4, 6 и даже 8 хромосомам. У всех прочих живых существ содержание ДНК постоянное, и оно удваивается (кроме вирусов и плазмид) перед делением. 3. У бактерий в естественных условиях передача генетической информации происходит не только по вертикали, то есть от родительской клетки дочерним, но и по горизонтали с помощью различных механизмов: конъюгации, трансдукции, трансформации. 4. У бактерий очень часто помимо хромосомного генома имеется дополнительный плазмидный геном, наделяющий их важными биологическими свойствами, нередко специфическим иммунитетом к различным антибиотикам и другим химиопрепаратам. Задание 3. Этапы трансляции: инициация, элонгация, терминация. Ферменты, которые принимают участие в трансляции. Трансляция – это процесс, в результате которого рибосомы считывают генетическую информацию матричных РНК и создают белковый продукт в соответствии с этой информацией. Этап матричного синтеза белка (трансляцию) протекающий в рибосоме, условно делят на три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию. а) Инициация В ходе инициации происходит образованиe комплекса, включающего Мет-тРНКiмет, мРНК и рибосому, где – тРНКiмет инициирующая метиониновая тРНК. В этом процессе участвуют не менее 10 факторов инициации, которые обозначают как elF с указанием номера и буквы. У большинства мРНК-молекул эукариот 5¢–конец "кэпирован". Кэп представляет собой остаток метилгуанозилтрифосфата и, возможно, участвует в связывание РНК-молекул с 40S-субъединицей рибосомы. Первоначально 40S субъединица рибосомы соединяется с фактором инициации, который препятствует её связыванию с 60S субъединицей, но стимулирует объединение с тройным комплексом, включающим Мет-тРНКiмет, eIF-2 и ГТФ. Затем этот комплекс связывается с 5'–концом мРНК при участии нескольких elF. Один из факторов инициации (elF–4F) узнаёт и присоединяется к участку "кэп" на молекуле мРНК, поэтому он получил название кэпсвязывающего белка. Прикрепившись к мРНК, 40S субъединица начинает скользить по некодирующей части мРНК до тех пор, пока не достигнет инициирующего кодона AUG кодирующей нуклеотидной последовательности. Скольжение 40S субъединицы по мРНК сопровождается гидролизом АТФ, энергия которого затрачивается на преодоление участков спирализации в нетранслируемой части мРНК. Достигнув начала кодирующей последовательности мРНК, 40S субъединица останавливается и связывается с другими факторами инициации, ускоряющими присоединение 60S субъединицы и образование 80S рибосомы за счёт гидролиза ГТФ до ГДФ и неорганического фосфата. При образовании полной рибосомы формируются два центра трансляции: донорный (пептидильный, P-центр) и акцепторный (аминоацильный, А-центр). В Р-центре оказывается AUG-кодон мРНК с присоединённым к нему Мет-тРНКiмет, аминоацильный участок содержит аминоацил-тРНК, соединенную с соответствующим кодоном мРНК. б) Элонгация Рибосома с помощью а-тРНК последовательно читает мРНК в виде триплетов нуклеотидов, следующих за инициирующим кодоном в направлении от 5' к 3'-концу, наращивая полипептидную цепочку за счёт последовательного присоединения аминокислот. Присоединение соответствующей аминоацил-тРНК в А-участке требует точного узнавания кодона. Фактор элонгации EF1 образует комплекс с ГТФ и молекулой аминоацил-тРНК. Благодаря этому аминоацил-тРНК может присоединиться к рибосоме. При этом произойдет высвобождение комплекса EF1-ГДФ и фосфата. Комплекс EF1-ГДФ затем вновь превращается в EF1-ГТФ при участии других свободных белковых факторов и ГТФ. a-Аминогруппа новой аминоацил-тРНК в участке А осуществляет нуклеофильную атаку этерефицированной карбоксильной группы пептидил-тРНК, занимающей P-участок. Эта реакция катализируется пептидилтрансферазой – белковым компонентом, входящим в состав 60S-рибосомной субъединицы. После удаления пептидильного остатка с тРНК в Р-участке свободная молекула тРНК быстро покидает P-участок. Комплекс ГТФ с EF2 участвует в процессе транслокации новообраованной пептидил-тРНК из А-участка в Р-участок. При этом происходит гидролиз ГТФ, используемого в качестве кофактора EF2, до ГДФ и фосфата. В результате транслокации вновь сформированная пептидил-тРНК и соответствующий ей кодон переходят в Р-участок, освобождая А-участок для нового цикла узнавания следующего кодона соответствующей молекулой аминоацил-тРНК и элонгации. в) Терминация Терминация представляет собой завершение синтеза полипептидной цепи и освобождение ее от рибосомы. После многих циклов элонгации, в результате которых синтезируется полипептидная цепь белка, в А-участоке появляется терминирующий или нонсенс-кодон. В норме отсутствуют молекулы тРНК, способные узнавать нонсенс-кодоны. Появление в А-участке терминирующего кодона распознается так называемыми факторами высвобождения (R-факторами). RА при участии ГТФ и пептидилтрансферазы обеспечивают гидролиз связи между полипептидом и молекулой тРНК, занимающей P-участок. После гидролиза и высвобождения синтезируемого полипептида и тРНК 80S-рибосома диссоциирует на 40S- и 60S-субъединицы. Одну и туже цепь мРНК могут транслировать одновременно множество рибосом. Рибосомы, расположенные на одной молекуле мРНК, образуют полисому. Факторы инициации: IF-1, IF-2, IF-3 – белки временно связывающиеся с рибосомой, необходимые для инициации. Факторы элонгации: EF-Tu и EF-Ts – белки связывающиеся с рибосомой, необходимые для элонгации трансляции.Факторы терминации:RF-1 вызывает отделение полипептидной цепи при считывании кодонов UAA и UAG; RF-2 действует аналогичным образом при считывании UAA и UGA, EF-3 может облегчить работу двух других факторов. | |
| Просмотров: 1421 | Загрузок: 259 | | |