Презентация _Строение гена прокариот и эукариот _

Экспрессия генов- реализация наследственной информации

Информация о структуре белка содержится
в молекуле ДНК
Ген-участок молекулы ДНК несущий информацию о строении одного белка.

Все клетки одного организма содержат одинаковый набор генов
Но по составу белков они отличаются

Клетки специализированны и каждая синтезирует свойственные им белки

У прокариот весь генетический материал – 1 кольцевая молекула ДНК.
Большую часть этой ДНК составляют структурные гены.
Конститутивные гены – гены, кодирующие постоянно необходимые белки. (Н: для кишечной палочки это гены кодирующие РНК- полимеразу).
Неконститутивные – гены, обычно неактивные, но экспрессируются только тогда, когда белок, который они кодируют, нужен клетке.

Ген прокариот называется опероном.
Оперон- тесно связанная последовательность структурных и регуляторных генов,определяющих синтез группы белков, которые участвуют в одной цепи. биохимических преобразований.

Оперон содержит :
Промотор – посадочная площадка для РНК-полимеразы, осуществляющей синтез мРНК. Промотор определяет начало транскрипции (участок инициации).
Оператор – участок ДНК, с которого начинается операция – синтез и-РНК (вблизи или внутри промотора).
Терминатор – находится за структурной областью и содержит сигнальный участок остановки транскрипции
Оперон

С оператором взаимодействует репрессор.
Пока репрессор «сидит» на операторе,
РНК-полимераза не может сдвинуться с места.
Оперон

Для прокариот характерны два типа регуляции генной активности
Индуцибельный оперон
Реприсибельный оперон
Н:
Lac-оперон
Н:
Trp- оперон

Индуцибельный оперон
Когда в клетку попадает субстрат, для расщепления которого необходимы ферменты данного оперона:
молекула субстрата связывается с репрессором;
репрессор теряет способность взаимодействовать с оператором, отходит и освобождает дорогу РНК-полимеразе.
РНК-полимераза синтезирует и-РНК.

Когда последняя молекула субстрата будет преобразована, репрессор возвращается на оператор, транскрипция прекращается.

Lac-оперон E. coli содержит 3 гена, отвечающие за образование белков, участвующих в расщеплении лактозы.
В отсутствие в клетке лактозы lac-оперон выключен.
Как только некоторое количество лактозы попадает в клетку, две молекулы субстрата (лактозы) взаимодействуют с репрессором, изменяют его конформацию - и он теряет сродство к оператору.
Тут же начинается транскрипция lac-оперона

Репресибельный оперон
Триптофановый оперон E. coli состоит их пяти структурных генов, ответственных за синтез пяти ферментов, участвующих в образовании триптофана, а также из промоторно-операторной области.
Если в цитоплазме ощущается дефицит триптофана, то белок-репрессор не может связаться с оператором.
РНК-полимераза, транскрибирует структурные гены, и в результате в клетке синтезируется триптофан.
Когда триптофан накапливается выше определенного уровня, он взаимодействует с репрессором и активирует его.
Активированный репрессор присоединяется к оператору и подавляет транскрипцию структурных генов триптофанового оперона.
Синтез триптофана прекращается.

Клетки эукариот содержат оформленное (ограниченное оболочкой) ядро, и их генетический материал представлен линейными молекулами ДНК – хромосомами.
Строение эукариотического гена

У эукариот участок молекулы ДНК определяет структуру одного белка или молекулы РНК.
Генетическая система эукариот называется транскриптоном.
Любой ген состоит из двух основных частей
структурной
регуляторной

Эукариотический ген, кодирующий синтез определенного белка, содержит:
Обширную регуляторную зону;
Промотор (80-100 пар нуклеотидов)
Структурную часть гена, состоящую из экзонов и интронов.
Экзоны – участки ДНК, несущие информацию о строении белка.
Интроны – участки ДНК не кодирующие структуру белка; вырезаются при сплайсинге и в зрелую
и-РНК не входят.

Процесс вырезания интронов и сращивание экзонов при образовании и-РНК называется сплайсингом

Процессинг:
Кэпирование
Сплайсинг
Полиаденилирование
Кэпирование – присоединение к 5` концу модифицированного гуанина. Необходимо для связывания с рибосомой
Полиаденилирование – присоединение к 3` концу 200-300 аденозинов. Необходимо для защиты от деградации в цитоплазме и
регуляции времени жизни РНК
КЭП

Число интронов специфичны для каждого гена.
Н:
в гене овальбумина курицы 7 интронов,
в гене сывороточного альбумина крысы их 13,
один из генов коллагена курицы имеет 51 интрон.
По результатам международного проекта «Геном человека» число интронов на один экзон составило в среднем 7,8.

Экзоны имеют небольшую длину.
Длина интрона может быть разной – от нескольких десятков пар нуклеотидов до многих тысяч.
Общая длина всех интронов часто значительно превышает суммарную длину экзонов.

Энхансеры - элементы регуляторной области генов, которые связываются с особыми белками и повышают уровень транскрипции.
Инсуляторы (от англ. insulate – изолировать, отделять) регуляторные участки, которые при взаимодействии с определенными белками ослабляют процесс транскрипции.