ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М.
Бербекова»
Биологический факультет
Кафедра общей генетики, селекции и семеноводства
УТВЕРЖДЕН
на заседании кафедры
от «____» ____________200__г.
Протокол №______
Зав.кафедрой _____ /М.К. Керефова/
СОГЛАСОВАНО
«___» _________________ 200__ г.
Декан БФ ______ /А.Ю. Паритов/
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ
ДС.01.5 «Молекулярная генетика»
для студентов, обучающихся по специальности 020201.65 Биология
Нальчик 2009
Автор-составитель:
Биттуева Мадина Мухаматовна
кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры генетики,
селекции и семеноводства
Учебно-методический комплекс по дисциплине ДС.01.5 «Молекулярная
генетика» составлен в соответствии с требованиями Государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования по
специальности 020201.65 Биология. Шифр ДС.01.5 «Молекулярная генетика».
Дисциплина входит в федеральный компонент цикла дисциплин
специализации и является обязательной для изучения.
2
Содержание
1. Аннотация к УМКД
2. Выписка из ГОС ВПО для дисциплины
3. Рабочая учебная программа
3.1 Пояснительная записка
3.2 Распределение часов по семестрам
3.3 Тематический план курса
3.4 Содержание учебного материала
3.5 Глоссарий по дисциплине
3.6 Список литературы (основная и дополнительная)
3.7 Протокол согласования РУДП с другими дисциплинами
направления (специальности)
3.8 Дополнения и изменения в РУДП на очередной учебный год
4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
4.1. Методические рекомендации для преподавателя
4.2. Методические указания для студентов
4.3. Программа по организации контролируемой самостоятельной
работы студентов
4.4. Обеспеченность образовательного процесса по дисциплине
специализированным и лабораторным оборудованием
4.5. Карта обеспеченности литературой по дисциплине
4.6. Перечень обучающих и контролируемых компьютерных
программ, мультимедиа и интерактивные материалы.
5. Текущая и промежуточная аттестация студентов по дисциплине
5.1. Балльно-рейтинговая система текущей аттестации студентов по
дисциплине.
5.2. Цели и задачи балльно-рейтинговой аттестации, обучающихся по
дисциплине.
5.3. Состав и планирование в баллах рейтинговых контрольных
мероприятий по дисциплине.
5.4. Шкала оценки по дисциплине.
5.5. График балльно-рейтинговых контрольных мероприятий по
дисциплине
5.6. Учетная документация при рейтинг-контроле по дисциплине
5.7. Порядок и сдача зачетов и экзаменов
5.8. Отработка и повторное обучение
6. Инновационные методы в процессе преподавания дисциплины
7. Приложение (тесты)
стр.
4
5
6
8
10
11
15
30
63
65
66
67
67
70
70
71
72
74
75
75
75
76
77
77
80
80
82
84
85
3
1. Аннотация к УМКД
Преподавание курса молекулярной генетики является необходимым
этапом
подготовки
дипломированных
специалистов
биологов,
специализирующихся на кафедре генетики.
Актуальность введения данной дисциплины обусловлена тем, что
молекулярная генетика является одной из наиболее стремительно
развивающихся областей биологии, открывающей новые горизонты знания, что
дает исключительные возможности для совершенствования и создания
принципиально новых методов и технологий. Достижения молекулярной
генетики позволили осуществить настоящий прорыв в молекулярной и
клеточной биотехнологии, перевернув представление человека о сущности
процессов реализации генетической информации и передачи наследственного
материала дочерним клеткам или потомкам и вооружив его инструментами для
направленного изменения генома и управления его функционированием.
Целью разработки учебно-методического комплекса по дисциплине
«Молекулярная генетика» является более эффективное освоение студентами
данного предмета, которое достигается при решении ряда следующих задач:
1. Рациональное распределение учебного времени по разделам курса и видам
учебных занятий.
2. Определение места и роли дисциплины «Молекулярная генетика» в
образовательной программе, ее основных учебных целей и задач.
3. Отражение в содержании данной дисциплины современных достижений
науки, техники, культуры и других сфер общественной практики,
связанных с данной учебной дисциплиной.
4. Организация самостоятельной работы студентов с учетом рационального
использования и распределения учебного времени между аудиторными
занятиями и самостоятельной работой студентов.
5. Определение круга учебно-методического обеспечения дисциплины,
необходимого для его усвоения.
6. Разработка оптимальных систем текущего и итогового контроля знаний
студентов.
7. Обоснование использования инновационных методов в процессе
преподавания «Молекулярной генетики».
4
2. Выписка из ГОС ВПО для дисциплины.
Молекулярная генетика: Свойства нуклеиновых кислот как генетического
материала, Вирусы, бактерии и эукариотические микроорганизмы как
модельные объекты молекулярной генетики. Генетический контроль и
энзимология генетических процессов. Репликация, репарация и рекомбинация
ДНК. Генетический контроль и молекулярные механизмы мутагенеза.
Регуляция действия генов. Регуляция транскрипции на уровне промоторов.
Оперонные системы регуляции. Регуляция экспрессии генов эукариот. Роль
геномных перестроек в регуляции действия генов. Организация геномов
органелл эукариот.
5
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М.
Бербекова»
Биологический факультет
Кафедра общей генетики, селекции и семеноводства
УТВЕРЖДАЮ
Декан БФ __________ /А.Ю. Паритов/
«___» _________________ 200__ г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
ДС.01.5 «Молекулярная генетика»
для студентов, обучающихся по специальности 020201.65 Биология
Нальчик 2009
6
Рабочая программа составлена на основании ____________________________
__________________________________________________________________
(наименование государственного образовательного стандарта и (или) примерной типовой
программы Утвержденной Министерством по образованию и науке, дата утверждения)
Разработчик: старший преподаватель кафедры общей генетики, селекции и
семеноводства Биттуева М.М./ ______________
(подпись, Ф.И.О.)
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры общей генетики, селекции
и семеноводства
Протокол №____
от «___»_________________200__г.
Заведующая кафедрой________________ М.К. Керефова
(подпись)
Одобрена
Учебно-методическим
советом
(методической
комиссией)
биологического факультета
«___»_________________200__г.
Председатель ______________ А.Ю. Паритов
7
3.1. Пояснительная Записка
Программа курса составлена с учетом требований типовой программы
учебных дисциплин “Молекулярная генетика” для высших учебных заведений,
рекомендаций кафедры генетики БФ МГУ им. Ломоносова, Института общей
генетики РАН им Н.И. Вавилова, Биолого-почвенного факультета СанктПетербургского
Государственного
университета
и
накопленного
опыта
преподавания предмета на кафедре генетики, селекции и семеноводства КБГУ
им. Х.М. Бербекова. Программа рассчитана на изучение курса в течение одного
семестра.
Цели и задачи изучения дисциплины «Молекулярная генетика»
Задачи дисциплины “Молекулярная генетика” состоят в том, чтобы дать
студенту фундаментальную теоретическую базу, которая необходима для
освоения практических методов работы на новом молекулярном уровне,
современные представления о направлениях развития молекулярной генетики,
генетическом аппарате клетки, о структурной организации нуклеиновых кислот
и белковых молекул, формировании их пространственной структуры, методах
определения нуклеотидных последовательностей ДНК, понятие о мутагенезе и
т.д.
В данном курсе студенты знакомятся с новейшими данными в области
генетики,
подробно
изучают
важнейшие
механизмы,
обеспечивающие
реализацию основных свойств живой материи; репликацию, репарацию,
рекомбинацию ДНК и РНК, строение и функции нуклеиновых кислот. Это
позволяет
будущему
учителю
биологии
ориентироваться
в
новейших
достижениях в области молекулярной генетики, практических аспектах этих
достижений.
Цели курса достигаются с помощью:
-
изучения содержательных основ предмета исследований, понятийного
аппарата и методологической базы молекулярной генетики;
-
ознакомления с современными направлениями развития и практического
использования молекулярной генетики, которое осуществляется на лекциях по
курсу “Молекулярная генетика”;
8
-
ознакомления с современными методами работ с нуклеиновыми
кислотами, методами выделения ДНК и РНК, определения уровня экспрессии
генов в различных типах клеток, методами молекулярной диагностики
наследственной предрасположенности к различным заболеваниям;
-
самостоятельной работы студента со специальной литературой, в том
числе и электронными базами данных российских и зарубежных библиотек, а
также
ведущими
научными
журналами
биологической,
молекулярно-
биологической и молекулярно-генетической направленности, выходящими на
русском и иностранных языках.
Требования к уровню освоения содержания дисциплины
«Молекулярная генетика»
После изучения курса “Молекулярная генетика” дипломированный
специалист должен знать:
- особенности структурно-функциональной организации нуклеиновых кислот;
- современные методы установления и анализа структуры и функции ДНК и
РНК;
- механизм реализации наследственной информации;
- современные экспериментальные подходы для анализа генетического
аппарата живых систем;
- современные методы выделения, очистки и анализа нуклеиновых кислот,
методы молекулярной диагностики для решения научных и прикладных
(медицинских) задач;
должен иметь представление:
- об основных чертах организации геномов эукариот, прокариот и вирусов;
- о проблеме стабильности генетического материала, типах структурных
повреждений в ДНК и РНК;
- о генетическом контроле и механизмах спонтанного и индуцированного
мутангенеза;
- о механизме регуляции экспрессии генов;
- о принципах организации генетического аппарата автономных структур
клетки;
9
- о теоретических основах и принципах конструирования рекомбинантных
ДНК, о роли полимеразной цепной реакции, гибридизации нуклеиновых кислот
и других современных методах в изучении нуклеиновых кислот;
- о роли биоинформатики в современной молекулярной генетике и базах
данных по молекулярной биологии и генетике, методам информационного
анализа последовательностей нуклеиновых кислот.
3.2. Распределение часов по семестрам.
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Лекции
Лабораторные работы и другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа
Консультации
Рейтинг
Вид итогового контроля
(зачет, экзамен)
Всего
часов
74
25
26
10
3
6
Экзамен
4 часа.
10
3.3. Тематический план курса
3.3.1. Лекции, их содержание, объем в часах.
Лекционный курс составляет 25 ч. и разбит на 5 тем.
Тема 1. Введение. Строение и функции нуклеиновых кислот. Методы
молекулярной генетики.
Предмет молекулярной генетики. Преемственность проблем классической и
молекулярной генетики. Свойства нуклеиновых кислот как генетического
материала.
Тема 2. Молекулярные механизмы основных процессов хранения и
передачи генетического материала. Организация генетического материала у
вирусов и бактерий. Полуконсервативный способ репликации ДНК.
Прерывистый характер синтеза ДНК при репликации in vivo. Этапы
репликации. Инициация, терминация, элонгация.
Полигенный контроль процесса репликации: свойства pol и dna мутантов.
Характеристика различных ДНК- полимераз, функции продуктов dna – генов.
Реконструкция процесса репликации фаговых геномов. Роль РНК – затравки в
инициации синтеза ДНК. Свойства и функции белков, участвующих в
«расплетении» ДНК. Схемы событий в точке репликации хромосомы бактерий.
Роль мембраны в организации и репликации генетического аппарата. Строение
компактной хромосомы. Модели репликации: симметричный и ассиметричный
синтез дочерних нитей ДНК. Регуляция процессов репликации. Понятие о
репликоне. Механизмы регуляции инициации репликации. Связь с клеточным
делением. Особенности организации и репликации хромосом высших
организмов. Ориджины репликации, генетика и свойство эукариотических
ДНК – полимераз. Репликация концов хромосом; структура теломерных
участков. Теломера, ее структура и функции. Проблема стабильности
генетического материала. Типы структурных повреждений в ДНК. Понятие о
типах репарационных процессов. Генетический подход
к изучению
механизмов репарации: мутанты, чувствительные к инактивирующим
факторам, локализация генов.
Механизм и значение энзиматической фотореактивации. Утрата и замещение
нуклеотидов: роль гликолаз и инсертаз. Эксцизионная репарация ДНК.
Выщепление пиримидиновых димеров. Репаративный синтез ДНК: методы
определения, генетический контроль. Генетика и энзимологияч двух ветвей
эксцизионной репарации. Узнавание поврежденных участков ДНК
специфическими эндонуклеазами. Механизмы пострепликативной репарации.
Путь рекомбинационной репарации: доказательства существования, схема,
энзимология. Нерекомбинационный путь пострепликативной репарации.
Взаимоотношения различных механизмов репарации ДНК в клетке. Репарация
межнитевых сшивок и двунитевых разрывов в ДНК. Особенности процессов
репарации в клетках млекопитающих: роль хроматина, репарация в активно
транскрибируемых генах, сопряжение систем транскрипции и репарации. Связь
нарушений в системах репарации ДНК с молекулярными наследственными
болезнями и раком.
11
Тема 3. Регуляция экспрессии генов. Строение и функции промоторов у
прокариот. Регуляторная роль сигма- и ро-факторов, модификации структуры
РНК-полимеразы.
Регуляция
транскрипции
фаговых
геномов:
дифференциальная экспоессия «ранних» и «поздних» генов. Принцип
каскадной регуляции. Роль суперспирализации и метилирования в регуляции
экспрессии генов.
Понятие о слабых и сильных промоторах. Энхансеры и белкирегуляторы. Двухкомпонентные системы регуляции, сенсорная роль
протеинкиназ. Механизм катаболической репрессии: роль циклической АМФ и
белка БАК, генетический анализ системы. Регуляция синтеза стабильных РНК
и белков рибосом. Строгий и ослабленный контроль синтеза РНК, функции relгенов и гуанозинтетрафосфата. Классификация оперонных систем у бактерий.
Системы негативного и позитивного контроля. Генетический анализ лактозного
оперона. Свойства белка-репрессора и особенности организации оперонных
участков ДНК. Полиопероная система регуляции синтеза аргинина.
Позитивный контроль арабидозного оперона: функции гена-регулятора,
инициатора, генетический анализ оперона.
Регуляция транскрипции на уровне терминации. Система регуляции
биосинтеза гистидина: генетический анализ системы, роль тРНК. Регуляция
триптофанового оперона: функции лидерной области, аттенуатора. Роль
образования «шпилек» в лидерной РНК и сопряжения процессов транскрипции
и трансляции в терминации транскрипции. Функции nus-генов. Особенности
процесса транскрипции у эукариот. РНК-полимеразы трех типов,
транскрипционные факторы, свойства промоторов, энхансеров и сайленсеров.
Регуляторные белки, их функциональные домены. Роль метилирования в
регуляции транскрипции. Механизмы регуляции генов при участии стероидных
гормонов. Роль дифференциального сплайсинга в регуляции экспрессии генов.
Закономерности рекомбинационных перестроек генома. Системы фазовых
вариаций у бактерий. Клеточная дифференцировка у цианобактерий.
Кассетный механизм переключения типов спаривания у дрожжей. Мобильные
элементы эукариот, ретротранспозоны; их роль в регуляции активности
геномов.
Активация
онкогенов.
Запрограммированные
перестройки
генетического материала в онтогенезе.
Тема 4. Изменчивость генетического материала. Автономная и общая
нестабильность генома. Роль мигрирующих генетических элементов в
возникновении мутаций, делеций, дупликаций
Молекулярные механизмы спонтанного мутагенеза. Гены-мутаторы и
антимутаторы. Связь мутабильности с нарушениями в синтезе ДНК (мутации в
ДНК-полимеразном гене и др). Роль «редактирующей» нуклеазы.
Пострепликативная репарация неспаренных оснований: роль метилирования
ДНК (dam-система), функции mut-генов. Мутагенез, связанный с репарацией 8оксигуанина и апуриновых сайтов. Мутагенная роль 5-метилцитозина в клетках
млекопитающих.
Механизмы индуцированного мутагенеза, связанные с процессом репликации
(действие нитрозогуанидина, акридиновых красителей). «Мутагенные» и
12
«безошибочные» процессы репарации ДНК. Индуцибельные механизмы
репарации. Система SOS-функций. Роль генов recA, lexA, umuCD в УФиндуцированном мутагенезе. Генетический контроль репарационной системы
«адаптивного ответа».
Тема 5. Организация геномов органелл эукариот. Особенности организации
генома хлоропластов. Синтез пластидной ДНК в процессе развития
хлоропласта. Пластидная РНК-полимераза и регуляция транскрипции
хлоропластной ДНК. Роль ядерных генов и механизмы посттранскрипционной
регуляции функций хлоропластов. Молекулярно-генетические аспеткы
эндосимбиотического происхождения хлоропластов.
Строение геномов митохондрий дрожжей и млекопитающих. Особенности
строения промоторов и транскрипции ДНК митохондрий. Рекомбинация
митохондриальных геномов. Мутации генов митохондрий. Полиморфизм
митохондриальной ДНК и его использование в популяционно-генетических
исследованиях.
3.3.2. Лекции.
Тема 1. Введение. Строение и функции нуклеиновых кислот. Методы
молекулярной генетики - 3 ч.
Лекция 1. Введение. Предмет и задачи молекулярной генетики. История
возникновения и развития - 1 ч.
Лекция 2. Современные представления о строении и функции нуклеиновых
кислот. Методы молекулярной генетики - 2 ч.
Тема 2. Молекулярные механизмы основных процессов хранения и передачи
генетического материала - 8 ч.
Лекция 3. Репликация ДНК. Общая характеристика процесса - 2 ч.
Лекция 4. Этапы репликации: инициация, терминация, элонгация. Ключевые
ферменты, участвующие в процессе репликации ДНК - 2 ч.
Лекция 5. Типы структурных повреждений в ДНК и репарационные процессы 2 ч.
Лекция 6. Рекомбинация: гомологический кроссинговер, сайт-специфическая
рекомбинация, транспозиции - 2ч.
Тема 3. Регуляция экспрессии генов - 8 ч.
Лекция 7. Регуляция транскрипции на уровне промоторов - 2 ч.
13
Лекция 8. Оперонные системы регуляции - 2 ч.
Лекция 9. Регуляция экспрессии генов у эукариот - 2 ч.
Лекция 10. Роль геномных перестроек в регуляции действия генов - 2 ч.
Тема 4. Изменчивость генетического материала - 4 ч.
Лекция 11. Генетический аппарат мутационного процесса. Молекулярные
механизмы спонтанного и индуцированного мутагенеза - 2 ч.
Лекция 12. Мобильные генетические элементы. Роль МГЭ в возникновении
мутаций - 2 ч.
Тема 5. Организация геномов органелл эукариот – 2 ч.
Лекция 13. Особенности организации генома хлоропластов. Строение геномов
митохондрий дрожжей и млекопитающих - 2 ч.
3.3.3. Лабораторные работы.
Работа 1 – 6 ч.
Выделение ДНК из биологического материала.
Работа 2 – 4 ч.
Выделение РНК из биологического материала.
Работа 3 – 8 ч. Знакомство с методикой проведения полимеразной цепной
реакции.
Работа 4 – 4 ч.
Выделение плазмидной ДНК. Знакомство с методикой. Экскурсия на кафедру
микробиологии медфака.
Работа 5 – 4 ч. Выделение и функционирование гистонов. Используются
проростки сои.
14
3.4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.4.1. Краткое содержание дисциплины.
Функция ДНК как наследственного материала.
Запись и хранение наследственного материала. Биологический код и его
характеристика. Разнообразие белковых молекул определяется набором и
порядком расположения аминокислот в полипептидных целях. Именно эта
последовательность аминокислот в пептидных целях, определяя свойства
белка, зашифрована в молекуле ДНК с помощью биологического кода.
Уникальность молекул ДНК достигается различной последовательностью
четырех нуклеотидов на нити ДНК. Как было установлено в эксперименте,
кодирование отдельной аминокислоты осуществляется с помощью трех рядом
стоящих нуклеотидов (триплетов) в полинуклеотидной цепи ДНК. Число
возможных триплетов, которые образуются четырьмя нуклеотидами,
соответствует 4 = 64. Такого количества триплетов вполне достаточно, чтобы
зашифровать 20 наиболее распространенных в природе аминокислот, входящих
в состав белка. В работах Ниренберга и Очоа (1961 -1964 гг.), посвященных
расшифровке биологического кода, было установлено, что из 64 триплетов 61
кодирует аминокислоты. Избыток кодирующих триплетов объясняется тем, что
большинство аминокислот шифруется более чем одним (от 2 до 6) триплетом.
Таким образом, расшифровка биологического кода показала, что он:
1. Триплетен (одна аминокислота кодируется тремя рядом стоящими
нуклеотидами);
2. Специфичен (один и тот даже триплет кодирует только одну
определенную аминокислоту).
3. Универсален (он применим для всех живых организмов);
4. Вырожден (то есть одна и та же аминокислота может кодироваться
несколькими различными триплетами);
5.
Однонаправлен (считывание информации происходит только в
одном направлении);
6.
Неперекрываем (то есть каждый нуклеотид входит в состав только
одного триплета и занимает в нем строго определенное место).
Редупликация (репликация) наследственного материала. Одним из свойств
наследственного материала является способность ДНК к самовоспроизведению
(самоудвоению, авторепродукции). Для репликации ДНК требуется участие
множества белков, которые быстро движутся вдоль ДНК и согласованно
осуществляют процесс репликации с высокой точностью. Репликация включает
несколько этапов:
1. Разрыв водородных связей между комплементарными азотистыми
основаниями двух полинуклеотидных цепей осуществляет фермент ДНКгеликаза, расплетая двойную спираль ДНК.
2. ДНК-топоизомераза разрывает фосфодиэфирную связь в одной из
полинуклеотидных цепей ДНК, снимая напряжение, вызываемое расплетением
спирали и расхождение цепей в репликационной вилке.
15
3. Дестабилизирующие белки выпрямляют участок ДНК, растягивают
одиночные цепи ДНК, не позволяя им сомкнуться, и делают азотистые
основания свободными для связывания с комплементарными нуклеотидами.
4. В области репликацинной вилки действуют ферменты ДНК-полимеразы:
на ведущей (лидирующей) и отстающей (запаздывающей) цепях. На ведущей
цепи ДНК-полимераза работает непрерывно, а на отстающей фермент время от
времени прерывает и вновь возобновляет свою работу, используя короткие
молекулы РНК-затравки, синтезируемые ферментом ДНК-праймазой.
5. ДНК-праймаза синтезирует одну РНК-затравку ("праймер") для
лидирующей цепи и для каждого фрагмента ДНК (фрагмента Оказаки) в
запаздывающей, У прокариот фрагменты Оказаки содержат от 1000-2000
нуклеотидов. У эукариот значительно короче - 100-200 нуклеотидов. Молекула
ДНК-праймазы непосредственно связана с ДНК-геликазой, образуя структуру,
называемую прайсмосомой, которая движется в направлении раскрывания
репликационной вилки и по ходу движения синтезирует РНК-затравку для
фрагментов Оказаки. В этом же направлении движется ДНК-полимераза
ведущей цепи и ДНК-полимераза отстающей цепи. Для этого, как полагают,
последняя накладывает цепь ДНК, которая служит ей матрицей, саму на себя,
что и обеспечивает разворот ДНК-полимеразы отстающей цепи на 180°.
Согласованное
движение
двух
ДНК-полимераз
обеспечивает
координированную репликацию обеих нитей. Репликация происходит путем
непрерывного роста обеих новых цепей по мере перемещения репликационной
вилки, при этом, так как две цепи в спирали ДНК антипараллельны, одна из
дочерних цепей должна была бы расти в направлении 5'→ 3' концу, а другая от 3' → 5'. В действительности, оказалось, что дочерние цепи растут только в
направлении 5' → 3', то есть всегда удлиняется 3' - конец затравки, а матрица
считывается ДНК-полимеразой в направлении 3'→ 5'.
6. РНК-затравка, не обладающая корректирующей активностью, отличается
от новосинтезированной цепи ДНК, поскольку состоит из рибонуклеотидов и в
дальнейшем удаляется с помощью специфической рибонуклеазы.
Образовавшиеся бреши достраиваются комплементарными участками ДНК.
7. Соединение синтезированных фрагментов ДНК (фрагментов Оказаки)
происходит с помощью фермента ДНК-лигазы в запаздывающей нити ДНК.
В процессе репликации синтез новых полинуклеотидных цепей
осуществляется в соответствии с принципами комплементарности и
антипараллельности. На каждой их двух ранее существовавших материнских
полинуклеотидных
цепей
синтезируется
комплементарная
ей
полинуклеотидная цепь. В результате репликации в дочерних молекулах ДНК
одна полинуклеотидная цепь является вновь синтезированной, а другая - ранее
входила в состав материнской молекулы ДНК. Такой способ синтеза
называется полуконсервативным. Благодаря ему, обеспечивается точное
воспроизведение в дочерних молекулах ДНК той информации, которая была
записана в материнской молекуле. Репликация осуществляется в синтетический
период жизненного цикла клетки перед митозом и мейозом.
"Проблема концевой репликации" заключается в том. что все известные
ДНК-полимеразы,
являющиеся
ключевыми
ферментами
сложного
16
репликативного белкового комплекса, неспособны полностью реплицировать
концы линейных молекул ДНК. Для того чтобы клетки не теряли при делении
часть генетического материала, З'-концы ДНК хромосом эукариот
наращиваются перед каждым раундом репликации короткими повторяющимися
последовательностями. Это осуществляется ферментами — теломеразами.
Генетический материал живых организмов имеет огромные размеры и
реплицируется с высокой точностью. В среднем в процессе воспроизведения
генома млекопитающего, состоящего из ДНК длиной 3 млрд. пар нуклеотидов,
возникает не более трех ошибок. При этом ДНК синтезируется очень быстро
(скорость ее полимеризации колеблется в пределах от 500 нуклеотидов/с. у
бактерий, до 50 нуклеотидов/с. у млекопитающих). Высокая точность
репликации, наряду с ее высокой скоростью, обеспечивается наличием
специальных механизмов, осуществляющих коррекцию, т. е. устраняющих
ошибки. Суть механизма коррекции заключается в том, что ДНК-полимеразы
дважды проверяют соответствие каждого нуклеотида матрице: один раз перед
включением его в состав растущей цепи и второй раз перед тем, как включить
следующий нуклеотид. Очередная фосфодиэфирная связь синтезируется лишь в
том случае, если последний (3'-концевой) нуклеотид растущей цепи ДНК
образовал правильную уотсон-криковскую пару с соответствующим
нуклеотидом матрицы.
Если же на предыдущей стадии реакции произошло ошибочное
спаривание оснований, то дальнейшая полимеризация останавливается до тех
пор, пока ошибка не будет исправлена. Для этого фермент перемещается в
обратном направлении и вырезает последнее добавленное звено, после чего его
место может занять правильный нуклеотид -предшественник.
Репаративный синтез ДНК.
В процессе жизнедеятельности под действием различных факторов в ДНК
возникают повреждения, некоторые из них могут ликвидироваться благодаря
репарации ДНК. Механизм репарации ДНК изучен на кишечной палочке. При
воздействии на культуру кишечной палочки ультрафиолетовыми лучами на
нити ДНК возникают повреждения - димеры (цитозин-цитозин, цитозин-тимин,
чаще всего возникают димеры тимина, соединенные через атомы углерода и
представляющие собой наиболее стойкие соединения). Димеры тимина
приводят культуру кишечной палочки к гибели, если ее поместить в темноту.
На свету димеры тимина расщепляются под действием фермента на два тнмина,
тем самым, восстанавливая структуру ДНК, это явление называется световая
фотореактивация. Исправляются повреждения, возникшие под действием
ультрафиолетовых лучей. Повреждения, возникшие под влиянием других
факторов (ионизирующая радиация, химические вещества и др.) исправляется в
результате темновой фазы репарации. Она осуществляется в 5 этапов:
1. Фермент эндонуклеаза надрезает цепочку ДНК в месте возникновения
повреждения.
2. Фермент нуклеаза вырезает поврежденный участок.
3. Фермент экзонуклеаза расширяет брешь.
17
4. ДНК-полимераза латает брешь, синтезируя участок ДНК
комплементарно неповрежденной цепочке.
5. Ферменты лигазы сшивают вновь построенный участок со старым, и
целостность ДНК восстанавливается.
Темновая репарация происходит во всех клетках на всех фазах жизненного
цикла. У бактерий восстанавливается до 95% повреждений.
Темновая репарация обнаружена у высших организмов в культуре тканей.
У человека известны заболевания, связанные с возникновением мутаций к
генах, детерминирующих ферменты темновой репарации. В настоящее время
известно около 10 наследственных заболеваний с нарушением репарационных
процессов в ДНК.
Пигментная ксеродерма - группа заболеваний, при которых отмечается
повышенная чувствительность кожи к солнечным лучам (покраснение,
пигментация, изъязвления, злокачественные образования). Это рецессивноаутосомное заболевание. Фибробласты кожи больных людей более
чувствительны к ультрафиолетовым лучам, чем фибробласты здоровых людей.
Это связано с тем, что они обладают пониженной способностью выщеплять
димеры тимина, следовательно, имеет место нарушение репарации на первом
ее этапе, то есть произошла мутация в гене, кодирующем синтез
ультрафиолетовой специфической эндонуклеазы. Возможны нарушения и на
других этапах репарации ДНК или даже на нескольких этапах.
Атаксия - телеангноэктазия (синдром Луи Бара) - прогрессирующая
атаксия мозжечка с нарушением координации движений, телеангиоэктазия
склер. В этом случае сильно запаздывает второй этап репарации - удаление
поврежденных оснований молекулы ДНК. Панцитопения при гипо- и
апластических анемиях. Поражены все ростки костного мозга. При этом
заболевании нарушен третий этап темновой репарации -синтез экзонуклеазы,
завершающей вырезание поврежденного участка ДНК.
Синдром Блума - сочетание недоразвития скелета, гипофизарной
карликовости, гипогонадизма с врожденной телеангиоэктатической эритермой
лица, участками гиперкератоза и гиперпигментации на туловище. Эти
аномалии связаны с нарушением пострепликативного восстановления - 4, 5
этапов репарации.
На нити ДНК в структуре гена могут возникнуть и нерепарируемые
изменения - генные или точковые мутации:
1. Миссенс-мутация. Связаны с заменой одного нуклеотида на другой. В
результате такой
мутации возникло заболевание серповидноклеточная анемия. У
гомозиготных носителей этого гена в эритроцитах содержится гемоглобин S,
отличающийся от нормального гемоглобина. А только одной аминокислотой,
потерявшей способность легко связывается с кислородом.
2. Нонсенс-мутация. Связана с образованием бессмысленных кодонов
(УАА, УАГ, УГА).
3. Мутация со " сдвигом рамки". Наблюдаются при вставке или выпадении
одного нуклеотида.
18
Выявлены механизмы, снижающие частоту фенотипического проявления
мутаций и биологические антимутагенные факторы:
1. триплетность и вырожденность генетического кода;
2. диплоидность (гетерозиготность) генотипа. Мутации чаще всего
рецессивные и проявляются только в гомозиготном состоянии;
3. повторы генов на нити ДНК;
4. репаративные процессы;
5. метилирование ДНК (присоединение метильной группы СНз под
действием фермента метилазы) предохраняет ДНК от действия рестриктаз
(ферментов, расщепляющих ДНК). С возрастом процесс метилирования
усиливается.
Обеспечение реализации наследственной информации. Роль РНК.
Наследственная информация, записанная с помощью генетического кода,
хранится в молекуле ДНК. Процессы жизнедеятельности осуществляются в
клетке на основе полученной информации, однако в этих процессах принимает
участие не сама ДНК, а РНК, выполняющая роль посредника.
Рибонуклеиновые кислоты (РНК), присутствующие в клетках как
прокариот, так и эукариот, бывают трех основных типов: информационная
(матричная - мРНК), транспортная (тРНК) и рибосомальная (рРНК). В ядре
клеток эукариот содержится РНК четвертого типа - гетерогенная ядерная РНК
(гяРНК). В отличие от молекулы ДНК, РНК представляет собой одну
полинуклеотидную цепь, включающую 4 разновидности нуклеотидов,
содержащих остаток фосфорной кислоты, сахар-рибозу и одно из четырех
азотистых оснований - аденин, гуанин, цитозин и урацил.
Рибосомальная РНК (рРНК) входит в комплексе с белками в состав
рибосом, функции которых непосредственно связаны с реализацией
генетической информации при синтезе пептидных связей. Р-РНК образуется на
матрице ДНК, в особых локусах - генах, отвечающих за ее синтез; тРНК короткая (70-80 нуклеотидов) полинуклеотидная цепь, осуществляющая
функцию транспорта аминокислот к месту сборки пептидной цепи - к
рибосоме. Эти молекулы также синтезируются на матрице ДНК. Особенностью
тРНК является пространственная конфигурация. Благодаря образованию
водородных связей между комплементарными последовательностями
нуклеотидов молекула образует три петли. Средняя петля несет три нуклеотида
(антикодон) комплементарных определенному кодону в молекуле иРНК,
шифрующему данную аминокислоту. Так как один из нуклеотидов антикодона
содержит нетипичное основание, которое может комплементировать с любым
основанием кодона, то одна и та же тРНК способна узнавать несколько
кодонов, различающихся по одну (главным образом третьему) основанию. В
связи с этим в цитоплазме встречается около 40 видов различных тРНК,
способных переносить 20 аминокислот. К 3' концу молекулы тРНК
прикрепляется определенная молекула аминокислоты. Все тРНК начинаются с
фосфорилированного 5' -конца; первым основанием обычно является G. На 3' конце всегда присутствуют три основания -ЦЦА и концевая гидроксилъная
группа (-ОН) - акцепторный конец. К этому концу присоединяется остаток
19
аминокислоты. Прежде чем соединиться с тРНК, аминокислоты активируются.
Активация аминокислот происходит при их взаимодействии с АТФ и
образованием аминоациладенилата (активированная форма аминокислоты),
который представляет собой смешанный ангидрид, образованный остатком
фосфорной кислоты, АМФ и карбоксильной группой аминокислоты. С
аминоациладенилата остаток аминокислоты переносится на тРНК,
специфичную для каждой аминокислоты, и в виде аминоацил -тРНК поступает
в рибосомы. Эти реакции катализируются ферментом аминоацил-тРНКсинтетазой, строго специфичным для каждой аминокислоты и каждой тРНК. иРНК- молекула, на которую переписывается по принципу комплементарности
информация с определенного участка молекулы ДНК. Списанная информация
поступает в виде иРНК в цитоплазму и является инструкцией для сборки
пептидной цепи на рибосоме. Таким образом, молекула ДНК при участии
различных видов РНК обеспечивает специфический синтез в клетке.
Реализация наследственной информации. Реализация у прокариот. В
связи с тем, что у прокариот геном организован в виде кольцевидной
молекулы ДНК, расположенной непосредственно в цитоплазме клетки,
различные этапы реализации наследственной информации практически не
разобщены ни во времени, ни в пространстве. Транскрипция и сборка
пептидной цепи - трансляция протекают практически одновременно. По мере
освобождения начала молекулы иРНК от матрицы ДНК к ней присоединяются
рибосомы и начинается синтез пептидных цепей.
Особенности реализации наследственной информации у эукариот.
Геном эукариот организован сложнее, чем у прокариот. Для него характерен
хромосомный уровень организации. В хромосомах ДНК находится в
окружении белков. В геноме эукариот имеется много избыточной ДНК. В
конце 70-х годов было высказано предположение о наличии в генетическом
материале эукариот неинформативных участков - интронов, которые вставлены
между информативными - экзонами. Интронноэкзонная организация генов у
эукариот определяет необходимость преобразования первичного транскрипта
(преинформационной РНК - продукта транскрипции) в зрелую иРНК. Она
должна быть освобождена от неинформативных участков и защищена против
разрушающего воздействия ферментов цитоплазмы.
Кроме того, у эукариот появляется ядерная мембрана, которая
пространственно разобщает место хранения генетической информации
(хромосомы в ядре) и место синтеза пептидной цепи (рибосомы). Иными
словами, у эукарнот процессы транскрипции и трансляции разобщены как
пространство (ядерной оболочкой), так и во времени (процессами созревания
иРНК).
Таким образом, в ходе реализации наследственной информации у эукариот
выделяют следующие этапы:
1. Транскрипция;
2. Посттранскрипционные процессы (процессинг);
3. Трансляция;
4. Посттрансляционные процессы
20
1. Транскрипция - осуществляется с помощью РНК-полимераз. РНКполимераза 1 синтезирует пре-рРНК. РНК-полимераза П синтезирует преиРНК. РНК-полимераза III -пре-тРНК. Раньше считали, что транскрипция
происходит по 1 из 2-х расплетаемых нитей ДНК. Сейчас установлено, что
транскрипция идет по обеим нитям в 2-х направлениях. Одна нить ДНК несет
наследственную информацию (смысловая), другая, комплементарная ей антисмысловая. В клетке антисмысловая иРНК играет роль в управлении
дифференцировкой и иногда - в регуляции синтеза белка. Если образуется
комплекс (дуплекс иРНК + антисмысловая иРНК), тогда невозможен перенос
иРНК из ядра в цитоплазму, следовательно, нет трансляции на рибосомах.
В участке ДНК, соответствующем отдельному гену перед структурной
частью, в которой зашифрована последовательность аминокислот в пептиде,
обязательно располагается последовательность нуклеотидов, узнаваемая РНКполимеразой. Такая последовательность называется промотором.
РНК-полимераза находит промотор, взаимодействует с ним и после этого,
двигаясь вдоль молекулы ДНК, обеспечивает постепенную сборку молекулы
иРНК в соответствии с принципом комплементарности и антипараллельности.
В конце структурной части гена расположен участок с особой
последовательностью нуклеотидов - терминатор. Он обязательно включает
один из нонсенс-триплетов, не кодирующих аминокислоты. В результате
транскрипции синтезируется молекула преинформационной РНК.
2. Посттранскрипционные процессы (процессинг).
Это превращения, происходящие с первичным транскриптом,
направленные на образование зрелой, стабилизированной иРНК, способной
выполнять функцию матрицы при трансляции и защищенной от разрушающего
действия специфических ферментов цитоплазмы.
Основные стадии процессинга:
1. отщепление концевых участков первичного транскрипта (спейсеров);
2. формирование на 5' конце колпачка, состоящего из особой
последовательности нуклеотидов;
3. формирование на 3' конце полиадениловой последовательности
нуклеотидов АААА:
4. метилирование некоторых внутренних азотистых оснований в
транскрипте, стабилизирующее молекулу РНК;
5. вырезание неинформативных участков, соответствующих нитронам
ДНК, и сшивание (сплайсинг) участков, соответствующих экзонам. Вырезание
интронов
происходит
с
участием
сплайсмосом.
Некодирующие
последовательности - интроны превращаются в малую ядерную РНК (мяРНК).
Выделено до 30 мяРНК, они участвуют в сплайсинге и ядерноцитоплазматическом транспорте белков.
В результате процессинга у эукариот зрелая нРНК характеризуется
следующими особенностями строения:
Кэп - особая последовательность нуклеотидов с метилированными
основаниями, которая обеспечивает узнавание малых субъединиц рибосом;
21
Лидер - вводная последовательность нуклеотидов, комплементарная
последовательности в молекуле рРНК малой субъединицы рибосом, которая
обеспечивает прикрепление иРНК к малой субъединице.
Стартовый кодон - триплет нуклеотидов, кодирующий в большинстве
случаев аминокислоту формилметионин (АУГ).
Кодирующая часть - последовательность колонов, шифрующих
определенную последовательность аминокислот в соответствующей пептидной
цепи.
Поли А-хвост - концевая часть молекулы иРНК, включающая нонсенскодон и поли-А последовательность.
Трансляция - процесс сборки пептидной цепи, происходящей в
цитоплазме на рибосомах на основании программы, содержащейся в иРНК.
Основные фазы трансляции: 1) инициация; 2) элонгация; 3) терминация.
Инициация трансляция предполагает следующие события:
• с помощью колпачка иРНК находит в цитоплазме малую субъединицу
рибосомы;
• с помощью лидерной последовательности устанавливается связь с
комплементарным участком определенной фракции рРНК и иРНК
прикрепляется к малой субъединице;
• к стартовому кодону (АУГ) присоединяется тРНК, несущая
формилметионин;
• малая субъединица ассоциируется с большой субъединицей в
аминоацильном центре (АЦ), в которой располагается формилметионин.
Таким образом, фаза инициация завершается формированием комплекса
иРНК и рибосомы с подстановкой начальной для всех пептидных цепей
аминокислоты -формилметионин.
Фаза элонгации, т.е. наращивание пептидной цепи. Осуществляется путем
постепенной подстановки аминокислоты в соответствии с очередным кодовом
иРНК, который встает против аминоацильного центра. К этому кодону
присоединяется соответствующая тРНК, имеющая комплементарный ему
антикодон. Она несет определенную аминокислоту, которая располагается в
аминоацильном центре (АЦ), тРНК, соединенная с предыдущим кодовом
оказывается в пептидильном центре (ПЦ где располагает свою аминокислоту
(цепочку АК). Между двумя аминокислотами, расположенными в
пептидильном и аминоацильном центре, при участии имеющихся здесь
ферментов возникает пептидная связь:
После установления пептидной связи предыдущая тРНК отделяется от
своей аминокислоты и своего кодона и уходит в цитоплазму, а последняя тРНК,
нагруженная цепочкой аминокислот, переходит в ПЦ, заставляя иРНК
перемещаться вдоль рибосомы и устанавливать новый кодон против
аминоацильного центра. После прохождения через рибосому всей кодирующей
части иРНК на рибосоме собирается пептидная цепь с определенной
последовательностью аминокислот. Фаза терминации наступает, когда в
контакт с рибосомой приходит концевой участок иРНК, который включает
нонсенс-кодон, не кодирующий никакой аминокислоты. На этом сборка
22
пептидной цепи заканчивается. По мере освобождения 5/ конца иРНК колпачок
может находить новые малые субьединицы рибосом и процесс трансляции
может повторно осуществляться на новых рибосомах. Комплекс рибосом,
находящихся в контакте с одной молекулой иРНК и синтезирующих
одинаковые пептидные цепи, называется полирибосомой (полисомой).
Регуляция генной активности. Реализация наследственной информации
в живых системах - это сложный процесс, требующий очень тонкой регуляции
для того, чтобы обеспечить в определенных клетках в определенное время
синтез определенных белков в необходимом количестве. Все клетки организма,
возникая путем митоза, получают полноценный набор генетической
информации, образуемый при оплодотворении родительских гамет. Несмотря
на это, они отличаются по своим морфологическим, биохимическим н
функциональным свойствам друг от друга. В основе этих различий лежит
активное функционирование в разных клетках разных частей генома.
Большая часть генома в клетках организма находится в неактивном репрессивном состоянии в только около 10% генов дерепрессированы, т. е.
активно транскрибируются. Спектр транскрибируемых генов зависит от
тканевой принадлежности клетки, от периода ее жизнедеятельности и периода
индивидуального развития организма Регуляция активности генов может
осуществляться на всех этапах реализации генетической информации, но
наиболее экономически выгодной является регуляция на стадии транскрипции.
Основная масса генов, активно функционирующих в большинстве клеток
организма на протяжении онтогенеза, - это гены, которые обеспечивают синтез
белков общего назначения (белки рибосом, хромосом, мембран и т. д.), тРНК и
рРНК. Транскрибирование этих структурных генов обеспечивается
соединением РНК-полимеразы с их промоторами и не подчиняется каким-либо
другим
регулирующим
воздействиям.
Такие
гены
называются
конститутивными. Другая группа структурных генов, обеспечивающих синтез
некоторых белков-ферментов, в своем функционировании зависит различных
регулирующих факторов и называется регулируемыми генами. Их активное
функционирование, скорость и продолжительность транскрибирования могут
регулироваться как генетическими факторами, так и факторами негенетической
природы.
Генетическими факторами регуляции транскрипции являются генырегуляторы и операторы. Гены-регуляторы определяют синтез белковрегуляторов, способных в активном состоянии соединяться с оператором,
включающим или выключающим транскрипцию структурных генов. В
зависимости от свойств белка-регулятора различают негативный и позитивный
контроль транскрипции со стороны гена-регулятора. При негативном контроле
белок-регулятор, соединяясь с оператором, прекращает (выключает)
транскрипцию. Такой белок называется репрессором. При позитивном
контроле белок-регулятор, соединяясь с оператором, включает транскрипцию.
В таком случае продукт гена-регулятора называется апоиндуктором .
Таким образом, наряду со структурными генами в геноме имеются генырегуляторы, которые, обеспечивая репрессию или депрессию структурных
генов, регулируют процессы синтеза белка в клетке.
23
Наряду с генетическими факторами в регуляции экспрессии генов важная
роль принадлежат факторам негенетической природы - эффекторам. К ним
относятся вещества небелковой природы, расщепляемые или синтезируемые в
клетке при участии различных ферментов.
В зависимости от того, как эффектор воздействует на активность генов,
различают индукторы, включающие транскрипцию генов, и корепрессоры,
выключающие ее. Действие эффектора заключается в его взаимодействии с
белком-регулятором, при котором он либо активируется и может соединяться с
оператором, либо инактивируется и теряет способность соединяться с
оператором.
Таким образом, экспрессия генов является результатом регулирующего
воздействия на процессы транскрипции как со стороны самого генома (генырегуляторы и операторы), так и со стороны факторов негенетической природы.
Регуляция транскрипции у прокариот. Изучение регуляции экспрессии
генов на стадии транскрипции у прокариот привело к созданию в 1961 г.
модели оперона (Жакоб и Мано). Оперон -это тесно связанная
последовательность структурных генов, определяющих синтез группы
ферментов для какой-либо одной из биохимических реакций.
Особенностью прокариот является транскрибирование иРНК со всех
структурных генов оперона. Такая полицистронная иРНК в дальнейшем
разрезается на фрагменты, соответствующие матрицам для синтеза отдельных
ферментов. Цепи структурных генов оперона всегда предшествует промотор,
узнаваемый РНК-полимеразой. У конститутивных генов этого достаточно для
осуществления транскрипции. У регулируемых генов между промотором и
структурными генами располагается оператор - последовательность
нуклеотидов,
которая
узнается
белком-регулятором
(репрессором),
находящимся в активном состоянии. Белок-репрессор представляет собой
аллостерический белок, способный изменять свои биологические свойства при
соединении с различными специфическими молекулами и обладает двумя
высокочувствительными группами; одной из них он распознает оператор,
другой -специфично связывает индуктор. Одновременно быть связанным с
двумя молекулами он не может. Индуктор представляет низкомолекулярное
вещество, которое связывается с репрессором и переводит его в неактивную
форму, неспособную более связываться с оператором. Так, в Lac-системе
индуктором является лактоза, после ассоциации с которой репрессор
отсоединяется от оператора.
При отсутствии в среде лактозы активный репрессор, взаимодействуя с
оператором, репрессирует гены А, В, С - транскрипции нет. Появление в среде
лактозы инактивирует репрессор, он не соединяется с оператором и
осуществляется транскрипция генов А, В, С, отвечающих за синтез ферментов,
которые расщепляют лактозу. Уменьшение содержания лактозы в результате ее
ферментативного расщепления приводит к соединению активного репрессора с
оператором и выключению транскрипции генов А, В, С.
Регуляция экспрессии генов у эукариот. У эукариот не установлено
оперенной организации генов. Гены, определяющие синтез ферментов одной
цепи биохимических реакций, могут быть рассеяны в геноме и очевидно не
24
имеют, как у прокариот, единой регулирующей системы. В связи с этим
синтезируемые мРНК у эукариот моноцистронны, т.е. являются матрицами для
отдельных пептидных цепей.
В настоящее время механизмы регуляции активности эукариотических
генов интенсивно изучаются. Установлено, что регуляция транскрипции у
эукариот является комбинационной, т. е. активность каждого гена регулируется
большим спектром генов-регуляторов. У многих эукариотических генов,
кодирующих белки и транскрибируемых РНК-полимеразой II, в ДНК имеется
несколько областей, которые узнаются разными белками-регуляторами. Одной
из них является область, расположенная вблизи промотора. Она включает
около 100 пар нуклеотидов, в том числе ТАТА-блок, располагающийся на
расстоянии 25 пар нуклеотидов от точки начала транскрипции. Установлено,
что для
успешного присоединения РНК-полимеразы II к промотору необходимо
предварительное соединение с ТАТА-блоком особого белка - фактора
транскрипции - с образованием стабильного транскрипционного комплекса.
Именно этот комплекс ДНК с белком узнается РНК-полимеразой П.
Другая область, играющая важную роль в регуляции активности
эукариотических генов, располагается на большом расстоянии от промотора (до
нескольких тысяч пар нуклеотидов) и называется ЭНХАНСЕРОМ (от англ.
enhance - усиливать). И энхансер, и препромоторный элемент эукариотических
генов - это короткие последовательности нуклеотидов, которые связываются с
соответствующими регуляторными белками. В результате взаимодействия этих
белков происходит включение или выключение генов.
Особенностью регуляции экспрессии эукариотических генов является
также существование белков-регуляторов, которые способны контролировать
транскрипцию многих генов, кодирующих, возможно, другие белкирегуляторы. В связи с этим некоторые (главные) белки-регуляторы обладают
координирующим влиянием на активность многих генов и их действие
характеризуется плейотропным эффектом.
Ввиду того, что в геноме эукариот имеется много избыточных ДНК, а в
каждой клетке организма транскрибируется всего 7-10% генов, логично
предположение о том, что у них преобладает позитивный генетический
контроль, при котором активация небольшой части генома оказывается более
экономичной, нежели репрессия основной массы генов. Несомненной
особенностью регуляции транскрипции у эукариот является подчиненность
этих процессов регулирующим влияниям со стороны гормонов организма.
Последние часто играют роль индукторов транскрипции. Примером участия
гормонов в регуляции активности определенных генов может служить влияние
тестостерона на развитие тканей организма по мужскому типу при наличии
специфического белка-рецептора. Отсутствие последнего при мутации
соответствующего гена не дает возможности гормону проникнуть в ядра
клеток-мишеней и обеспечить включение определенного набора генов:
развивается синдром тестикуляриой феминизации или синдром Морриса: особь
с кариотипом ХУ, но внешне более сходны с женщиной, не способна иметь
25
потомство, т.к. ее половые железы (семенники) недоразвиты, их выводные
протоки часто формируются по женскому типу, вторичные половые признаки
также характерно для женского пола. Следующая особенность регуляции
генной активности у эукариот связан: с образованием комплекса ДНК с
белками - хроматином. Ведущая роль в компактизации ДНК принадлежит
гистонам, поэтому они несомненно участвуют и в процессах регуляции генной
активности. Непременным условием для осуществления транскрипции у
эукариот является предварительна декомпактизация хроматина на
соответствующем участке, где временно утрачивается связь с Н1-гистонами и
несколько ослабляется связь с нуклеосомными гистонами. Правда,
нуклеосомная организация хроматина не утрачивается даже в ходе
транскрипции, однако контакт ДНК и негистоновых белков становится
возможным и происходит дерепрессия гена.
Для эффективной регуляции экспрессии генов у эукариот существуют
механизмы, работающие не только на стадии транскрипции, но и на других
этапах этого процесса. Связанная с экзон-интронной организацией генов
необходимость процессинга, в том числе сплайсинга, делает возможным
регуляцию этих процессов в ядре: используя один и тот же первичный
транскрипт, можно обеспечить образование матриц для разных пептидов,
вырезая из них разные последовательности или изменяя последовательности на
5' и 3' концах мРНК.
Транспорт зрелых мРНК из ядра в цитоплазму также регулируется: лишь
небольшая часть РНК, транскрибируемая с генов, после сплайсинга покидает
ядро. Значительное количество ее деградирует.
Существуют механизмы, обеспечивающие регуляцию процессов синтеза
пептидных цепей. Они менее экономичны, но отличаются быстротой
реагирования на изменения потребностей клетки в данном белке. Регуляция
трансляции осуществляется на стадии инициации, когда блокируется
присоединение к малой субъединице рибосомы тРНК, несущей
формилметионин. В результате при наличии в цитоплазме иРНК трансляции на
ней не происходит. Такая ситуация наблюдается, например, при отсутствии в
цитоплазме гена, что ведет к выключению трансляции глобиновых цепей
гемоглобина. Регуляция процесса реализации наследственной информация
может осуществляться и на стадии посттрансляционных изменений, когда
происходит задержка в формировании активных молекул белка при наличии
пептидных цепей. Например, для формирования активной формы инсулина из
проинсулина должны вырезаться две субъединицы. Торможение этих
процессов уменьшает выход конечного активного продукта.
Практическое применение молекулярной генетики. Основные
достижения молекулярной генетики, особо отразились в бурном развитии
генной инженерии. Генетическая (генная) инженерия - область молекулярной
биологии и генетики, ставящая своей задачей конструирование генетических
структур по заранее намеченному плану, создание организмов с новой
генетической программой. Основные методы генной инженерии были
разработаны в 60-70-х годах нашего века. Они включают три основных этапа:
26
• получение генетического материала (искусственный синтез гена или
выделение природных генов);
• включение этих генов в автономно реплицирующуюся генетическую
структуру (векторную молекулу) и создание рекомбинантной молекулы ДНК;
• введение векторной молекулы (с включенным в нее геном) в клеткуреципиент, где она встраивается в хромосомный аппарат. Экспериментальный
перенос генов в другой геном называется трансгенезом.
В настоящее время раскрыта тонкая структура гена. Известно, что ген
содержит информацию на первичную структуру одного полипептида. Число
кодонов в гене не может быть меньше числа аминокислот в белке. Средний
размер гена 1000-1200 нуклеотидов. Существуют разные подходы выявления
последовательности нуклеотидов в гене.
Принципиально возможно познание структуры гена путем изучения
последовательности аминокислот в белке. Но это длинный путь, если учесть,
что одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими триплетами.
Другой подход более реальный: путем анализа последовательностей
нуклеотидов в информационных РНК, которые какое-то время существуют в
цитоплазме и могут быть выделены.
Гены для пересадки могут быть либо искусственно синтезированы, либо
выделены из ДНК прокариот и хромосом эукариот. В настоящее время
выделение высокомолекулярной ДНК проводят на ультрацентрифугах в
градиенте плотности хлористого цезия. Известно два пути искусственного
синтеза гена: химический и ферментативный. Для химического синтеза
необходимо иметь полностью расшифрованную последовательность
нуклеотидов. Впервые в 1970 году индийским ученым Корана Г. (США) был
осуществлен искусственный синтез гена. Он синтезировал последовательность
нуклеотидов в ДНК, специфическую для структуры гена транспортной
аланиновой РНК в клетках пекарских дрожжей. Более двух лет затратили на
этот синтез гена. Последовательность нуклеотидов в нити ДНК определялась
по информационной РНК. Но этот ген был не способен работать in vitro.
Причиной являлся синтез только структурной части гена, в нем не было
регуляторных участков. Для транскрипции необходимо, чтобы фермент РНКполимераза "узнавала" место промотора, где локализована точка инициации
синтеза, и в этом месте "садилась" на матрицу. В 1976 г, в той же лаборатории
был синтезирован ген тирозиновой тРНК бактерии кишечной палочки,
состоящий не только из структурного участка (126 нуклеотидных пар), но и
регуляторных частей - промотора и терминатора. Этот искусственно созданный
по специальной программе ген был выведен в бактериальную клетку и
функционировал как природный.
Другим примером химического синтеза гена является синтез гена,
кодирующего фермент, расщепляющий лактозу. Синтезированный ген в
пробирке был встроен в плазмиду и введен в бактерию; кишечная палочка
приобрела способность усваивать лактозу. Однако, химическим путем можно
синтезировать небольшие по размеру гены прокариот, синтез сложных генов
эукариот, состоящих из тысячи и более нуклеотидов, путем химического
синтеза пока создать не удается.
27
Кроме того, химический синтез очень трудоемкий и в настоящее время
практически не используется. Наиболее успешным оказался ферментативный
синтез гена.
Центральная догма молекулярной генетики утверждает, что считка
информации происходит в направлении: ДНК→РНК→белок. Но ряд авторов,
начиная с 1948 года, выступали с соображениями, что РНК может быть
предшественником ДНК. Подобное наблюдается у онкогенных РНК содержащих вирусов. С РНК-вируса, попавшего в клетку, синтезируется
провирус (ДНК - копия РНК) с помощью фермента обратная транскриптаза
(ревертаза), а сам процесс называется обратной транскрипцией. Этот фермент
был открыт в 1970 году Теминым, Мазутани, Балтимором. Клонирование
(размножение) кДНК по известной иРНК было разработано Г.Бойером,
С.Коэном и П.Бергом в 1973 году. На 1 этапе на основе иРНК по принципу
комплементарности синтезируют односпиральную кДНК. На 2-3 этапах
удаляют иРНК и достраивают вторую часть кДНК. Деполимеризацию исходной
РНК-цепочки осуществляют путем щелочного гидролиза. Цепи ДНК устойчивы
к обработке щелочью, а РНК полностью деполимеризуется. Двуцепочечную
кДНК получают путем достраивания одноцепочечной кДНК под действием
фермента ДНК-полимеразы. После такой обработки кДНК можно встраивать в
вектор. Такая кДНК не имеет вставок - интронов, т. е. схема ее строения в этом
смысле не отличается от бактериального гена. Ген, полученный путем
ферментативного синтеза, может функционировать в бактериальной клетке, на
нем синтезируется иРНК, а затем белок. Таким путем под руководством
академика В. А.Энгельгардта был получен ген, определяющей синтез фермента
галактозидазы, введенный в фаг. При размножении фага в клетке получили
множество копий, что обеспечило синтез большого количества фермента. Это
имеет не только теоретическое, но и практическое значение, так как
галактозидаза применяется в пищевой промышленности.
Следовательно, если иметь в пробирке выделенные молекулы иРНК,
принадлежащие данному гену, то он может быть синтезирован с помощью
фермента. Матрицей служит иРНК, ее выделяют, добавляют нуклеотиды,
затравку, ферменты. На основе этих данных в 1972-1973 гг. во многих
лабораториях мира были синтезированы гены глобина человека, кролика,
голубя, мыши, утки, гены митохондрии печени крыс и другие. Гены,
синтезированные с помощью ревертазы, не имеют регулярной части и
промотора.
Отсутствие
регуляторных
участков
препятствует
функционированию этих искусственных генов в животных клетках. При
переносе в микробную клетку к структурным генам присоединяют промотор,
извлеченный из микробной клетки.
Ферментативный синтез гена имеет большие возможности: принципиально
осуществимо проводить искусственный синтез любых индивидуальных генов
путем транскрибирования их с соответствующих матричных РНК. Основным
затруднением является синтез не структурных, а регуляторных генов,
необходимых для их нормальной работы. Это в ряде случаев ограничивает
использование искусственно синтезированных генов. Кроме этого, иРНК в
28
клетках содержится в очень незначительном количестве и она обладает
нестойкостью.
В настоящее время получают рекомбинативные (гибридные) молекулы
ДНК путем гибридизации in vitro фрагментов ДНК вирусного, бактериального
и в меньшей степени эукариотного происхождения.
Нахождение условий функционирования генов эукариот в бактерии
позволяло бы решить проблему получения многих биологически активных
веществ (гормонов). Одним из достижений является синтез гормона
соматостатина, полученный в результате введения этого гена в кишечную
палочку. Соматостатин регулирует поступление в кровь гормона роста,
образуется он в гипоталамической области. Плазмиды, содержащие этот ген,
были введены в бактерию и состыкованы с имеющимся в ее геноме
регуляторным геном бетагалактозидазы. Наличие регуляторного участка
обеспечило процесс транскрипции и трансляции.
Однако создание искусственных генов, получение рекомбинантных
молекул ДНК и введение их в клетки, в частности прокариот, может привести к
появлению новых организмов с признаками, никогда ранее не имевшимися на
Земле. Так, в США пересадили гены стафилококка кишечной палочки. В
результате образовался гибридный штамм, обладающий свойствами обоих
микроорганизмов. При манипуляции с геномом этой бактерии возникшие
новые организмы могут приобрести патогенные свойства, быть устойчивыми к
известным лекарственным препаратам и оказаться особо опасными для
человека, поскольку в ходе предыдущей эволюции человеческий организм
никогда не встречался с такими формами и может оказаться безоружным,
В связи с этим на Международной конференции в США в 1974 г. были
выработаны определенные правила, обязательные при манипуляциях с
генетическим материалом и предложен ряд мер, которые должны сделать
практически невозможным случайный выход из лабораторий в природу
патогенных рекомбинантных микроорганизмов. Успехи молекулярной
генетики должны быть использованы на благо человека: в борьбе против
наследственных болезней, для создания новых микроорганизмов - продуцентов
биологически активных веществ, синтеза растительных и животных белков и
др. Молекулярная генетика развивается стремительно и уже располагает
достаточными средствами и методами воздействия на наследственные
заболевания.
29
3.5 Глоссарий по дисциплине.
А-ДНК. Альтернативная форма правозакрученной двуспиральной молекулы
ДНК. На одном витке имеется 11 пар оснований, причем нуклеотидная цепь
наклонена вдоль продольной оси молекулы. Биологическое значение А-ДНК
не вполне понятно.
Абортивная трансдукция. Несостоявшаяся трансдукция, когда ДНК не
встраивается в хромосому реципиента (см. трансдукция).
Автономно
реплицирующиеся
последовательности
(ARS).
Реплицирующиеся, в первую очередь, последовательности длиной около 100
нуклеотидов, обнаруженные в хромосомах дрожжей и в ДНК клеточных
органелл.
Автополиплоидия. Полиплоидия в результате репликации одного
диплоидного набора хромосом.
Авторадиография. Получение изображения на рентгеновской пленке после
экспозиции с радиоактивной пробой. Используется для локализации
радиоактивно меченных зондов в клетках или тканях.
Автотетраплоид. Автополиплоид, содержащий четыре сходных генома. В
этом случае два аллеля А и а могут быть представлены в виде пяти
генотипов: АААА (квадраплекс), АААа (триплекс), Аааа (дуплекс) и аааа
(нулиплекс).
Адаптация. Наследуемый компонент фенотипа, обеспечивающий лучшую
приспособленность и успешную репродукцию особей. А также сам процесс
приспособления организмов к условиям среды
Аддитивная дисперсия. Генетическая дисперсия, которая относится к
замене одного аллеля данного локуса на другой аллель. Используется для
анализа изменчивости количественных признаков.
Акридиновые красители. Класс органических соединений, молекулы
которых встраиваются в двойную спираль, препятствуя спариванию
оснований. Поэтому в результате следующего цикла репликации ДНК
возникают делеции нуклеотидов или добавляются новые нуклеотиды.
Акроцентрическая хромосома. Хромосома с центромерой, локализованной
на конце. К акроцентрикам относятся, в частности, человеческие хромосомы
13, 14, 15, 21 и 22.
Активатор, РНК-активатор. Элемент модели бриттена-дэвидсона,
синтезируемый при работе гена-интегратора и взаимодействующий с
рецепторным сайтом регулируемого гена; один а. может контролировать
работу многих генов в том случае, если каждый локус-мишень имеет копию
соответствующего рецептора; обычно а. является рнк, но может быть и
белком.
Активный иммунитет. Иммунитет в результате прямой экспозиции
антигенов с последующим образованием антител.
Активный сайт. Структурный домен белка, необходимый для его
функционирования. У ферментов это сайт связывания с субстратом.
Алейроновый слой. Наружный слой эндосперма семян.
Алкаптонурия.
Аутосомно-рецессивный
признак
у
человека,
обусловленный отсутствием фермента - оксидазы гомогентизиновой
кислоты. У гомозигот моча темного цвета из-за окисления выделяемой с
мочой гомогентизиновой кислоты. У взрослых гомозигот хрящевая ткань
темнеет вследствие накопления пигмента - прооизводного гомогентизиновой
кислоты. Нередко пигментация хрящей сопровождается артритом.
Алкилирующий агент - вещество, вызывающее введение алкильной группы
в молекулу органического соединения: многие химические мутагены
являются А.а. - азотистый и сернистый иприты, эпоксиды,
этилметансульфонат, циклофосфамид, бусульфан, хлорамбуцил, мелфалан, и
т.д.
Аллель. Одно из состояний гена, возникшее за счет мутаций. Аллели одного
гена отличаются по своему проявлению в фенотипе.
Аллельная частота. Доля особей в популяции, несущих определенный
аллель.
Аллель-специфичные нуклеотиды. Синтетические олигонуклеотиды
длиной 15-20 п.н., которые в определенных условиях гибридизуются только
со строго комплементарной последовательностью ДНК.
Аллельное замещение. Процесс вытеснения одного аллеля другим в
результате изменения направления естественного oтбора; относительно
медленное уменьшение концентрации исходного аллеля обусловливает
длительное сохранение субституционного генетического груза в популяции;
метод расчетa скорости З.а. (по числу поколений) в зависимости от
интенсивности отбора разработан Дж.Холдейном в 1957.
Аллельное исключение (эксклюзия). Селективное действие у гетерозигот
только одного из аллелей, кодирующих иммуноглобулин.
Аллелизм, Аллеломорфизм - Парность гомологичных генов, определяющих
разные фенотипические признаки у диплоидных организмов.
Аллолактоза. Производное лактозы — индуктор lac-оперона.
Аллопатрическое видообразование. Процесс видообразования, связанный с
географической изоляцией.
Аллополиплоид. Полиплоид, возникший в результате объединения двух и
более хромосомных наборов с последующим удвоением числа хромосом.
Аллотетраплоид. Диплоид, два хромосомных набора которого получены от
разных видов.
Аллостерический эффект. Изменение конформации активного сайта
белковой молекулы за счет взаимодействия белка с молекулой эффектора.
Аллофермент. Фермент, кодируемый одним из аллелей и отличающийся от
других форм этого фермента по электрофоретической подвижности в геле.
Альтернативный сплайсинг. Образование разных белковых молекул,
транслируемых с одной пре-и РНК путем изменения числа и
последовательности экзонов в молекуле и РНК.
Альфа-фетопротеин (АФП). Эмбриональный гликопротеин массой 70 кДа,
синтезирующийся в желточном мешке. Высокое содержание АФП в
амниотической жидкости указывает на дефекты развития нервной трубки и
31
межпозвоночную грыжу. Содержание АФП ниже нормы может быть связано
с синдромом Дауна.
Alu-последовательности. Диспергированные последовательности ДНК
длиной около 300 п.н., обнаруженные в геноме приматов и разрезаемые
рестриктазой Alu. Alu-последовательности состоят из димеров, соединенных
по типу «голова-к-хвосту», размером 140 п.н. (первый мономер) и 170 п.н.
(второй мономер). У человека имеется 300000-600000 копий этих
последовательностей, что составляет 3-6% генома (см. SINE).
Амбер-кодон. Кодон УАГ, который не кодирует аминокислоту, но служит
для терминации трансляции иРНК.
Аминоацил-тРНК. Аминокислота, ковалентносвязанная с тРНК.
Аминокислота.
Органическое
вещество;
ковалентносвязанные
аминокислотные остатки образуют молекулу белка.
Амниоцентез. Тестирование эмбриональных дефектов с помощью
цитогенетического и
молекулярного анализа клеток амниотической жидкости, окружающей плод.
Амплификация
генов.
Множественная
репликация
выбранных
последовательностей ДНК как вне хромосомы (ПЦР), так и внутри
хромосомы (в плазмиде или другом векторе).
Анаболизм. Синтез сложных молекул из более простых предшественников в
процессе обмена веществ.
Аналог. Химическое соединение, структурно близкое другому соединению и
отличающееся от него по одной функциональной группе. Например, 5бромдезоксиуридин — аналог тимидина.
Аналог основания - Пуриновое или пиримидиновое основание, близкое по
структуре к одному из пяти главных оснований, - например, аминопурин,
азагуанин, азаурацил, меркаптопурин); некоторые А.о. могут функционально
заменять обычные основания.
Анафаза. Стадия клеточного деления, на которой хромосомы начинают
движение к полюсам клетки.
Анафаза I. Стадия первого деления мейоза, на которой расходятся
гомологичные хромосомы.
Ангстрем. Единица длины, равная 10-10 м, обозначается как А.
Анеуплоидия. Несоответствие числа хромосом кратному гаплоидному
набору.
Аннотация. Анализ нуклеотидной последовательности генома для
идентификации генов, кодирующих и не кодирующих белки, а также их
регуляторных последовательностей.
Антиген. Белок на поверхности клетки или другое соединение,
стимулирующее образование антител.
Антикодон. Нуклеотидный триплет в молекуле тРНК, который
комплементарно связывается с кодоном и РНК.
Антипараллель. Сравнение структуры молекул, ориентированных в разных
направлениях, например двух цепей молекулы ДНК.
32
Антисипация. Впервые описана у больных миодистрофией, когда тяжесть
заболевания из поколения в поколение усиливается, а возраст проявления
симптомов из поколения в поколение снижается. Это обусловлено
экспансией тринуклеотидных повторов внутри гена или в его окружении.
Антитело. Иммуноглобулин, образующийся в ответ на определенный
антиген и специфически связывающий этот антиген.
Апоптоз. Генетически запрограммированная гибель клетки как результат
нормальной клеточной дифференцировки или повреждения клетки.
Ассортативное скрещивание. Неслучайное скрещивание между полами.
Селекция скрещиваний между одинаковыми генотипами позитивна, а
селекция скрещиваний между разными генотипами негативна.
Аттенюатор. Нуклеотидная последовательность между промотором и
структурным геном в некоторых оперонах, которая может регулировать
доступ РНК-полимеразы к молекуле ДНК и терминировать транскрипцию
соответствующего гена.
АТФ. Аденозинтрифосфат.
Ауксотроф. Мутантный микроорганизм или клеточная линия, для роста
которых требуется вещество, в норме синтезируемое штаммом дикого типа.
Аутогамия. Самооплодотворение или самоопыление, приводит к появлению
в потомстве гомозигот.
Аутоиммунные заболевания. Продукция антител в результате иммунного
ответа на собственные молекулы, ткани или клетки. Причина кроется в
неспособности иммунной системы отличить «свое» от «чужого». К
подобным заболеваниям относятся артриты, склеродерма, системная красная
волчанка, ювенильный диабет и т. д.
Аутбредная депрессия. Снижение приспособленности в потомстве от
генетически различных родителей, связанное с более низкой адаптацией к
условиям среды.
Ацентрическая хромосома. Хромосома или хромосомный фрагмент без
центромеры.
Базовый репликон. Минимальный участок плазмиды <plasmid>,
достаточный для ее стабильного существования в бактериальной клетке, т.е.
включающий набор генов несовместимости плазмид, контроля числа копий,
репликации и сегрегации.
Батарея генов - в модели регуляции транскрипции эукариотических генов
Бриттена-Дэвидсона - группа генов, находящихся под контролем одного
сенсорного сайта, управляющего геном-интегратором.
Бактериофаг (фаг). Вирус, который заражает бактерии.
Бактериофаг µ. Группа фагов, геном которых встраивается в хозяйскую
хромосому, инактивируя гены или вызывая хромосомные перестройки.
Бекросс (возвратное скрещивание). Скрещивание между гетерозиготой F1 и
одним из родителей или организмом с генотипом, идентичным
родительскому.
β-галактозидаза. Бактериальный фермент, кодируемый геном lacZw
превращающий лактозу в галактозу и глюкозу.
33
Блок Прибнова. Каноническая последовательность ТАТААТГ длиной 6 п.н.,
которая находится перед стартовой точкой бактериальных генов и с которой
связывается сигма-субъединица РНК-полимеразы.
BrdU (5-бромдезоксиуридин). Мутаген, аналог тимидина: метильная группа
в 5'-положении тимидина замещена бромом.
Библиотека кДНК. Коллекция клонированных последовательностей кДНК.
Биваленты. Синапс гомологичных хромосом в профазе I мейоза.
Бокс Гольдберга—Хогнесса. Короткая нуклеотидная последовательность
длиной 20-30 п.н. на 5'-конце сайта инициации транскрипции
эукариотических генов, которая связывается с РНК-полимеразой II.
Консенсусная последовательность ТАТАААА называется ТАТА-боксом.
Болезнь отторжения трансплантата. Иммунологическая реакция клеток
хозяина против клеток донора. Нередко пересадка костного мозга у человека
кончается этим заболеванием с плохим прогнозом.
Биологическое разнообразие. Генетическое разнообразие в популяциях
растений и животных.
Блоттинг -название методик, включающих этап переноса разделенных
макромолекул из определенной среды (например, геля) на какой-либо
носитель (специальная бумага, нитроцеллюлозные фильтры и т.п.);
существует два основных типа Б. - капиллярный (например, Саузернблоттинг), в основе которого - перемещение молекул благодаря
капиллярному эффекту, и электроблоттинг, при котором перенос молекул
обеспечивается путем электрофореза.
В-хромосома, добавочная хромосома - хромосома, присутствующая в
хромосомном наборе сверх нормального диплоидного числа хромосом; В-х.
известны у многих растений и (несколько реже) у животных, их число может
значительно варьировать (от 1 до нескольких десятков); часто В-х. состоят из
гетерохроматина (но могут содержать - видимо, вторично - и эухроматин) и
генетически пассивны, хотя могут оказывать "побочные" эффекты например, у насекомых наличие В-х. часто обуславливает повышенную
аберрантность сперматозоидов; в клеточных делениях могут быть стабильны,
но чаще нестабильны (иногда митотически стабильны, но нестабильны в
мейозе, где чаще образуют униваленты); изредка В-х. являются
изохромосомы; механизмы появления В-х. различны - фрагментация,
гетерохроматинизация "лишних" хромосом после неправильного анафазного
расхождения и т.п.
В-форма. ДНК - правоспиральное конформационное состояние молекулы
ДНК, существующее при высокой относительной влажности (>92%) и в
растворах с низкой ионной силой; полагают, что в живых клетках
практически вся ДНК существует именно в В-ф. (в 80-х гг. было обнаружено,
что небольшая часть ДНК существует в Z-форме); число пар оснований на 1
виток - 10, расстояние между парами оснований 3,38 , угол вращения между
соседними парами оснований - 36o, диаметр спирали - 19, остаток
дезоксирибозы находится в С2'-эндоконформации, все основания имеют
антиконформацию.
34
Вариабельные по числу копий тандемные повторы (VNTR).
Повторяющиеся последовательности длиной 2-20 нуклеотидов,
организованные в тандемы.
Вариабельные участки. Участки молекул иммуноглобулинов,
отличающиеся по аминокислотному составу и специфичные для узнающих
их антител.
Вектор. Рекомбинантная ДНК, вирус, бактерия или плазмида, несущие
встроенный фрагмент чужеродной ДНК.
Величина С. Количество ДНК в гаплоидном наборе хромосом или в
гаплоидном геноме.
Вещество Н. Углеводородная группа на поверхности эритроцитов. В
неизмененном виде соответствует группе крови О. При модификации путем
добавления моносахаридов — группам крови А, В и АВ.
Взаимодействие генов. Появление новых фенотипов вследствие
взаимодействия аллелей или различных генов.
Виды - сиблинги. Морфологически очень сходные, но репродуктивно
изолированные виды.
Вирулентный фаг. Бактериофаг, инфицирующий и лизирующий хозяйскую
клетку.
Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Ретровирус, часто вызывающий
синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД).
Внехромосомная наследственность. Передача признаков, кодируемых ДНК
хлоропластов и митохондрий.
Водородная связь. Электростатическое притяжение между атомами
водорода и отрицательно заряженными атомами кислорода или азота,
имеющими неспаренные электроны.
Врожденная ошибка метаболизма. Генетически обусловленная болезнь,
связанная с дефектным ферментом, что проявляется в виде характерных
симптомов.
Вторичная структура белка. Альфа-спираль или складчатая структура,
образованная при помощи водородных связей между аминокислотами.
Вырожденный генетический код. Генетический код, в котором одна
аминокислота может кодироваться несколькими кодонами. К примеру,
лейцин кодируется шестью колонами, изолейцин - тремя и т.д.
Гамета. Специализированная половая клетка с гаплоидным набором
хромосом.
Гаплоид. Клетка или организм с одним гаплоидным набором неспаренных
хромосом.
Гаплотип. Совокупность аллелей тесно сцепленных локусов, которые
наследуются вместе.
Геликаза. Фермент, участвующий в репликации ДНК, раскручивая двойную
спираль в области репликационной вилки.
Гемизигота. Наличие в диплоидной клетке одной дозы гена, например, гены
Х-хромосомы у гетерогаметных особей мужского пола (XY) находятся в
гемизиготном состоянии.
35
Гемоглобин (Hb). Железосодержащий белок, который локализован,
преимущественно, в эритроцитах позвоночных и участвует в переносе
кислорода.
Гемофилия. Х-сцепленное заболевание, связанное с нарушением
свертывания крови.
Ген-супрессор опухоли. Кодирует продукт, который в норме подавляет
деление клеток. Мутации в этом гене активируют клеточное деление,
индуцируя развитие опухоли.
Генерализованная трансдукция. Перенос фагом любого гена в
бактериальную клетку.
Генетика соматических клеток. Ветвь генетики, связанная с исследованием
соматических клеток и созданием клеточных культур и гибридом.
Генетическая антисипация. Прогрессирующее усиление симптомов
наследственного заболевания, а также снижение возраста начала заболевания
в последующих поколениях.
Генетический груз. Среднее число рецессивных летальных генов у
гетерозиготных носителей в данной популяции.
Генетический дрейф. Случайные изменения частоты аллелей из поколения в
поколение. Часто наблюдается в небольших популяциях.
Генетическое консультирование. Оценка риска наследственного
заболевания у членов семьи и поиск способов снизить риск или избежать
этого риска.
Генетический полиморфизм. Стабильное существование в популяции двух
и более разных генотипов. Когда поддерживается равновесная частота
аллелей речь идет о сбалансированном полиморфизме.
Генетическое равновесие. Поддержание определенной постоянной частоты
аллелей в ряду поколений.
Генетическая эрозия. Потеря генетического разнообразия вида или
популяции.
Генная инженерия. Методы изменения генотипа клетки или особи путем
избирательного удаления, вставки, модификации или замещения отдельных
генов, либо группы генов.
Генная конверсия. Изменение одной из цепей гетеродуплекса ДНК в
результате
нерецип-рокной
рекомбинации,
что
приводит
к
комплементарности с другой цепью или превращение одного аллеля
гетерозиготы в другой - комплементарный аллель.
Генная дупликация. Репликация ДНК, приводящая к появлению в гене
тандемного повтора.
Генный пул. Совокупность всех аллелей, представленных в репродуктивной
части популяции.
Геном. Совокупность всех генов данной особи.
Геномика. Наука о геномах, включая организацию нуклеотидных
последовательностей, копийность и структуру генов.
Геномный импринтинг. Зависимость экспрессии признака от материнского
или отцовского источника наследования этого признака.
36
Генотип. Специфические аллели и гены организма. Часто под генотипом
понимают ограниченное число анализируемых аллелей и генов.
Гетерогенная ядерная РНК (гяРНК). Совокупность РНК-транскриптов в
ядре клетки, представленная предшественниками иРНК, зрелыми иРНК,
молекулами рРНК, тРНК и малыми ядерными РНК, гетерогенными по
размеру и нестабильными.
Гетеродуплекс. Двуспиральная молекула нуклеиновой кислоты, каждая из
цепей которой имеет разное происхождение. Гетеродуплексами являются
продукты рекомбинации или молекулы, возникшие после отжига и
воссоединения комплементарных одноцепочеч-ных фрагментов ДНК.
Гетерозис. Преимущество гетерозигот по данному признаку перед
гомозиготами.
Гетерокарион. Соматическая клетка, содержащая ядра разного
происхождения.
Гетерохроматин.
Окрашенные,
поздно
реплицирующиеся,
конденсированные в интерфазе участки хромосом, как правило, не
содержащие структурных генов.
Гибрид. Особь от скрещивания между различными генотипами.
Гибридома. Гибрид соматических клеток, образованный при слиянии
опухолевой клетки и клетки, продуцирующей антитела. Опухолевые клетки
(в
частности,
клетки
миеломы)
обеспечивают
способность
к
неограниченному росту, а антителопродуцирующие клетки - способность
синтезировать моноклональные антитела.
Гиперактивные районы. Участки молекул антител, взаимодействующие с
антигенами.
Эти районы отличаются
высокой гетерогенностью
аминокислотного состава.
Гипотеза Лайон. Предположение о случайной инактивации - материнской
или отцовской по происхождению Х-хромосомы в раннем эмбриогенезе.
Поскольку дочерние клетки несут разные инактивированые Х-хромосомы,
возникает соматический мозаицизм экспрессии генов Х-хромосомы.
Гистоны. Основные аргинин- и лизин-богатые белки, связанные с ДНК в
составе хромосом. Участвуют в спирализации ДНК и в формировании
нуклеосом.
Голандрический признак. Признак, передающийся по мужской линии,
поскольку сцеплен с Y-хромосомой.
Гомеобокс. Последовательность длиной около 180 п.н., кодирующая
гомеодомен — часть ДНК-связывающего белка, который функционирует как
фактор транскрипции.
Гомологичные хромосомы. Хромосомы, которые идентичны по
морфологии и конъюгиру-ют в первом делении мейоза.
Группа крови Лютеран (Lutheran). Группа крови, наследуемая независимо
от групп АВО, MN и Rh-фактора. Аллели гена, локализованного на
хромосоме 19 человека, которые определяют наличие или отсутствие
специфических антигенов на поверхности эритроцитов.
Группа сцепления. Группа генов, локализованных на одной хромосоме.
37
Двунаправленная репликация - Один из способов репликации, при
котором в одной точке молекулы ДНК образуются две разнонаправленные
репликативные вилки.
Дезоксирибоза. Сахар в составе ДНК, молекула которого содержит 5 атомов
углерода.
Дезоксирибонуклеазы. Ферменты, разрезающие одноцепочечную ДНК.
Одноцепочечные разрывы (ники) при денатурации дают короткие
олигонуклеотиды.
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Макромолекула, образованная
двумя антипараллельными полинуклеотидными цепями, соединенными
между собой водородными связями. Остатки сахара представлены
дезоксирибозой. Первичный носитель генетической информации.
Дерматоглифика. Анализ строго индивидуальных кожных узоров на
пальцах рук и ног.
Детерминация. Специфическая регуляция активности генов и клеточной
дифференцировки.
Диакинез. Завершающая стадия профазы I мейоза, когда хромосомы
конденсированы и продвигаются к периферии ядра.
Дигибридное скрещивание. Скрещивание с учетом двух различных
признаков у родителей, например высокие растения, круглые семена х
низкие растения, морщинистые семена.
Дидезоксинуклеотид. Нуклеотид, содержащий дезоксирибозу без З'гидроксильной группы. Включение дидезоксинуклеотида в растущую цепь
ДНК прекращает дальнейшую элонгацию, это используют для
секвенирования ДНК по методу Сэнгера.
Диплоид. В кариотипе представлено по две гомологичных хромосомы
каждой пары.
Диплотена. Стадия профазы I мейоза, следующая за пахитеной. В диплотене
расходятся пары сестринских хроматид и наблюдаются хиазмы,
смещающиеся к концам хромосом ( терминализация хиазм).
Дифференцировка. Комплекс структурно-функциональных изменений в
клетке или ткани, благодаря которым они приобретают специфичность
функций.
Дицентрическая хромосома. Хромосома с двумя центромерами.
Дальтон (Да). Единица массы, равная массе атома водорода, или 1,67 х 10-24
г. Используется для обозначения молекулярного веса.
Двойной кроссинговер (кроссовер). Два независимых разрыва и
воссоединения хроматид в одной тетраде в процессе мейоза.
Двойная спираль. Модель молекулы ДНК, предложенная Джеймсом
Уотсоном и Френсисом Криком. Две антипараллельные полинуклеотидные
цепи, соединенные водородными связями, закручены в правостороннюю
спираль, на каждый виток которой приходится 10 пар оснований. Такая
спираль называется В-ДНК.
38
Двунаправленная репликация. Механизм репликации ДНК, когда две
репликационные вилки движутся в разных направлениях от точки начала
репликации.
Деления (нехватка). Потеря участка хромосомы или гена.
Диада. Продукт расхождения тетрад или хромосом в профазе I мейоза.
Состоит из двух сестринских хроматид, соединенных в области центромеры.
Дизиготные близнецы. Появились в результате оплодотворения разных
яйцеклеток, поэтому иногда называются разнояйцевыми.
Дизруптивный отбор. Отбор крайних проявлений признаков в популяции,
что может привести к появлению двух фенотипических классов.
Дискордантность. Проявление признака у одного из близнецов и его
отсутствие - у другого.
Дифференциальная окраска хромосом (бэндинг). Метод избирательной
окраски гетерохроматиновых или других районов хромосом (ядрышковых
организаторов, центромер, АТ-и ГЦ-богатых районов). Не следует путать с
дифференциальной окраской политенных хромосом, обусловленной
организацией хромомер.
Длинные концевые повторы (LTR). Последовательности длиной около
нескольких сотен нуклеотидов на концах ретровирусного генома.
ДНКаза. Фермент, расщепляющий молекулу ДНК на отдельные фрагменты,
вплоть до нуклеотидов.
ДНК-гираза. Одна из топоизомераз, которая во время репликации
уменьшает суперскрученность спирали ДНК путем надрезания цепей и
сшивания двуцепочечных разрывов после раскручивания.
ДНК-лигаза. Фермент, образующий ковалентные связи между 5'-концом
полинуклеотид-ной цепи и З'-концом другой цепи.
ДНК-полимераза.
Фермент,
катализирующий
синтез
ДНК
из
дезоксирибонуклеотидов на матрице другой цепи ДНК.
ДНК-спейсер. Последовательность ДНК между генами, как правило,
представленная короткими повторами.
Дозовая компенсация. Механизм, регулирующий экспрессию генов на Ххромосоме млекопитающих для равновесия генных продуктов у самцов (XY)
и самок (XX) путем случайной инактивации одной из Х-хромосом у самок.
Доминирование. Экспрессия одного из признаков (доминантного) в
фенотипе гетерозиготы.
Доминантная супрессия. Вид эпистаза, при котором доминантный аллель
одного локуса служит супрессором доминантного аллеля другого локуса, что
приводит к соотношению фенотипов у потомства 13:3.
Дупликация. Удвоение участка хромосомы или гена.
Евгеника. Улучшение человеческих рас с помощью отбора супружеских пар
с лучшими генотипами (позитивная евгеника) или предотвращения браков
между лицами с нежелательными признаками (негативная евгеника).
Единица карты. Мера расстояния между двумя генами, соответствующая
1%-ной частоте рекомбинаций между этими генами.
39
Естественный отбор. Различная репродуктивность у представителей вида,
связанная с разной генетически детерминированной приспособленностью.
Z-ДНК. Альтернативная форма ДНК с двумя антипараллельными
нуклеотидными цепями и левозакрученной спиралью. Присутствует в
хромосомах вместе с В-ДНК и участвует в регуляции транскрипции.
Закон Харди—Вайнберга. Согласно этому принципу, частоты генов и
генотипов в неограниченно большой популяции при отсутствии мутаций,
миграции особей, отбора и случайных скрещиваний поддерживаются в
равновесии.
Замена оснований. Замена одного основания в молекуле ДНК, приводящая к
мутации. Существует два типа замен: транзиции, или замены пурина на
пурин и пиримидина на пиримидин; трансверсии, или замены пурина на
пиримидин и наоборот.
Замена пары нуклеотидов. Одна из форм мутаций, результат замены
основания с последующей заменой комплементарного ему нуклеотида; З.п.н.
могут приводить к транзициям или к трансверсиям.
Запаздывающая цепь. Цепь ДНК, которая синтезируется в результате
прерывистой репликации в направлении от 5'- к З'-концу. Сначала
образуются фрагменты Оказаки длиной 1000-2000 п.н., затем они ковалентно
соединяются в непрерывную цепь ДНК.
Зеин. Основной запасной белок в эндосперме кукурузы с молекулярным
весом 19000-21000 Да.
Зигота. Диплоидная клетка, образованная в результате слияния гаплоидных
гамет.
Зиготена. Стадия профазы I мейоза, на которой гомологичные хромосомы по
всей длине образуют биваленты. На этой стадии формируется
синаптонемный комплекс.
Идентичные близнецы. Монозиготные, или однояйцевые близнецы,
развивающиеся из одной оплодотворенной яйцеклетки.
Изоаглютиноген. Антиген, присутствующий на поверхности клеток и
индуцирующий образование антител.
Изохромосома. Аберрантная хромосома с двумя одинаковыми плечами,
например i 12р.
Изотопы. Аналоги химических элементов, отличающиеся по количеству
нейтронов в ядре атома. Многие из них радиоактивны.
Изоферменты. Две или больше молекулярные формы фермента с близкими
химическими свойствами, но с различной электрофоретической
подвижностью. Изоферменты содержат разное число субъединиц и
функционируют при разных значениях рН и разных концентрациях
субстрата.
Имагинальный диск. Дискретные группы клеток, из которых в процессе
эмбриогенеза некоторых насекомых формируются наружные части тела.
Иммуноглобулины. Класс белков плазмы крови со свойствами антител.
Инбридинг. Близкородственное скрещивание.
40
Инбредная депрессия. Снижение жизнеспособности и приспособленности
потомства от нескольких близкородственных скрещиваний.
Инверсия. Хромосомная перестройка, когда на определенном участке гены
расположены в обратном порядке по отношению к гомологичной хромосоме.
Инверсионная петля. Следствие синапсиса гомологичных хромосом, одна
из которых несет инверсию.
Индуктор. Эффекторная молекула, активирующая транскрипцию.
Индуцибельная ферментная система. Система кодирующих фермент генов
под контролем регуляторной молекулы, или индуктора, блокирующего
репрессор и активирующего транскрипцию этих генов.
Инициирующий кодон. Триплет нуклеотидов АУГ в молекуле иРНК,
кодирующий
аминокислоту
метионин
первую
аминокислоту
полипептидной цепи.
Интеркалярная делеция. Утрата участка внутри хромосомы. Делеции
концевых участков хромосомы называются терминальными делециями.
Интеркалирующий агент. Химическое соединение, молекулы которого
встраиваются между азотистыми основаниями в молекуле ДНК, нарушая
комплементарность цепей. К таким агентам относятся, в частности,
акридиновые красители.
Интерфаза. Период клеточного цикла между делениями.
Интерференция. Влияние одного кроссинговера на вероятность другого
кроссинговера в соседнем участке этой же хроматиды. Негативная
интерференция увеличивает вероятность второго кроссинговера, а
позитивная - уменьшает.
Интроны Транскрибируемые участки ДНК между кодирующими
последовательностями (экзонами), которые отсутствуют в зрелой мРНК.
In vitro. Буквально означает «в пробирке», то есть в условиях эксперимента
вне организма.
In vivo. В пределах клетки или организма, в естественных условиях.
IS-элемент. Мобильный элемент, перемещающийся в разные сайты
(транспозон).
Искусственные хромосомы дрожжей (YAC). Векторы, имеющие
фрагменты хромосом дрожжей (теломеры, центромеры, точки начала
репликации), а также несущие маркерные гены и длинные
последовательности эукариотической ДНК, предназначенные для клонирования.
Канцероген. Физический или химический агент, вызывающий рак.
кДНК. ДНК, синтезируемая на матрице РНК с помощью обратной
транскриптазы.
САР. Катаболитный белок-активатор, который связывается с цАМФ и
регулирует активацию индуцибельных оперонов.
Каппа-частицы. Содержащие ДНК цитоплазматические частицы у
некоторых штаммов Paramecium aurelia. При попадании в ростовую среду
эти частицы выделяют токсин парамеции, убивающий чувствительные
штаммы. За поддержание каппа-частиц отвечает ядерный ген К.
41
Кариокинез. Деление ядер.
Кариотип. Хромосомный набор клетки или организма. Хромосомы в составе
кариотипа хорошо видны на метафазных пластинках.
Картирование [генов] с помощью бэккроссирования. Генетический метод
картирования, основанный на получении бэккроссных гибридов родственных
форм и анализе расщепления вариантов аллелей, полиморфных по длинам
рестрикционных фрагментов; наиболее распространен данный метод в
картировании генов у мышей - используются гибриды, на материале этих
бэккроссов картировано (по состоянию на 1992) более 700 генов.
Картирование по методу Берка-Шарпа. Метод Берка-Шарпа, картирование
с помощью нуклеазы S1. Mетод анализа структурного гена (картирование
интронов и экзонов), основанный на том, что нуклеаза S1 специфически
расщепляет любую одноцепочечную ДНК (включая даже одноцепочечные
разрывы): зрелую мРНК гибридизуют с исследуемым геном, гибрид
обрабатывают нуклеазой S1 и после удаления РНК из РНК/ДНК-гибрида
получают фрагменты ДНК, соответствующие экзонам данного гена.
Кинетохор. Фибриллярная структура длиной около 400 нм, локализованная в
области центромеры. Место прикрепления микротрубочек веретена деления.
Катаболизм. Превращение сложных молекул в более простые,
сопровождающиеся высвобождением энергии.
Катаболитная репрессия. Избирательная инактивация оперона продуктом
метаболизма фермента, кодируемого этим опероном.
Квантовое видообразование. Образование новых видов на протяжении
нескольких поколений отбора и генетического дрейфа внутри одного вида.
Клетки F+. Бактериальные клетки, несущие фактор фертильности, доноры
при конъюгации бактерий.
Клетки F-. Бактериальные клетки, у которых отсутствует фактор
фертильности, реципиенты при конъюгации бактерий.
Клеточный цикл. Последовательность событий в клетке между двумя
делениями. Выделяют следующие фазы клеточного цикла: G1 (промежуток
1), S (синтез ДНК), G2 (промежуток 2), М (митоз).
Клин. Градиент генотипов или фенотипов в географической зоне.
Клон. Идентичные молекулы, клетки или организмы, производные одного
предшественника, например, сегмента ДНК, реплицирующегося в составе
ДНК плазмиды, бактериальной хромосомы или ДНК фага.
Клональный отбор. Теория, предполагающая, что разнообразие антител
формируется до экспозиции антигена за счет избирательной пролиферации
клеток, продуцирующих специфические антитела под действием отбора со
стороны того или иного антигена.
Кодоминирование. Совместная экспрессия двух и более аллелей гена в
фенотипе.
Кодон. Триплет нуклеотидов, кодирующий одну аминокислоту.
Информацию об аминокислотах несет 61 кодон, 3 кодона терминируют
синтез белковой молекулы.
42
Коллинеарность. Линейное расположение нуклеотидов в ДНК или
транскрибируемой с нее РНК, а также аминокислот в молекуле полипептида.
Колхицин. Растительный алкалоид, ингибирующий формирование веретена
деления.
Используется
для
кариотипирования
клеток,
которые
задерживаются на стадии митоза.
Компетентность. Способность бактериальных клеток связывать и
импортировать экзогенную ДНК, обеспечивая трансформацию клетки.
Комплементарность. Химическое сродство между азотистыми основаниями
и образование водородных связей между цепями двуспиральной молекулы
ДНК.
Конкатемер. Цепочка из связанных между собой линейно расположенных
субъединиц (нуклеотидов, аминокислот и т.п.). Конкатемер ДНК образован
из нескольких тандемно повторяющихся последовательностей. Образование
конкатемера называется конкатенацией. Примером может служить
формирование в процессе репликации множества фаговых ДНК,
соединенным между собой в виде колец цепи, или конкатенатов.
Конкордантность. Мера сходства пар или целых групп особей по фенотипу.
Например, конкордантность отражает сходство или различие по
определенному признаку между близнецами.
Конъюгация. Временное слияние двух одноклеточных организмов для
передачи генетического материала.
Консенсусная последовательность. Общая, хотя и не вполне идентичная
нуклеотидная или аминокислотная последовательность, своего рода средняя
для множества сходных последовательностей.
Космида. Вектор (плазмида), используемый для клонирования больших
фрагментов ДНК и содержащий cos - участок фага. Поэтому плазмидная
ДНК может быть упакована в оболочку фага, а после инфекции
бактериальных клеток реплицируется в виде плазмиды.
Коэффициент коинциденции (совпадения). Отношение наблюдаемого
числа двойных кроссоверов к ожидаемому их числу.
Коэффициент инбридинга. Вероятность происхождения двух аллелей
зиготы от одного предшественника.
Коэффициент миграции. Экспрессия в каждом из поколений популяции
доли генов, полученных от мигрантов.
Коэффициент отбора (s). Мера репродуктивной эффективности данного
генотипа в популяции. Если размножается 99 особей с генотипом аа из 100,
то s равен 0,1.
Кроссинговер (кроссовер). Обмен между гомологичными хромосомами
путем разрывов и воссоединений. Обмен между несестринскими
хроматидами в процессе мейоза, который лежит в основе генетической
рекомбинации.
Кросс-реактивный материал. Нефункциональный аллофермент - продукт
мутантного гена. Узнается антителами к нормальному ферменту.
43
LINEs. Длинные диспергированные повторяющиеся последовательности
(long interspersed elements) в геноме высших организмов, в частности, L1последовательности длиной 6 т.п.н. у приматов. LTR
Лейциновая молния. Мотив ДНК-связывающего белка, содержащий
аминокислотную последовательность, каждый седьмой из остатков которой лейцин, а соседние мотивы обогащены положительно заряженными
аминокислотными остатками. Лейциновые молнии двух полипептидов
взаимодействуют с образованием димера, который и связывается с
молекулой ДНК.
Лептотена. Первая стадия профазы I мейоза, когда хромосомы становятся
под световым микроскопом и собраны группами вблизи ядерной мембраны.
Летальный ген. Экспрессия летального гена приводит к гибели клетки или
организма.
Лидирующая цепь. Цепь ДНК, которая непрерывно синтезируется от 5' к З'концу молекулы, начиная от репликационной вилки.
Лидерная последовательность. 5'-концевая последовательность кодона,
может содержать регуляторные сайты или сайты связывания рРНК.
Лизис. Разрушение мембранной структуры клетки.
Лизогенная бактерия. Бактериальная клетка, содержащая умеренный фаг,
интегрированный в ее хромосому.
Лизогения. Репрессия ДНК инфекционного фага с последующей ее
интеграцией в хромосому инфицированной бактериальной клетки.
Литическая фаза. Индукция интегрированного в хромосому бактерии
умеренного фага, с последующей его репликацией в клетке и лизисом
бактерии.
Локус. Хромосомный сайт, содержащий определенный ген.
Локус XIST. Локус Х-хромосомы, ответственный за ее инактивацию в
клетках млекопитающих, у представителей женского пола.
Локусы количественных признаков (ЛКП). Детерминация одного
количественного признака двумя или более генами.
Lod score. Статистический метод оценки сцепления двух локусов. Например,
значение логарифма шансов (log of the odds) равное 4 указывает, что
вероятность сцепления между генами превышает вероятность того, что они
не сцеплены в 10000 раз. Принято, что значения lod score, принимающее
значение из диапазона от 3 до 4, соответствуют сцеплению генов.
Малые ядерные РНК (мяРНК). Молекулы РНК длиной от 90 до 400
нуклеотидов с копийностью 104-106 на клетку; мяРНК связаны с белками и
формируют рибонуклеопротеи-новые частицы (РНП), или протеосомы. В
нуклеоплазме выявлено шесть уридин-богатых мяРНК (U1-U6). мяРНК
участвуют в процессинге пре-иРНК, в расщеплении и лигировании
нуклеиновых кислот.
Материнский эффект. Влияние матери на фенотип потомства,
обусловленное факторами, которые передаются с цитоплазмой яйцеклетки, в
частности ДНК митохондрий и хлоропластов. В этом случае речь идет о
материнском наследовании.
44
Межплоскостное взаимодействие оснований, стэкинг-взаимодействие.
Гидрофобное взаимодействие, обеспечивающее поддержание вторичной
структуры двухцепочечной молекулы ДНК.
Мейоз. Форма деления клеток с удвоением хромосом, с последующим
двукратным делением и образованием гаплоидных клеток в процессе
гаметогенеза или спорогенеза. Во время первого деления мейоза происходит
рекомбинация хромосом.
Мерозигота. Частично диплоидная бактериальная клетка, содержащая
добавочный фрагмент хромосомы, который попадает в клетку в процессе
трансформации, трансдукции или конъюгации.
Метаболизм. Совокупность химических реакций, сопровождающих обмен
веществ, в результате которых выделяется энергия для жизнедеятельности
клетки или организма.
Метацентрическая хромосома. Хромосома с одинаковыми по длине
плечами и центромерой, расположенной по центру.
Метафаза. Стадия митоза или мейоза, на которой хромосомы
конденсированы и расположены по экватору клетки в виде метафазной
пластинки, а к их центромерам прикреплены нити веретена деления.
Метод «дробовика» (шотган). Клонирование случайных фрагментов
геномной ДНК в плаз-мидах или фагах для получения библиотеки клонов и
отбора интересующих исследователя клонов или субклонов.
Метод χ2. Тест для определения соответствия наблюдаемых данных
теоретически ожидаемым.
Механизмы изоляции. Барьеры, препятствующие потоку генов между
разными популяциями. Изоляция может быть частичной, репродуктивной
или зависящей от факторов среды.
Микрометр (микрон). Единица длины, равная 106 м, обозначается мкм, или
мт.
Минимальная среда. Среда, содержащая только те питательные вещества,
которые нужны для роста и размножения штаммов или организмов дикого
типа.
Миссенс-мутация. Мутация, изменяющая кодон таким образом, что
синтезируется другая аминокислота.
Митоген. Вещество, стимулирующее митоз в неделящихся клетках,
например, фитогемаг-глютинин, или ФГА.
Митоз. Форма деления клетки с удвоением хромосом и образованием
дочерних клеток с аналогичным кариотипом и генотипом. Множественные
аллели. Три или более аллелей одного гена.
Множественная инфекция. Одновременная инфекция бактериальной
клетки одним или несколькими бактериофагами, зачастую с разными
генотипами.
Мода. Значения, встречающиеся в выборке с максимальной частотой.
Модель "вытеснения" нуклеотида. Классическая модель образования
мутации типа "сдвига рамки": изначально происходит неправильное
встраивание нуклеотида в новосинтезируемую при репликации цепь ДНК.
45
Моногибридное скрещивание. Скрещивание между двумя особями с
учетом одного анализируемого признака, например ЛА х аа.
Моносомия. Анеуплоидия с потерей одной из гомологичных хромосом.
Мультигенное семейство. Группа генов, которая происходит от одного
предкового гена, дуплицированного с последующей дивергенцией копий.
Примером может служить семейство глобиновых генов.
Мутаген. Агент, повышающий скорость мутирования.
Мутация. Изменение в молекуле ДНК или в структуре хромосом, источник
множественного аллелизма.
Мутация сдвига рамки. Вставка одного или нескольких оснований в ген,
что приводит к сдвигу рамки считывания во всех кодонах, расположенных
после мутантного сайта.
Мутация cdc. Мутации у дрожжей, влияющие на деление клеток, на
продолжительность фаз клеточного цикла.
Мышечная дистрофтия Дюшенна. Х-сцепленное заболевание, которое
наследуется по рецессивному типу и обусловлено мутацией гена дистрофина,
кодирующего белок мышечных клеток.
Нанометр. Единица длины, равная 10~9 м.
Направленный отбор. Отбор, в результате которого определенные аллели
фиксируются в популяции или из нее элиминируются. Наследование,
зависимое от пола. Экспрессия гетерозиготного фенотипа, различающаяся у
разных полов.
Наследование, ограниченное полом. Экспрессия признака только у одного
пола.
Нейтральная мутация. Мутация без видимого адаптивного значения для
фенотипа.
Неавтономный транспозон. Мобильный элемент без функционального
гена, кодирующего транспоназу.
Некроссоверная гамета. Гамета, не содержащая рекомбинантных хромосом.
Независимое распределение хромосом. Независимое расхождение
гомологичных хромосом в первом делении мейоза, это обеспечивает
случайное распределение родительских генов в гаметы.
Неполное доминирование. Проявление в фенотипе гетерозиготы признаков,
промежуточных по отношению к признакам родителей.
Неполное сцепление. Случайное разделение генов, локализованных на
одной хромосоме, в результате рекомбинации.
Нерасхождение хромосом. Ошибка в митозе или мейозе, когда
гомологичные хромосомы или сестринские хроматиды не расходятся к
разным полюсам, а вместе мигрируют в одну из дочерних клеток. Причина
моносомии или трисомии.
N-концевая аминокислота. Аминокислота на конце полипептидной цепи,
несущая свободную аминогруппу.
Нокаутные мыши. Мыши, полученные генно-инженерными методами.
Клонированный нормальный ген инактивируют путем вставки маркера (гена
устойчивости к антибиотикам) и пересаживают в стволовые эмбриональные
46
клетки мыши. В некоторых клетках клонированный ген замещает мышиный,
после чего их вводят в эмбрион на стадии бластомера, получая гомозиготную
по мутации мышь.
Нонсенс-кодон. Триплет нуклеотидов в молекуле иРНК, определяющий
окончание трансляции. К терминирующим относятся кодоны УГА, УАГ и
УАА.
Нонсенс-мутация. Мутация, превращающая кодирующий аминокислоту
кодон в терминирующие кодоны УАГ (амбер), УАА (охра), УГА (опал).
Нормальное
распределение.
Функция
вероятности,
близкая
к
распределению случайных величин. Кривую нормального распределения
называют кривой Гаусса.
Носитель. Гетерозигота по рецессивному признаку.
Нуклеазы. Ферменты, вносящие одно-, а чаще двуцепочечные разрывы в
ДНК.
Нуклеаза S,. Дезоксирибонуклеаза, разрезающая и разрушающая
однонитевую ДНК.
Нуклеосома. Комплекс из четырех пар гистоновых молекул и двух витков
ДНК, который служит структурной единицей эукариотической хромосомы.
Нуклеозид. Пуриновое или пиримидиновое основание, ковалентно связанное
с рибозой (в молекуле РНК) или дезоксирибозой (в молекуле ДНК).
Нуклеотид. Нуклеозид, ковалентно связанный с фосфатной группой. В
состав ДНК входят следующие нуклеотиды: дезоксиадениловая кислота,
дезоксицитидиловая
кислота,
дезоксигуаниловая
кислота
и
дезокситимидиловая кислота. В состав РНК входят: адениловая кислота,
цитидиловая кислота, гуаниловая кислота и уридиловая кислота.
Нуклеотидная пара. Пары нуклеотидов А-Т или Г-С на противоположных
цепях молекулы ДНК, соединенные водородными связями.
Нуклеотидная последовательность Порядок расположения нуклеотидов в
молекуле нуклеиновой кислоты.
Нуклеотидный состав - Соотношение нуклеотидов в молекуле нуклеиновой
кислоты или в геноме.
Нулевая гипотеза. Статистический критерий для проверки гипотезы,
предполагающий отсутствие различий между наблюдаемыми и ожидаемыми
величинами. Достоверность этого предположения проверяют с помощью
критерия χ2.
Нулисомия. Потеря двух гомологичных хромосом.
Обратная мутация. Мутация, восстанавливающая фенотип дикого типа за
счет снятия действия прямой мутации, инактивировавшей ген: различают
истинную (т.е. мутацию, восстанавливающую исходную последовательность
нуклеотидов) и вторичную О.м. (эффект прямой мутации компенсируется
мутацией в другой части гена); для разграничения двух типов О.м.
используют метод анализирующих скрещиваний.
Обратная транскриптаза. РНК-полимераза, синтезирующая однонитевую
ДНК на матрице молекулы РНК.
47
Ограничительная точка (R-точка). Точка Gl-фазы клеточного цикла, в
которой возможен либо переход к следующей фазе клеточного цикла и
синтезу ДНК, либо выход клетки из никла в состояние покоя.
Олигонуклеотид. Линейная последовательность из 10-20 олигонуклеотидов,
соединенных фосфодиэфирными связями.
Онкоген. Ген, продукты которого индуцируют образование опухоли.
Открытая рамка считывания (ORF). Нуклеотидная последовательность
между стартовым и стоп-кодоном, кодирующая последовательность
аминокислот (от англ. open reading frame).
Оператор. Участок молекулы ДНК, взаимодействующий со специфичным
белком-репрессором, который контролирует экспрессию соседнего гена или
группы генов.
Оперон. Генетическая единица у прокариот, состоящая из одного или более
структурных
генов,
кодирующих
полипептиды,
и
оператора,
контролирующего транскрипцию этих генов.
Основной (репрессированный) уровень экспрессии. Относительно низкий
уровень экспрессии гена, имеющий место в условиях репрессии, - например,
дерепрессия триптофанового оперона E.coli обусловливает 70-кратное
превышение О.у.э., а лактозного оперона - примерно 1000-кратное.
Основное число [хромосом]. Низшее гаплоидное число хромосом в
полиплоидной серии; О.ч. - один из таксономических признаков у растений
(у животных ввиду относительной редкости полиплоидии показатель О.ч. не
применяется), - например, у многих культурных злаков (пшеница, ячмень)
О.ч. x=7; известны роды с большим количеством О.ч.
Палиндром. Последовательность-перевертыш, которая читается в
направлении 5'-3'- в обеих цепях ДНК одинаково, как, например:
5'ТААТТЦ3' З'ЦТТААГ5'
Палиндромы часто служат сайтами рестрикции для эндонуклеаз.
Пангенез. Теория, которая предполагала развитие организма из мельчайших
частей тела, собранных в гаметах и передающих признаки родителей
потомству.
Пара нуклеотидов (оснований). Элементарная единица двухцепочечной
молекулы нуклеиновой кислоты: П.н. в ДНК формируются по принципу
комплементарности - гуанин-цитозин и аденин-тимин (в РНК или гибридных
ДНК/РНК-дуплексах - аденин-урацил); также П.н. - единица измерения
размера длины гена, сайта, хромосомы, генома.
Правило пар оснований. Правило комплементарности оснований в
молекуле нуклеиновой кислоты - А-Т и Г-Ц в ДНК и У-Т и Г-Ц в РНК.
Парадокс С. Отсутствие корреляции между размером генома и
эволюционной сложностью вида. К примеру, у разных видов амфибий размер
гаплоидного генома (величина С) различается в сотни раз.
Парацентрическая инверсия. Инверсия, не затрагивающая район
центромеры.
Партеногенез. Развитие яйцеклетки без оплодотворения.
48
Патроклинная наследственность. Наследование потомством фенотипа
отца.
Пахитена. Стадия профазы мейоза I, на которой образуются тетрады,
состоящие из четырех соединенных в области центромеры хроматид.
Пенетрантность. Частота проявления мутантного фенотипа.
Пептидная связь. Ковалентная связь между аминогруппой одной
аминокислоты и карбоксильной группой другой аминокислоты.
Перекрывающийся код. Предложенный Георгием Гамовым генетический
код, в котором каждый нуклеотид является частью трех соседних кодонов.
Перицентрическая инверсия. Инверсия, захватывающая центромеру и
прилегающие участки хромосомных плеч.
Плавучая плотность. Свойство молекул и частиц, обусловленное их
реальной плотностью и зависящее от объема и степени гидратации.
Позволяет разделять молекулы и другие частицы в градиенте плотности.
Плазмида. Внехромосомная кольцевая молекула ДНК, которая
реплицируется независимо от хромосом хозяйской клетки.
Плейотропное действие мутации. Влияние мутации на несколько
признаков.
Поколение F1 Потомство от первого из серии скрещиваний, первое
поколение.
Поколение F2 Потомство от скрещивания между особями первого
поколения, второе поколение.
Полилинкер. Сконструированная последовательность ДНК, содержащая
множество сайтов рестрикции, используется в генной инженерии при
создании векторов.
Полимеразы. Ферменты, катализирующие образование ДНК и РНК из
дезоксинуклеотидов и рибонуклеотидов соответственно.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Метод амплификации фрагментов
ДНК путем повторения циклов денатурации, отжига со специфичными
праймерами и синтеза ДНК с помощью ДНК-полимераз.
Полиморфизм
длин
рестрикционных
фрагментов
(ПДРФ).
Вариабельность по длине фрагментов ДНК, полученных после обработки ее
рестриктазами. Полиморфизмы обусловлены мутациями, создающими или
элиминирующими сайты рестрикции, наследуются по кодоминантному типу
и служат в качестве генетических маркеров.
Полинуклеотид. Линейная последовательность из более чем 20-ти
нуклеотидов, соединенных фосфодиэфирными связями.
Полипептид. Цепь из аминокислот, соединенных ковалентными связями,
которая еще не приобрела функциональной трехмерной структуры.
Полисома (полирибосома). Две и более рибосомы, связанные с молекулой
иРНК в процессе трансляции.
Политенная хромосома. Результат нескольких циклов репликации без
последующего расхождения гомологов. Гигантская хромосома с
отчетливыми хромомерами, формирующими характерный рисунок дисков.
49
Хорошо изучены политенные хромосомы слюнных желез некоторых
насекомых, в том числе, дрозофилы.
Полицистронная иРНК. Молекула и РНК, с которой транслируются
аминокислотные последовательности двух и более полипептидов,
кодируемых соседними генами.
Полное сцепление. Близкое расположение двух генов, исключающее
рекомбинацию между этими генами.
Полярное тельце. Клетка, почти лишенная цитоплазмы, результат неравного
цитокинеза в первом или втором делении мейоза.
Популяция. Локальная группа особей одного вида, способных к
скрещиванию между собой.
Последовательность Шайна-Дальгарна. Сигнальная последовательность
АГГАГГ в лидерной последовательности прокариотических генов, сайт
связывания с рибонуклеопротеинами. 16S-pPHK малой рибосомной
субъединицы
содержит
комплементарную
последовательность,
связывающуюся с и РНК.
Полуконсервативная репликация. Модель репликации двуспиральной
молекулы ДНК, когда дочерняя молекула содержит одну вновь
синтезированную цепь, а одну - родительскую.
Праймер
(затравка).
Короткая
последовательность
РНК
или
одноцепочечной ДНК, необходимая для синтеза двуцепочечной ДНК - ДНКполимеразой.
Преадаптивная мутация. Мутация, которая со временем приобретает
адаптивное значение.
Прерывистая репликация ДНК. Синтез фрагментов Оказаки на
запаздывающей цепи ДНК. Затем эти фрагменты сшиваются лигазой,
формируя непрерывную цепь.
Прерывистая изменчивость. Распределение фенотипических классов на две
или более неперекрывающиеся группы.
Прерывистое равновесие. Короткие периоды дивергенции в истории вида,
чередующиеся с долговременной видовой стабильностью.
Преформационизм. Теория, предлагавшая схему развития организма из
готовых органов, имеющихся в яйцеклетке и начинающих расти после
оплодотворения.
Прион. Инфекционный патогенный белковый агент с молекулярным весом
27000-30000 Да. Вызывает нервно-дегенеративное заболевание у овец и
крупного рогатого скота, известную как коровье бешенство, или губчатая
энцефалопатия. Эта болезнь сходна с болезнью Куру и болезнью
Крецфельда-Якоба, поражающих человека.
Проба. Фрагмент молекулы ДНК или РНК, меченный различными
способами и выявляемый с помощью радиоавтографии, специальных
красителей или под флуоресцентным микроскопом.
Проба ворсин хориона. Метод пренатальной диагностики для
внутривагинального взятия зародышевых клеток из ворсин хориона для
анализа цитогенетических и биохимических дефектов.
50
Пробанд. Индивид, у которого изучаемый генетически детерминированный
признак проявился в первый раз.
Прогулка
по
хромосоме.
Метод
картирования
длинных
последовательностей ДНК, когда последовательно выделяются клоны,
содержащие перекрывающиеся фрагменты ДНК. Субклон концевой
последовательности используется как проба для идентификации
перекрывающихся последовательностей.
Промотор. Регуляторная последовательность ДНК, участок связывания с
РНК-полимеразой до начала транскрипции.
Протеин (белок). Молекула, состоящая из одного или нескольких
полипептидов.
Протеомика. Анализ экспрессии белков в клетки в данный момент времени.
Протоонкоген. Нормально функционирующий клеточный ген, который
может превратиться в онкоген вследствие нарушения его структуры или
экспрессии.
Протопласт (сферопласт). Бактериальная или растительная клетка без
клеточной стенки.
Прототроф. Штамм микроорганизмов, способный расти на минимальной
среде.
Профаг. Геном фага, интегрированный в бактериальную хромосому.
Бактерии, несущие профагов, называются лизогенными.
Псевдоаллели. Гены, комплементарные по своему действию, как аллели, но
разделяющиеся путем рекомбинации.
Псевдоаутосомное наследование. Наследование аллелей, локализованных
на Y-хромосоме и гомологичных аллелям на Х-хромосоме, которое не
отличается от наследования ауто-сомных генов.
Псевдодоминирование. Экспрессия рецессивного аллеля на одной из
гомологичных хромосом в случае делеции доминантного аллеля на другом
гомологе.
Псевдоген. Нефункциональный ген с последовательностью, гомологичной
известному структурному гену, но содержащей инсерцию или делению, а
также фланкированный прямыми повторами длиной 10-20 п.н.
П(Р)-элемент. Мобильный элемент в геноме Drosophila, обусловливающий
гибридный дисгенез.
Разнонаправленные гены. Форма перекрывающихся генов - имеются
открытые рамки считывания на комплементарных нитях двунитевой
молекулы ДНК.
Раса. Генетически и географически обособленная подгруппа внутри вида.
Рад. Единица поглощенной дозы радиации, эквивалентная 100 эрг/г
облученной ткани.
Радиоактивный изотоп. Форма элемента, отличающаяся по атомному весу
и имеющая нестабильное ядро, излучающее ионизирующую радиацию в
течение длительного времени.
Рамка считывания. Линейная последовательность кодонов (групп из трех
нуклеотидов) в молекуле нуклеиновой кислоты.
51
Реассоциация. Образование двуспиральной молекулы ДНК из однонитевых
цепей после денатурации.
Регуляторный сайт. Последовательность ДНК, вовлеченная в контроль
экспрессии генов. Как правило, этот сайт взаимодействует со специфичными
регуляторными молекулами.
Редактирование. Молекулярный механизм коррекции ошибок при
репликации, транскрипции или трансляции.
Редукционное деление. Уменьшение вдвое диплоидного набора хромосом в
первом делении мейоза.
Резус-фактор (Rh). Антигенная система, впервые описанная у макакирезус.У гомозигот г/г антигены не образуются, и они резус-негативны.
Генотипы R/R и R/r резус-позитивны. Rh-антигены локализуются на
поверхности эритроцитов.
Рекомбинантная гамета. Гамета, содержащая новое сочетание генов,
возникшее за счет кроссинговера в мейозе.
Рекомбинация. Образование новых сочетаний генов на хромосоме.
Рекомбинантная ДНК. Молекула ДНК, образованная из двух или
нескольких гетерологич-ных молекул, в частности при лигировании in vitro
ДНК от разных организмов.
Рем. Доза радиации с биологическим эффектом, равным действию одного
рентгена.
Ренатурация. Восстановление нормальной трехмерной структуры
нуклеиновой кислоты или белка.
Рентген (R). Мера количества радиации, соответствующая 2,083 х 109 парам
ионов в одном кубическом сантиметре воздуха при 0 °С и атмосферном
давлении 760 мм. рт. ст.
Репарация ошибок спаривания. Эксцизионная репарация, при которой
неспаренное основание удаляется ферментом и синтезируется новый
фрагмент цепи на матрице комплементарной цепи ДНК.
Репликация ДНК. Ферментативный синтез ДНК.
Репликативная вилка. Y-образный участок хромосомы, связанный с
репликацией двуспиральной ДНК.
Репрессор lac-оперона. Белок, связывающий оператор и блокирующий
транскрипцию.
Репрессибельная ферментная система. Фермент или группа ферментов,
синтез которых регулируется путем концентрации внутри клетки
определенного продукта метаболизма.
Репродуктивная
изоляция.
Отсутствие
скрещиваний
между
представителями разных популяций, подвидов или видов. Обусловлена как
внешними факторами, например различиями полового поведения, так и
внутренними - нежизнеспособностью гибридов.
Рестриктирующие эндонуклеазы (рестриктазы). Нуклеазы, узнающие
специфические нуклеотидные последовательности молекулы ДНК и
разрезающие двуцепочечную ДНК. Широко используются для построения
рестриктных карт и конструирования рекомбинантных ДНК.
52
Ретровирус. РНК-содержащий вирус, использующий для синтеза кДНК
обратную транс-криптазу.
Реверсия. Возвращение мутантного фенотипа к дикому типу в результате
обратной мутации.
Рецессивный аллель. Аллель, который не экспрессируется в гетерозиготном
состоянии.
Реципрокное скрещивание. Скрещивание, в котором женский генотип в
первом скрещивании такой же, как мужской генотип во втором скрещивании
и наоборот.
Реципрокная транслокация. Обмен участками негомологичных хромосом.
рРНК. Молекулы рибосомной РНК, структурные компоненты рибосом. У
прокариот имеются 16S, 23S и 5S рРНК, у эукариот - 18S, 28S и 5S рРНК.
РНКаза. Фермент, гидролизующий молекулы РНК.
РНК-полимераза. Фермент, катализирующий синтез РНК на матрице ДНК.
Робертсоновская транслокация. Хромосомная аберрация, слияние длинных
плеч акроцентрических хромосом в области центромеры.
Родословная. Схема, показывающая передачу изучаемых признаков в семье
на протяжении нескольких поколений.
R-фактор. Бактериальная плазмида, несущая ген устойчивости к
антибиотикам, а также фактор переноса устойчивости (RTF).
Сайт-направленный
мутагенез.
Использование
синтетических
олигонуклеотидов с мутант-ным сайтом в качестве праймера для индукции
мутации в соответствующем сайте клонированого гена.
Сантиморган (сМ). Единица расстояния между генами на хромосоме. Один
сМ соответствует 1% кроссоверов между двумя генами.
Сателлитная ДНК. Фракция ДНК, формирующая минорные полосы при
центрифугировании в градиенте плотности хлорида цезия. Состоит из
коротких многократно повторяющихся последовательностей.
Сбалансированные
летали.
Рецессивные
неаллельные
гены,
локализованные на гомологичных хромосомах. При скрещивании особей,
несущих сбалансированные летали, в потомстве выживают только
гетерозиготы с генотипами как у родителей.
Сбалансированный
полиморфизм.
Генетический
полиморфизм,
поддерживаемый в популяции естественным отбором.
Сверочная точка G1. Точка в С1-фазе клеточного цикла, когда клетка либо
приступает к синтезу ДНК, либо возвращается в состояние покоя.
Сверочная точка G0. Точка в фазе G1, когда клетка выходит из клеточного
цикла, не делится, но метаболически активна.
Сверхдоминирование. Преобладание признака в гетерозиготном фенотипе
по отношению к гомозиготному.
Свободный от клеток экстракт. Растворимая фракция клеток, полученная
путем лизиса клеток и удаления ядер, фрагментов клеточных мембран и
органелл. Используется для синтеза белков in vitro на экзогенной иРНК.
Сегментация (исчерченность) хромосом. Комплекс различающихся по
интенсивности прокрашивания поперечных меток на хромосомах,
53
возникающих в результате применения того или иного метода
дифференциального окрашивания.
Семейный признак. Признак, который экспрессируется в семье и
передается от одних членов семьи другим.
Секретор. Индивид, имеющий в слюне и других биологических жидкостях
растворимые формы антигенов А и/или В, что обусловлено доминантным
аутосомным геном I, не сцепленным с локусом АВО.
Сестринские хроматидные обмены (СХО). Результат кроссинговера между
сестринскими хроматидами в мейозе или митозе. СХО можно наблюдать под
микроскопом после включения бромдезоксиуридина в реплицирующуюся
ДНК.
Синаптонемный комплекс (СК). Нуклеопротеиновая структура, которая
формируется между спаренными гомологами в зиготене-пахитене первого
деления мейоза и играет большую роль в рекомбинации.
Синдром. Комплекс признаков и симптомов, характеризующих дефект или
болезнь.
Синдром Беквита-Видеманна. НЗЧ из группы синдромов генных
последовательностей,
характеризующееся
комплексом
врожденных
аномалий, диагностическое сочетание симптомов - пуповинная грыжа,
макроглоссия и гигантизм; наследуется по аутосомно-рецессивному типу,
локус BWS расположен на участке p15 хромосомы 11.
Синдром Бернара-Сулье, Синдром гигантских тромбоцитов. Редкое
наследственное поражение тромбоцитов у человека, характеризуется
кровоизлияниями в различные органы, гигантскими размерами некоторых
тромбоцитов (достигают величины лимфоцитов), увеличением времени
кровотечений; ген GP1BA локализован на участке pter-p12 хромосомы 17.
При С.Б.-С. имеет место дисфункция рецептора фактора фон Виллебранда
тромбоцитов – гликопротеина GP Ib-IX-V. Наследуется по аутосомнорецессивному типу. К 2000 г. на молекулярном уровне охарактеризован 21
случай С.Б.-С., из них в 14 случаях обнаружены мутации в гене
гликопротеина GP Ib, в 5 случаях – в гене GP IX и в двух случаях – в гене
GPIb.
Синдром
Клайнфельтера.
Генетическая
болезнь,
обусловленная
присутствием в кариотипе мужчин добавочной Х-хромосомы (XXY).
Основные признаки заболевания: увеличенные молочные железы, маленькие
семенники, стерильность, умеренная умственная отсталость.
Синдром «кошачьего крика». Наследственное заболевание человека,
обусловленное делецией короткого плеча хромосомы 5. Больные дети издают
характерный крик.
Синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД). Инфекционное
заболевание, вызванное ретровирусом иммунодефицита человека (ВИЧ).
Характерна постепенная потеря Т-лимфоцитов, возвратная лихорадка,
снижение массы тела, множественные оппортунистические инфекции,
редкие формы пневмонии и опухоли.
54
Синдром Тернера (Шерешевского—Тернера). Проявляется у женщин с
генотипом 45,X (ХО). Характерны стерильность, недоразвитые яичники и
специфические морфологические признаки.
Синкарион. Ядро зиготы, возникшее в результате слияния двух ядер гаметы.
В генетике соматических клеток — продукт слияния двух клеточных ядер.
Скорость мутирования. Частота мутаций в данном локусе, наблюдаемая в
популяции.
Случайное скрещивание. Скрещивание между особями без учета их
генотипа. Случайно амплифицированная полиморфная ДНК. ДНК,
структуру и функцию которой еще предстоит выяснить, амплифицированная
с помощью ПЦР со случайными праймерами длиной около 10 нуклеотидов.
Спаривание оснований - Специфическая реакция образования водородных
связей между комплементарными азотистыми основаниями (А-Т, А-У, Г-Ц) в
молекуле нуклеиновой кислоты.
Спаренные Х-хромосомы. Две соединенные Х-хромосомы, имеющие
общую центромеру.
Специализированная трансдукция. Перенос фагами только специфичных
генов хозяина.
Сплайсосома. Комплекс ядерных макромолекул, участвующих в удалении
интронов из молекулы пре-иРНК.
Спора. Безъядерная гаплоидная клетка, защищающая гамету от
неблагоприятных воздействий окружающей среды. Споры встречаются у
бактерий, растений и беспозвоночных.
Стабилизирующий отбор. Репродуктивное преимущество особей, имеющих
наиболее часто встречающиеся в популяции генотипы и элиминация крайних
вариантов.
Стандартная ошибка. Стандартное отклонение статистически средней
величины. Применяется для оценки достоверности средней.
Стандартное отклонение. Количественная мера распределения значений
признака относительно среднего значения.
Структура Холлидея. Одноцепочечные участки ДНК Х-образной формы —
продукты двунаправленной рекомбинации ДНК, видимые под электронным
микроскопом.
Структурный ген. Ген, кодирующий аминокислотную последовательность
или полипептидную цепь.
Субметацентрическая хромосома. Хромосома с неравными плечами, так
что центромера находится близко к одному из концов хромосомы.
ТАТА-бокс. Последовательность ТАТАААА длиной 20-30 нуклеотидов в
сайте инициации эукариотических генов, связывающаяся с РНКполимеразой.
Таутомерный сдвиг. Обратимая изомеризация молекулы путем сдвига
атома водорода. Таутомерный сдвиг в основаниях, составляющих молекулы
нуклеииновых кислот, приводит к мутациям.
Теломераза. Фермент, достраивающий концы хромосом короткими
тандемными повторами.
55
Телоцентрическая хромосома. Хромосома с центромерой, локализованной
на конце одного из плеч.
Тельце Барра. Плотный хроматин, обнаруживаемый в ядрах соматических
клеток у некоторых млекопитающих женского рода.
Теория эндосимбиоза. Предположение, что самореплицирующиеся
клеточные органеллы (хлоропласты и митохондрии) возникли в результате
симбиоза прежде свободно живущих организмов и эукариотических клеток.
Тепловой шок. Обратимая реакция клеток на повышенную температуру:
активация некоторых генов и инактивация ранее активных локусов,
избирательная трансляция специфической и РНК. Эта реакция универсальна
для различных организмов, включая бактерий и человека.
Температурочувствительная мутация. Мутация, которая проявляется в
фенотипе при определенной температуре, а при других температурах дающая
дикий тип.
Терминализация хиазм. Сдвиг хиазм к концам хромосомы во время
диплотены мейоза.
Тест на комплементарность. Генетический тест для определения
положения двух мутаций в одном или разных генах. Если при наличии двух
мутаций в клетке проявляется дикий тип, то эти мутации комплементарны и
зачастую неаллельны. Если имеется мутант-ный фенотип, то мутации
некомплементарны и часто аллельны.
Тест на синтению. Оценка локализации генов на одной или разных
хромосомах.
Тестис-детерминирующий фактор. Ген, определяющий развитие
семенников, локализован в псевдоаутосомной области Y-хромосомы.
Тест Эймса. Метод, разработанный Брюсом Эймсом для определения
мутагенности и кан-церогенности веществ по реверсии способности
бактериий Salmonella typhimurium.
Тетрадный анализ. Анализ сцепления генов и рекомбинаций с помощью
четырех гаплоидных клеток (тетрад) - продуктов мейоза.
Тиминовый димер. Пара соседних тиминовых оснований в цепи ДНК,
связанных между атомами углерода в положении 5 и 6. Обычно эта сшивка
возникает при ультрафиолетовом облучении и нарушает репликацию ДНК до
восстановления структуры после репарации.
Топоизомеразы. Класс ферментов, превращающих одну топологическую
форму ДНК в другую. В процессе репликации топоизомеразы уменьшают
напряжение между витками двуспиральной ДНК.
Транзиция. Замена одного пурина или пиримидина на другой.
Трансверсия. Замена пурина пиримидином и, наоборот.
Трансгенный организм. Организм с геномом, модифицированным в
результате переноса чужеродной ДНК в клетки зародышевой линии.
Трансдукция. Перенос генов от одной бактерии к другой с помощью вируса
или перенос эукариотических генов ретровирусом.
тРНК. Транспортная РНК, представлена небольшими молекулами,
содержащими специфичные тринуклеотидные антикодоны, узнающие
56
соответствующие кодоны в молекуле и РНК, сайты узнавания для
аминокислот и рибосом.
Транс-конфигурация.Локализация двух сайтов на разных гомологах.
Транскрипция. Перенос генетической информации с ДНК на РНК, молекула
которой синтезируется на матрице ДНК.
Транскриптом. Совокупность молекул и РНК в клетке.
Транслокация. Перенос фрагмента одной хромосомы на другую хромосому.
Передвижение молекулы и РНК с одной рибосомы на другую в процессе
трансляции.
Трансформация. Генетическое изменение клетки под влиянием чужеродной
ДНК.
Точки начала репликации (ori). Сайты, в которых начинается репликация
ДНК.
Точковая мутация. Мутация в единственном локусе, замена одного
нуклеотида на другой.
Тринуклеотидный повтор. Тандемно повторяющийся кластер из трех
нуклеотидов, например, ЦТГ, копийность которого может увеличиваться от
поколения к поколению, что приводит к прогрессированию заболевания в
более молодом возрасте.
Триплоидия. Наличие в клетке трех гаплоидных наборов хромосом.
Трисомия. Наличие экстракопии одной из хромосом: 2п + 1.
Умеренный фаг. Бактериофаг, который становится профагом, вызывая
лизогению клетки-хозяина.
Универсальный ход. Генетический код, характерный для всего живого.
Некоторые отклонения обнаружены в ДНК митохондрий, хлоропластов и
жгутиковых простейших.
Уникальная ДНК. Последовательности, представленные в геноме одной
копией.
Фаг Харон. Группа генетически модифицированных фагов λ, которые
применяются в качестве векторов для клонирования чужеродной ДНК.
Назван по имени перевозчика душ в царство мертвых из греческой
мифологии.
Фактор F. Эписома в бактериальной клетке, во время конъюгации бактерий
передается в клетку-реципиент.
Фактор F'. Фактор фертильности, содержащий часть бактериальной
хромосомы.
Факультативный гетерохроматин. Хромосома или участок хромосомы,
который в определенных условиях становится гетерохроматиновым, как,
например, инактивированная Х-хромосома млекопитающих.
Фенилкетонурия
(ФКУ).
Наследственное
заболевание
человека,
неспособность утилизовать аминокислоту фенилаланин из-за отсутствия
фенилаланингидроксилазы.
Фенокопия. Ненаследуемые признаки и свойства, определяемые внешней
средой и внешне напоминающие генетически детерминированный признак.
57
Фенотип. Наблюдаемые признаки и свойства организма, которые
контролируются генетически.
Фенотип Бомбей. Редкий вариант группы крови АВО, при котором нет
антигенов А и В, поэтому фенотип идентичен группе О, даже если в генотипе
имеются неэкспрессирующиеся аллели А и/или В, поскольку
соответствующие антигены отсутствуют.
Фетальная карта. Схема эмбриона, показывающая клетки, которые дают
начало органам и тканям и дифференцировка которых известна.
Филадельфийская хромосома. Продукт реципрокной транслокации,
содержит короткое плечо хромосомы 9, несущее онкоген c-abl и длинное
плечо хромосомы 22, несущее ген bcr.
Фингерпринт. 1. Картина полос, завитков и других линий на кончиках
пальцев. 2. Картина полос, полученная на хроматограмме или в
электрофоретическом геле после разгонки расщепленных определенными
ферментами ДНК или белка.
Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH). Метод гибридизации in situ с
использованием флуоресцентно меченных проб. Результаты гибридизации
анализируются под флуоресцентным микроскопом.
Футпринтинг. Метод идентификации последовательности ДНК, связанной с
белком, который защищает фосфодиэфирные связи от разрушения
ДНКазами.
Фосфодиэфирная связь. Ковалентная связь между фосфатной группой и
соседним нуклеотидом от атома углерода в 5'-положении рибозы или
дезоксирибозы до атома углерода в З'-положении молекулы сахара в составе
соседнего нуклеотида. Эти связи формируют остов молекулы нуклеиновой
кислоты.
Формилметионин (fmet). Метионин с присоединенной формильной
группой, первая аминокислота в аминокислотной последовательности всех
бактериальных белков, известна также как N-формилметионин.
Фотореактивная
репарация.
Индуцированная
светом
репарация
внутриклеточными ферментами повреждений, возникших в результате
жесткого ультрафиолетового облучения.
Фотореактивные
ферменты.
Экзонуклеазы,
катализирующие
фотореактивную эксцизион-ную репарацию димеров тимина, возникших в
результате облучения ультрафиолетом.
Фрагильный сайт (сайт ломкости хромосомы). Неокрашенный
неконденсированный участок хромосомы, индуцирующий хромосомные
разрывы.
Фрагильный Х-синдром. Генетическая болезнь, обусловленная экспансией
тринуклеотидно-го повтора ГГГ в гене FMR-1, локализованном в районе
Xq27.3.
Фрагмент Кленова. Часть бактериальной ДНК-полимеразы, не имеющая
экзонуклеазной активности, но с полимеразной активностью. Получается
путем ферментативного расщепления интактного фермента.
58
Хемотаксис. Негативная или позитивная ответная реакция на химический
градиент.
Хиазмы. Перекресты сестринских хроматид, наблюдаемые в диплотене
первого деления мейоза и связанные с кроссинговером.
Хлоропласт. Самореплицирующаяся цитоплазматическая органелла,
содержащая хлорофилл, место фотосинтеза.
Хроматида. Одна из продольных субъединиц реплицированной хромосомы,
соединенная с сестринской хроматидой в районе центромеры.
Хроматин. Комплекс ДНК, РНК, гистонов и негистоновых белков,
образующий некон-денсированные хромосомы в интерфазных ядрах.
Хроматография. Разделение растворимых молекул в смеси вследствие
различной их подвижности в определенном субстрате.
Хромомер. Конденсированный в виде бусины участок хромосомы, видимый
во время клеточного деления. Соседние хромомеры в политенных
хромосомах дают характерный рисунок полос каждой из хромосом.
Хромосома. У прокариот это интактная молекула ДНК, содержащая
клеточный геном. У эукариот - комплекс ДНК, РНК и белков, формирующий
линейно организованную последовательность в виде нитевидной структуры,
которая видна в митозе и мейозе.
Хромосомная аберрация. Дупликация, делеция, транслокация или другое
изменение структуры хромосомы.
Хромосомная карта. Диаграмма, показывающая положение генов на
хромосоме.
Хромосомный полиморфизм. Альтернативные структуры хромосом в
популяции.
Хромосомный пуф. Сильно увеличенный деконденсированный участок
политенной хромосомы, связанный с активной транскрипцией ДНК и
синтезом иРНК.
Хромосомная теория наследственности. Предложена Уолтером Сэттоном и
Теодором Бовери. Хромосомы — это носители генов, их независимое
расхождение в дочерние клетки лежит в основе законов наследования,
открытых Менделем.
Хромосомная теория наследственности разработана в трудах выдающихся
отечественных генетиков Н. К. Кольцова, А. С. Серебровского, С. Г.
Навашина, А. А. Прокофьевой-Бел ьговс кой и других ученых.
Хромосомы типа ламповых щеток. Мейотические хромосомы с боковыми
петлями декон-денсированного хроматина, максимально длинными на
стадии диплотены. Характерны для мейотических клеток всех организмов,
начиная от насекомых и кончая человеком. Классический пример хромосомы в овоцитах амфибий.
Хромоцентр. Агрегация центромер и ряда гетерохроматиновых районов
политенных хромосом.
СААТ-бокс, или ЦААТ-бокс. Высоко консервативная последовательность
ДНК в нетранс-лируемой области промотора эукариотических генов, на
59
расстоянии около 75 п.н. перед стартовой точкой, принимает участие в
узнавании РНК-полимеразы и узнается факторами транскрипции.
цАМФ. Циклический аденозинмонофосфат, который участвует в регуляции
многих процессов в эукариотических и прокариотических клетках.
CEN. Фрагменты хромосомной ДНК дрожжей длиной около 120 п.н.,
содержащие не менее трех типов элементов, связанных с функцией
центромер, и сегрегирующие в процессе митоза.
Центриоля. Цитоплазматическая органелла, состоящая из 9 групп
микротрубочек, организованных в триплеты. Центриоли функционируют в
ресничках и жгутиках у простейших, а также в клеточном веретене деления.
Центрифугирование в градиенте плотности. Метод разделения
макромолекул с разной плотностью в смеси с помощью центрифугирования в
градиенте хлорида цезия. Макромолекулы, к примеру, ДНК, которые
распределяются в градиенте в соответствии со своей плавучей плотностью.
Центромера (первичная перетяжка). Специализированный участок
хромосомы, в котором соединены сестринские хроматиды после репликации
и к которому прикрепляются нити веретена деления. Локализация
центромеры определяет форму митотических хромосом.
Центросома. Область цитоплазмы с центриолями.
Циклины. Класс белков эукариотических клеток, которые синтезируются и
деградируют в соответствии с клеточным циклом и участвуют в его
регуляции.
С-конец. Конец полипептидной молекулы, несущий свободную
карбоксильную группу концевой аминокислоты. В структурной формуле
полипептида С-конец пишется справа.
Цинковый палец. ДНК-связывающий домен белка, обогащенный остатками
цистеина и гистидина, связывающими ионы цинка. В результате
взаимодействия между этими аминокислотными остатками формируются
петли, или пальцы.
Цис-транс тест. Генетический тест, позволяющий определить локализацию
двух мутаций в одном цистроне.
Цистрон. Участок молекулы ДНК, кодирующий одну полипептидную цепь.
Мутации внутри цистрона не могут дополнять друг друга, то есть они
некомплементарны.
Цитогенетика. Наука, объединившая методы цитологии и генетики для
изучения наследственности.
Цитокинез. Деление цитоплазмы в процессе митоза или мейоза.
Цитологическая карта (физическая карта). Схема локализации генов в
определенных сайтах на хромосоме.
Цитоплазматическая наследственность. Неменделевское наследование, в
основном, по материнской линии вследствие репликации и передачи
генетического материала цитоплазматических органелл: митохондрий,
хлоропластов и т. п.
60
Цитоскелет. Система микротрубочек, микрофиламентов и промежуточных
филаментов, поддерживающих форму эукариотических клеток и
обеспечивающих подвижность этих клеток.
Четвертичная структура белка. Структура, возникающая в результате
взаимодействия двух или более полипептидных цепей в составе белковой
молекулы.
Шаперон.
Белок,
регулирующий
складывание
полипептида
в
функциональную пространственную структуру.
Штамм Hfr. Бактериальный штамм с высокой частотой рекомбинаций,
несущий фактор фертильности F, который интегрирован в бактериальную
хромосому и передается клеткам-реципиентам F-.
Экзонуклеаза. Фермент, разрушающий фосфодиэфирные связи на 3'- или 5'концах полинуклеотидов.
Экспрессирующий вектор. Плазмиды или фаги с промотором,
обеспечивающим экспрессию встроенной последовательности ДНК.
Экспрессивность. Уровень экспрессии данного признака в фенотипе.
Эксцизионная репарация. Удаление поврежденной ДНК с последующим
застраиванием бреши из одного или нескольких нуклеотидов.
Электрофорез. Разделение смеси макромолекул за счет разной их
подвижности в электрическом поле.
Эндомитоз. Удвоение хромосом без последующего деления ядра и
цитоплазмы.
Эндоплазматическая сеть (эндоплазматический ретикулум). Система
мембран в цитоплазме эукариотической клетки. На внешней поверхности
сети находятся рибосомы, поэтому она называется шероховатой
эндоплазматической сетью (ретикулумом). Внутренняя поверхность гладкая. Эндополиплоидия. Увеличение числа хромосомных наборов за счет
эндомитозов.
Эндоцитоз. Поглощение клеткой жидкостей, макромолекул или отдельных
частиц (пиноцитоз, фагоцитоз).
Энхансер. Последовательность длиной 72 п.н., впервые обнаруженная в
геноме вируса SV40, а затем в геномах эукариот. Энхансер усиливает
транскрипцию близлежащих структурных генов и может действовать на
расстоянии нескольких т.п.н. Энхансеры локализуются как с 3'-, так и с 5'конца гена или внутри гена, активность которого регулируется этим
энхансером.
Эпигенез. Предположение о том, что организм развивается и растет заново, а
не из уже имеющихся в яйцеклетке структур, но меньшего размера.
Эписома. Кольцевая ДНК в бактериальной клетке, которая реплицируется
как автономно, так и в составе бактериальной хромосомы.
Эпистаз. Взаимодействие двух доминантных генов из разных пар аллелей.
Один доминантный ген подавляет экспрессию другого гена таким образом,
что кодируемый им признак либо утрачивается, либо изменяется. Иногда
эпистатическими могут быть рецессивные гены. У дрозофилы, в частности,
61
рецессивный ген eyeless в гомозиготном состоянии нарушает экспрессию
генов, кодирующих пигменты глаза.
Эпитоп. Антигенная детерминанта, или взаимодействующая с антителом
область клетки, макромолекулы. В сложных молекулярных комплексах
имеется несколько эпитопов.
Эукариоты.
Организмы,
клетки
которых
содержат
ядро
и
цитоплазматические органеллы, а делятся путем митоза или мейоза.
Эуфеника. Медицинское и генетическое вмешательство для предотвращения
или уменьшения размножения в популяции дефектных генотипов.
Эухроматин. Неконденсированный, слабо окрашенный хроматин в
интерфазном ядре, содержит структурные гены.
Эффект «бутылочного горлышка». Изменение частоты аллелей в
результате временного сокращения численности популяции.
Эффективный размер популяции. Численность особей в популяции,
дающих потомство, то есть вносящих вклад в генофонд следующего
поколения.
Эффекторная молекула. Небольшая молекула, которая связывается с
рецепторным сайтом белка и регулирует его активность.
Ядро.
Существует
в
цитоплазме
подавляющего
большинства
эукариотических клеток. Окружено мембраной с порами, содержит
нуклеоплазму, хромосомы и ядрышки.
Ядрышко. Место синтеза рРНК. Находится в клеточном ядре, имеет
фибриллярную сердцевину, где транскрибируется РНК и гранулярную
периферическую часть с рибонук-леопротеиновыми частицами.
Ядрышковый организатор (NOR). Район хромосомы, содержащий
кластеры тандемных повторов генов рРНК, виден под микроскопом как
вторичная перетяжка, зачастую ассоциирован с ядрышком.
62
3.6. Список литературы
Основная:
1. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. – Из-во Новосиб.
Университета, 2002.
2. Айала Ф., Кайгер Д. Современная генетика. М., Мир. 1988.
3. Инге-Вечтомов С.Г. Введение в молекулярную генетику. Высшая
школа. 1983.
4. Льюин Б. Гены. М. Мир. 1987.
5. Сингер М. Берг П. Гены и геномы. М., Мир. 1998.
6. Патрушев Л.И. Экспрессия генов. – М.: Мир, 2000.
7. Баранов B.C., Баранова Е.В., Иващенко Т.Э., Асеев М.В. Геном
человека и гены «предрасположенности». - СПб., Интермедика, 2000.
8. Проблемы и перспективы молекулярной генетики (сборник трудов
ИМГ РАН). – М.: Наука, 2002.
9. Горбунова В.Н., Баранов В.С. Введение в молекулярную диагностику и
генотерапию наследственных заболеваний.
10.Бочков Н.П. Клиническая генетика. – М., ГЭОТАР-МЕД, 2001.
11.Щелкунов С.А. Генетическая инженерия. Новосибирск: Изд.
Сибирское университетское издательство, 2004. – 496 с.
12.Альбертс Б и др. Молекулярная биология клетки. М. : Мир. 1986.
13.Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии. Изд. СПбГУ. 1999.
Дополнительная:
1. Шишкин О.С., Калинин В.И. Медицинские аспекты биохимической и
молекулярной генетики. М. ГНТП «Геном человека». 1992.
2. Газарян К.Г., Тарантул В.3. Геном эукариот. – М.: МГУ, 1983.
3. Пальцев М.А. Молекулярная медицина и прогресс фундаментальных
наук. – Вестник Российской академии наук, 2002, т. 72, № 1,с. 13-21.
4. Франк-Каменецкий М.Д. Самая главная молекула. – Библиотечка
"Квант", вып. 25, Наука, 1983.
5. Угрюмов М.В, Ермаков А.С., Попов А.П., Жданов Р.И. Генная и
генноклеточная терапия и нейродегенеративные заболевания. –
Вопросы медицинской химии, 2000, N 3.
6. Тарантул В.З. Геном человека. – М. Языки славянской культуры, 2003,
400 с.
7. Сойфер В.Н. Международный проект "Геном человека". – Соровский
образовательный журнал, 1998, N 12, с.4-11
8. Хесин Р.Б. Непостоянство генома. – М.: Наука, 1984.
9. Киселев Л.Л. Геном человека и биология XXI века. – Вестник
Российской академии наук, 2000, т. 70, № 5, 412-424.
63
10.Чемерис А.В., Ахунов Э.Д., Вахитов В.А. Секвенирование ДНК. – М.:
Наука, 1999.
11.Корочкин Л.И. Онтогенез, эволюция и гены. – Природа, 2002, N7.
12.Серов О.Л. Перенос генов в соматические и половые клетки. –
Новосибирск, Изд. "Наука", 1985 г.
13.Гвоздев В.А. Подвижная ДНК эукариот. Часть 1. Структура,
механизмы перемещения и роль подвижных элементов в поддержании
целостности хромосом. – Соровский образовательный журнал, 1998, №
8, с. 8-14; 15-21.
14.Гвоздев В.А. Регуляция активности генов, обусловленная химической
модификацией (метилированием) ДНК. – Соросовский
образовательный журнал, 1999, N.10, с. 11-17.
15.Дубинин Н.П. Общая генетика. – Кишенев, Штиинца, 1985.
16.Генная терапия – медицине будущего, обзорные материалы. – М.:
ВИНИТИ РАН, 2000.
17.Генофонд и геногеография народонаселения: В 5 т. (Ин-т общ.
генетики им. Н.И. Вавилова; МГУ им. М.В. Ломоносова). – СПб.,
Наука, 2001.
18.Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. – М.: Мир, 2002.
19.Докинз Р. Эгоистичный ген. – М.: Мир, 1993.
20.Киселев Л.Л. Геном человека и биология XXI века. – Вестник
Российской академии наук, 2000, т. 70, № 5, 412-424.
21.Зеленин А.В. Генная терапия на границе третьего тысячелетия. –
Вестник Российской академии наук, 2001, т. 71, №5, 387-395.
22.Корочкин Л.И. Введение в генетику развития. – М., 1999.
23.Рогаев Е.И., Боринская С.А. Гены и поведение. – Химия и жизнь, 2000,
N3, 20-25
24.Лимборская С.А., Хуснутдинова Э.К., Балановская Е.В. Этногеномика
и геногеография народов Восточной Европы. – М.: Наука, 2002.
25.Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот.
Под ред. А.С. Спирина. М. Высшая школа. 1990.
26.Молекулярная биология: Структура рибосом и биосинтез белка. Под
ред. А.С. Спирина. М. Высшая школа. 1986.
64
3.7. Протокол согласования рабочей учебной программы с другими дисциплинами специальности
Для освоения курса студенты должны пройти фундаментальную подготовку по курсам общей биологии и
классической генетики, молекулярной биологии, теоретическим и практическим основам цитогенетики, эволюционному
учению.
Наименование
дисциплины,
изучение которых
Кафедра
опирается на данную
дисциплину
Общая биология
Общей биологии,
гистологии и
экологии БФ.
Генетика
Общей генетики,
селекции и
семеноводства БФ.
Молекулярная
Общей генетики,
биология
селекции и
семеноводства БФ.
Эволюционное учение Общей генетики,
селекции и
семеноводства БФ
Цитогенетика
Общей генетики,
селекции и
семеноводства БФ
Предложения об изменении в пропорциях
материала, порядке изложения и содержания
занятий
Подпись заведующего кафедрой
3.8. Дополнения и изменения в рабочей программе
на 2008/2009 учебный год
В рабочую программу дисциплины «Молекулярная генетика» внесены
следующие изменения:
1.
Расширена
вводная
часть
программы,
добавлен
блок:
«Роль
биоинформатики в современной молекулярной генетике, базы данных по
молекулярной биологии и генетике, методы информационного анализа
последовательностей нуклеиновых кислот».
2. В раздел «Молекулярные механизмы спонтанного и индуцированного
мутагенеза» помимо общих теоретических вопросов, включены некоторые
положения генетической токсикологии, рассматривающие основные виды
мутагенов и особенности механизма их действия.
Разработчик: ст. преп. _______________ М.М. Биттуева
(подпись)
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры общей
генетики, селекции и семеноводства.
«______» ________________ 200___г.
Протокол № ______
Зав. кафедрой _______________ М.К. Керефова.
(подпись)
Внесенные изменения утверждаю:
«____» _________________ 200___ г.
Декан ____________________ А.Ю. Паритов
(подпись)
66
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Методические рекомендации для преподавателя
Методические рекомендации для преподавателя должны указывать на
средства, методы обучения, способы учебной деятельности, применение
которых для освоения тех или иных тем или разделов наиболее эффективно.
Рекомендации для преподавателей могут идти в русле следующих
предписаний:
1. Изучив глубоко содержание учебной дисциплины, целесообразно
разработать матрицу наиболее предпочтительных методов обучения и форм
самостоятельной работы студентов, адекватных видам лекционных и
семинарских занятий.
2. Необходимо предусмотреть развитие форм самостоятельной работы,
выводя студентов к завершению изучения учебной дисциплины на её
высший уровень.
3. Организуя самостоятельную работу, необходимо постоянно обучать
студентов методам такой работы.
4. Пакет заданий для самостоятельной работы следует выдавать в начале
семестра, определив предельные сроки их выполнения и сдачи. Задания для
самостоятельной работы желательно составлять из обязательной и
факультативной частей.
5. Вузовская лекция – главное звено дидактического цикла обучения. Её
цель – формирование у студентов ориентировочной основы для
последующего усвоения материала методом самостоятельной работы.
Содержание лекции должно отвечать следующим дидактическим
требованиям:
изложение материала от простого к сложному, от известного к
неизвестному;
логичность, четкость и ясность в изложении материала;
возможность проблемного изложения, дискуссии, диалога с целью
активизации деятельности студентов;
опора смысловой части лекции на подлинные факты, события, явления,
статистические данные;
67
тесная связь теоретических положений и выводов с практикой и
будущей профессиональной деятельностью студентов.
Преподаватель, читающий лекционные курсы в вузе, должен знать
существующие в педагогической науке и используемые на практике
варианты лекций, их дидактические и воспитывающие возможности, а также
их методическое место в структуре процесса обучения.
6. Семинар проводится по узловым и наиболее сложным вопросам
(темам, разделам) учебной программы. Он может быть построен как на
материале одной лекции, так и на содержании обзорной лекции, а также по
определённой теме без чтения предварительной лекции. Главная и
определяющая особенность любого семинара – наличие элементов
дискуссии, проблемности, диалога между преподавателем и студентами и
самими студентами.
При подготовке классического семинара желательно придерживаться
следующего алгоритма:
- разработка учебно-методического материала:
- формулировка темы, соответствующей программе и госстандарту;
- определение дидактических, воспитывающих и формирующих целей
занятия;
- выбор методов, приемов и средств для проведения семинара;
- подбор литературы для преподавателя и студентов;
- при необходимости проведение консультаций для студентов;
- подготовка обучаемых и преподавателя:
- составление плана семинара из 3-4 вопросов;
- предоставление студентам 4-5 дней для подготовки к семинару;
- предоставление рекомендаций о последовательности изучения литературы
(учебники, учебные пособия, законы и постановления, руководства и
положения, конспекты лекций, статьи, справочники, информационные
сборники и бюллетени, статистические данные и др.);
- создание набора наглядных пособий.
Подводя итоги семинара, можно использовать следующие критерии
(показатели) оценки ответов: полнота и конкретность ответа,
последовательность и логика изложения; связь теоретических положений с
практикой, обоснованность и доказательность излагаемых положений,
наличие качественных и количественных показателей, наличие иллюстраций
68
к ответам в виде исторических фактов, примеров и пр., уровень культуры
речи, использование наглядных пособий и т.п.
В конце семинара рекомендуется дать оценку всего семинарского
занятия, обратив особое внимание на следующие аспекты:
- качество подготовки;
- степень усвоения знаний;
- активность;
- положительные стороны в работе студентов;
- ценные и конструктивные предложения;
- недостатки в работе студентов;
- задачи и пути устранения недостатков.
После проведения первого семинарского курса, начинающему
преподавателю целесообразно осуществить общий анализ проделанной
работы, извлекая при этом полезные уроки.
При изложении материала важно помнить, что почти половина
информации на лекции передается через интонацию. Учитывать тот факт, что
первый кризис внимания студентов наступает на 15-20-й минутах, второй –
на 30-35-й минутах. В профессиональном общении исходить из того, что
восприятие лекций студентами младших и старших курсов существенно
отличается по готовности и умению.
8. При проведении аттестации студентов важно всегда помнить, что
систематичность, объективность, аргументированность – главные принципы,
на которых основаны контроль и оценка знаний студентов. Проверка,
контроль и оценка знаний студента, требуют учета его индивидуального
стиля в осуществлении учебной деятельности. Знание критериев оценки
знаний обязательно для преподавателя и студента.
69
4.2. Методические указания для студентов.
Методические указания для студентов представляют собой комплекс
рекомендаций и разъяснений, позволяющих студентам оптимальным образом
выстроить работу по изучению дисциплины и создающих условия для
успешной самостоятельной работы. Наличие методических рекомендаций
особо важно для организации учебного процесса студентов - заочников.
Методические указания студентам должны раскрывать рекомендуемый
режим и характер учебной работы по изучению теоретического курса (или
его раздела/части), практических и/или семинарских занятий, лабораторных
работ (практикумов), и практическому применению изученного материала,
по выполнению заданий для самостоятельной работы, по использованию
информационных технологий, выполнению курсовых работ, написанию
рефератов и т.д.
Методические
указания
должны
мотивировать
студента
к
самостоятельной работе и не подменять учебную литературу.
4.3. Программа по организации контролируемой самостоятельной
работы студентов
Согласно учебному плану на самостоятельную работу студента по
дисциплине «Молекулярная генетика» на 2009 учебный год выделено 10
часов.
Основной вид реализации самостоятельной работы:
- конспектирование первоисточников и другой учебной литературы;
- проработка учебного материала (по конспектам лекций учебной и научной
литературе);
- поиск и обзор научных публикаций и электронных источников на русском и
иностранных языках;
- написание рефератов и докладов для семинарских и практических занятий.
70
4.4. Обеспеченность образовательного процесса по дисциплине
специализированным и лабораторным оборудованием
Для наглядного представления строения клетки, клеточных органелл,
структуры молекул ДНК, РНК и белков, а также образования и
функционирования
различных
молекулярных
комплексов
необходимо
использовать соответствующие модели. Основные механизмы передачи,
изменения,
восстановления
представлены
на
и
настенных
реализации
плакатах,
генетической
кроме
информации
того
используются
демонстрационные средства в формате Microsoft PowerPoint.
При изучении дисциплины “Молекулярная генетика” для наглядного
объяснения молекулярных механизмов процессов, протекающих в клетке с
участием ДНК, РНК, белков, низкомолекулярных соединений, методологии
создания банков генов, конструирования рекомбинантных и трансгенных
организмов,
сайт-направленного
мутагенеза,
методов
молекулярной
диагностики и других разделов курса желательно использовать современные
технические
средства
соответствующим
обучения
программным
(ТСО):
персональный
обеспечением,
компьютер
проектор,
экран
с
для
проецирования изображения.
Лабораторный практикум проводится в профильной лаборатории
КБГУ. В арсенале лаборатории имеется система ПЦР в реальном времени
BIO-RAD IQ5, система ПЦР My Cycler, автоматический выделитель ДНК,
ультратермостат,
центрифуги,
спектрофотометр
БиоВейв
ДНК,
электрофорезные камеры, гельдокументирующий аппарат, холодильные
установки. Лаборатория оборудована в соответствии с задачами проводимой
практической работы, требованиями условий охраны труда и осуществления
техники безопасности при работе в лаборатории.
71
4.5. Карта обеспеченности литературой
В таблице приведены сведения об обеспеченности студентов, обучающихся по дисциплине «Молекулярная
генетика», учебной и учебно-методической литературой.
Наименование литературы
1. Стент Г., Кэлиндар Г. Молекулярная генетика. Пер. с англ. Под
редакцией Алиханяна. М. Мир. 1974
2. Ратнер В. А. Молекулярная генетика. Наука. Новосибирск. 1984.
3. Сингер М., Берг П. Гены и геномы: в 2-х т. Т1. Пер с англ. Г.С.
Ильиной и Ю.М. Романовой. / Под ред. Н.К. Янковского / М. Мир.
1988.
4. Алиханян С и др. Общая генетика. – М. Высшая школа. 1985.
5. Дубинин Н.П. Общая генетика. Изд-е 3-е. М. Наука. 1986.
6. Гершензон С.М. Основы современной генетики. Киев. Наукова
думка. 1983.
7. Фохель. Ф., Мотульский А. Генетика человека: проблемы и
подходы. В 3-х томах. Пер. с англ. Под ред. Ю.П. Алтухова. М.
Мир. 1990
8. Гершензон. С.М. Основы современной генетики. 2-е изд. Киев.
Наукова думка. 1983.
9. Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия. Учебно-справочное
пособие. Новосибирск. 2004
10, Рыбчин. В.Н. Основы генетической инженерии. Учеб. Пособие
для вузов. М. Высшая школа. 1986.
11. Айала Ф., КайгерД. Современная генетика. М., Мир. 1988.
Объем фонда учебной и учебнометодической литературы
(количество)
УчебноУчебная
методическая
Экз.
Экз.
1 + электронная
версия
1
Реальная обеспеченность
литературой (экз. на одного
обучающегося в среднем)
Учебная
0,5
0,5
25 + электронная
версия
1
34
4
1
1
1
0,5
10
1
10
1
1
10 + электронная
версия
электронная
версия
Учебнометодическая
0,5
1
1
72
12. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск.
2003
13. Инге-Вечтомов С.Г. Введение в молекулярную генетику.
Высшая школа. 1983.
электронная
версия
1
электронная
версия
1
14. Льюин Б. Гены. Мир. 1987.
электронная
версия
Электронная
версия
электронная
версия
электронная
версия
электронная
версия
электронная
версия
электронная
версия
15. Максимова Н.П. Молекулярная генетика. Сборник заданий и
тестов.
16. Шевченко В.В., Топорнина Н.С., Стволинская Н.А. Генетика
человека. М. Мир. 2002.
17. Проблемы и перспективы молекулярной генетики. Под. Ред.
Свердлова Е.Д. Москва. Наука. 2003.
18. Глик. Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология.
Принципы и применение. Москва. Мир. 2002
19. Макеев А.В. Основы биология. 1997
20. Ратнер В.А. Генетика,
Новосибирск. Наука. 2002
Молекулярная
кибернетика.
1
1
1
1
1
1
1
73
4.6. Перечень обучающих и контролируемых компьютерных программ,
мультимедиа и интерактивные материалы.
Электронные материалы (наборы видео- и аудио- материалов, обучающая
компьютерная программа «Roche Genetics», электронные конспекты лекций,
электронные учебники, презентации, графическая информация и др.) по
дисциплине «Молекулярная генетика» имеются на кафедре общей генетики,
селекции и семеноводства БФ КБГУ.
74
5. ТЕКУЩАЯ И ПРОМЕЖУТОЧНАЯ АТТЕСТАЦИЯ СТУДЕНТОВ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
5.1. Балльно - рейтинговая система текущей аттестации студентов по
дисциплине.
Курс “Молекулярная генетика” состоит из материала теоретического и
прикладного
характера,
который
излагается
на
лекциях,
практически
осуществляется при проведении лабораторных работ, а также частично
выносится на самостоятельное изучение дома и в научно-информационных
центрах.
Курс
завершается
экзаменом
по
3-х
бальной
системе
("удовлетворительно", "хорошо", "отлично"), сопровождаемым рейтинговыми
баллами от 61 до 100.
Суммарный рейтинговый балл составляется из баллов, полученных за три
промежуточных этапа, оканчивающихся на 5, 11 и 16 неделях контрольными
работами (максимально 70), и баллов, полученных на экзамене (максимально
30). При вынесении семестровой оценки экзаменатор суммирует баллы трех
промежуточных этапов (до 70) и баллы, полученные при опросе на экзамене (до
30),
и
на
основании
полученного
результата
определяет
суммарный
рейтинговый балл по курсу за семестр и итоговую оценку.
5.2. Цели и задачи балльно-рейтинговой аттестации, обучающихся по
дисциплине
Основными целями введения балльно-рейтинговой аттестации являются:
1. Стимулирование повседневной систематической работы студентов;
2. Снижение роли случайностей при сдаче экзаменов и/или зачетов;
3. Повышение состязательности в учебе;
4. Исключение возможности протежирования не очень прилежных студентов;
5. Создание объективных критериев при определении кандидатов на
продолжение обучения (магистратура, аспирантура и т.п.);
75
6.
Повышение
мотивации
студентов
к
освоению
профессиональных
образовательных программ на базе более высокой дифференциации оценки
результатов их учебной работы;
Порядок проведения текущего, промежуточного и итогового контроля
знаний студентов проводиться в строгом соответствии с Положением о балльно
–
рейтинговой
системе
аттестации
студентов
КБГУ.
Следовательно,
необходимо привести основные выдержки из Положения, соотнесенные с
требованиями преподавателя, предъявляемыми при изучении дисциплины.
Требования
к
итоговой
аттестации
по
дисциплине
определены
требованиями к итоговой аттестации, установленными ГОС ВПО по
специальности «Биология».
5.3. Состав и планирование в баллах рейтинговых контрольных
мероприятий по дисциплине
Состав и планирование в баллах контрольных рейтинговых мероприятий,
ориентировочное распределение баллов по видам отчетности в рамках
дисциплины представлены в таблице.
Текущая, промежуточная и итоговая аттестация студентов 5 курса (ОП)
по дисциплине «Молекулярная генетика», XI семестр
1
рейтинговый
контроль
2 рейтинговый
контроль
3 рейтинговый
контроль
6
6
6
Семинарские занятия.
8
8
9
Тестирование
6
6
6
Посещение занятий
3
3
3
Всего
23
23
24
Вид отчетности
Текущий
(опроссобеседование,
письменный опрос)
Экзамен
30
61-100
76
5.4. Шкала оценки по дисциплине
Шкала оценки по дисциплине определена в соответствии с Положением о
балльно-рейтинговой системы оценки. Перерасчет полученной суммы балов по
дисциплине в оценку производится по шкале:
«отлично», если сумма баллов за 3 контрольные рейтинговые точки равна
или больше 91 балла;
«хорошо», если сумма баллов за 3 контрольные рейтинговые точки
находится в пределах 81-90 баллов;
«удовлетворительно», если сумма баллов за 3 контрольные точки по
профессионально образующим дисциплинам составляет 71-80 баллов, по всем
остальным дисциплинам – 61-80 баллов.
«неудовлетворительно»,
если
сумма
баллов
за
3
контрольные
рейтинговые точки меньше или равна 60 баллов;
5.5. График балльно-рейтинговых контрольных мероприятий по
дисциплине.
По дисциплине «Молекулярная генетика» в соответствии с учебным
планом факультета и действующим Положением о балльно-рейтинговой
системе оценки успеваемости студентов КБГУ предусмотрены текущая,
промежуточная и итоговая формы контроля.
Промежуточный
контроль:
обязательное
тестирование
(по
три
контрольные точки в каждом семестре). Рейтинговые мероприятия по
положению о рейтинговой системе проводятся: 1 рейтинговая контрольная
точка – 5-6 недели; 2 рейтинговая контрольная точка – 11-12 недели; 3
рейтинговая контрольная точка – 16-17 недели;
Для промежуточного контроля студентов 5 курса ОП выполнено по 200
тестовых заданий. Тесты оформлены в формате АСТ (имеется электронная
копия
в
формате
WORD)
согласно
требованиям
к
аттестационным
педагогическим измерительным материалам для компьютерного тестирования.
Тесты размещены в электронной базе КБГУ.
77
Текущий контроль: оформление рабочей тетради на лабораторных
занятиях, письменный опрос и собеседование, по следующим контрольным
вопросам.
Задания на контрольные работы.
Рейтинг № 1.
1. Предмет молекулярной генетики. Преемственность проблем классической и
молекулярной генетики.
2. Методы молекулярной генетики. Вклад молекулярной генетики в развитие
генной инженерии и геномики.
3. Современные представления о строении и функции нуклеиновых кислот.
Экспериментальные доказательства генетической функции ДНК.
4. Химическое строение молекулы ДНК. Структура ДНК. Конформации ДНК
(А, В и Z-формы). Нуклеотидный состав ДНК.
5. Энзимологический подход к изучению генетических процессов.
6. Современные представления о гене. Экзон-интронная структура гена.
Псевдогены.
7. Репликация ДНК. Общая характеристика процесса. Полуконсервитивный
механизм удвоения ДНК.
8. Понятие об ориджине репликации, репликоне, вилке репликации. Ведущая и
отстающая цепи, непрерывный и прерывистый синтез ДНК.
9. Этапы репликации: инициация, терминация, элонгация. Ключевые ферменты,
участвующие в репликации ДНК.
10.
Регуляция
процессов
репликации.
Участие
белков-активаторов
транскрипции в регуляции инициации у эукариот.
11. Репликация концов хромосом; структура теломерных участков. Теломера,
ее структура и функции.
12. Молекулярная диагностика. Полимеразная цепная реакция: методы
амплификации нуклеиновых кислот, компоненты и условия проведения
полимеразой цепной реакции, методы анализа продуктов амплификации.
Рейтинг № 2.
1.
Стабильность
генетического
материала.
Типы
структурных
повреждений в ДНК.
78
2. Типы репарационных процессов. Механизм и значение фотореактивации.
3. Эксцизионная репарация ДНК. Выщепление пиримидиновых димеров.
4. Механизм пострепликативной репарации. Путь рекомбинационной репарации.
5. Рекомбинация: гомологический кроссинговер, сайт-специфическая
рекомбинация, транспозиции.
6. Регуляция транскрипции на уровне промоторов. Строение и функции
промоторов эукариот.
7. Энхансеры и сайленсеры. Механизм катаболической репрессии.
8. Генетический анализ лактозного оперона. Системы негативного и
позитивного контроля.
9. Регуляция эксперссии генов у эукариот.
10. Роль геномных перестроек в регуляции действия генов.
Рейтинг № 3.
1. Молекулярные механизмы спонтанного мутагенеза.
2. Мобильные генетические элементы. Роль МГЭ в возникновении мутаций.
3. Механизм индуцированного мутагенеза. Индуцибельные механизмы
репарации.
4. Особенности действия физических и химических мутагенов, зависимость
доза-эффект.
5. «Мутагенные» и «безошибочные» процессы репарации ДНК. Система SOSфункций.
6. Генетический контроль мутационного процесса.
7. Особенности организации генома хлоропластов.
8. Строение митохондриального генома. Мутации геномов митохондрий.
9. Полиморфизм митохондриальной ДНК и его использование в популяционногенетических исследованиях.
10. Биоинформатика в молекулярной генетике. Кодирование наследственной
информации. Информационный анализ последовательностей нуклеиновых
кислот и белков.
79
5.6. Учетная документация при рейтинг-контроле по дисциплине
Нормативными
документами
учета
успеваемости
студентов,
обучающихся по балльно-рейтинговой системе являются:
- ведомость учета текущей успеваемости;
- зачетная или экзаменационная ведомости;
Ведомость текущей успеваемости заполняется преподавателем 3 раза в
течение семестра.
5.7. Порядок и сдача экзаменов и зачетов.
Для допуска к экзамену, а также к дифференцированному зачету или
зачету, которым только заканчивается изучение дисциплины, студент должен
набрать в ходе текущего и рубежного контроля не менее 36 баллов. Для
допуска к зачету или экзамену необходимо выполнение всех запланированных
по программе лабораторных работ независимо от числа набранных баллов по
дисциплине. Для получения зачета студенту необходимо набрать не менее 61
балла. На экзамене студент может получить 15-30 баллов. Если ответ студента
оценивается суммой менее 15 баллов, то студенту выставляется 0.
Экзаменационные билеты.
Экзаменационный билет по дисциплине «Молекулярная генетика»
состоит из двух теоретических вопросов и одной задачи. Ответы на каждый из
вопросов оцениваются до 10 баллов. Всего на экзамене можно получить до 30
баллов.
Экзаменационные билеты и вопросы контрольных работ раздаются
студентам в случайном порядке без предварительного ознакомления с
содержанием конкретного билета. При выставлении баллов за контрольные
работы и экзамен должны учитываться соответствие ответа вопросу,
правильность ответа, его конкретность, точность, краткость.
80
Перечень вопросов экзаменационных билетов.
1. Предмет молекулярной генетики. Преемственность проблем
классической и молекулярной генетики.
2. Свойства нуклеиновых кислот как генетического материала.
3. Методы молекулярной генетики. Основные вехи в развитии
технологии рекомбинатных ДНК.
4. Вирусы, бактерии и эукариотические микроорганизмы как модельные
объекты молекулярной генетики.
5. Репликация ДНК. Полуконсервативный способ репликации ДНК.
6. Прерывистый характер синтеза ДНК. Этапы репликации.
7. Ключевые ферменты, участвующие в процессе репликации ДНК. Роль
РНК-затравки. Свойства ДНК-полимераз.
8. Регуляция процессов репликации. Понятие о репликоне.
9. Особенности организации и репликации хромосом прокариот.
10. Особенности организации и репликации хромосом высших
организмов.
11. Ориджины репликации. Репликация концов хромосом: структура
теломерных участков.
12. Проблема стабильности генетического материала. Типы структурных
повреждений ДНК.
13. Механизм и значение фотореактивации.
14. Эксцизионная репарация. Выщепление пиримидиновых димеров.
15. Пострепликативная репарация. Генетика и энзимологии.
16. Утрата и замещение нуклеотидов. Роль гликолаз и инсертетаз.
Репарация путем замены модифицированных оснований.
17. Нарушение в системах репарации ДНК. Связь с молекулярными
наследственными болезнями и раком.
18. Общая или гомологичная рекомбинация.
19. Сайт специфическая и негомологичная рекомбинация.
20. Классификация мутаций. Спонтанный и индуцированный мутагенез.
21. Молекулярные механизмы генных мутаций.
22. Структурные мутации хромосом.
23. Геномные мутации. Причины возникновения.
24. «Мутагенные» и «безошибочные» процессы репарации ДНК.
Индуцибельные механизмы репарации. SOS – репарация.
25. Частота мутирования. Концентрации мутаций в горячих точках.
26. Регуляция транскрипции у эукариот.
27. Позитивная и негативная регуляции.
28. Генетический анализ Lac-оперона.
29. Структурная часть гена Интроны и экзоны.
30. Альтернативный сплайсинг. Псевдогены.
31. Регуляторные участки гена. Энхансеры и сайленсеры.
32. Роль белков в регуляции активности генов. Регуляция транскрипции
на уровне терминации.
81
33. Регуляция трансляции. РНК-интерференция.
34. Мобильные элементы генома. Функциональное значение и роль в
возникновении мутаций, делеций и дупликаций.
35. Автономная и общая нестабильность генома. Молекулярные
механизмы спонтанного мутагенеза.
36. Мобильные элементы прокариот.
37. Мобильные элементы эукариот. Ретротранспозоны.
38. Тандемные и диспергированные повторяющиеся участки ДНК. Роль
ретротранспозонов в регуляции активности генов.
39. Особенности организации генома хлоропластов.
40. Строение геномов митохондрий.
41. Полиморфизм
митохондриальной ДНК и его использование в
популяционно-генетических исследованиях. Болезни, связанные с
повреждением мтДНК.
42. Молекулярно-генетические
аспекты
эндосимбиотического
происхождения органелл эукариот.
43. Внеядерная (цитоплазматическая) наследственность.
44. Генетический код и его свойства. Различия ядерных и
митохондрильных геномов.
45. Полимеразная цепная реакция. Механизм и возможности
использования в молекулярных исследованиях.
5.8. Отработка и повторное обучение.
Студенты, имеющие по одной или двум дисциплинам до 35 баллов
включительно
имеют
право
на
однократное
повторное
изучение
(прослушивание) не освоенных надлежащим образом курсов. Если не
зачтенный курс был курсом по выбору, то студент может прослушать
альтернативный курс по выбору из предлагаемых учебным планом курсов по
данной группе. В результате повторного прослушивания курса студент для
продолжения дальнейшего обучения должен по итогам семестра получить
оценку не ниже «удовлетворительно». В противном случае студент
представляется к отчислению независимо от того, имеет ли он еще какие –
либо задолженности. Студент, получивший баллы, в пределах от 35 до 70 по
профессионально-образующим дисциплинам и от 35 до 60 баллов по
остальным дисциплинам ООП, обязан в течение 10 дней следующего
семестра успешно выполнить необходимый объем учебных работ и показать
соответствующие знания. В случае если качество учебных работ признано
82
неудовлетворительным, то студент представляется к отчислению. Если
качество
работ
или
знаний
в
течение
10
дней
признано
неудовлетворительным по одной дисциплине студент может обратиться в
установленном порядке по заявлению с просьбой о повторном изучении этой
дисциплины в течение следующего семестра.
В случае принятия
положительного решения по допуску такого студента к повторному
прослушиванию, аннулируются все набранные им ранее баллы по этой
дисциплине.
83
6. ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ В ПРОЦЕССЕ
ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В
процессе
преподавания
дисциплины
«Молекулярная
генетика»
предполагается использование инновационных методов и технологий. К их
числу относится внедрение в учебный процесс изучения теоретических основ
и практического осуществления полимеразной цепной реакции (ПЦР).
Полимерзная цепная реакция является одной из наиболее мощных
технологий, разработанных для молекулярной генетики, и которая доведена
до совершенства в последние два десятилетия. С ее помощью короткие
сегменты ДНК можно размножить (амплифицровать) почти до любого
желаемого количества. Целевая ДНК может быть очень редким компонентом
сложной смеси фрагментов ДНК, таким как, например, один экзон в целом
геноме. ПЦР можно рассматривать метод клонирования ДНК в пробирке (in
vitro), посредством которого преодолеваются все трудности создания
рекомбинантных организмов.
ПЦР
незаменима
при
исследовании
человеческого
генетического
материала. В клинических случаях ПЦР существенно облегчает обнаружение
специфических мутации у пациента, обладающего симптомами известного
генетического
нарушения.
Это
достигается
путем
амплификации
интересующего участка гена и последующего его секвенирования. Знание
конкретной
мутации
у
пациента
часто
оказывается
полезным
для
предсказания тяжести болезни. Вполне вероятно, что в будущем такое знание
окажется
полезным
в
разработке
и
применении
специфической
молекулярной терапии для данного пациента. ПЦР облегчает также
разработку чувствительных тестов диагностики на присутствие патогенов,
таких как вирус иммунодефицита или вирус атипичной пневмонии и т.п.
ПЦР исключительна полезна для понимания молекулярных основ многих
генетических
болезней
и
для
изучения
генетического
разнообразия
(полиморфизма) в различных популяциях человека. Последнее необходимо и
для
реконструкции
идентификации
истории
генетических
нашего
вида
факторов,
(Homo
sapiens),
которые
и
для
определяют
предрасположенность к сложным (мультифакторным заболеваниям).
84
7. ПРИЛОЖЕНИЕ
Тесты по дисциплине «Молекулярная генетика».
1. Дискретной единицей наследственности является:
-: ядро клетки;
+: ген;
-: митохондриальная ДНК;
-: геном.
2. Основные отличия РНК от ДНК:
-: содержит сахар рибозу, как правило, однонитевая,
вместо урацила – тимин;
-: содержит сахар дезоксирибозу, как правило, двунитевая,
вместо урацила – цитозин;
+: содержит сахар рибозу, как правило, однонитевая,
вместо тимина - урацил;
-: содержит сахар дезоксирибозу, как правило, двунитевая,
вместо урацила – цитозин.
3. Наследственные структуры наряду с ядром клетки находятся также в:
+: пластидах и митохондриях;
-: лизосомах;
-: эндоплазматической сети;
-: клеточном центре.
4. Какое из перечисленных ниже утверждений является верным:
-: А = Г, Ц = Т;
+: А/Т = Ц/Г;
-: А – Ц = Г - Т;
-: А х Т = Г х Ц.
5. Стабильность двойной спирали ДНК обеспечивается:
-: ионной связью,
+: водородной связью,
-: ковалентной связью,
-: полярной связью.
6. Первый химический синтез гена в 1968 году осуществил:
-: Ледеберг;
-: Серебровский;
+: Хорана;
-: Четвериков.
7. Модель структуры ДНК была предложена:
-: Ф.Жакобом и Ж.Моно;
85
-: Г. Менделем;
+: Дж. Уотсоном и Ф. Криком;
-: Т. Морганом.
8. Основная догма молекулярной биологии гласит:
-: ДНК → белок → РНК;
-: РНК → ДНК → белок;
+: ДНК → РНК → белок;
-: белок → РНК → ДНК.
9. Из перечисленных ниже утверждений является верным следующее:
+: Каждая пара нуклеотидов содержит две фосфатные группы, две
дезоксирибозы и два азотистых основания;
-: Каждая из нитей двойной спирали ДНК идентична друг другу;
-: Каждая из нитей двойной спирали ДНК содержит по одному остатку
фосфорной кислоты;
-: Каждая молекула дезоксирибозы включает в себя три атома углерода.
10. Положение «один ген – один фермент» было сформулировано в 1941
году:
-: Ф.Жакобом и Ж.Моно;
+: Дж. Бидлом и Э. Тейтумом;
-: Дж. Уотсоном и Ф. Криком;
-: Г. Менделем.
11. Геном ВТМ (вируса табачной мозаики) содержит 20% цитозина.
Каково будет процентное содержание урацила?
-: 30%;
-: 20%;
-: Определить невозможно;
+: 80%.
12. Среди молекул РНК наименьшие размеры имеет:
+: тРНК;
-: мРНК;
-: рРНК;
-: все размеры РНК одинаковы.
13. Генетический код был расшифрован в 1966 году:
-: Дж. Уотсоном и Ф. Криком;
+: М. Ниренбергом, C. Очоа и Х.Хорана
-: Ф.Жакобом и Ж.Моно;
-: Г. Менделем.
14. Комплементарная пара, соединенная двумя водородными связями, это:
86
+: АТ;
-: АG;
-: GC;
-: TC.
15. Комплементарная пара, соединенная тремя водородными связями, это:
-: AT;
-: AG;
+: GC;
-: TC.
16. Процесс разделения цепей ДНК называется:
-: ренатурация;
-: деконденсация;
+: денатурация;
-: релаксация.
17. В состав хромосом эукариот входят:
-: РНК и белки гистоны;
-: ДНК и аминокислоты;
+: ДНК и белки гистоны
-: аминокислоты и белки гистоны.
18. Денатурация нитей ДНК происходит при:
-: понижении температуры;
-: уменьшении pH раствора;
+: повышении температуры;
+: увеличении pH раствора.
19. лок, образованный 8 молекулами гистонов называется:
-: рибосома;
-: центросома;
+: нуклеосома;
-: лизосами.
20. Какие из перечисленных белков относят к гистонам:
-: H9
+: Н2А;
-: HN.
+: Н4;
21. Ренатурация нитей ДНК происходит при:
+: понижении температуры;
+: уменьшении pH раствора;
-: повышении температуры;
87
-: увеличении pH раствора.
22. Процесс, сущность которого составляет синтез мРНК на матрице ДНК,
получил название:
-: трансляция;
+: транскрипция;
-: рекомбинация;
-: репликация.
23. Три рядом находящихся основания, обеспечивающих включение
одного аминокислотного остатка в полипептидную цепь, либо сигнал
начала или завершения транскрипции, называется:
-: оперон;
+: кодон;
-: тРНК
-: гистон.
24. Система из одного или нескольких структурных генов и их оператора
составляет:
-: генотип;
-: геном;
+: оперон;
-: фенотип.
25. Органеллы, на которых осуществляется синтез полипептидной цепи
называются:
-: митохондриями;
-: пластидами;
+: рибосомами;
-: центросомами.
26. Обмен гомологичными участками хромосом называется:
-: репарацией;
-: транскрипцией;
+: кроссинговер;
-: редупликацией.
27. Впервые выделил ДНК:
-: Т.Морган;
-: Г.Мендель;
+: Ф. Мишер;
-: А.Серебровский.
28. Процесс синтеза полипептидных цепей при посредстве мРНК
называется:
88
29. трансляция;
-: транскрипция;
-: репарация;
-: репликация.
30. Пиримидиновые основания - это:
-: аденин;
+: тимин;
+: цитозин;
-: гуанин.
31.Антикодон, занимает определенное фиксированное положение в
молекуле:
-: мРНК;
-: рРНК;
-: иРНК;
+: тРНК.
32. Один виток спирали ДНК включает … мономерных звеньев:
+: 10;
-: 20;
-: 4;
-: 16.
33. Кариотип – это:
+: совокупность набора хромосом;
-: гаплоидное число хромосом;
-: наибольшее число хромосом;
-: внутренняя среда.
34. Органоид, состоящий на 50% рРНК + 50% кислого белка, это:
-: микротельца;
+: рибосомы;
-: А.Гольджи;
-: сферосомы.
35. Митохондрии и пластиды относятся к полуавтономным клеточным
структурам, так как:
+: у них имеется собственный генетический материал;
-: они способны к самостоятельному делению;
-: их обмен веществ не связан с клеточным;
-: они имеют одинарную мембрану.
36. Пуриновые основания - это:
+: аденин;
89
-: тимин;
-: цитозин;
+: гуанин.
37. Способ репликации ДНК, предложенный Дж. Уотсоном и Ф. Криком
называется:
-: консервативный механизм репликации;
-: дисперсный механизм репликации;
-: полудисперсный механизм репликации;
+: полуконсервативный механизм репликации.
38. Фрагментами Оказаки называются:
+: последовательности нуклеотидов, синтезируемые на отстающей цепи;
-: последовательности нуклеотидов, синтезируемые на лидирующей цепи;
-: участки ДНК расположенные возле одной из теломер;
-: центромерные участки ДНК.
39. Фермент, ответственный за синтез ДНК, как при репликации, так и при
репарации, это:
+: ДНК – полимераза;
-: эндонуклеаза;
-: рестриктаза;
-: ДНК – лигаза.
40. Процесс удвоения ДНК называется:
+: репликацией;
-: транскрипцией;
-: репарацией;
-: трансляцией.
41. Кодирующая часть гена называется:
-: интрон;
-: спейсер;
-: репликон;
+: экзон.
42. Удлинение цепи ДНК происходит в направлении:
-: 3'→5'
-: 3'→4'
+: 5'→3'
-: РНК → 5'
43. Фермент, катализирующий образование фосфодиэфирной связи между
3' и 5' – концами фрагментов ДНК (сшивающий фрагменты) называется:
-: РНК – полимераза;
90
+: ДНК – лигаза;
-: ДНК – полимераза;
-: эндонуклеаза.
44. Фермент не участвующий в репликации ДНК, это:
-: ДНК - лигаза;
-: топоизомераза;
+: фотолиаза;
-: РНК - полимераза.
45. Процесс при котором информация, закодированная в последовательности
оснований молекулы родительской ДНК, передается с максимальной
точностью дочерней ДНК называется:
-: транскрипция;
-: репарация;
+: репликация;
-: рекомбинация.
46. Существует следующее число разновидностей аминокислот:
-: 10;
+: 20;
-: 40;
-: 16.
47. Полуконсервативный характер репликации ДНК означает:
-: в каждой вновь образуемой молекуле ДНК обе нити синтезируются заново;
-: материал исходной молекулы ДНК случайно распределяется в обеих
дочерних молекулах
-: новые молекулы ДНК не содержат материала родительской молекулы;
+: новая молекула ДНК представлена одной родительской и одной вновь
синтезированной цепями.
48. Впервые выделил из клеток Е. Сoli фермент ДНК – полимеразу в 1956
году:
+: А. Корнберг;
-: Т. Морган;
-: Ф. Крик;
-: Г. де Фриз.
49. Скорость движения репликативной вилки в эукариотических клетках
составляет:
+: 10-100 п.н. в секунду;
-: 500-1000 п.н. в секунду;
-: 1500 п.н. в секунду;
-: 5000 п.н. в секунду.
91
50. Теломера – это:
+: концы плеч хромосом;
-: область центромеры;
-: длинное плечо;
-: короткое плечо.
51. Транскрипцией называется:
+: считывание информации с ДНК на мРНК;
-: присоединение аминокислоты к тРНК;
-: синтез рРНК;
-: синтез белка.
52. Перечислите этапы репликации:
+: элонгация;
-: индукция;
+: терминация;
+: инициация.
53. Прерывистая репликация происходит на цепи, которая получила
название:
-: ведущей;
+: отстающей;
-: лидирующей;
-: убывающей.
54. Сбрасывание супервитков и релаксацию молекулы ДНК производят
ферменты:
+: топоизомеразы;
-: рестриктазы;
-: лигазы;
-: эндонуклеазы.
55. Единица репликации, в пределах которой она начинается и заканчивается
называется:
-: интрон;
-: экзон;
-: геном
+: репликон.
56. Раскручивание нитей ДНК осуществляется с помощью фермента:
-: эндонуклеазы;
+: геликазы.
-: топоизомеразы;
-: лигазы;
92
57. Репликация ДНК обеспечивает:
-: перенос генетической информации от ДНК к мРНК.
+: перенос информации с родительской ДНК на дочернюю ДНК;
-: перевод информации с языка последовательности оснований мРНК на язык
аминокислотной последовательности белка;
-: перевод информации с языка аминокислотной последовательности белка
на язык последовательности оснований мРНК.
58. Хроматин представляет собой комплекс:
-: ДНК + РНК;
+: ДНК + белок;
-: ДНК + АТФ;
-: РНК + белок.
59. Какой фермент, участвующий в процессе репликации, подразделяется на
Pol I, Pol II, Pol III:
-: ДНК – лигаза;
-: топоизомераза;
-: рестриктаза;
+: ДНК – полимераза I.
60. Основные черты, присущие структуре молекулы ДНК, это:
-: одна полинуклеотидная цепь;
+: фосфатные группировки находятся снаружи спирали, а азотистые
основания внутри;
-: цепи удерживаются вместе благодаря ионным связям между основаниями;
+: цепи закручены одна вокруг другой и вокруг общей оси.
61. Антипараллельность цепей ДНК означает, что:
-: последовательность атомов одной цепи повторяет таковую в другой цепи;
+: последовательность атомов одной цепи противоположна таковой в другой
цепи;
-: противоположные цепи ДНК закручены спирально;
-: цепи образуют правозакрученные спирали.
62. Нить ДНК, синтезируемая в виде фрагментов Оказаки, получила
название:
-: ведущей;
+: отстающей;
-: лидирующей;
-: убывающей.
63. Репликативная вилка у Е. Сoli продвигается со скоростью:
-: 100 п.н. в секунду;
93
-: 500 п.н. в секунду;
+: 1500 п.н. в секунду;
-: 5000 п.н. в секунду.
64. Праймером называется:
-: участок молекулы рРНК;
+: короткий фрагмент ДНК, к которому присоединяются нуклеотиды;
-: синтезируемая дочерняя цепь ДНК;
-: фрагмент ДНК, синтезируемый на отстающей цепи.
65. Процесс репликации начинается с разрыва в одной из двух цепей под
действием фермента:
+: эндонуклеазы;
-: топоизомеразы;
-: лигазы;
-: геликазы.
66. Из перечисленных ниже утверждений верным является:
-: (А + Т)/(Г + Ц) = 1
-: (А + Ц)/(Г +Т) = 1
+: (А + Г)/(Т + Ц) = 1
-: (Г + Ц)/(А + Т) = 1
67. Наиболее высокое содержание в клетке в процентом соотношении имеет:
-: тРНК;
+: рРНК;
-: мРНК;
-: яРНК.
68. Производными пиримидина являются:
-: цитозин, аденин, урацил;
+: цитозин, тимин, урацил;
-: урацил, гуанин, цитозин.
69. Хромосомы состоят из молекул:
-: ДНК и липидов;
+: ДНК и белков;
-: белков и углеводов;
-: ДНК и АТФ.
70. Фермент ДНК – лигаза обладает способностью:
-: удлинять цепи ДНК в направлении 5'→3'
+: ковалентно соединять фрагменты Оказаки;
-: синтезировать затравочный праймер;
-: удлинять цепи ДНК в направлении 3'→ 5'
94
71. Способностью удалять ошибочно включенные в ДНК основания обладает
фермент:
-: ДНК – лигаза;
+: ДНК – полимераза I.
-: топоизомераза;
-: рестриктаза;
72. Восстановление молекулы ДНК, поврежденной ультрафиолетовым
излучением в результате последующего воздействия видимым светом
называется:
-: эксцизионная репарация;
-: темновая репарация;
+: фотореактивация.
73. Комплекс ДНК с белком – это:
-: ген;
-: генотип;
+: хроматин;
-: оперон.
74. Субстратом фермента фотореактивации служат:
-: пуриновые димеры;
-: остатки фосфорной кислоты;
-: дезоксирибоза.
+: пиримидиновые димеры;
75. Мономерами нуклеиновых кислот являются:
-: нуклеозиды;
-: аминокислоты:
-: углеводы;
+: нуклеотиды.
76.
«Узнавание» повреждения в ДНК и надрезание одной из цепи
осуществляется ферментом:
-: ДНК – лигазой;
-: геликазой;
+: эндонуклеазой;
-: топоизомеразой.
77. Основное отличия прокариот от эукариот:
-: присутствие рибосом;
+: отсутствие ядра;
-: наличие плазматической мембраны;
-: синтез АТФ.
95
78. Основной фермент, ответственный за репаративный синтез ДНК, это:
+: ДНК-полимераза I;
-: ДНК-полимераза II;
-: ДНК-полимераза III.
79. Последний этап эксцизионной репарации заключается в:
-: удалении димера;
+: восстановлении непрерывности цепи;
-: ресинтезе ДНК.
80. Система из одного или нескольких структурных генов и их оператора
составляет:
-: репликон;
+: оперон;
-: геном;
-: интрон.
81. Пигментная ксеродерма – тяжелое наследственное заболевание при
котором нарушен процесс:
-: репликации;
+: репарации;
-: рекомбинации.
82. Хромосомы – это:
-: нити ДНК видимые в микроскоп во время интерфазы;
+: спиралевидные нити ДНК видимые в микроскоп во время митоза;
-: нити ДНК, разошедшиеся в телофазе;
-: тонкие нити ДНК + РНК, находящиеся как в ядре, так и в цитоплазме.
83. Неточность восстановления первичной структуры ДНК может
происходит при:
+: SOS – репарации;
-: эксцизионной репарации;
-: темновой репарации;
-: фотореактивации.
84. Органелла клетки, с участием которой осуществляется биосинтез белка
называется:
-: клеточный центр;
+: рибосома;
-: эндоплазматическая сеть;
-: митохондрия.
85. К пуриновым основаниям относят:
+: аденин;
96
-: урацил;
-: тимин;
+: гуанин.
86. Основное отличие нуклеотида от нуклеозида заключается в том, что:
+: присутствует фосфатная группа;
-: вместо урацила – тимин;
-: отсутствует молекула дезоксирибозы;
-: присутствует азотистое основание.
87. Некодирующая часть гена, не содержащая кодонов и удаляемая из
молекулы РНК при ее процессинге называется:
-: экзон;
-: репликон;
+: интрон;
-: оперон.
88. Процессинг – это:
+: образование молекул мРНК;
-: образование молекул тРНК;
-: образование молекул яРНК;
-: образование молекул рРНК.
89. Перенос генетической информации от ДНК к РНК, который заключается
в избирательном синтезе молекул мРНК, комплементарных определенным
участкам ДНК называется:
-: трансляцией;
-: репарацией;
-: репликацией;
+: транскрипцией.
90. Межгенные участки ДНК называются:
-: нуклеосомами;
-: оперонами;
-: фрагментами Оказаки;
+: спейсерами.
91. Восстановление нативной первичной структуры молекулы ДНК
называется:
-: репликация;
-: транскрипция
-: трансляция;
+: репарация;
92. Пострепликативная репарация характерна для:
97
-: прокариот;
-: эукариот;
+: прокариот и эукариот;
-: для некоторых прокариот.
93. Не существует следующего типа репарации:
-: темновая репарация;
-: пострепликативная репарация;
+: транскрипционная репарация;
-: фотореактивация.
94. Репликация ДНК – это:
-: перенос информации на РНК;
-: расхождение нитей ДНК;
+: удвоение ДНК;
-: присоединение ДНК и белка.
95. Хроматин – это:
+: генетический материал клетки;
-: материал, из которого строится рибосома;
-: производная митохондрий;
-: место синтеза белка.
96. Генетически идентичные клетки образуются при:
+: митозе;
-: мейозе;
-: амитозе;
-: оплодотворении.
97. С сателлитной ДНК ведётся синтез:
-: иРНК;
-: тРНК и рРНК;
-: всех типов РНК;
+: синтез не ведется.
98. Существование процессов репарации возможно благодаря:
-: левозакрученности спирали ДНК;
-: антипараллельности цепей ДНК;
+: наличию двух комплементарных цепей ДНК;
-: правозакрученности спирали ДНК.
99. Ген это-:
-: участок молекулы РНК;
+: участок молекулы ДНК;
-: комплекс ДНК с белком;
98
+: единица мутации.
100. Наследственная информация в клетках бактерий содержится в:
+: кольцевой ДНК;
-: цитоплазме;
-: ядре;
-: белке.
101. В эксцизионной репарации отсутствует этап:
-: инцизия;
+: рекомбинация;
-: ресинтез ДНК;
-: эксцизия.
102. К темновой репарации относят:
-: фотореактивация;
+: эксцизионная репарация;
+: пострепликативная репарация.
103. Кодон, инициирующий начало синтеза белка, это:
+: АУГ;
-: ЦГЦ;
-: УАА;
-: ГЦА.
104. Мутации, возникающие в результате направленного воздействия
факторов внешней и внутренней среды называются:
-: спонтанными;
+: индуцированными;
-: соматическими;
-: генеративными.
105. Мутаген, это
+: причина, вызывающая появление мутаций;
-: участок, в пределах которого произошла мутация;
-: процесс, в результате которого происходит изменение генетического
материала;
-: процесс, приводящий к восстановлению целостности структуры ДНК.
106. Генные мутации представляют изменения генов, ведущие к появлению:
-: новых геномов;
-: новых групп сцепления;
+: новых аллелей;
-: новых аберраций.
99
107. Генетические изменения, приводящие к качественно новому
проявлению основных свойств генетического материала называются:
-: трансляция;
+: мутация;
-: редупликация;
-: транскрипция.
108. Хромосомные мутации ведут к появлению:
-: новых аллелей;
+: новых групп сцепления;
-: новых геномов;
-: кратному увеличению числа хромосом.
109. Дискретность генетического материала выражается в:
-: существовании групп сцепления генов;
-: линейной последовательности генов в группе сцепления;
+: существовании генов, хромосом, генома – проявляемого в виде множества
аллелей.
110. Генетический код записан на языке:
-: ДНК;
-: белка;
-: АТФ;
+: РНК.
111. В зависимости от природы клеток мутации подразделяются на:
-: спонтанные и индуцированные;
+: генеративные и соматические;
-: генные, хромосомные, геномные;
-: летальные, нейтральные, благоприятные.
112. Перечислите свойства, присущие генетическому коду:
+: линейность;
+: триплетность;
-: репарируемость;
+: неперекрываемость.
113. Из 64 кодонов генетического кода, кодонов не кодирующих
аминокислот:
+: 3;
-: 8;
-: 10;
-: 24.
100
114. Молекулярные невидимые в световом микроскопе изменения структуры
ДНК представляют собой:
-: хромосомные мутации;
-: геномные мутации;
+: генные мутации;
-: хромосомные аберрации.
115. Изменение кодонов, которое приводит к остановке считывания
информации называется:
-: миссенс-мутация;
-: сдвиг рамки считывания;
+: нонсенс – мутация.
116. Что относят к физическим мутагенам:
-: пестициды;
-: лекарственные препараты;
-: вирусы;
+: ионизирующее излучение.
117. Выпадение участков генетического материала, протяженностью от
нескольких нуклеотидов до участков хромосом, называется:
-: дупликация;
-: репликация;
+: делеция;
-: терминация.
118. Изменение числа хромосом, кратное гаплоидному набору, это:
-: аберрация;
+: полиплоидия;
-: репарация;
-: делеция.
119. Транспозоны – это:
+: мигрирующие генетические элементы;
-: тип хромосомных мутаций;
-: структурный элемент оперона;
-: разновидность гена – регулятора.
120. К хромосомным перестройкам относят:
+: делеции;
+: дефишенси;
-: трансляцию;
-: полиплоидию.
101
121. Замена пуринового основания на пиримидиновое в пределах одной
пары, изменяющая ориентацию, это:
+: трансверзия;
-: делеция;
-: нонсенс – мутация;
-: сдвиг рамки считывания.
122. Из перечисленного является мутагеном - :
+: УФ излучение;
-: аминокислоты;
+: вирусы гриппа;
-: липиды.
123. Изменение числа отдельных хромосом или плоидности структуры
неизмененных хромосом, это:
-: генные мутации;
-: мутации в структуре РНК;
-: хромосомные мутации;
+: геномные мутации.
124. Впервые повреждающее действие рентгеновского излучения на
растениях обнаружил:
-: А. Коренберг;
+: Л. Стадлер;
-: Т. Морган;
-: А. Серебровский.
125. Сплайсинг - это:
-: передача информации от ДНК к мРНК;
-: биосинтез РНК на матрице ДНК;
+: вырезание из предшественника мРНК интронов и ковалентное соединение
экзонов с образование зрелых молекул мРНК;
-: синтез белка, осуществляемый на матрице РНК.
126. Спонтанные мутации у человека происходят с частотой:
-: 10-10
+: 10-5
-: 103
-: 108
127. Химический мутагенез был впервые открыт на примере:
+: азотистого иприта;
-: перекиси водорода;
-: бензола;
-: сахарозы.
102
128. IS – элементы были впервые обнаружены в геноме:
+: E. coli
-: кукурузы;
-: человека;
-: дрозофилы.
129. Участок хромосомы в области первичной перетяжки, которым она
связана с нитями веретена деления называется:
+: центромера;
-: сферосома;
-: клеточный центр;
-: теломера.
130. Организмы, в клетках которых ДНК замкнута в кольцо, это:
-: гетеротрофы;
-: эукариоты;
+: прокариоты;
-: грибы.
131. Инверсии, это:
+: хромосомные перестройки, связанные с поворотом отдельных участков
хромосомы на 180°;
-: удвоение участка хромосомы;
-: утрата какого-либо участка хромосомы;
-:добавление добавочной хромосомы.
132. В соматических клетках дрозофилы содержится 8 хромосом, а в половых
клетках:
-: 16;
-: 32;
-: 2;
+: 4.
133. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости был
сформулирован:
-: А.С. Серебровским;
+: Н.И. Вавиловым;
-: Т. Морганом;
-: И. Рапопортом.
134. В ядрышковом организаторе заключены:
+: гены, кодирующие рРНК;
-: гены, кодирующие иРНК
-: сателитная ДНК.
103
-: гены, кодирующие тРНК;
135. Совокупность признаков набора хромосом (форма, размеры и т.д.):
-: геном;
+: кариотип;
-: фенотип;
-: генотип.
136. Впервые мутационная теория зародилась в нале ХХ в. в работах:
-: Н.И. Вавилова;
+: Г. Де Фриза;
-: Г. Менделя;
-: Т. Моргана.
137. Последовательности нуклеотидов сильно варьируют в:
+: интронах
-: структурных генах;
-: операторах.
-: экзонах.
138. Изменения мутантного гена, приводящие к восстановлению функций
дикого типа называются:
-: генеративными мутациями;
-: соматическими мутациями;
+: обратными мутациями.
-: нейтральными мутациями;
139. Реципрокный обмен участками между негомологичными хромосомами
называется:
-: трансдукцией;
-: трансверсией;
+: транслокацией;
-: кроссинговером.
140. Впервые мигрирующие генетические элементы были описаны:
-: Н. Дубининым;
+: Б. Мак-Клинток;
-: Х.Корана;
-: Т.Морганом.
141. Нерасхождение хромосом во время клеточного деления или утрата
хромосом во время анафазы являются причинами:
-: геномных мутаций;
+: хромосомных аберраций;
-: генных мутаций;
104
-: межхромосомных транслокаций.
142. Индуктор:
-: связывается с репрессором и предотвращает его посадку на промотор;
+: связывается с репрессором и предотвращает его посадку на оператор;
-: связывается с терминаторными кодонами и индуцирует дальнейший синтез
белка;
-: связывается с промотором и предотвращает посадку репрессора на
оператор.
143. Механизм приводящий к новым генным комбинациям - :
-: трансляция;
-: транскрипция;
+: кроссинговер;
-: конъюгация.
144. Участок молекулы ДНК, с которым связывается РНК-полимераза, что
сопровождается инициацией транскрипции соответствующих генов, это:
+: промотор;
-: терминатор;
-: репликатор;
-: транскриптор.
145. Экспрессией гена называется:
-: перенос информации с РНК на ДНК;
+: синтез мРНК, кодируемой данным геном;
-: синтез копии ДНК;
-: синтез полипептидной цепи.
146. Хромосомы,
имеющие одинаковый порядок генов называются:
-: метацентрические;
+: гомологичные;
-: интерфазные;
-: акроцентрические.
147. Основное отличие эухроматин от гетерохроматина:
+: в нем расположена большая часть генов;
-: у них нет различий по генному составу;
-: он не несет генов.
-: в нем расположена меньшая часть генов;
148. Транскрипция заканчивается, когда молекула РНК-полимеразы
достигает:
-: промотора;
-: интрона;
105
+: терминатора;
-: оперона.
149. Зрелая молекула матричной РНК образуется в процессе:
-: трансляции;
+: процессинга;
-: репликации;
-: конъюгации.
150. Каждая хромосома перед делением клетки состоит из двух одинаковых
нитей:
+: хроматид;
-: центриолей;
-: центромер;
-: нуклеосом.
151. Функция информационной РНК:
-: перенос аминокислот к месту синтеза белка;
+: передача информации о структуре белка рибосомам;
-: организация синтеза АТФ;
-: участие в синтезе рРНК.
152. Процесс транскрипции осуществляется с помощью фермента:
-: ДНК-полимеразы:
-: ДНК-лигазы;
-: топоизомеразы;
+: РНК-полимеразы.
153. Специфическая последовательность нуклеотидов, многократно
усиливающая транскрипцию генов РНК-полимеразой II, называется:
-: оператор;
-: терминатор;
-: экзон;
+: энхансер.
154. Место, к которому присоединяется РНК-полимераза, прежде чем начать
перемещаться вдоль ДНК, транскрибируя структурные гены называется:
-: оператор;
+: промотор;
-: репрессор;
-: энхансер.
155. Система из одного или нескольких структурных генов и их оператора
составляет:
-: интрон;
106
+: оперон;
-: экзон;
-: геном.
156. Верным является следующее утверждение:
+: длина гена существенно больше длины мРНК;
-: длина гена существенно меньше длины мРНК;
-: длина гена и длина мРНК одинакова.
157. Альтернативный сплайсинг, это:
-: перенос аминокислот к месту синтеза белка;
-: синтез РНК-полимеразы;
-: перенос информации с РНК на белок;
+: возможность с одного гена считывать более одного типа мРНК.
158. Способность регуляторных белков связываться с оператором зависит от
взаимодействующих с этими белками низкомолекулярных соединений,
которые называются:
-: терминаторами;
+: эффекторами;
-: энхансерами;
-: промоторами.
159. Автономные участки, в которых происходит репликация ДНК это:
-: оперон;
-: интрон;
+: репликон;
-: ген.
160. Регуляторные белки, которые, связываясь с оператором, блокируют
синтез белка называются:
-: энхансеры;
+: белки-репрессоры;
-: белки-активаторы;
-: гистоновые белки.
161. Процесс, при котором генетическая информация передается от РНК
вируса к ДНК, называется:
-: трансляцией;
-: альтернативным сплайсингом;
+: обратной транскрипцией;
-: процессингом.
162. Из перечисленных ниже органелл непосредственно участвуют в
процессе трансляции:
107
+: рибосома
-: митохондрия;
-: эндоплазматическая сеть;
-: лизосома.
163. Совокупность процессов декодирования генетической информации
называется:
+: экспрессия генов;
-: конъюгация;
-: репарация;
-: трансдукция.
164. Вырожденность генетического кода означает что:
-: каждая аминокислота кодируется группой из трех нуклеотидов;
-: каждому кодону соответствует только одна аминокислота;
+: одна аминокислота может кодироваться не одним, а несколькими
определенными триплетами нуклеотидов;
-: кодоны прочитываются в направлении от 5' – конца к 3' концу.
165. Механизм, приводящий к новым генным комбинациям:
-: трансляция;
-: транскрипция;
+: кроссинговер;
-: конъюгация.
166. Кроссинговер никогда не происходит в пределах:
-: хромосомы
+: гена
-: хроматиды
-: генома.
167. ТАТА – последовательностями или последовательностями Прибнова
называют нуклеотидные последовательности входящие в состав:
-: операторов;
-: терминаторов;
+: промоторов;
-: энхансера.
168. В процессе митоза благодаря конъюгации и кроссинговеру могут
возникнуть:
-: соматические мутации;
+: новые комбинации генов
-: фенотипические изменения;
-: полиплоиды.
108
169. На то что, биосинтез белка в бактерии находится под двойным
генетическим контролем, впервые в 1961 году указали:
-: Дж. Уотсон и Ф. Крик;
-: М. Ниренберг, C. Очоа и Х.Корана
+: Ф.Жакоб и Ж.Моно;
-: Т. Морган и К. Бриджес.
170. Каждый нуклеотид одной нити спарен с противолежащим нуклеотидом
второй нити по правилу:
-: антипараллельности;
+: комплементарности;
-: линейности;
-: неперекрываемости.
171. В 1930-х гг. впервые указал на возможность делимости гена:
-: Н. Кольцов;
-: Т. Морган;
+: А. Серебровский;
-: Х Корана.
172. Процесс транскрипции осуществляется в:
+: ядре;
-: митохондриях;
-: цитоплазме;
-: лизосомах.
173. В ядре оплодотворенной яйцеклетки человека содержится 46 хромосом,
а в ядре клетки печени человека:
-: 23;
+: 46;
-: 28;
-: 48.
174. Обмен генетической информацией между гомологичными хромосомами
происходит в процессе:
-: оплодотворения;
-: митоза;
-: цитокинеза;
+: мейоза.
175. Ниже перечислены различные матричные процессы. Верными из них
являются:
+: ДНК → РНК;
+: РНК → ДНК;
-: белок → ДНК;
109
+: РНК → белок.
176. Молекула мРНК имеет длину 336 нуклеотидов, включая инициирующие
и терминирующие кодоны. Число аминокислот, считываемых с данной мРНК
будет следующим:
-: 330;
+: 111;
-: 630;
-: 999.
177. Строго равномерно распределяются между дочерними клетками в
процессе митоза:
-: рибосомы;
-: митохондрии;
-: хлоропласты;
+: хромосомы.
178. Кристы - это:
+: складки внутренней мембраны митохондрии;
-: складки наружной мембраны митохондрии;
-: межмембранные образования;
-: окислительные ферменты.
179. Невозможность выявить сцепленность определенных генов с
хромосомными генами позволяет установить процесс:
-: репликацию;
-: процессинг;
+: внеядерную наследственность;
-: обратную транскрипцию.
180. Азотистые основания, являющиеся производными пурина:
-: тимин и урацил
-: цитозин и тимин;
+: аденин и гуанин.
181. Болезни, возникающие в результате мутаций в митохондриальной ДНК
наследуются по:
+: материнской линии;
-: отцовской линии;
-: не передаются по наследству.
182. Органеллы клетки, ответственные за продукцию АТФ путем
окислительного фосфорилирования называются:
-: пластиды;
-: аппарат Гольджи;
110
+: митохондрии;
-: рибосомы.
183. Размер митохондриальной ДНК человека составляет:
-: 1000 п.н;
+: 16569 п.н;
-: 54800 п.н.
184. Митохондриальная ДНК представляет собой:
+: замкнутую двухцепочечную спираль;
-: замкнутую одноцепочечную спираль;
-: линейную двухцепочечную спираль.
185. В общей сложности мтДНК человека содержит:
-: 7 митохондриальных генов;
+: 37 митохондриальных генов;
-: 107 митохондриальных генов.
186. Из перечисленных ниже утверждений является верным:
+: размеры хлоропластной ДНК больше размеров митохондриальной ДНК;
-: размеры хлоропластной ДНК меньше размеров митохондриальной ДНК;
-: размеры хлоропластной ДНК и размеры митохондриальной ДНК
одинаковы.
187. Ген – регулятор осуществляет:
+: регуляцию активности генов, препятствуя переходу структурных генов в
активное состояние;
-: регуляцию синтеза фермента РНК-полимеразы;
-: регуляцию активности генов, инициируя переход структурных генов в
активное состояние;
-: регуляцию процесса трансляции.
188. Хиазмы - это:
+: точки соединения двух гомологичных хромосом;
-: сближение гомологичных хромосом;
-: сливание гомологиченых хромосом.
189. Размер хлоропластной ДНК составляет:
-: 1500 пн;
-: 10-100 тпн;
+: 80-600тпн;
-: 15000 тпн.
190. Интроны отсутсвуют в:
+: митохондриальной ДНК;
111
-: хлоропластной ДНК
-: в ядерной ДНК;
-: в бактериальной ДНК.
191. Хлоропластная ДНК присутствует в:
-: митохондриях;
-: ядре;
+: пластидах;
-: ядрышке.
192. Структуры клеток, содержащие комплекс ДНК + гистон:
-: митохондрии;
-: пластиды;
+: хромосомы
-: рибосомы.
193. Ядрышковый организатор – это:
+: место вторичной перетяжки;
-: место синтеза тРНК;
-: место прикрепления рибосом;
-: место первичной перетяжки.
194. Органоиды, отсутствующий в животной клетке, это:
-: митохондрии;
+: хлоропласты;
-: клеточный центр;
-: лизосомы.
195. Митохондрии и пластиды относятся к полуавтономным клеточным
структурам
+: у них имеется собственный генетический материал;
-: они способны к самостоятельному делению;
-: их обмен веществ не связан с клеточными;
-: они имеют одинарную мембрану.
196. Хроматин – это:
-: РНК + белок;
+: ДНК + белок;
-: липид + углевод
-: липид + белок.
197. Перечислите болезни,
митохондриальной ДНК:
-: болезнь Дауна;
-: фенилкетонурия;
возникающие
в
результате
мутаций
в
112
+: гетероплазия;
+: Синдром Кернса-Сейра.
198. Отсутствие типичного количественного менделеевского расщепления
признаков в потомстве, зависимого от расхождения гомологичных хромосом
в мейозе может указывать на:
-: ядерную наследственность;
+: внеядерную наследственность;
+: цитоплазматическую наследственность;
-: отсутствие процессов рекомбинации генетического материала.
199. Основное отличие индуцибельной репрессии от конститутивной:
+: индукция фермента, только в присутствии надлежащего индуктора;
-: индукция фермента, только в отсутствии надлежащего индуктора;
-: индукция фермента, только при наличии мутаций в гене – регуляторе;
-: индукция фермента, только в присутствии белка репрессора.
200. Процесс, при котором индуктор связывается с определенным участком
белка, изменяя его конформацию, и влияя на его активность получил
название:
-: позитивная регуляция;
+: аллостерический контроль;
-: негативная регуляция;
-: конститутивная экспрессия.
201. Контроль по типу негативной регуляции осуществляется, когда:
+: гены транскрибируются при условии, что они не выключены
регуляторным белком;
-: транскрипция осуществляется только при наличии мутации в структурном
гене;
-: регуляторный белок не связывается с промотором;
-: гены транскрибируются при любых условиях.
202. Первое открытие, касающееся репарации индуцированных УФ
нуклеотидных сшивок, впоследствии получившее название фотореактивация
осуществил в 1949г. :
+: А. Кельнер
-: Т. Морган
-: М. Митчелл
-: М. Мезелсон и Ф.Сталь
203. Генная конверсия происходит между:
+: двумя тесно сцепленными генами
-: гомологичными хромосомами;
-: негомологичными хромосомами
113
-: двумя мобильными генетическими элементами
204. Внутрихромосомные обмены, представляющие собой замкнутые в
кольцо спаренные участки хроматид, не содержащие центромер и
сопровождаемые появлением делетированной хромосомы образуют:
+: ацентрические кольца
-: дицентрики
-: робертсоновские транслокации
-: инверсии
205. Белок Rec-А – фермент, участвующий в процессе:
-: общей рекомбинации и репарации ДНК;
-: генной конверсии
-: ресинтезе ДНК
-: входит в состав фермента транспозазы
206. Образующаяся в процессе обмена одноцепочечными участками между
родительскими двуцепочечными молекулами ДНК крестообразная
струкутра, получила название:
-: АР-сайт
+: структура Холлидея
-: структура Коренберга
-: модель М.Мезелсона и Ф.Сталя.
207. Участки нуклеотидных последовательностей, получившие название attP
и attB, обеспечивают протекание процесса:
+: сайт-специфической рекомбинации
-: негомологичной рекомбинации
-: генной конверсии;
-: кроссинговера
208. Интеграция профага практически всегда происходит в участке attB,
локализованном в хромосоме E.coli и расположенном между генами:
+: gal и bio
+: recA и lex A
+: uvr и his
+: recB и recC
114