Современные представления о структуре гена про

Максименко Е. А.
КГОУ ДОВ «Камчатский институт ПКПК»
2009
Ген — единица генетической
информации, закодированная в
определенной последовательности
нуклеотидов ДНК.
1909 г - Вильгельмом Людвигом Иогансеном
(датский биолог, генетик) впервые введено
понятие гена как структурной единицы
наследственности
20-е гг. XX в – понятие гена получило развитие в
хромосомной теории наследственности
выдающегося американского генетика,
лауреата Нобелевской премии Томаса Xанта
Моргана
1961 г. французские ученые Франсуа Жакоб, Жак
Моно и Андре Львов изучили организацию
генома и структуру гена прокариот
(кишечной палочки Е. coli).
В 1965 г. они были удостоены за эти
исследования Нобелевской премии.
В дальнейших исследованиях было
установлено, что:
 ген дискретен и делим;
 ген имеет очень сложную структуру;
 информация записана в гене с помощью
универсального генетического кода;
 в геноме имеются разные типы (группы)
генов;
 наименьшей мутирующей единицей гена
является пара нуклеотидов.
Согласно общепринятой классификации все
гены делят на три группы:
I группа — гены, кодирующие белки,
участвующие в процессах метаболизма
клетки;
II группа — гены, кодирующие синтез рРНК и
тРНК;
III группа — гены, кодирующие синтез
специальных регуляторных белков,
участвующих в процессах репликации ДНК,
транскрипции и трансляции.
Современные исследования, проведенные
как на клетках прокариот, так и на клетках
эукариот, показали, что гены состоят из
двух основных частей: регуляторной и
кодирующей.
Гены прокариот устроены относительно просто.
Lас-ген бактерии Е. Coli кодирует синтез
ферментов, необходимых для метаболизма сахара
лактозы
Регуляторная часть lас-гена состоит из
небольшого участка
ДНК – промотора,
гена оператора, расположенного перед
началом кодирующей части гена, и
гена регулятора, часто расположенного
за сотни нуклеотидов от промотора.
1 - регуляторный lас-ген;
2 - нетранскрибируемый участок
ДНК между регуляторным
геном и промотором;
3 - промотор;
4 - ген-оператор;
5-7 - структурные гены,
кодирующие белкиферменты;
8 - иРНК;
9 - lас-репрессор (активный);
10 - лактоза;
11- лактоза + репрессор
(неактивный);
12- РНК-полимераза (начало
транскрипции)
Структурные гены, индуцируемые совместно, располагаются на
молекуле ДНК рядом с последовательностями нуклеотидов,
называемыми промотором и оператором.
http://www.biochemistry.ru/pub/book3.htm
Организация типичного гена эукариот и его регуляторные
элементы:
1 – регуляторные белки; 2 – главные факторы транскрипции; 3 – РНК-
полимераза ; 4 – интроны; 5 – экзоны; 6 – энхансеры (регуляторные
участки гена); 7 – ТАТА-блок – инициирующая часть промотора; 8 –
промотор; 9 – спейсерные участки; стрелка — начало процесса
транскрипции
Строение гена эукариот
http://bannikov.narod.ru/genetika.html
Схема регуляции транскрипции и трансляции
(П - промотор; О - оператор; СГ - структурный ген; Реп - белокрепрессор; Ф - фермент
http://www.do.rksi.ru/library/courses/bio10/lec1_4_2.dbk
Структура и альтернативный сплайсинг гена
http://criticare.chat.ru/004.html
Сложный сплайсинг молекулы пре-иРНК у дрозофилы
(по Жимулеву, 2000):
1 - ген Board-complex у дрозофилы;
2 - интроны;
3 - экзоны;
4 - результаты альтернативного сплайсинга иРНК;
мелкие цифры - номера экзонов
Основные характеристики генома человека
(по материалам журнала “Nature”, 2001, т. 409, № 6822)
Общие размеры генома
Общая длина всей ДНК
1,5 – 1,75 м
Число пар нуклеотидов
3,3 × 109
% изученных последовательностей
90%
Особенности структуры ДНК
Участки с повторяющимися
последовательностями (не считываются)
45 – 50%
Транскрибируемая часть
28 – 30%
Состав транскрибируемой части генома
Транскрипция разных типов РНК
23 –
25%
Транслируется до белков (экзоны)
5%
Не транслируется до белков (интроны)
95%
Общий размер части генома, кодирующей все
белки организма
1,2%
«Паразитическая» ДНК
45%
Длинные геномные повторы
5%
Сателлитная ДНК
3%
Изменчивость генома человеческой популяции
Степень сходства генома разных людей
99,9%
Индивидуальные различия
0,1%
Общее число обнаруженных точечных
3,2 ×
мутаций
Число генов в геноме человека и в отдельных
хромосомах
Общее число генов человека
~ 35 тыс.
Число исследованных генов
~ 22 тыс.
Число точно картированных генов
~ 11 тыс.
Хромосома 21
Хромосома 22
225 генов
525 генов
Источники информации:
Обухов Д.К. Клетки и ткани: учебное пособие / Д.
К. Обухов, В. Н. Кирилленкова. – М. Дрофа,
2007
Рисунки с сайтов:
http://www.biochemistry.ru/pub/book3.htm
http://bannikov.narod.ru/genetika.html
http://www.do.rksi.ru/library/courses/bio10/lec1_4_2.dbk
http://criticare.chat.ru/004.html
Вы можете свободно
Использовать данную презентацию в образовательных целях с
сохранением авторства.
Использовать рисунки и отдельные слайды в своих
презентациях и на сайтах со ссылкой на источник – сайт или
автора.