Gene Structura procariote și eucariote
- Introducere.
- Clasificarea genelor
- Caracteristici ale organizării genelor pro- și eucariote. Structura operonului
- Structura operon procariot
- Structura funcțională a genei eucariote.
Studiul structurii genei și de exprimare sunt acum una dintre principalele tendințe în genetica modernă. Dar, așa cum este adesea cazul cu dezvoltarea rapidă a oricărui domeniu științific, un flux imens de fapte primite sunt interpretate contradicții identificate imediat nu sunt rezolvate imediat, și a intrat mai sus terminologie nu este recunoscută imediat. Același fenomen are adesea mai multe nume diferite, care la ei un număr de cercetători au studiat acest fenomen poate fi determinată cu ușurință. Aproximativ situația este acum într-o direcție care explică structura și funcția unei anumite gene si a genomului de ființe vii.
Acum putem evalua cu adevarat functia de aproape 90% din gene in corpul uman (a se vedea. Figura 15 și Fig. 16). Sa constatat că cel mai mare număr de gene necesare pentru producerea de material celular și pentru producerea de energie în celulă. Pentru reproducerea celulară trebuie să fie de aproximativ 5% din gene. formarea
Producerea de materiale celulare
hematiilor de celule albe din sânge (8)
Fig. 16. Numărul de gene care determină dezvoltarea și funcționarea unor organe și țesuturi.
Există mai multe clasificări ale genelor. Dăm două clasificări utilizate de majoritatea oamenilor de știință.
a. Un postulăm prezența în celulă a două tipuri de gene.
1. gene constitutiv.
Genele obschekletochnyh funcții (acestea sunt numite gene constitutive sau de uz casnic gene) sunt în mod constant active. Activitatea lor este un grad mic de invidie de mediu extern (corp), adică practic nereglementat. Aceste gene codifică proteine, enzime care sunt implicate in procesele metabolice vitale ale celulelor. De exemplu, cum ar fi glicoliza, lanțul de transfer de electroni, sinteza ADN-ului, aminoacizi, etc. În esență, aceste gene sunt asigura complet activitatea vitală a celulelor.
Genele de control „de lux“ strict specializate, funcția de celule specifice. Deoarece celula face parte dintr-un organism complex, iar acesta este un nivel mai ridicat de organizare a vieții decât celula. La nivel de organism are propriul său sistem de susținere a vieții, dezvoltarea, reproducerea, respiratie, etc. Prin urmare, orice celula a corpului are nevoie pentru a sprijini nu numai potența vitale (genele care asigură „menaj“), dar, de asemenea, de a lua parte la viața întregului organism. Ultimul și de genele specializate. Aceste gene controlează proteinele care furnizează funcționarea sistemelor fiziologice ale organismului - sale proprietăți de protecție, procesele de respiratie, separare, perfuzie, digestie, etc.). Astfel de gene includ gene care controleaza sinteza hemoglobinei si imunoglobulina. Spre deosebire de gene „menaj“ „gene de lux“ sunt sub controlul strict al corpului și au o unitate de reglementare complexă.
b. O altă clasificare a genei oferă două tipuri de gene:
1. gene structurale.
2. Genele de reglementare.
Ambele tipuri de gene transcrise de ARN diferite tipuri.
Genele structurale toate genele structurale transcrise mai multe tipuri de ARN - mARN, ARNt, ARNr, etc. În funcție de sintetizat (sau transcrisă) tip ARN pe ele, sunt împărțite în:
- Genele care sunt sintetizate ARNm. Astfel de gene de aproximativ 30.000. Este aceste gene transporta informații despre secvența de aminoacizi din polipeptidă. Multe dintre ele sunt unice. Cu toate acestea, există gene care au o copie. De regulă, numărul de copii nu depășește două.
- Genele care sunt transcrise din ARNt. Aceste gene nu poartă informații despre structura proteinei. Funcția lor este de a sintetiza cantități suficiente de ARNt capabile să asigure transportul aminoacizilor la ribozom pentru sinteza proteinelor. Numărul de ARNt individuale - aproximativ 50. Același număr și tipuri de gene care codifică ARNt. Cu toate acestea, numărul total de gene ARNt mult mai mult. Acest lucru se datorează faptului că fiecare genă care codifică un ARNt, este reprezentată în mai mult de o copie, și se repetă o pluralitate de mai multe ori.
- Genele care sunt transcrise pentru ARNr. Aceste gene, precum și cele anterioare, nu codifică o structură polipeptidică, și sintetizate mai multe specii de ARN (in gene eucariote sintetizate trei specii de ARN). Cu toate acestea, numărul de gene care codifică pentru ARNr, mult mai mult de trei. Ca și în cazul anterior, acest lucru se datorează repetabilitate ridicată a fiecărei gene tip.
Toate cele trei tipuri de gene în comun - acestea sunt toți participanții activi în sinteza proteinelor.
Nu regiuni ADN informative
Fig. 17. Un aranjament schematică a genelor structurale în intervalul de molecule de ADN cromozomial.
Intr-un grup de aceste gene au în comun faptul că ele reglementează activitatea genei structurale. În prezent, nu este încă recunoscută de toate (sau majoritatea), cercetatorii clasifica aceste gene. Cea mai simplă clasificare împarte toate genele de reglementare cunoscute în două tipuri:
- Genele care sunt transcrise de ARN de reglementare. Ele nu sunt direct implicate în sinteza proteinelor și a reglementa unele aspecte ale acestui proces (transcriere, procesare, etc). Deci, de exemplu, a deschis recent o nouă clasă de RNAs de reglementare, care sunt numite - ARN nuclear mic (snRNA). Aceste RNAs sunt cu greutate moleculară mică. Mai multe zeci, dar cu noua deschidere in fiecare an. Surpriza a fost ca
snRNA posedă activitate enzimatică și sunt implicate într-o varietate de procese genetice, de exemplu, în procesul de maturare a ARN-ului. Ca enzime, acestea sunt numite - ribozomi. T.obr. Acest grup de gene poarta informatii despre ribozima.
Deci, clar că ARN-ul transcris cu H19 afecta transformarea malignă a celulelor. Un ARN sintetizat la gena HFF implicate in metabolismul fierului. În acest ultim caz este interesant faptul că ARN-ul sintetizat simultan pe ambele catene ale genei (în sens și antisens). Ribozima sintetizat pe catena sens, regleaza sinteza ARNm care este transcrisă din opus (antisens) catena.
- Genele, care transporta informații despre structura proteinei de reglementare. Au ARNm transcris. În acest sens, ele sunt similare cu genele structurale. Cu toate acestea, există o diferență majoră - aceste gene informatii despre proteine de reglementare, care este implicată în reglarea diferitelor procese genetice (transcripție, translație, replicare, reparații etc.) codificate care apar în celulă. Aceste proteine sunt capabili de a interacționa cu regiunile reglatoare ale ADN-ului (de exemplu, operatorul) sau se leaga de ARN sau ADN polimeraza. Proteinele au diferite denumiri, cum ar fi factori de transcripție, de terminare a translației și altele.
In contrast, mARN transcris în gena structurală controlează sinteza de proteine, care este parte la metabolismul celular care acționează ca o enzimă, construirea de proteine, proteine de transfer etc. dar nu-proteine de reglementare.
In prezent, unii cercetători din acest grup include, de asemenea, segmente de ADN, care sunt depozitate proteine de reglementare.
De exemplu, astfel de gene care includ promotorul (depus pe ea o ARN polimerază), operatorul (depus pe ea proteine de reglementare), terminator (în unele cazuri, se precipită proteinele de oprire sinteza ARNm), etc.
Caracteristici ale organizării genelor pro- și eucariote. Structura operonului
Aproape orice genă poartă informații despre structura oricărui ARN. Această informație este codificat într-o anumită secvență de triplete. Cu toate acestea, gena in sine nu poate funcționa practic.
Este nevoie de o serie de structuri suplimentare, zone sau zone care nu sunt activate numai pe și în afara de funcționare a genei, dar, de asemenea, pentru a schimba intensitatea muncii sale, în funcție de nevoile organismului. Aceste structuri oferă multe secvențe diferite de ADN, care până în prezent au recunoscut de clasificare. Vom lipi de cele mai simple (dar nu complet) clasificarea. Conform structurilor sale suplimentare sunt împărțite în două tipuri - zona de reglementare și genele de reglementare. Regiunea de reglementare este un secțiuni de ADN care are loc sinteza ARN, dar care servesc ca un situs de legare diferite proteine (sau RNAs). Aceste secvențe reglatorii sunt adesea numite zone (sau regiuni de reglementare, elemente, structuri și alte zone.). orice ARN transcris pe gene de reglementare. Acest ARN poate codifica o proteină și depozitată pe regiunea genei de reglementare. Dar poate transporta informații de orice Belek, apoi se leaga de zona de reglementare a proteinei ARN codificat.
Astfel, în prezent, majoritatea cercetătorilor au ajuns la concluzia că cea mai mică zonă funcțională din ADN-ul este un set format dintr-o genă structurală și regiunile de reglementare sunt gene de reglementare.
Gene in sine este codifică practic o parte a ADN-ului. Imediat rezervare care au regiuni de reglare ale genei diferite nu diferă numai în structura, dimensiunea și alți parametri, dar diferă în poziția spațială în raport cu gena (sau genele), a cărui funcție le supraveghează. Este clar că să ia în considerare structura tuturor genelor cunoscute și regiunile lor de reglementare din toate caracteristicile individuale din acest manual nu este posibil. Deci, aici este o structură ipotetică a unei anumite gene si regiunile sale de reglementare, ceea ce denotă că au zonele care se găsesc cel mai frecvent.
În plus, ne vom uita la structura nu toate genele structurale, precum și cele cu care mARN transcris, care poartă informații despre structura proteinei. Este important să ne amintim, deoarece structura altor gene (cu care ARNt transcrisă, ARNr sau gene de reglementare oarecum diferite).