Сателлитная ДНК – ДНК, образованная тандемными повторами.
Спейсеры – межгенные последовательности в молекуле ДНК.
Сплайсинг – процесс вырезания копий интронов и соединение копий экзонов гена на молекуле гя-РНК.
Тандемные повторы – повторы, которые расположены вплотную друг с другом, образуя блоки (кластеры).
Транскрипция – процесс переноса генетической информации с ДНК на РНК.
Трансляция – процесс синтеза полипептидной цепочки на нити матричной РНК.
Экзоны – участки гена, кодирующие структуру полипептида.
Энхансеры – усилители транскрипции.
Рис. 6.1. Структура эукариотического гена:
1 – энхансеры; 2 – сайленсеры; 3 – промотор; 4 – экзоны; 5 – интроны; 6 – участки экзонов, кодирующие нетранслируемые области
Рис. 6.2. Структура гя-РНК:
1–5' – нетранслируемая область; 2–3' – нетранслируемая область; 3 – копии экзонов; 4 – копии интронов
Рис. 6.3. Структура м-РНК: 1 – «кэп»; 2 – поли-А-участок; 3 – копии экзонов
Рис. 6.4. Структура оперона:
I – ген-регулятор; Р – промотор; О – участок оператор; С1, С2, С3… – структурные гены оперона; Т – терминатор
Таблица 6.1. Генетический код
Задание для самостоятельной работы
1. Рождение молекулярной биологии сделало проблему гена центральной проблемой генетики. Проанализируйте проблему гена. Подумайте, почему эта проблема стала проблемой вообще и почему центральной проблемой?
2. Основной порядок переписывания генетической информации в живой природе Ф. Крик назвал центральной догмой молекулярной биологии. Этот порядок стал выражаться формулой:
ДНК → РНК → белок.
Открытие прионов и анализ механизма их наследственности нанесли ощутимый «удар» по центральной догме. Рассмотрите современное состояние генетики прионов. В чем заключается ее уникальность?
11. В чем заключается значение для молекулярной генетики работ С. Бензера?
12. В чем сущность явления «перекрывающихся генов»?
13. В чем заключаются сущность и эволюционное значение экзонинтронной структуры генов эукариот?
14. Какие участки выделяют в регуляторной части генома эукариот?
15. Какие виды последовательностей ДНК выделяют в геноме эукариот?
16. Что представляет собой сателлитная ДНК?
17. В чем заключается значение для эволюционной биологии открытия псевдогенов?
18. Что такое генетический код? Какую роль он выполняет в природе?
19. Какие характеристики имеет генетический код?
10. Какие процессы в природе относят к матричным? В чем значение этих процессов?
11. Как происходит процесс реализации генетической информации?
12. На чем основано явление колинеарности?
13. Как протекает процесс транскрипции?
14. Почему у эукариот возникает промежуточный этап экспрессии генов – процессинг? Как он протекает?
15. Как выглядит структура рибосом? Какие разновидности рибосом известны в природе?
16. Как протекает процесс трансляции?
17. В чем заключается центральная догма молекулярной биологии?
18. Как протекает процесс обратной транскрипции? В чем значение этого процесса в природе?
19. Какое теоретическое и практическое значение имеет исследование прионов?
20. Как протекает процесс регуляции экспрессии генов у прокариот?
21. Какие выделяют варианты регуляции экспрессии генов у эукариот?
22. Как осуществляется регуляция экспрессии генов эукариот на уровне транскрипции?
23. Что такое геномный импринтинг?
24. Что такое альтернативный сплайсинг?
25. В чем заключается явление РНК-интерференции?
Жимулев И. Ф. Общая и молекулярная генетика / И. Ф. Жимулев. – Новосибирск, 2003.
Корочкин Л. И. Биология индивидуального развития / Л. И. Корочкин. – М., 2002.
Льюин Б. Гены / Б. Льюин. – М., 1987.
Паткин Е. Л. Эпигенетические механизмы распространенных заболеваний человека / Е. Л. Паткин. – СПб., 2008.
Ратнер В. А. Генетика, молекулярная кибернетика / В. А. Ратнер. – Новосибирск, 2002.
Сингер М. Гены и геномы: в 2 т. / Сингер М., Берг П. – М., 1998.
Стент Г., Кэлинджер Р. Молекулярная генетика / Г. Стент, Р. Кэлинджер. – М., 1981.
Когда наши потомки увидят пустыню, в которую мы превратили Землю, какое оправдание они найдут для нас?
А. Азимов (1920–1992), американский биохимик, писатель-фантаст
Генная инженерия – это совокупность методов получения генов и переноса генетической информации из одних организмов в другие. В самом общем виде генно-инженерный процесс представляет собой различные операции над рекомбинантыми ДНК, т. е. молекулами, объединяющими ДНК разных видов (Уотсон Дж. [и др.], 1986). Несмотря на разнообразие используемых подходов, в этом процессе мы можем выделить определенную последовательность этапов.
Понятие генной инженерии. Рекомбинантная ДНК. Способы получения генов. Процесс рестрикции. Сайты рестрикции. Секвенирование.
Создание рекомбинантной ДНК. Понятие вектора. Палиндромы.
Введение рекомбинантной ДНК в клетку. Векторы-плазмиды (рис. 7.1) и векторы-вирусы. Трансдукция. Полимеразная цепная реакция. Экспрессия экзогенной ДНК в клетке.
Биотехнология. Социальное значение генной инженерии.
Векторы – структуры, способные переносить чужеродную ДНК в клетку-реципиент.
Палиндромы – короткие участки ДНК, в которых запись нуклеотидов слева направо в одной цепи аналогична записи справа налево другой цепи.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – метод, позволяющий размножить любой интересующий исследователя фрагмент ДНК.
Рестрикция – разрезание ДНК.
Секвенирование – определение нуклеотидной последовательности ДНК.
Трансген – чужеродный ген, введенный в клетку какого-либо организма.
Трансдукция – явление переноса генетической информации при помощи вирусов.
Рис. 7.1. Вектор-плазмида с встроенной экзогенной ДНК
Задание для самостоятельной работы
1. «Отец» генной инженерии американский ученый П. Берг, лауреат Нобелевской премии 1980 г., сам стал инициатором предложения моратория на работу с рекомбинантными ДНК. Идея моратория не нашла полной поддержки на международной конференции 1975 г. в Асиломаре, организованной П. Бергом. Как видится идея моратория сегодня?
2. Что принесла генная инженерия человечеству – благо или зло? Не является ли она «новой атомной бомбой»?
11. Какие молекулы ДНК называют рекомбинантными?
12. Какие этапы выделяют в генно-инженерном процессе?
13. Какие существуют пути выделения генов?
14. Какую роль выполняет в клетке система рестрикции?
15. В чем заключается сущность методик секвенирования?
16. Какие структуры называют вектором? Для чего их используют в генно-инженерном процессе?
17. Как функционируют векторы плазмиды?
18. Как функционируют векторы вирусы?
19. Какие подходы используются для осуществления экспрессии чужеродной ДНК?
10. В чем заключается социальное значение генной инженерии?
Жимулев И. Ф. Общая и молекулярная генетика / И. Ф. Жимулев. – Новосибирск, 2003.
Инге-Вечтомов С. Г. Генетика с основами селекции / С. Г. Инге-Вечтомов. – М., 1989.
Сингер М. Гены и геномы: в 2 т. / М. Сингер, П. Берг. – М., 1998.
Стент Г. Молекулярная генетика / Г. Стент, Р. Кэлинджер. – М., 1981.
Уотсон Дж. Рекомбинантные ДНК / Дж. Уотсон, Дж. Туз, Д. Курц. – М., 1986.
Тема 8. Генетические основы эволюции
Эволюция – что это? Теория? Система? Гипотеза? Нечто большее: общее условие, которому должны отныне удовлетворять, чтобы быть осмысленными и истинными, все теории, гипотезы, системы.
П. Тейяр де Шарден (1881–1955), французский палеонтолог, философ
Начальный этап в развитии генетики можно охарактеризовать как период конфронтации со сторонниками дарвинизма. Генетики того времени выдвигали свои эволюционные теории (Г. де Фриз, У. Бэтсон, Ж. Лотси и др.), которые, в свою очередь, подвергались справедливой критике. Первый шаг к синтезу генетики и дарвинизма был сделан исследователями Дж. Харди (Англия) и В. Вайнбергом (Германия) в 1908 г. Закон, названный в дальнейшем их именем, заложил начало нового раздела – популяционной генетики.
Популяционная генетика. Популяция и генофонд. Гетерозиготность популяций. Балансовая теория. Полиморфизм. Частота аллелей в популяции. Закон Харди – Вайнберга. Панмиксия. Ассортативность. Рецессивные аллели в популяции.
