реферат найти Экспрессия гена. Трансляция

Генетические коды

Помимо генетического кода, который
содержится в ядерной ДНК, существует генетический код, содержащийся в ДНК
митохондрий животных и человека, а также в ДНК хлоропластов растений. В
митохондриях и хлоропластах помимо ДНК существуют и другие структуры, которые в
совокупности с ДНК образуют самостоятельный аппарат синтеза белков.

Для митохондриального генетического
кода характерны те же структуры и свойства и те же механизмы транскрипции и
трансляции, что и в случае ядерного генетического кода. Однако известны и
отличия. В митохондриальной ДНК все нуклеотиды входят в состав кодонов,
кодирующих либо белки, либо рРНК и тРНК.

Для трансляции используется только 22
тРНК (в отличие от 31 тРНК в ядерном коде и 30 тРНК в хлоропластном коде),
причем отдельные молекулы тРНК могут узнавать любое основание, находящееся в
кодоне в третьем положении. Митохондриальная ДНК человека и других
млекопитающих содержит 64 кодона, из которых 4 являются стоп-кодонами.

Известно содержание антикодонов всех
22 тРНК Каждый антикодон в случае митохондриального генетического кода способен
спариваться с несколькими кодонами мРНК. Например, антикодон УАГ спаривается с
кодонами ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА и ЦУТ, кодирующими лейцин. 22 антикодона тРНК
спариваются с 60 кодонами иРНК.

Генетический код ДНК и
белоксинтезирующий аппарат хлоропластов несколько отличны от кода и
белоксинтезирующего аппарата митохондрий.

Прежде всего
хлоропластный код кодирует намного больше белков по сравнению с
митохондриальным кодом. Рибосомы хлоро-палстов сходны с рибосомами кишечной
палочки, а синтез полипептидной цепи начинается с N-формилметионина (как и у
бактерий).

Генетического кода

Генетический код ядерной ДНК
универсален, т. к. он одинаков у всех живых существ, т. е. у всех живых существ
используются одинаковые наборы кодонов. Признание универсального характера
генетического кода является выдающимся современным доказательством единства
происхождения органических форм (см. главы XIV, XV и XVI).

С тех пор как были определены основные
черты структуры генетического кода, стали формулировать также гипотезы
относительно его эволюции, причем к настоящему времени известно несколько таких
гипотез. В соответствии с одной гипотезой первоначальный код (в примитивной
клетке) состоял из очень большого количества двусмысленных кодонов, что
исключало правильную трансляцию генетической информации.

Поэтому в процессе
эволюции организмов развитие генетического кода шло по линии сокращения ошибок
в трансляции, что привело к коду в его современном виде. Напротив, по другой
гипотезе код возник в результате сведения до минимума летальных эффектов
мутации в процессе эволюции, причем селективное давление вело к устранению
бессмысленных кодонов и к ограничению частоты мутаций в кодонах, изменения которых
не сопровождались изменениями в последовательности аминокислот, либо
сопровождались заменами лишь одной аминокислоты на другую, но функционально
связанную. Развившись в процессе эволюции, код однажды стал «замороженным», т.
е. таким, каким мы видим его сейчас.

В соответствии с третьей гипотезой
предполагают, что ранний архетиповой код был дуплетным, состоя из 16
кодонов-дуплетов. Каждый из 15 дуплетов кодировал каждую из 15 аминокислот, из
которых, как предполагают, состояли белки примитивной клетки, тогда как
оставшийся свободным 60-й дуплет обеспечивал свободное пространство («брешь»)
между генами.

В связи с установлением каталитической способности РНК и высокой
концентрации РНК в рибосомах предполагают, что в примитивных клетках молекулы
тРНК сами катализировали свое связывание с аминокислотами, а роль рибосом
выполняли первые рРНК. Триплетный код возник тогда, когда в процессе эволюции
образовались остальные пять аминокислот, причем его возникновение связано с
добавлением третьего основания в каждый кодон.

Предполагают, что современный
генетический код является результатом длительной эволюции примитивного кода,
кодировавшего лишь несколько аминокислот, притом только несколькими триплетами,
составленными из азотистых оснований двух типов.

Что касается митохондриального кода,
то его считают более примитивным по сравнению с ядерным. Предполагают, что,
например, антикодон УАА в современном митохондриальном коде мог быть также и
антикодоном архетипового кода для кодонов, в которых первые два основания
являются У, а третье могло быть У, Ц, А или Г.

Но можно предполагать, что
митохондриальный код возник в результате упрощения бактериального кода, если
признать происхождение митохондрий от бактерий. Оценивая особенности белкового
синтеза, контролируемого митохондриальным генетическим кодом в сравнении о
хлоропластным, остается неясным, почему хло-ропластный генетический код
кодирует намного больше белков по сравнению с митохондриальным генетическим
кодом.

Как видно, современные взгляды на
происхождение и эволюцию генетического кода весьма противоречивы, ибо пока нет
еще экспериментальных данных, которые можно было бы использовать для
достаточного обоснования той или иной гипотезы.

Действие генов

Под действием генов (экспрессией, выражением генов)
понимают способность их контролировать свойства или, точнее, синтез белков. Для
действия генов характерен ряд особенностей, важнейшей из которых является их
экспрессивность, под которой понимают степень фенотипической выраженности
генов, т. е. «силу» действия генов, проявляющуюся в степени развития контролируемых
ими признаков.

Термин предложен Н. В. Тимофеевым-Ресовским (1900-1981).
Экспрессивность генов не является постоянным свойством наследственности, ибо
она очень вариабельна у растений, животных и у человека. Например, у разных
людей проявляется по-разному такой признак, как способность ощущать вкус
фенилтиокарбамида.

Для одних людей это вещество является слишком горьким, для
других его горечь кажется меньшей, что является результатом разной степени
экспрессивности гена, контролирующего способность ощущать вкус этого
соединения. Примером вариабельности экспрессивности генов является также
экспрессивность доминантного гена, контролирующего ювенильную катаракту глаз
человека. Экспрессия этого гена у разных индивидуумов варьирует от слабого
помутнения хрусталика глаз до его полной непрозрачности.

С другой стороны, для действия генов
у млекопитающих характерен так называемый геномный импринтинг, заключающийся в
том, что два аллеля гена экспрессируются дифференциально, т. е. экспрессируется
только один аллель из двух аллелей (отцовского и материнского), унаследованных
от родителей.

Важнейшей особенностью действия генов
является также их пенетрантность, впервые описанная тоже Н. В.
Тимофеевым-Ресовским. Под ней понимают частоту проявления того или иного гена,
измеряемую частотой встречаемости признака в популяции, т. е. частотой
встречаемости в популяции организмов, обладающих этим признаком.

Перетрантность
является статистической концепцией регулярности, с которой выражается
(экспрессируется) тот или иной ген в популяции. Если какой-либо ген в популяции
фенотипически выражается у индивидуумов, количество которых составляет 75%
обследованных, то считают, что его пенетрантность тоже составляет 75%.

Экспрессивность и пенетрантность
подвержены колебаниям. Причины этих колебаний не совсем ясны. Тем не менее,
обычно вариабельность в экспрессивности и пенетрантности генов объясняют либо
модифицирующим влиянием других генов, которые получили название
генов-модификаторов, либо совместным действием обоих этих факторов, а возможно
и других факторов.

Учет природы экспрессивности и пенетрантности генов имеет
большое практическое значение в генетике человека, животных и растений. В
случае человека эти явления учитывают при диагностике наследственных болезней,
тогда как в животноводстве и растениеводстве они используются в селекции
животных и растений.

Организмы наследуют от своих родителей
не признаки и не свойства, как это долго считали ранее. Они наследуют гены,
которые действуют на протяжении всей жизни организмов. В соответствии с
существующими представлениями действие генов осуществляется через мРНК и
приводит к образованию белков.

Поскольку материалом генов является
ДНК, то в самом начале после открытия генетической роли ДНК возник вопрос и
сводился к следующему: каким образом ДНК осуществляет свои функции в контроле
синтеза белков? Ответ на этот вопрос заключается в том, что в ДНК содержится
(закодирована) генетическая информация о синтезе белков, т. е.

в ДНК содержится
генетический код, под которым понимают систему записи в молекулах ДНК
генетической информации о синтезе белков. Реализация генетического кода
происходит в два этапа, один из которых называют транскрипцией, второй —
трансляцией. Поток информации реализуется по схеме ДНК — РНК — белок.

Реферат найти экспрессия генов