Транскрипцию, трансляцию, посттрансляционную модификацию

Гены:

1) структурные:

А. Кодирующие аминокислотные последовательности структурных(коллаген) и ферментативных белков.

Б. Кодирующие аминокислотные последовательности белков, функционирующих во всех клетках (например, рибосомных, гистонов)

В. Кодирующие последовательность нуклеотидов в молекулах рРНК и тРНК.

2) модуляторы

А. Ингибиторы или супрессоры

Б. Интенсификаторы (например, гены-мутаторы, повышающие частоту мутаций у соответствующей особи)

В. Модификаторы

3) регуляторы

Все структурные гены в зависимости от выполняемых функций делятся на:

гены, необходимые для основных процессов метаболизма. Это гены домашнего хозяйства. Гены для ферментов гликолиза, для ферментов матричных процессов.

Гены, которые работают только в определенных клетках многоклеточного организма, либо только при определенных условиях внешней среды. Это гены роскоши. Именно эти гены могут подвергаться определенной регуляции.

Гены домашнего хозяйства – это гены, которые кодируют самые необходимые белки, осуществляющие основные биохимические процессы. Они транскрибируются постоянно и, если речь идет о многоклеточном организме, то всеми клетками любой ткани. Примерами могут послужить гены, кодирующие тРНК, рРНК, ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы, ферменты гликолиза, белки рибосом и т.д.

Гены роскоши – это гены, которые функционируют на определенных этапах онтогенеза или при попадании клетки в определенные условия. Такие гены могут включаться (индуцироваться) и выключаться (репрессироваться), т. е. их активность может регулироваться во времени. Они часто обеспечивают адаптивные функции и помогают клетке пережить стресс. Примером являются гены лактозного оперона у некоторых бактерий, которые активируются при дефиците глюкозы и наличии лактозы в среде.

Геном - совокупность всех генов гаплоидного набора хромосом данного вида организма. Геномный уровень организации наследственного материала имеет особенности у прокариот и эукариот.

В геноме бактерий подавляющее большинство генов уникальны. Исключением являются гены, кодирующие р-РНК и т-РНК. Эти гены повторяются в геноме бактерий по несколько раз. Следует отметить определенное несоответствие между числом пар нуклеотидов в геноме бактерий и числом генов в них.

Геном эукариот:

· Большое число генов,

· Большее количество ДНК,

· В хромосомах имеется очень сложная система контроля активности генов во времени и пространстве, связанная с дифференциацией клеток и тканей в онтогенезе организма.

· Количество ДНК в хромосомах велико и возрастает по мере усложнения организмов.

· Для эукариот также характерна избыточность генов. Так, у человека геном содержит число нуклеотидных пар, достаточное для образования более 2 млн. структурных генов, в то время как у человека имеется по данным 2000 года 31 тыс. всех генов.

Больше половины гаплоидного набора генома эукариотов составляют уникальные гены, представленные лишь по одному разу. У человека таких уникальных генов — 64%, у дрозофилы — 70%.

Морган указал на стабильность структуры генома и постоянство расположения генов в хромосомах.

В 70-х годах у дрозофилы обнаружена группа генов, представленных многими кочующими генами, которые разбросаны по разным участкам хромосом. 30% генов кочуют по хромосомам, не имеют постоянной локализации. Мобильные гены составляют 5% всего генома.

Т.о. в течение последних 10 лет сформировалось представление, что в состав генома про- и эукариот входят гены:

1) имеющие либо стабильную, либо нестабильную локализацию;

2) уникальная последовательность нуклеотидов представлена в геноме единичными или малым числом копий: к ним относятся структурные и регуляторные гены; уникальные последовательности эукариот, в отличии от генов прокариот, имеют мозаичное строение;

3) многократно повторяющиеся последовательности нуклеотидов являются копиями (повторениями) уникальных последовательностей (у прокариот нет). Копии группируются по несколько десятков или сотен и образуют блоки, локализующиеся в определенном месте хромосомы. Повторы реплицируются, но, как правило, не транскрибируются. Они могут играть роль:

1) регуляторов генной активности;

2) защитного механизма от точковых мутаций;

3) хранение и передача наследственной информации;

4) механизма эволюции.