Author Archive > admin

Дигибридное скрещивание, Т. е скрещивание родительских форм, различающих­ся по двум парам признаков. Исходными формами для скрещивания взяты горох с желтыми и гладкими семенами, с другой — горох с зеле­ными и морщинистыми. При таком скрещивании мы имеем дело с разными парами аллельных генов. Одна такая пара включает гены окраски семян; вторая — гены формы семян. Если для скрещивания взяты гомозиготные формы, то все по­томство в первом поколении гибридов будет обладать желтыми гладкими семенами — проявится правило единообразия. В первой паре генов доминантной окажется желтая окрас­ка, рецессивной — зеленая. Во второй паре генов гладкая форма семян доминирует над морщи­нистой. При скрещивании между собой гибри­дов первого поколения в их потомстве произойдет расщепление. По фенотипу получатся четыре группы особей в различных числен­ных отношениях: на 9 особей с желтыми гладкими семенами будут приходиться 3 с желтыми морщинистыми, 3 с зелеными гладкими и 1 с зелеными морщинистыми. В кратком виде это расщепление можно представить формулой: 9:3:3:1. Количественные отношения между числом раз­личных фенотипов и генотипов в F2 При дигибридном скрещивании справедливы для аллелей с полным доминированием. При проме­жуточном характере наследования число фенотипически различ­ных форм будет больше. Если по обоим признакам доминирование неполное, то количество фенотипически различных групп равняет­ся числу генотипически различных групп. Второй закон Менделя. Его называют законом независимого расщепления: расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других пар признаков.

Три - и полигибридное скрещивание. Мендель проверял закон независимого комбинирования на различных комбинациях пар признаков. Он подтвердил также этот закон, поставив опыт по скрещиванию растений, отличавшихся сразу по трем призна­кам. Такое скрещивание называется Тригибридным. Например, скрещивание между двумя растениями гороха с разными признаками (желтый, гладкий, морщинистый, цветы пурпурные). Гибриды F1 будут тройными гетерозиготами или тригибридами. Вследствие доминантности семена у таких растений будут гладкими и желтыми, а цветы-пурпурными. Если все гены передаются независимо, то в тригибридном растении образуется восемь типов гамет, причем все с равной вероятностью. В общем случае каждый новый ген увеличивает число типов различных гамет вдвое, а число генетических классов втрое. Особь, гетерозиготная по П Парам генов, может произвести 2n типов гамет и 3n различных генотипов. Число внешне различающихся классов равно числу различных типов гамет при наличии доминирования и числу различных генотипов в отсутствие доминирования.

Hfr-штамы E. Coli. Из F +-культуры можно выделить штаммы, при скрещивании которых с F - - клетками рекомбинанты образуются гораздо чаще (частота рекомбинации > 10-2). Эти штаммы обозначаются символом Hfr. В них F-фактор в сво­бодном состоянии отсутствует, он встроен в бактериаль­ную хромосому. Когда клетки Hfr вступают в контакт с клетками F-, между ними образуется коньюгационный мостик, и интегрированный F-фактор инициирует ре­пликацию бактериальной хромосомы по типу катящегося кольца с того сайта, в который он встроен. Эта репликация приводит к переносу бак­териальной хромосомы в F - - клетку. При конъюгации клеток Hfr и F - часто происходит разрушение мостика, и происходит обрыв хромосомы Hfr. В результате в F--клетку целая Hfr-хромосома попадает довольно редко.

F’-штамы. F-фактор, интегрированный в геном клеток Hfr штамма, иногда может спонтанно «вырезаться» из хромосомы. Клетка при этом из Hfr превра­щается в F +. Неточное вырезание может привести к тому, что ставший автономным F-фактор захватывает смежный участок бактериальной хромосомы или теряет некоторый участок собственной ДНК. Кольцевой F-фактор, включающий в себя бактериальные гены, представляет собой самостоятельный репликон, называемый F'-элемента. F'-элементы обычно переносятся в F--клетки. При передаче F'-элемента F- -клеткам возникает так называемая Частичная диплоидность. Такая частичная диплоидность позволяет осу­ществлять комплементационный анализ различных мутантов и выяв­лять доминантность или рецессивность различных аллелей опреде­ленных генов. В частично диплоидной клетке рекомбинация может происходить между генами бактерии, входящими в состав F'-элемента, и генами го­мологичного участка бактериальной хромосомы. Единичный кроссинговер приводит к включению F'-элемента в бактериальную хромосому и образованию клетки типа Hfr с дупликацией генов, содержащихся в F'-элементе. Двойной кроссинговер приводит к образованию клетки F'-типа, в которой произошел обмен маркерами между бактериальной хромосомой и F'-элемектом.

Различают два класса подвижных элементов: транспозоны и рет­ротранспозоны. Та­кая классификация основана на механиз­мах, с помощью которых перемещаются подвижные элементы. Транспозоны перемещаются с участием комплекса белков, обеспечиваю­щего активность фермента транспозазы, которая узнает элемент и обеспечивает его перенос на новое место. Транспозоны ограничены с двух сторон ин­вертированными по­вторами, то есть последовательностями, направленными навстречу друг другу. Инвертированные повторы сближаются и точно отрезаются от соседних участков ДНК хозяина. Вырезанный транспозон внедряется в район вносимого транспозазой разрыва в молекуле-мишени и сшивается с ДНК хо­зяина в новом месте. Подвижность элементов становится возможной благодаря активно­сти ферментов, кото­рые способны точно вырезать элемент из хромосомы для того, чтобы затем вставить его в другое место генома. Брешь в ДНК, оставляемая после вырезания транспозона, может зале­чиваться с участием гомологичного участка, например сестринской молекулы ДНК. Рет­ротранспозоны не умеют вырезаться из хромосомы, как это делают транспозоны. Механизм их перемещения осно­ван на реакции обратной транскрипции - синтеза нити ДНК на РНК. Химическая реакция протекает так же, как при об­разо­вании нити комплементарной ДНК на ДНК-матрице при репликации двух­нитевой молекулы ДНК. Обратная транскрипция была обнаружена при изуче­нии ретровирусов, содержащих РНК. Фермент, осуществляющий реак­цию синтеза ДНК на РНК, называют об­ратной транскриптазой или ревертазой. Ревертаза ведет синтез нити ДНК на РНК и осуществляет синтез второй ком­плементарной нити ДНК, а РНК-матрица распадается и удаляется. Двухнитевая ДНК синтезируется в цитоплазме, а затем перемещается в ядро и может встро­иться в геном, образуя провирус. Находясь в хромосоме, провирус наследуется в ряду поколений как обычный ген. Провирус ограничен длинными конце­выми повторами (ДКП). Они необходимы для транскрипции провируса и его репликации (воспроизведения). Левый повтор со­держит промотор, с которым взаимодействует РНК-полиме­раза, начинающая синтез. Синтезиро­ванная молекула РНК транслируется с образованием белков-ферментов, необходимых для синтеза ДНК провируса и его внедрения в ге­ном. Для встраивания (интеграции) ДНК провируса необходим фермент интеграза, раз­резающий ДНК-мишень. Может слу­читься, что в процессе обратной транскрипции и реп­ликации ДНК в состав будущего провируса случайно попадет материал других клеточных генов. Ревертаза работает неточно. Если такая ошибочно скопи­рованная последовательность попа­дет в состав провируса и в геном клетки, то это событие может привести к злокачественному перерождению клетки. Поэтому ретро­вирусы, несущие протоонкогены, опасны для клетки и организма. Ретротранспозоны распро­странены у эукариот, населяя геномы дрожжей, растений, насекомых, позво­ночных и человека. Процесс синтеза ДНК при размноже­нии ретротранспозона с участием ревертазы происходит в вирусоподобных частицах. Но частицы неинфекционны, т. к. большая часть ретротранспозонов не содержит гена, кото­рый кодирует белок оболочки вирусной частицы, обеспечивающей ее выход из клетки и способность к заражению других клеток. Ретротранспозоны пред­ставляют собой внутригеномные, неинфекционные эле­менты, способные к самовоспроизведению и "подзаражению" того же генома. Другой класс ретротранспозонов не несет длинных концевых по­второв. Механизм внедрения осуществляется с помощью об­ратной транскрипции. К числу таких рет­ротранспозонов относятся представители семейства L1, насе­ляющие геном человека.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД, система "записи" наследств. информации в виде последовательности Нуклеотидов в Молекулах нуклеиновых к-т. Реализация Г. к. в Клетке происходит в два этапа: 1) синтез Молекулы матричной, или информационной, РНК (соотв. МРНК, или иРНК) на соответствующем участке ДНК; при этом последовательность Нуклеотидов ДНК "переписывается" в Нуклеотидную последовательность МРНК ; 2)синтез Белка, при к-ром последовательность Нуклеотидов МРНК переводится в соответствующую последовательность Аминокислот.

Впервые идея о существовании Г. к. сформулирована А. Дауном и Г. Гамовым в 1952-54, к-рые показали, что последовательность Нуклеотидов, однозначно определяющая синтез той или иной Аминокислоты, должна содержать не менее трех звеньев. Позднее было доказано, что такая последовательность состоит из трех Нуклеотидов, названных Кодоном, или Триплетом. Т. к. Молекулы нуклеиновых к-т, на к-рых происходит синтез МРНК или Белка, состоят из остатков только четырех разных Нуклеотидов, Кодонов, отличающихся между собой, м. б. всего 64.

Все синтезируемые в процессе Трансляции Белки построены из остатков 20 Аминокислот (т. наз. кодируемых). Какой именно Кодон ответствен за включение той или иной Аминокислоты, можно определить по таблице, в к-рой буквы А, Г, У, Ц обозначают основания, входящие в ну-клеотиды (соотв. Аденин, Гуанин, Урацил, цитозин): в вертикальном ряду слева-в первый Нуклеотид Кодона, в горизонтальном ряду сверху-во второй, в вертикальном ряду справа-в третий. Трехбуквенные сочетания, напр. Фен, Сер, лей,-сокращенные назв. Аминокислот. Прочерки в таблице означают, что три кодона-УАА, УАГ и УГА в нормальных условиях не кодируют к.-л. Аминокислоты. Такие Кодоны наз. "бессмысленными", или нонсенс-кодонами. Они являются "сигналами" остановки синтеза полипептидной цепи.

Г. к. специфичен: это означает, что каждый Кодон кодирует только одну Аминокислоту. Лишь два Кодона, кодирующие Валин (ГУГ) и Метионин (АУГ), способны выполнять дополнит. ф-ции. Если они находятся в начале считываемой области МРНК, к ним присоединяется Транспортная РНК (тРНК), несущая формилметионин, к-рый всегда находится в начале строящейся полипептидной цепи, а по завершении синтеза отщепляется целиком или отщепляет формильный остаток, превращаясь в остаток Метионина. Т. обр., Кодоны ГУГ и АУГ-инициаторы синтеза полипептидной цепи. Если же они не стоят первыми, то не отличаются по ф-циям от др. Кодонов.

Г. к. называют вырожденным, поскольку 61 Кодон кодирует всего 20 Аминокислот. Поэтому почти каждой Аминокислоте соответствует более чем один Кодон. Вырожденность Г. к. неравномерна: для Аргинина, Серина и Лейцина она шестикратна (т. е. для каждой из этих Аминокислот имеется по шесть кодонов), тогда как для мн. др. Аминокислот (тирозина, Гистидина, Фенилаланина и др.) лишь двукратна. Две Аминокислоты (метионин и триптофан) представлены единств. Кодонами. Кодоны-синонимы почти всегда отличаются друг от друга по последнему из трех Нуклеотидов, тогда как первые два совпадают. Т. обр., код Аминокислоты определяется в осн. первыми двумя "буквами". Вырожденность Г. к. имеет важное значение для повышения устойчивости генетич. информации.

Г. к.: он неперекрывающийся. Кодоны транслируются всегда целиком; для кодирования невозможно использование элементов одного из них в сочетании с элементами соседнего. "Рамкой", ограничивающей транслируемый Кодон и перемещающейся скачком сразу на три Нуклеотида, служит Антикодон тРНК, к-рый представляет собой Триплет Нуклеотидов, комплементарный одному из Кодонов и обусловливающий Специфичность к нему. Т. обр., наблюдается линейное соответствие между последовательностью кодирующих Триплетов и расположением остатков Аминокислот в синтезируемом Полипептиде, т. е. код имеет линейный непрерывающийся порядок считывания. Важнейшее св-во Г. к.-его однонаправленность. Кодоны информативны только в том случае, если они считываются в одном направлении-от первого Нуклеотида к последующим. Г. к. универсален для всех живых существ. Возможны только небольшие видовые изменения, возникшие, вероятно, при Эволюции и дифференцировке Клеток. Большинство из них связано с вырожденностью кода и проявляется в преимуществ. использовании разных Кодонов одной и той же Аминокислоты и в различиях в структуре соответствующих тРНК в разных Организмах или в разных Тканях одного Организма.

Контекстный генетический код.

Взаимодействие АРСазы (аминоацил-тРНК-синтета­за) с антикодоном тРНК не является обязательным условием аминоацилирования. Для аланиновой АРСазы основным элементом узнавания служит пара G-U. При замене этой пары на G-C, A-U и U-G аланиновая тРНК теряет спо­собность аминоацилироваться аланином. Если в другой тРНК заменить третью пару на G-U, то эта тРНК приобретает сродство к аланино­вой АРСазе и способность присоединять аланин. Для распознавания своей тРНК аланиновой АРСазе достаточно небольшого участка аминоакцепторного стебля. Концепция второго генетического кода, или рабочего кода аминоацили­рования, заключается в том, что каждой аминокислоте ставится в соответствие сочетание нескольких нуклеотидов в акцепторном участке тРНК, обеспечивающее аминоацили­рование этой тРНК только данной аминокислотой.