36. Организация генов и регуляция активности генов у прокариот. Строение оперона, экспрессия структурных генов оперона.

См. вопр. № 35.

У прокариот основным типом организации генов являются опероны (например, лактозный оперон кишечной палочки Е. coli).

Оперон Е. coli — это группа структурных генов А, В, С, расположенных друг за другом, которые имеют общий промотор, оператор (нуклеотидные последовательности промотора и оператора перекрываются) и терминатор. Они участвуют в одном метаболическом цикле (в данном случае расщепление лактозы до глюкозы и галактозы) и регулируются координированно. Структурные гены в составе оперона находятся под контролем оператора. Регуляция оперона осуществляется геном-регулятором.

Возможны два состояния лактозного оперона: 1 — оперон «выключен», 2 — оперон «включен».

1. Связывание белка-репрессора с оператором прекращает процесс транскрипции: РНК-полимераза не может присоединиться к промотору, экспрессии структурных генов не происходит, ферменты не синтезируются.

2. Поступающий в клетку индуктор (лактоза) соединяется с белком-репрессором, отбирая его от оператора, что обеспечивает присоединение РНК-полимеразы к промотору и экспрессию генов. Результатом этого является синтез белков-ферментов, которые расщепляют лактозу до глюкозы и галактозы.

Лактозный оперон, как единица транскрипции, регулируется по типу негативной регуляции: гены экспрессируются при условии, что они не выключены регуляторным белком (белком-репрессором).

37. Регуляция экспрессии генов у эукариот. Уровни регуляции.

У эукариот все клетки многоклеточного организма содержат одинаковую ДНК, но в то же время они отличаются друг от друга по морфологическим, физиологическим и биохимическим свойствам. В основе этих фенотипических различий лежит экспрессия разных генов и соответственно синтез разных мРНК и белков. Большая часть белков синтезируется всеми клетками. Для этого необходима экспрессия генов «домашнего хозяйства», они постоянно экспрессированы. Некоторые белки синтезируются только в определенных клетках (глобины и др.), синтез таких белков, а соответственно и экспрессия генов регулируется: гены «включаются» и «выключаются». Экспрессия генов регулируется на различных уровнях реализации наследственной информации: претранскрипционном, транскрипционном, посттранскрипционном, претрансляционном, трансляционном и посттрансляционном.

38. Глобиновые гены, их локализация, строение и избирательная экспрессия в процссе онтогенеза.

Гемоглобин состоит из гема и белка тетрамера-глобина. Глобиновый тетрамер состоит из двух идентичных P-цепей и двух идентичных a-цепей. Аминокислотная последовательность каждой глобиновой цепи кодируется своими собственными генами, входящими соответственно в состав А- и В-кластера. У человека A-кластер располагается в 16 хромосоме, а В-кластер — в 11 хромосоме.

На разных стадиях эмбриогенеза происходит избирательное и последовательное включение и выключение генов А- и В-кластеров. Гены глобина располагаются в А- и В-кластерах в определенной последовательности и транскрибируются слева направо в порядке их экспрессии. У человека образование «взрослого» гемоглобина включает несколько этапов: эмбриональный гемоглобин, гемоглобин плода и гемоглобин взрослого человека (после рождения).

Гены глобина по внутреннему строению являются мозаичными.

39. Гибридологический метод – основной метод генетического анализа. Законы Г. Менделя. Гибридологический метод разработал Г. Мендель. Гибридологический метод — это анализ характера наследования признаков с помощью системы скрещиваний, суть которых состоит в получении гибридов и анализе их потомков в ряду поколений. Особенности гибридологического метода: 1. Подбор исходных родительских пар (гомозиготы с четкими альтернативными признаками). 2. Получение гибридов и последующее их скрещивание между собой. 3. Использование количественного учета потомков, различающихся по отдельным признакам в ряду последовательных поколений (результаты скрещивания анализируются статистически-математическим анализом). Моногибридным называется скрещивание, при котором прослеживается наследование одного признака.Первый закон Менделя — закон единообразия гибридов первого поколения: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся альтернативным проявлением одного признака, все потомство будет единообразным по фенотипу и генотипу. Полученные особи называются гибридами.Второй закон Менделя — закон расщепления: при скрещивании гибридов первого поколения между собой в потомстве происходит расщепление признака по фенотипу 3 :1, а по генотипу 1:2:1. Дигибридное скрещивание — это скрещивание, при котором анализируется наследование двух признаков одновременно.Третий закон Менделя — закон независимого наследования и независимого комбинирования признаков: при ди- и полигибридных скрещиваниях каждый признак наследуется независимо от другого, расщепляясь в соотношении 3:1. При дигибридном скрещивании в F2 формируются четыре фенотипа в соотношении 9:3 :3 :1, при этом два из них — рекомбинантные. Закон соблюдается, если неаллельные гены находятся в разных парах гомологичных хромосом и отсутствует взаимодействие между ними.40. Условия менделирования признаков. Примеры нарушений закономерностей наследования.

Законы Менделя выполняются при определенных условиях. Условия менделирования признаков: • моногенное наследование; • полное доминирование; • равновероятное образование всех гамет; • равновероятная встреча всех гамет при оплодотворении; • равновероятная выживаемость всех зигот; • отсутствие летальных мутаций; • отсутствие взаимодействий между неаллельными генами (при полигибридном скрещивании); • полная пенетрантность гена; • выраженная стойкая экспрессивность гена.