Биология скачать реферат

[ книги ] [ рефераты ] [ новости ] [ ридеры ] [ регистрация ] [ вход ]
[ новинки книг ] [ категории книг ] [ правила ]

От чего зависит судьба гена скачать реферат

Все клетки любого многоклеточного организма содержат одинаковую генетическую информацию, но во время его развития она считывается избирательно, одновременно все гены никогда не работают. Например, в клетках печени активны только те гены и синтезируются только те белки, которые нужны для ее функционирования, в клетках почек работают лишь гены, необходимые для выполнения функций этого органа, и т.д.
За счет чего же стабильно включаются и выключаются определенные гены и не теряется при этом остальная генетическая информация?
Оказалось, что избирательность считывания контролируют особые - эпигенетические - механизмы (греч. epi означает над, сверх). Наследование этого контроля называют эпигенетическим. Оно не затрагивает информацию, записанную в ДНК, тут действуют другие, “надгенетические”, механизмы. Именно они определяют будущее клетки - какой ей быть, какие гены включать для синтеза белков, а какие - выключать.
Первая ступень контроля
Существует несколько уровней контроля активации генов. Один из них - модификация ДНК. Подобному изменению подвергаются гены, которые необходимо выключить в конкретном типе клеток, и оно должно быть таким, чтобы ДНК не теряла способности копироваться при делении клетки. Тогда эта модификация сохранится и в дочерней клетке, и в ней ген тоже будет выключен. В настоящее время известна только одна модификация ДНК, не нарушающая кодирование и копирование. Это - метилирование, присоединение к одному из четырех азотистых оснований, цитозину, метильной группы (–СH3). Метилируется при этом не любой цитозин, а лишь тот, что находится в составе динуклеотида CG. В ДНК позвоночных животных такие динуклеотиды встречаются нечасто, и более половины их бывают метилированы специально предназначенным для этого ферментом - метилазой. Важно, что СH3-модификация копируется при удвоении ДНК. Если на старой цепи ДНК есть метилированные цитозины, фермент присоединяет метильные группы к таким же основаниям и на вновь синтезируемой цепи. Благодаря этому модификация передается в клеточных поколениях, т.е. сохраняется информация о том, что данный ген должен быть выключен.
Каким же образом действует модификация на ген? По-видимому, существует два основных механизма с противоположным действием: отталкивание белков, активирующих ген, и наоборот, привлечение к метилированному фрагменту белков, участвующих в очень плотной упаковке модифицированного гена за счет изменения структуры хроматина. Хроматин представляет собой чрезвычайно сложный и динамичный комплекс, состоящий главным образом из ДНК и белков. На уровне хроматина и осуществляется второй эпигенетический механизм контроля активности генов.
Не только для упаковки ДНК
Молекула ядерной ДНК, как известно, отнюдь не мала, ее линейный размер, например в клетке человека, достигает почти двухметровой длины, тогда как диаметр ядра не превышает 0.01 мм. Столь длинная ДНК упакована в нем таким образом, что из нее в нужный момент и в нужной комбинации извлекается необходимая информация. Совмещение плотной упаковки ДНК и избирательного извлечения из нее генетической информации обеспечено хроматином. Можно сказать, что именно он служит носителем генетической информации в клетках высших организмов, так как от него зависит избирательность работы генов. Огромное разнообразие фенотипического проявления наследственного материала - результат подобной избирательности и комбинаторики. Не удивительно поэтому, что почти при 80-процентной схожести геномов человека и мыши сами организмы сильно отличаются друг от друга. В настоящее время уже установлено, что на уровне хроматина, а не ДНК, наиболее эффективно работают многие ферменты, участвующие в избирательном считывании генетической информации, ее удвоении при делении клетки, исправлении возникающих ошибок и т.д.
Термин “хроматин” введен в научную лексику в 1888 г. Им стали называть окрашиваемое содержимое ядра, обнаруженное за восемь лет до этого. Истинная роль хроматина в жизнедеятельности клетки начала проясняться почти 100 лет спустя, после открытия в 1973-1974 гг. нуклеосомы - главного структурного элемента хроматина. Ученые пришли к выводу, что она представляет собой ту единицу, на основе которой строится сложнейший механизм, предназначенный для дифференциального включения генов в разных клетках и на разных стадиях индивидуального развития организма. Чтобы понять, почему одни гены работают в каком-то типе клеток, а другие - нет, и как целенаправленно управлять этим процессом, нужно обратиться к структурной организации хроматина.
Гистоны и нуклеосома
Здесь уже упоминалось, что хроматин - это очень сложный комплекс ДНК и белков. Большинство их составляют гистоны, обнаруженные в 1884 г. немецким биохимиком А.Косселем через 15 лет после открытия нуклеина (ДНК) И.Ф.Мишером, швейцарским биохимиком и физиологом. Гистоны оказались универсальными компонентами хроматина. По массе они приблизительно равнялись ДНК, и некоторое время их считали носителями генетической информации. Но потом отвели роль регуляторов генной активности, однако позже выяснилась необоснованность этой точки зрения: огромное разнообразие гистонов, на которое она опиралась, было вызвано методом их выделения - эти белки интенсивно разрушались. В конце концов метод экстракции удалось усовершенствовать, и разнообразие гистонов свелось к пяти основным типам: Н1, Н2А, Н2В, Н3 и Н4 (Н - от англ. Нistone).
Гистоны - белки небольшой молекулярной массы - относятся к наиболее консервативным по первичной структуре белкам в ряду от простейших эукариот до высших. Например, аминокислотная последовательность Н4 из вилочковой железы теленка и проростков гороха отличается только двумя остатками из 102, составляющих всю молекулу. Характерное свойство гистонов - высокое содержание лизина и аргинина, положительно заряженных аминокислотных остатков. Они находятся преимущественно в аминной (N-) и карбоксильной (С-) концевых областях белка, называемых “хвостами”. Их функция долгое время оставалась непонятной, и существовало даже мнение, что они не очень важны для нормальной жизни клетки. Однако, как выяснилось позже, именно гистоновые “хвосты” играют главную роль в эпигенетических механизмах. В центральных, самых консервативных, участках полипептидной цепи гистонов преобладают остатки гидрофобных аминокислот. Именно эти центральные области участвуют в образовании специфических комплексов из молекул гистонов: тетрамера (Н3)2-(Н4)2 и двух димеров Н2А-Н2В. Из них формируется нуклеосомная сердцевина, ядро (англ. core), на которое и навивается ДНК.
В основе формирования нуклеосомы лежат несколько принципов, сформулированных А.Корнбергом [1]. В число восьми гистоновых молекул, составляющих нуклеосомное ядро, входят по два Н2А и Н2В с высоким содержанием лизина и по два Н3 и Н4, богатых аргинином. На этот октамер, как на катушку нитка, наматывается ДНК, образуя левозакрученную суперспираль с шагом 28 A. Навиться может 1.75 витка (по 80 пар нуклеотидов в одном) или 2-2.5 витка. Первую нуклеосому называют минимальной, вторую - полной. Они отличаются количеством не только ДНК, но и гистонов: в минимальной нуклеосоме, как уже сказано, содержится восемь молекул гистонов, а в полной к ним добавляется еще один - Н1, который связывается с межнуклеосомной ДНК.

Электронная микрофотография хроматина (вверху) и модели минимальной (внизу слева) и полной нуклеосомы.
На фотографии хроматин виден как нить с нанизанными на нее бусинками. Ядро нуклеосомы, или минимальная нуклеосома, состоит из восьми молекул гистонов - по две молекулы каждого вида: Н2А, Н2В, Н3 и Н4. Этот октамер обвит сегментом ДНК, делающим вокруг ядра 1.75 оборота (внизу слева), а гистон-1 (Н1) в полной нуклеосоме “сшивает” ДНК в начале и в конце обвитого сегмента (внизу справа).
В нуклеосоме гистоны взаимодействуют с ДНК строго определенным образом. В начале 80-х годов в лаборатории А.Д.Мирзабекова был разработан метод анализа ДНК-белковых взаимодействий, основанный на сшивках этих молекул, с помощью которого удалось расшифровать порядок расположения гистонов в нуклеосоме [2]. Оказалось, что он одинаков в организмах, принадлежащих не только к разным видам, родам и классам, но даже царствам живой природы - грибам, растениям и животным. Это открытие объяснило высокую консервативность гистонов, необходимую для формирования столь сложного комплекса, какой представляет собой нуклеосома.

Хроматин в разной степени конденсации - на микрофотографии и на схеме.
В растянутой форме (нижняя часть рисунка) хроматин имеет вид нити с бусинками-нуклеосомами. За счет гистона-1 (Н1) он частично уплотняется, конденсируется (в середине), а затем конденсируется полностью (механизм остается неизвестным), и гены в этой части ДНК совершенно неактивны.
Большой вклад в формирование идей о нескольких уровнях упаковки ДНК в составе хроматина внесли работы Г.П.Георгиева и Ю.С.Ченцова [3]. Первый уровень - образование фибриллы диаметром 100 A; в ней ДНК становится компактнее в 6-7 раз. Далее при участии гистона-1 формируется 30-нанометровая фибрилла, в результате ДНК уплотняется еще в 20-50 раз. Существует огромное количество версий, объясняющих механизмы этих процессов, но до сих пор нет единого мнения на этот счет. Еще меньше известно об упаковке ДНК в петли и домены. Однако ни у кого нет сомнений в том, что структура нуклеосомы играет главную роль в укладке ДНК на всех уровнях. Именно взаимодействия между нуклеосомами определяют степень компактности ДНК.

Структура минимальной нуклеосомы (вид вдоль оси суперспирали ДНК). Разрешение 2.8 A
Показана половина нуклеосомы с одним витком суперспирали (73 пары оснований) и четырьмя молекулами гистонов (Н2А, Н2В, Н3, Н4). Их спиральные сегменты изображены в виде цилиндров, неструктурированные участки между ними - в виде петель, буквами N и С обозначены “хвосты”, т.е. аминные и карбоксильные концы молекул. Места, в которых ДНК контактирует с гистонами, указаны белыми крюками.
Рентгеноструктурный анализ, позволяющий получать данные о пространственном расположении атомов в кристалле, для нуклеосомы особенно сложен в силу того, что этот комплекс состоит из многих компонентов. Но в конце 90-х годов в лаборатории Т.Ричмонда такой анализ был успешно осуществлен и получено “изображение” структуры нуклеосомы с высоким разрешением - около 2.8 A [4]. Таким образом, появилась основа для более глубокого понимания тех механизмов, которые обеспечивают участие нуклеосомы в уплотнении ДНК и процессах регуляции генной активности на уровне хроматина.

Добавлен: 01.03.2012, 02:02 [ Скачать с сервера (265.5 Kb) ]
Категория: Биология | Добавил: Lakomka
Просмотров: 990 | Загрузок: 149
Рейтинг: 0.0/0

форма входа

Логин:
Пароль:

объявления

Когда-то предпринимателями в России становились авантюристы и бюрократы, если не просто бандиты. Теперь в бизнес идут обыкновенные люди, менеджеры среднего звена и интеллигенты, которых предшественники назвали бы, наверное, мечтателями и «ботаниками». Каждый из них ищет ответ на вопрос: а что будет со мной, если я в условиях современной России, кот...
Профессия бухгалтера была и сегодня остается достаточно популярной. Все знают, что в каждой фирме обязательно работает хотя бы один бухгалтер.

Вы тоже решили стать бухгалтером, но, впервые соприкоснувшись с бухгалтерским учетом, решили, что мир счетов и проводок, реестров и отчетов слишком сложен и непонятен. Эта книга станет вашим луч...
Странная миссия, возложенная на Тимофея умирающим родственником, до крайности его раздражает! Но он даже и представить себе не может, в какую круговерть чувств и событий вовлечет его встреча с последней любовью его покойного дядюшки…
Доступна в форматах:
Универсальные - FB2, EPUB, PDF, TXT, DOC, RTF, HTML
Для специализированных...
Пособие состоит из тематических разделов, в которых собраны объяснения грамматических сложностей и лексических тонкостей употребления тех или иных слов и выражений английского языка. Читатель найдет здесь ответы на самые распространенные вопросы, которые возникают у изучающих английский. Множество упражнений помогут закрепить пройденное, и английск...

объявления

Проект "Глобалстар".

[Геодезия, геология] - скачать

Методы коррегирующей гимнастики для глаз

[Физкультура и Спорт] - скачать

Гребной спорт

[Физкультура и Спорт] - скачать

Источники возбуждения и атомизации в спектральном анализе

[Химия] - скачать

Оказание специализированной помощи пострадавшему в результате боевых действий

[Медицина] - скачать


библиотека школьной литературы книги по биологии скачать без регистрации.
- Гepoи пpoизвeдeний Ф.M. Дocтoeвcкoгo и изoбpaжeниe жизни oбщecтвa
- Что такое паркетная доска и какие у нее преимущества
- Рукопашный бой
- Характеристики керамических блоков
- Как научиться работать в программе «1С: Бухгалтерия»
- Как арендовать помещение под офис
- Полимерные полы
- Как правильно выбрать дрель
- Литepaтypнaя дeятeльнocть 3инaиды Hикoлaeвны Гиппиyc в нaчaлe XX вeкa
- Ocoбeннocти aнтичнoй литepaтypы
- Черкассы: достопримечательности и описание
- Срок годности огнетушителей
- Отливы для окон
- Как выбрать холодильник
- Виды упаковки на почте России
- Особенности выкупа кредитных авто
- Целебные возможности книги
- Что такое спирулина
- Управление коммерческой недвижимостью
- Рефрижераторы
- Bлияниe нayки нa литepaтypy
- Литepaтypoвeдeниe и иcкyccтвoзнaние
- Черкассы: достопримечательности и описание
- Хмельницкий (город): достопримечательности
- Достопримечательности Винницы
- Филocoфcкo-иcтopичecкaя кoнцeпция poмaнa «Пeтepбypг» Aндpeя Бeлoгo
- Poмaн «Пeтepбypг» Aндpeя Бeлoгo: o Poccии и peвoлюции
- Виды бейджей. Размер бейджа и его предназначение
- Преимущества окон из лиственницы
- Спутниковый интернет и его преимущества
- Прокат автомобилей: преимущества и достоинства
- Мягкая кровля: виды, особенности монтажа, преимущества
- Яблоня — особенности выращивания и выбора саженцев
- Общие сведения и краткая история Майкопа
- Что такое вывод из запоя
- Пoэтичecкoe твopчecтвo Aндpeя Бeлoгo нaчaлa 1900-x гг.
- «Cимфoнии» Aндpeя Бeлoгo и иx xyдoжecтвeнныe ocoбeннocти
- Первый раз в детский сад. Медицинская карта для детского сада
- Что такое лотки для теплотрасс? Какие функции они выполняют?
- Пpeкpacный и cтpaшный миp в пoэзии A. A. Блoкa
- Pacцвeт пoэтичecкoгo тaлaнтa A. A. Блoкa в 1910-e гг.
- Виды теплообменников, их устройство и принцип работы
- Мебельный крепеж – виды и особенности применения
- Балет для взрослых: в чем преимущество популярного танцевального направления
- Тайский бокс и его особенности
- Что такое аккумулятор и для чего он нужен в автомобиле?
- Преимущества работы вебкам модели на студии
- Достоинства сигар и их история
- Как выбрать лучшего адвоката по уголовным делам?
- Пepвыe пoэтичecкиe oпыты Aлeкcaндpa Aлeкcaндpoвичa Блoкa