Sistem informatic de celule
Sistem informatic de celule
Cromozomul metafazic (cromatina spiralizată) constă din două cromatide. Forma este determinată de prezența unei constricții primare - centromere. Se divide cromozomul în două brațe.
Localizarea centromerei determină principalele forme de cromozomi:
Gradul de spiralizare a cromozomilor nu este același. Zonele de cromozomi cu spiralizare slabă se numesc euchromatice. Aceasta este o zonă cu activitate metabolică ridicată, în care ADN-ul este format din secvențe unice. O zonă cu o spiralizare puternică este o regiune heterochromatică capabilă de transcriere. Distingerea heterocromatinei constitutive-inerte genetice, nu conține genele, nu trece în euchromatin și, de asemenea, facultativ, care poate trece în eucromatinul activ. Părțile terminale ale segmentelor distal ale cromozomilor sunt numite telomeres.
Cromozomii sunt împărțiți în autozomi (celule somatice) și heterochromozomi (celule sexuale).
La sugestia lui Levitsky (1924), un set diploid de cromozomi somatic ai celulei a fost numit un cariotip. Se caracterizează prin numărul, forma și mărimea cromozomilor. Pentru descrierea cromozomilor unui cariotip la sugestia SG. Navashina au forma cariotipului idiogram-sistematizat. În 1960, sa propus clasificarea internațională a cromozomilor Denver, unde cromozomii sunt clasificați după mărimea și locația centromerelor. În cariotipul unei celule somatice umane, există 22 de perechi de autozomi și o pereche de cromozomi sexuali. Un set de cromozomi din celulele somatice este numit diploid, iar în celulele sexuale este haploid (este egal cu jumătate din setul de autozomi). În idiograma unui cariotip uman, cromozomii sunt împărțiți în 7 grupe, în funcție de mărimea și forma lor.
1 - 1-3 metacentrice mari.
2 - 4-5 submetacentrice mari.
3 - 6-12, iar mediile cromozomului X sunt metacentrice.
4 - 13-15 mediu acrocentric.
5 - 16-18 relativ mici meta-submetacentrice.
6 - 19-20 metacentrice mici.
7 - 21-22 și cromozomul Y sunt cele mai mici acrocentrice.
Conform clasificării de la Paris, cromozomii sunt împărțiți în grupe în funcție de mărimea și forma lor, precum și de diferențierea liniară.
Cromozomii au următoarele proprietăți (reguli cromozomiale):
1. Individualități - diferențe de cromozomi neomologi.
3. Constanța numărului este caracteristică pentru fiecare specie.
4. Continuitate - abilitatea de a reproduce.
1.2Mozaica genelor eucariote. Expresia genetică
Materialul genetic - componentele celulei, a căror unitate structurală și funcțională asigură stocarea, vânzarea și transferul de informații ereditare în reproducerea vegetativă și sexuală. Materialul genetic are proprietăți de viață universale: discretitudine, continuitate, liniaritate, stabilitate relativă.
Principalele proprietăți ale materialului genetic sunt:
- Gena stochează și transmite informații.
- Gena este capabilă să schimbe informațiile genetice (mutații).
- Gena este capabilă să se repare și să fie transmisă din generație în generație (procesul de restabilire a structurii naturale a ADN-ului afectat de biosinteza ADN normală în celulă prin agenți chimici sau fizici).
- Gena este capabilă să realizeze sinteza unei proteine codificate de o genă cu participarea a două procese de matrice: transcripție și translație.
- Materialul genetic este rezistent. Stabilitatea materialului genetic este asigurată de: - un set diploid de cromozomi; - ADN dublu helix; - degenerarea codului genetic; - repetarea unor gene; - repararea structurii sparte a ADN-ului.
Inițial sa presupus că gena este o unitate indivizibilă și integrată. În general, gena suferă mutații, recombinări și este responsabilă de această funcție. Cu toate acestea, sa dovedit că genele sunt discrete.
Discreenta cea mai precisa a genei a fost studiata de genezistul american S. Benzer pe exemplul studiilor structurii fine a genelor fag T4 din Escherichia coli. Sa demonstrat că gena poate fi împărțită în multe părți printr-o trecere. Organizarea discretă a genelor a fost stabilită și în eucariote.
La sfârșitul anilor 50, Benzer a sugerat că gena este, de asemenea, o unitate integrală și discretă. Atunci când se efectuează funcția principală - sinteza proteinelor de programare - gena acționează ca o unitate integrală, schimbarea căruia determină o schimbare în structura moleculei de proteină. Această unitate a chemat Benzer cistronul. În mărime, este aproximativ egal cu gena.
Discreența genei constă în prezența subunităților. Unitatea elementară de variabilitate, unitatea de mutație se numește muton, iar unitatea de recombinare se numește recon. Dimensiunile minime ale moutonului și reponei sunt egale cu o pereche de nucleotide și sunt numite site-ul. Astfel, un sit este o unitate structurală a unei gene. Codonul este unitatea funcțională a unei gene.
În legătură cu descrierea structurii genelor complexe a fost diferentiat conceptul allelism. Există două tipuri de alele: homo și heteroalliali. Gomoalleli (alele potență) - distincția dintre alele care afectează numai un singur site ( „Site“ de pe site-ul englezesc -. Locația) - segmentul genei, care este modificat printr-o mutație a avut loc. Heterele alele sunt alele în care diferențele se referă la situsuri diferite.
Mărimea genelor este diferită. Numărul de perechi de nucleotide din gena structurală pare să fie de aproximativ o mie. Cele mai scurt genele cunoscute structurale - gene ARN de transfer - conține mai mult de 190 de perechi de baze, și cea mai mare (de exemplu, gena mătase de fibrină viermii de mătase) atinge o dimensiune mai mare de 16 mii de perechi de nucleotide.
Până la sfârșitul anilor 1970, sa crezut că genele au existat ca o lungime întregă a ADN-ului. Cu toate acestea, în 1977 sa arătat că în adenovirus unele gene nu există ca un întreg segment de ADN, ci sub forma unui fragment distribuit de-a lungul genomului.
Secvența de nucleotide care alcătuiesc gena mozaic este rescrisă mai întâi în molecula de pro- și ARN, care este un fel de precursor al ARN-ului
Site-urile care transporta informații se numesc exoni și nu o exprimă - intronuri. De exemplu, gena lanțului de globulină umană include trei exoni și doi introni: regiunea constantă a mouse-ului din lanțul greu de imunoglobuline de șoarece conține 4 exoni și 4 introni.
Pro-și ARN este apoi supus unei îmbinări fazate și numai atunci este un ARN-i gata pentru transcripția ulterioară. Explicația faptului că există introni nu a fost încă găsită. Se presupune că la momentul formării ARN-ului r de proc și ARN, diferite clustere exonice pot avea loc între ele, ceea ce va duce la sinteza diferitelor proteine. Poate că intronurile servesc drept material pentru formarea de gene noi în procesul de evoluție. Se demonstrează că mutația intronurilor poate întrerupe procesul de îmbinare, opri sinteza proteinelor și își poate schimba structura.
Termenul "gena" a fost utilizat imediat, de îndată ce a fost propus, pentru a desemna depozitele ereditare care determină dezvoltarea anumitor trăsături fenotipice externe.
Mecanismele genetice ale exprimării genelor au fost studiate în microorganisme de către geneticienii francezi F. Jacob și J. Mono.
Punctul principal al acestei teorii este că există două tipuri de gene în ADN:
- structura - secvența nucleotidelor lor codifică structura macromoleculelor sintetizate de celulă (polipeptide, proteine, ARN-r, ARN-t);
- funcțional sau acceptor - secvența nucleotidelor lor nu are o funcție de codificare, ci prin atașarea de diverși factori proteici pentru a le controla activitatea genelor structurale. Acestea includ: autorități de reglementare, operatori, modificatori.
Transpozonii sunt elemente genetice mobile (ADN mobil, gene mobile).
Elementele genetice mobile sunt secvențe ADN mobile găsite în genomul tuturor organismelor. În multe genomuri, ele sunt abundente: de exemplu, ele reprezintă până la 50% din ADN-ul uman. Majoritatea transpozonilor sunt capabili să se integreze în diferite regiuni ale ADN-ului, pe baza unor mecanisme diferite de recombinarea cromozomilor omologi. Ele cauzează adesea mutații, fie prin inserarea într-o altă genă și distrugerea ei, fie prin provocarea unor rearanjări ale ADN-ului, cum ar fi ștergerea, duplicarea și inversiunea.
Elementele mobile sunt autonome și ne-autonome. Dintre cele autonome, unele au doar acele secvențe necesare pentru traducerea lor, în timp ce altele au o structură complexă și codifică o serie de funcții care nu sunt direct legate de mișcare. Transposonii netono-monoși pentru transpunere necesită enzime codificate de transpozoni autonomi.
Semnificația evolutivă a elementelor genetice mobile nu este cunoscută, dar au fost propuse trei ipoteze care explică originea lor. Ipotezele de "funcție celulară" sugerează că elementele mobile oferă o funcție importantă a celulei. Ipoteza "variabilității genetice" sugerează că elementele mobile, care cauzează mutații, oferă flexibilitate evolutivă a speciilor. Ipoteza "ADN-ului egoist" sugerează că elementele mobile nu aduc nici un beneficiu celulelor, dar ele sunt larg răspândite deoarece pot fi copiate și distribuite.
Una sau mai multe gene structurale situate într-un "cromozom" bacterial sau viral, alături de un grup de gene de reglementare, reprezintă împreună o unitate de reglementare genetică - un operon.
Principiile operării operonului procariotelor vor fi luate în considerare utilizând exemplul operării operonului colibacilon responsabil pentru asimilarea lactozei acestei bacterii.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: