Otwarcie organizacji Exon-Intronowej genów eukariotycznych i możliwości alternatywnych połączeń wykazało, że ta sama sekwencja nukleotydowa głównego zapisu może zapewnić syntezę kilku obwodów polipeptydowych z różnymi funkcjami lub ich zmodyfikowanymi analogami. Na przykład w mitochondriach drożdży znajduje się gen (lub COB) kodujący enzymatyki oddechowe Cytochrom b. Może istnieć w dwóch formach (rys. 3.42). "Długi" gen, składający się z 6400 pkt. N. ma 6 egzonów o łącznej długości 1155 p.n. i 5 intronów. Krótki kształt genu składa się z 3300 pn. I ma 2 intron. W rzeczywistości jest pozbawiony pierwszego trzech intronów "długiego" genu. Obie formy genu są równie dobrze wyrażone.

Po usunięciu pierwszego intronu "Długiego" genu genu w oparciu o połączoną sekwencję nukleotydową dwóch pierwszych egzonów i część drugiego nukleotydu intronu powstaje matryca dla niezależnego białka - RNA-maturezy (rys. 3.43). Funkcja RNA-Mateza jest zapewnienie następnego etapu splicingu - usunięcie drugiego intronu z transkryptu głównego i ostatecznie tworzeniem matrycy do cytochromu b.

Innym przykładem jest zmiana schematu łączenia głównego transkryptu, który koduje strukturę cząsteczek przeciwciała w limfocytach. Forma błony przeciwciał ma długi "ogon" aminokwasów, co zapewnia mocowanie białka na membranie. W wydzielanej formie przeciwciał takiego ogona wyjaśniono poprzez usunięcie podczas łączenia od podstawowego transkryptu kodującego tę część nukleotydów.

Wirusy i bakterie opisały sytuację, gdy jeden gen może być jednocześnie częścią innego genu lub niektórych sekwencji DNA nukleotydów może być częścią dwóch różnych nakładających się genów. Na przykład na mapie fizycznej genomu FAG Feg174 (Rys. 3.44), widać, że sekwencja genów znajduje się wewnątrz genu A, a gen E jest częścią sekwencji genowej D. Ta funkcja Organizacja Genome FAG udało się wyjaśnić istniejącą niespójność między stosunkowo małym rozmiarem (składa się z nukleotydów 5386) i liczbę reszt aminokwasowych we wszystkich syntetycznych białek, co przekracza teoretycznie dopuszczalne pod tym pojemnikiem genomu. Możliwość montażu różnych łańcuchów peptydowych na mRNA zsyntetyzowanym z nakładających się genów (A i B lub E i D) zapewnia obecność w ramach tego sekcji mRNA wiązania z rybosomami. Pozwala to rozpocząć nadawanie innego peptydu z nowego punktu odniesienia.

Sekwencja nukleotydowa genu jest jednocześnie częścią genu A, a gen E jest częścią genu D

W genomie faga znajduje się również nakładające się geny, przesyłane zarówno z przesunięciem ramy, jak iw tej samej ramce odczytu. Zakłada się również możliwość transkrypcji dwóch różnych mRNA na obu komplementarnych łańcuchach jednej sekcji DNA. Wymaga to obecności regionów promotora, który określa ruch polimerazy RNA w różnych kierunkach wzdłuż cząsteczki DNA.

Opisane sytuacje, wskazujące na dopuszczalność czytania różnych informacji z tej samej sekwencji DNA, sugerują, że pokładające geny są dość wspólnym elementem organizacji genomu wirusów i, prawdopodobnie prokariot. Zapalenie EUKARITENTICTICTITITY GENES zapewnia również możliwość syntezy różnych peptydów opartych na tej samej sekwencji DNA.

Mając na uwadze wszystkie powyższe, konieczne jest zmianę definicji genu. Oczywiście nie można mówić więcej o genie jako ciągłej sekwencji DNA jednoznacznie kodując określone białko. Najwyraźniej, obecnie, najbardziej akceptowalny nadal należy uważać za wzór "jeden gen jest jednym poli-peptydem", chociaż niektórzy autorzy proponują przeniesienie: "Jeden polipeptyd jest jednym geniem". W każdym przypadku, w ramach terminu, konieczne jest zrozumienie jednostki funkcjonalnej materiału dziedzicznego, zgodnie z chemicznym charakterem polinukleotydu i określającym możliwość syntezy łańcucha polipeptydowego, TRNA lub RRNA.

Jeden gen jest jednym enzymem.

W 1940 roku J. Bidl i Edward Tatum wykorzystał nowe podejście do nauki, w jaki sposób geny zapewniają metabolizm w wygodniejszym obiekcie badawczym - mikroskopijną grzyb neurostora Crassa .. Uzyskano mutacje, w których; Nie było aktywności tego lub innego enzymu metabolizmu. I doprowadziło to do faktu, że mutant grzyb nie był w stanie zsyntetyzować pewnego metabolitu (na przykład, aminokwas leucyny) i może żyć tylko wtedy, gdy dodano leucynę odżywczy medium. J. Bidle i E. Tatum's teoria "Jeden gen jest jednym enzymem" - szybko otrzymał powszechne rozpoznawanie w genetyce, a oni sami otrzymali nagrodę Nobla.

Metody. Wybór tak zwanych "mutacji biochemicznych", prowadząc do naruszeń enzymów, zapewniając różne metody metabolizmu, okazało się bardzo owocne nie tylko dla nauki, ale także do praktyki. Po pierwsze, doprowadzili do pojawienia się genetyki i wyboru mikroorganizmów przemysłowych, a następnie do przemysłu mikrobiologicznego, które wykorzystują szczepy mikroorganizmów, które wytwarzają tak strategicznie ważne substancje, takie jak antybiotyki, witaminy, aminokwasy itp. Idea, że \u200b\u200b"jeden Gen koduje jeden enzym. " I chociaż ta prezentacja jest doskonała praktyka przynosi wiele zysków i oszczędza miliony życia (antybiotyków) - nie jest ostateczny. Jeden gen to nie tylko jeden enzym.

Pierwsze studia.Po w 1902 r. Garrod wskazał na połączenie wady genetycznej z alkaptonurią z niezdolnością korpusu w celu podziału homogenicznego kwasu, ważne było, aby dowiedzieć się określony mechanizm leżący u podstaw tego naruszenia. Od tego czasu wiadomo, że reakcje metaboliczne były katalizowane przez enzymy, możliwe było założenie, że naruszenie niektórych enzymów prowadzących do alkaptonurii. Taka hipoteza została omówiona przez Dream (w 1896 r.). Została również wyrażona przez Holdane (1920, zobacz) i Garrod (1923). Ważne etapy rozwoju biochemicznego genetyki były dzieło Kyushna i Butenandta do studiowania koloru oka na ogień młyna Epheestia Kuhniella.i podobne badania Bidla i Efrusi Drosophila.(1936). W tych pionierskich pracach mutanty insekt badane metodami genetycznymi wybrano, aby określić mechanizmy genów genów. Jednak podejście to nie doprowadziło do sukcesu. Problem był zbyt skomplikowany i rozwiązać go, konieczne było:

1) Wybierz prosty model modelu, wygodne do badań eksperymentalnych;

2) Szukaj zasobów genetycznych znaków biochemicznych, a nie biochemiczny podstawy genetycznie deterministycznych znaków. Oba warunki przeprowadzono w pracy Bidla i Tatum w 1941 r. (Zob. Również bidl, 1945).

Model Bidla i Tatum. Artykuł tych badaczy zaczęli się tak:

"Z punktu widzenia genetyki fizjologicznej - rozwój i funkcjonowanie ciała można zmniejszyć do złożonego systemu reakcji chemicznych, które są w jakiś sposób kontrolowane przez geny. Jest to dość logiczne, aby założyć, że te geny ... Albo same działają jako enzymy lub określają ich specyficzność. Wiadomo, że genetyka fizjologiczna zwykle próbują zbadać fizjologiczne i biochemiczne podstawy znanych dziedzicznych znaków. Podejście to umożliwiło ustalenie, że wiele reakcji biochemicznych jest monitorowany przez określone geny. Takie badania wykazały, że enzymy i geny posiadają specyfikę jednego zamówienia. Jednak możliwości tego podejścia są ograniczone. Najpoważniejszym ograniczeniem jest to, że w tej sprawie, w dziedzinie widzenia badaczy, dziedzicznych znaków, które nie mają śmiertelnego efektu, a zatem związane z reakcjami, które nie są bardzo istotne dla źródeł utrzymania ciała ciała. Druga trudność ... jest to, że tradycyjne podejście do problemu oznacza zastosowanie zewnętrznie objawionych znaków. Wiele z nich to różnice morfologiczne oparte na biochemicznych systemach reakcji, tak skomplikowane, że ich analiza jest niezwykle trudna.

Takie rozważania doprowadziły nas do po zakończeniu. Nauka powszechny problem Genetyczna kontrola reakcji biochemicznych, które określają rozwój i metabolizm procedury przeciwne do ogólnie akceptowane:zamiast próbować wymyślić podstawy słynnych dziedzicznych znaków, konieczne jest ustalenie czy geny są dostarczane przez kontrolę znanych reakcji biochemicznych i jak to robią.Blisko, odnoszące się do Ascomicacines, ma właściwości, które pozwalają nam wdrożyć takie podejście i jednocześnie służy jako wygodny obiekt dla badań genetycznych. Dlatego nasz program został zbudowany na stosowaniu tego konkretnego ciała. Przeprowadziliśmy od faktu, że promieniowanie promieniowania powoduje mutacje w genach kontrolujących pewne reakcje chemiczne. Niech przeżycie w tym środowisku organizm powinien przeprowadzić niektóre reakcja chemiczna, a następnie zmutowany, pozbawiony takich umiejętności, w tych warunkach będzie nieomylne. Jednakże może być utrzymywany i dowiedział się, czy rośniemy w medium, do którego życiowy produkt jest dodawany przez żywotny produkt żywotnie reakcji zablokowanej genetycznie. "

4 Działanie genów 9

Następnie bidl i tatl dają opis schematu eksperymentalnego (rys. 4.1). Pełny podłoży składał się z agaru, soli nieorganicznych, ekstraktu słodowego, ekstraktu drożdżowego i glukozy. Minimalny medium zawierał jedynie agar, sole, biotynę i źródło węgla. Zbadano mutanty, które rosły na pełnym medium, zostały zbadane i nie rosły na minimum. Aby ustanowić związek, którego synteza jest uszkodzona w każdym z mutantów, w minimalnym agaru odrębnione składniki pełnego medium.

W ten sposób przeznaczono szczepy, niezdolność do syntetyzacji pewnych czynników wzrostu: pirydoksyny, tiaminy i kwasu para-aminobenzoesoin. Wykazano, że defekty te są spowodowane mutacjami w określonych loci. Praca oznaczała początek licznych badań nad neurosporem, bakteriami i drożdżami, w których zgodność "bloków genetycznych", odpowiedzialnych za poszczególne etapy metaboliczne i specyficzne naruszenia Enzymy. Podejście to bardzo szybko zmieniło się w narzędzie, które pozwala naukowcom ujawnić ścieżki metaboliczne.

Hipoteza "Jeden gen jest jednym enzymem" otrzymał solidne potwierdzenie eksperymentalne. Jak pokazano pracę następnych dziesięcioleci, okazało się zaskakująco owocne. Analiza wadliwych enzymów i ich normalnych opcji pozwoliła nam ujawnić taką klasę zaburzeń genetycznych, które doprowadziły do \u200b\u200bzmiany funkcji enzymu, chociaż same białko nadal było wykryte i utrzymywano właściwości immunologiczne. W innych przypadkach zmieniono temperaturę aktywności enzymu. Niektóre opcje można wyjaśnić przez mutację wpływającą na ogólny mechanizm regulacyjny i aktywność całej grupy enzymów w rezultacie. Takie badania doprowadziły do \u200b\u200butworzenia koncepcji regulacji aktywności genów w bakteriach, które obejmowały pojęcie opero.

10 4. Działanie genów

Pierwsze przykłady naruszeń enzymatycznych u ludzi.Pierwsza dziedziczna choroba osoby, która udało się wykazać naruszenie enzymatyczne, była methemoglobinemia z recesywnym rodzajem dziedziczenia (Gibson i Harrison, 1947; Gibson, 1948) (25080). W tym przypadku uszkodzony enzym to reduktazy metamoglobiny zależnej od Nadh. Pierwsza próba systematycznego badania grupy ludzkich chorób związanych z wadami metabolicznymi podjęto w 1951 roku. Podczas badania nagromadzenia glikogenu odrze małżonków wykazały, że w ośmiu z dziesięciu przypadków stanu patologicznego, który zdiagnozowano chorobę GYP (23220), struktura glikogenu wątroby była normalną opcją, a dwa Sprawy były wyraźnie złamane. Było to również oczywiste, że wątroba glikogenowa, gromadzenie się w nadmiarze, nie może być bezpośrednio przekształcona w cukier, ponieważ pacjenci wykazują tendencję do hipoglikemii. Aby podzielić glikogen, tworząc glukozę w wątrobie, konieczne jest wiele enzymów. Dwa fosfatazy fosfatazy amylo-1,6-glukozydazy i glukozy6 zostały wybrane do badania wadliwych elementów systemu enzymu. W homogenizatach wątroby, przy różnych wartościach pH, \u200b\u200bzmierzono uwalnianie fosforanu z fosforanu glukozy-6. Wyniki przedstawiono na FIG. 4.2. W normalnej wątroby wykryto wysoką aktywność z optymalną przy pH 6-7. Silne naruszenie funkcji wątroby podczas marskości skorelowanej z drobnym spadkiem aktywności. Z drugiej strony, w przypadku choroby, barke ze śmiercią, aktywność enzymu nie mogła zostać wykryta w ogóle; Ten sam wynik został uzyskany podczas badania drugiego podobnego pacjenta. U dwóch pacjentów z mniej wyraźnymi objawami obserwowano znaczny spadek aktywności.

Wniosek wprowadzono, że w tych przypadkach choroby wystąpił glukozę glikozę-6-fosfatazy gliko-6-fosfatazy. Jednak w większości łatwiejszych przypadków aktywność tego enzymu nie była niższa niż w marczaku wątroby, a tylko u dwóch pacjentów była nieco mniejsza (rys. 4.2).

Według małżonków odry, nieprawidłowa akumulacja glikogenu w tkance mięśniowej nie może być związana z brakiem glukozy-6-fosfatazy, ponieważ w mięśniach brakuje tego enzymu. Jako możliwe wyjaśnienie glikogenności mięśniowej sugerowali naruszenie aktywności amylo-1,6-glukozydazy. Wkrótce potwierdzono: Forbes odkrył taką wadę z jednym z klinicznie wymawianych przypadków choroby gromadzenia glikogenu z zaangażowaniem mięśni serca i szkieletowego. Teraz do nas.

4. Działanie genów 11

duża liczba defektów enzymatycznych jest znana w chorobie gromadzenia glikogen.

Chociaż, zgodnie ze stopniem manifestacji, różne formy tej choroby są nieco inne, w stosunku klinicznym między nimi wiele wspólnego. Dla jednego wyjątku są one odziedziczone przez typ autosomaloryczny. Jeśli nie ujawniono defektów enzymatycznych, patologia nagromadzenia glikogenu byłaby uważana za jedną chorobę z charakterystycznymi korelacjami intrygną w nasileniu przepływu, szczegółów objawów i okresów śmiertelności. Dlatego mamy przykład, gdy heterogeniczność genetyczna, która mogłaby zostać przyjęta tylko na podstawie badania fenotypu (sekcja 3.3.5), została potwierdzona podczas analizy na poziomie biochemicznym: Badanie aktywności enzymatycznej umożliwiło zidentyfikować specyficzne geny.

W kolejnych latach zwiększyono tempo badań w dziedzinie defektów enzymatycznych, a dla 588 zidentyfikowanych recesywnych genów autosomalnych, które McKusik opisuje w szóstej edycji jego książki "Mentelian dziedzictwo u ludzi" (1983), ponad 170 przypadków znalazł konkretne naruszenia enzymów. Nasze sukcesy w tej dziedzinie są bezpośrednio związane z rozwojem koncepcji i metod genetyki molekularnej.

Niektóre etapy studiowania naruszeń enzymatycznych u ludzi.Dajemy tylko najważniejsze kamienie milowe tego trwającego procesu: 1934 fethling otwarty fenylketonuria

1941 BITL i TATL sformułował hipotezę "Jeden gen - jeden enzym" 1948 Gibson opisał pierwszy przypadek zaburzenia enzymatycznego w chorobie ludzkiej (methemoglobinemia recesywna)

1952 Corey małżonkowie znaleźli brak glukozę-6-fosfatazy w przypadku GIRKE

1953 Jervis wykazał brak fenylalininynowohydroksylazy podczas fenylketonurii. Bikel zgłosił pierwszą próbę zmiękczenia naruszenia enzymatycznego, stosując dietę o niskiej fenyloalaniny

1955 Smiths opracował metodę elektroforezy w żelu skrobiowym

1956 Carson itp. Odkryto dehydrogenazę dehydrogenazy glukozę (G6PD) w przypadku indukowanego niedokrwistości hemolitycznej

1957 Kalgar i inni opisali niewydolność enzymatyczną w Galaktosemii, pokazując, że ludzkie i bakterie istnieje identyczne naruszenie aktywności enzymatycznej.

1961 Cool i Weinberg wykazali defekt enzymu z in vitro galaktoziemią w kulturze fibroblast

1967 SigMiller i inni znaleźli wadę hipoksantiny-guanin-fosforybozylotransferazy (HPRT) w zespole Lesha-Nyhana

1968 Cleaeiver opisał naruszenie zadośćuczynienia wycięcia podczas pigmentu KSERVation

1970 Neifeld ujawnił defekty enzymatyczne w mukopolysacharydozie, co umożliwiło identyfikację rozszczepionych ścieżek mukopolisacharydów

1974 Brązowy i goldsten udowodnił, że genetycznie deterministyczna superprodukcja redukzy hydroksymetylowej gliutarylowej z hipercholesterolemią rodzinną wynika z membrany receptora lipoprotein o niskiej gęstości, która moduluje aktywność tego enzymu (HMG)

1977 Slai i inni wykazali, że mannexo-6-fosforan (jako składnik enzymów lizosomalnych) jest rozpoznawany przez receptory fibroblastów. Wskaźnik przetwarzania genetycznego zapobiega wiązaniu enzymów lizosomalnych, ich wyjście do cytoplazmy i kolejnego wydzielania w osoczu (choroba I-Cell) zostaje naruszona.

12 4. Działanie genów

1980 W przypadku pseudoGipoparathy6idyzmu wykrywa defekt białka, co zapewnia koniugację receptora i cyklazy.

"" Jeden gen jest jednym enzymem

Jeden gen jest jednym enzymem

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp92
Data publikacji: 24 lipca 2018

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp

Hipoteza jest jednym enzymem generem - pomysł nominowany na początku 1940 roku, który każdy gen kontroluje syntezę lub aktywność jednego enzymu. Koncepcja, która łączy genetykę i biochemię, zaproponowało amerykańskie genetyk George Wells Bidl i amerykański biochemik Edward L. Tatum, który prowadził badania nad Neurostora Crassa. Ich eksperymenty obejmowały pierwszą wizualizację formularza do indukującego mutacyjnego rentgenowskie promienieA następnie jej uprawa w minimalnym nośniku wzrostu, który zawierał tylko podstawowe składniki odżywcze niezbędne do przetrwania szczepu typu dzikiego. Odkryli, że dla ich wzrostu, zmutowane szczepy formy wymagają dodania pewnych aminokwasów. Korzystając z tych informacji, naukowcy byli w stanie kojarzyć mutacje w niektórych genach z naruszeniem poszczególnych enzymów Ścieżki metaboliczne.które zwykle wytwarzają brakujące aminokwasy. Dziś wiadomo, że nie wszystkie geny kodują enzym i że niektóre enzymy składają się z kilku krótkich polipeptydów zakodowanych przez dwa lub więcej genów.

Stało się to w 1941 roku. "Pierwszy genetyczny" okazał się grzybem z romantyczną nazwą - Neuroskop. To prawda, brzmi pięknie? Co więcej, neuroskop i wyglądają bardzo atrakcyjne. Miejsce grzyb grzybnicy pod silnym szkłem powiększającym i podziwianie: cienka przezroczysta koronka ... Możesz rozważyć grzyb uprawiany w probówce, podziwiając idealne stworzenie natury. Tylko amerykańska Genetyka Bidl i Tatum spojrzeli na niego jako naukowców, a nie jako domowej roboty naturalnych filozofów. Naukowcy w subtelnościach nauczyli się struktury grzyba, aby zmusić go do pracy nad genetyką. I to jest to zadowolone. Neurramorp - organizm haploidalny. Ma tylko 7 chromosomów zwyczajne życie W grzyb grzybni nie ma komórek z podwójnym zestawem. Oznacza to, że jeśli grzyb ma mutanta gen, dochodzenia tego będzie oczywiste bardzo szybko - przecież drugie jest dominującym, nie ma dominującego, Neurospore nie jest!

Ale to nie wszystko. Neurosorp można znaleźć ... Surowy etap rozwoju. W pewnym momencie grzybnia grzyb wygląda specjalne, "żeńskie" komórki. Podobnie jak wszystkie komórki grzybni, haploidalne, ale w przeciwieństwie do nich są w stanie połączyć się z inną komórką, która odgrywa w ten sposób rolę "Male". Wynika to do komórki diploidalnej z podwójnym zestawem chromosomów. Są teraz - 14.

Początkowo jądra nie łączy się w takiej komórce, i dzieli się mitchomalistycznie kilka razy, tworząc wyspę komórek diploidalnych w grzybni. Przy okazji, może ta wyspa i jest "szorstką wersją" przyrody podczas tworzenia wielokomórkowego układu diploidalnego zwierząt i roślin?

Ale w jednej z komórek diploidalnych włączania jądra. Jednocześnie w rdzeniu występuje podział przekroczenia i redukcji. Jednym słowem komórka dokonuje dwóch działów Meiozy, po czym powstają cztery komórki haploidalne. Znajdują się w skorupie dokładnie z rzędu, jak żołnierze w szeregach. Następnie każda komórka jest podzielona na mitdelowo ponownie, a tak jest. W rezultacie utworzono 8 komórek (nazywane są onesosporami), które ubierają się powłokę.

A teraz wyobrażam sobie, że z jednym z genów komórki matki stało się "łóżko" - stał się mutantem. Po przejściu poprzeczym, który będzie przestrzegany przez połączenie jąder, istnieją dwie komórki hybrydowe, a mutant gen spadnie w jeden z nich. Taka komórka daje również cztery ascospory. W torbie będzie dwa genetycznie różne typy ascosporów. Jak się dowiedzieć, czy jest mutant wśród nich? To było to, co Bidl i Tatum. Dowiedzieli się, jak wybrać Ascospory z torby i posadzić je na jednym do pożywki odżywczej. Od każdej ackoosfera po całym cyklu rozdziałów mitotycznych grzybnicy rośnie - bezpośredni potomek. Jeśli porównujesz właściwości grzybni z różnych ascospores, możesz przeznaczyć mutant i normalne wśród nich.

Tutaj trzeba powiedzieć więcej o jednej wspaniałej jakości neuronauki.

Jest niezwykle bezpretensjonalny i doskonale rośnie na słabych składnikach odżywczych, tzw. "Minimum" lub "głodne" medium (kilka nieorganicznych soli, glukozy, azotan amonu i witaminy biotyny). Z tych produktów normalny grzyb syntetyzuje wszystkie aminokwasy, białka, węglowodany i witaminy, z wyjątkiem biotyny.

Ale jeden z genów, naukowcy "trafili" ultrafioletowe lub rentgenowskie, a on stał się zmutowany. Jeśli zdolność do syntetyzacji dowolnego istotnego aminokwasu została z nim związana, natychmiast zostanie odkryty: niektóre ascospory - potomkowie komórki kobiet przestaną rosnąć na głodnym środowisku. I nie czekaj na grzyby setek pokoleń. W końcu drugi gen kompensujący zaburzoną funkcję, nie ma Askosphera: jego potomstwo, jak powiedzieliśmy, haploidalny, to znaczy, zawiera tylko jeden zestaw chromosomów.

Pozostaje wiedzieć, która konkretna funkcja jest zdumiona. Bidll i Tatum postanowili dodać różne aminokwasy, witaminy, sole do głodnego medium itp. Alternatywnie i rośliny całe stada ascospores. W końcu! Jeden z Asksospalls wyrośli na głodnym środowisku z argininą, drugą - na medium z tryptofanem. Więc pierwszy nie rosło, ponieważ nie był w stanie stworzyć pojedynczej cząsteczki argininy, drugiego tryptofanu. Powodem jest tylko jeden - gen, synteza "głowy" Synteza tryptofanu jest zdumiona chromosomem Askrofor. W przybliżeniu w ten sposób, bidl i tatum znaleźli 380 mutantów (!), Który prowadził mutację w 100 oddzielnych genach kontrolujących istotne reakcje biochemiczne.

I to jest ciekawy. Dla każdego genu możliwe było znalezienie kilku mutantów. Tak więc w genie odpowiedzialny za syntezę tryptofanu, stanowił 30 mutantów. Czy to samo? Czy wszystkie zdolności do syntetyzacji tryptofanu naruszone w jednym miejscu genu? Aby odpowiedzieć na to pytanie, naukowcy przeszli ze sobą wszystkie 30 mutantów.

W tych eksperymentach mutanty rozpowszechniono na dwie grupy. Mutanty pierwszej grupy wzajemnie uzupełniały mutanty drugiej grupy w Crossingradzie. W rezultacie, rekombinanty typu "Wild" *, syntezyjne tryptofan, znaleziono wśród Askospor. Oznacza to, że dwa geny powinny wziąć udział w syntezie tryptofan: jeden gen jest uderzony przez pierwszą grupę, mutanty drugiej grupy - drugi. Ale co kontrolują te geny?

* (Nazywa się to typem, nie zmienia się przez mutacje, najczęściej w warunkach naturalnych.)

Mutanty obu grup wzrosły, jeśli zamiast tryptofanów dodał serię i indol, podczas gdy tryptofan pojawił się w medium. Więc wszystkie mutanty mogą zmienić indol i serię w tryptofanie. Stąd wniosek: Indole i Seria - poprzedniki tryptofanu w łańcuchu biosyntezy w żywej komórce.

To założenie zostało potwierdzone, gdy znaleziono mutant, który został zablokowany przez tę funkcję. Nie wytworzył enzymu tryptofansintytazy, który ma dziką neurograf.

Mutanty pierwszej grupy były również w stanie syntetyzować substancję, stymulując wzrost mutantów drugiej grupy. Substancja ta była kwasem antranilu, który najwyraźniej wykonuje funkcję prekursora indolu. Oznacza to, że mutanty pierwszej grupy złamały reakcję konwersji kwasu antralowego do indolu, a mutanty drugiej grupy nie mogą syntetyzować kwasu przeciwlotniczego, ale mogą przekształcić ją w indol.

Na podstawie tych danych otworzono sposób syntezy tryptofanu w żywych komórkach: kwas antranylowy zamienia się w indol. Indol łączy się z seryną i pod wpływem enzymu tryptofansintytase zamienia się w tryptofan. Co najmniej trzy geny uczestniczą w syntezie tryptofan, każdy z nich jest odpowiedzialny za rozwój enzymów. Geny te mogą być kapitowe na chromosomie neurozowym w reakcjach przekraczających.

Tak więc w 1941 r. Po raz pierwszy w historii nauki przyrodniczej naukowcy odkryli na genach chromosomowych odpowiedzialnych za syntezę białek - enzymy. Bidl i tatum sformułowały wnioski z ich badań jako: "Jeden gen jest jednym enzymem". Zakłada się, że geny komórkowe kontrolują syntezę wszystkich swoich enzymów, katalizując reakcję wymiany, a każdy gen kontroluje tylko jeden enzym.

Jeśli o tym myślisz, możesz sobie wyobrazić, że rama tej hipotezy jest znacznie szersza niż z jego nazwy. W rzeczy samej. Wiemy, że wszystkie enzymy są białkami. Ale przecież, z wyjątkiem enzymów, w organizmie znajdują się białka-nie fermentowane. To jest hemoglobina, przeciwciała i inne. Gdzie są informacje o ich syntezie? Także w genach chromosomowych. Dlatego hipoteza "Jeden gen jest jednym enzymem" teraz brzmi: "Jeden gen jest jednym białkiem", a nawet: "Jeden gen jest jednym z łańcucha Gulopreptide".

Do 1941 r. Genetyka i biochemia byli oddzielnymi naukami, a każda z powodu ich możliwości próbowała znaleźć klucz do tajemnic życia: genetyka otworzyła geny, biochemiki. Eksperymenty amerykańskich naukowców Bidla, Tatum i Brennera wiązali te dwie jednostki życia i położyli początek Wspólnoty Genetyki i Biochemii, a jednocześnie postęp wiedzy równa, co nie było w całej historii biologii. Gen pojawił się jako specyficzna jednostka kontrolująca syntezę konkretnego białka. To był jakościowo nowy poziom badań.

Eksperymenty z neurosgorem widział naukowców, ale nadal żądane odpowiedzi Pytania: Co to jest gen? Z jakiej substancji jest zbudowany? Jak reguluje syntezę białka?

Genetyka rozwiązała te rebusy natury dopiero po wyszukiwaniu w Królestwie bakterii. Ale przed rozpoczęciem opowieści o nowych bohaterach eksperymentów genetycznych konieczne jest wreszcie zapoznanie się z nimi.

Genetyka - Nauka nie jest wcale młodzi, badania trwa przez kilka stuleci, począwszy od Mendel w 1865 r. I do dnia dzisiejszego. Termin "gen" dla wyznaczenia jednostki cech dziedzicznych został po raz pierwszy sugerowany przez Johannsen w 1911 r., A w latach 40. koncepcja "jednego genu jest jeden enzym", który oferował Tatum i Beadle.

Przepis ten jest określany w eksperymentach na płukanie much, ale osoba jest równo rozłożona; Ostatecznie życie wszystkich istot jest określane przez ich DNA. Cząsteczka ludzka DNA jest więcej niż wszystkie inne organizmy i jest bardziej skomplikowane, ale istota jego funkcji jest taka sama we wszystkich żywych istotach.

Koncepcja " jeden gen jest jednym enzymem"Który powstał na podstawie pomysłów Tatum i Beadle'a, można sformułować w następujący sposób:
1. Wszystkie procesy biologiczne są pod kontrolą genetyczną.
2. Wszystkie procesy biochemiczne występują w postaci fazowanych reakcji.
3. Każda reakcja biochemiczna ostatecznie pod kontrolą różnych poszczególnych genów.
4. Mutacja w określonym genie prowadzi do zmiany zdolności komórki do wdrożenia pewnej reakcji chemicznej.

Od tego czasu koncepcja "jednego genu - jeden enzym" rozszerzył się nieco, a teraz brzmi jak " jeden gen to jedna wiewiórka" Ponadto ostatnie badania wskazują, że niektóre geny działają we wspólnotowej wspólnoty z innymi, w wyniku czego powstają unikalne białka, czyli niektóre geny mogą kodować więcej niż jeden białko.

Ludzki genom zawiera około 3 mld par nukleotydów; Uważa się, że zawiera to od 50 000 do 100 000. Po rozszyfrowaniu genomu okazało się, że geny są tylko około 30 000. Interakcja tych genów jest znacznie bardziej skomplikowany niż oczekiwano. Geny są szyfrowane w nici DNA, które w kompleksie z pewnymi białkami jądrowymi tworzą chromosomy.

Geny. - Nie tylko segmenty DNA: tworzą sekwencje kodujące - Exons, przenoszone z sekwencjami nierekurencyjnymi - Nitronami. Egzony jako wyrażona część DNA stanowi tylko niewielką część najważniejszej cząsteczki organizmu; Większość z nich nie jest wyrażona, tworzona przez nitron i często nazywa się "cichym" DNA.

Przybliżony rozmiar i struktura ludzki genom Przedstawione na poniższym rysunku. Długość funkcjonalna ludzkiego chromosomu wyraża się w centymetrii. Sanorganid (cm) - odległość, podczas której prawdopodobieństwo Crosslinker podczas Meios wynosi 1%. Analiza przyczepności genów wykazała, że \u200b\u200bczas trwania ludzkiego genomu wynosi około 3000 cm.

Średni chromosom Zawiera około 1500 genów zaszyfrowanych w 130 milionach par podstaw nukleotydowych. Poniższy rysunek schematycznie przedstawia wymiary fizyczne i funkcjonalne genomu: Pierwsza jest obliczana w parach nukleotydowych, a druga jest w cm. Większość ludzkiego genomu jest reprezentowana przez "cichego" DNA i nie jest wyrażona.

Na matryca DNA. W wyniku procesu transkrypcji RNA jest syntetyzowany, a następnie białko. W związku z tym sekwencja DNA w pełni określa sekwencję białek funkcjonalnych komórek. Wszystkie białka są syntetyzowane w następujący sposób:
DNA \u003d\u003e RNA \u003d\u003e białko

Urządzenie genetyczne osoby i innych ssaków jest bardziej skomplikowane niż w przypadku innych żywych organizmów, ponieważ sekcje niektórych genów u ssaków można łączyć z częściami innych genov.W rezultacie zsyntetyzowano zupełnie nowe białko lub sterowana jest oddzielna funkcja komórkowa.

Dlatego osoba może zwiększyć liczbę genów ekspresyjnych bez ważnego wzrostu wielkości ekspresji DNA. Lub bezwzględna liczba genów.
Ogólnie rzecz biorąc, około 70% całego materiału genetycznego nie jest wyrażone.