Основные особенности структуры геномов прокариот.

ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ДВУХ ПРЯМЫХ.

Система имеет единственное решение:

 

УГОЛ МЕЖДУ ПРЯМЫМИ.

ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫЕ ПРЯМЫЕ.

Пример: Написать уравнение прямой, проходящей через точку A (2; –1) перпендикулярно 3 x + 2 y – 4 = 0.

 

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПРЯМЫЕ.

 

Пример:

– стороны параллелограмма;

M (3; –1) – точка пересечения диагоналей.

Написать уравнение двух других сторон.

 

Решение:

1) Находим точку B:

2) M – середина BD,

3) (DC)||(AB),

4) (AD)||(BC),

СОВПАДАЮЩИЕ ПРЯМЫЕ.

– это и есть условие совпадения двух прямых.

 

ВЗАИМНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ДВУХ ПРЯМЫХ.

ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ДВУХ ПРЯМЫХ.

Система имеет единственное решение:

 

УГОЛ МЕЖДУ ПРЯМЫМИ.

ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫЕ ПРЯМЫЕ.

Пример: Написать уравнение прямой, проходящей через точку A (2; –1) перпендикулярно 3 x + 2 y – 4 = 0.

 

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПРЯМЫЕ.

 

Пример:

– стороны параллелограмма;

M (3; –1) – точка пересечения диагоналей.

Написать уравнение двух других сторон.

 

Решение:

1) Находим точку B:

2) M – середина BD,

3) (DC)||(AB),

4) (AD)||(BC),

СОВПАДАЮЩИЕ ПРЯМЫЕ.

– это и есть условие совпадения двух прямых.

 

Вопрос 18.

Основные особенности структуры геномов прокариот.

Геном – это совокупность всех генов организма с регуляторными элементами и все молчащие участки.

У прокариот и эукариот геномы отличаются. Величина генома у бактерий варьирует в пределах от 0,8 до 8×10⁶ пар оснований.

В бактериальной клетке – 2 типа молекул ДНК:

1) хромосома (нуклеоид)

Это самая крупная молекула, всегда кольцевая, длина – несколько миллионов пар нуклеотидов (мегабаз). В молекуле расположен весь набор генов. Молекула имеет 1 точку инициации репликации (ori), т.е. молекула самореплицируется.

2) плазмида (может отсутствовать)

Несет в себе, например, гены устойчивости к антибиотикам. Также содержит 1 ori, самореплицируется.

Ori хромосомы и плазмиды совпадают, т.к. разводить вторую систему репликации экономически не выгодно. Важнейшая особенность в организации бактериального генома состоит в его разделении на два во многих отношениях симметричных полугенома. Так, у E.coli и Salmonella typhimurium область начала двунаправленной репликации – oriC – разделяет хромосому на два примерно равных по величине плеча, отделенных на противоположной стороне кольцевой хромосомы областью терминации репликации – terC.

 

ДНК бывает:

1) кодирующая (содержит «гены», гены — это участки ДНК, несущие какую-либо целостную информацию — о строении одной молекулы белка или одной молекулы РНК.)

2) некодирующая (содержит регуляторные элементы, обеспечивающие процессы репликации, транскрипции). По сути некодирующая ДНК – это промежутки между генами и регуляторными элементами, между регуляторными элементами. Промежутки между регуляторными элементами – спейсеры. Спейсеры бывают транскрибируемые (они находятся внутри оперонов между рамками считывания) и нетранскрибируемые (они находятся между оперонами). В транскрибируемых спейсерах есть участки, которые играют роль для трансляции, нетранскрибируемые участки – не нужны бактериям.

 

Бактериальный геном очень компактен, т.к. только 1 ori и кольцо должно быть маленьким. Некодирующая часть невелика (не более 300 пар оснований). Для хромосом бактерий в отличие от хромосом эукариот характерно относительно высокое содержание генов в расчете на имеющуюся ДНК.

 

Кодирующая часть ДНК состоит из открытых рамок считывания (ORF).

ORF – это последовательность нуклеотидов, кодирующих белки.

Последовательность ДНК от точки начала транскрипции до точки терминации – транскриптон. У бактерий между точками инициации и терминации транскрипции имеется несколько ORF.

В сумме все выше перечисленное называется – оперон (это бактериальный транскриптон, состоящий из нескольких ORF). Наличии оперонов – целостно транскрибируемых групп функционально родственных генов – еще 1 особенность прокариотического генома.

 

Т.к. геном бактерий состоит из ORF, то можно сделать вывод, что у бактерий генов нет.

Рамки считывания многообразные, они кодируют все белки, т-РНК, р-РНК, дополнительные структуры (их кодируют гены домашнего хозяйства, эти гены по составу примерно одинаковые).

 

Существуют участки инициации транскрипции – промоторы. Это ограниченная область, с которой связывается РНК-полимераза.

В промоторе есть 3 функциональные зоны:

1) домен Прибного (ТАТААТ)

2) домен -35 (ТТGАСА)

3) старт транскрипции

 

Стоит отметить, что процессы регуляции транскрипции у эукариот и прокариот различаются также по причине различий в их геномах. Так, регуляция на уровне трансляции характерна только для прокариот и связана с наличием аттенюаторов (ослабителей). Аттенюаторы могут быть только в бактериях, т.к. у эукариот процессы транскрипции и трансляции разделены в пространстве. Аттенюаторы – это регулируемые терминаторы бактерий. Впервые обнаружен и лучше других изучен аттенюатор триптофанового оперона E. coli. Аттенюатор расположен на расстоянии 180 п.н. от стартовой точки транскрипции. Перед аттенюатором располагается несколько областей с центральной симметрией. Образующаяся на них лидерная РНК содержит 4 участка, способных образовывать шпильки. Могут образовываться шпильки 1:2 и 3:4, либо образуется шпилька 2:3. Шпилька 3:4 – терминаторная шпилька.

Также регуляция транскрипции осуществляется на уровне инициации. Например, это регуляция лактозного оперона или система сАМP-зависимой регуляции катаболитных оперонов. В случае лактозного оперона с регуляторной областью связывается репрессор, который ослабляет связь РНК-полимеразы и промотора. Лактоза выступает в качестве индуктора. Она связывается с репрессором, в результате он не может связаться с оператором, промотор активируется и идет синтез ферментов, перерабатывающих лактозу.

В случае сАМP-зависимой регуляции катаболитных оперонов с регуляторной областью связывается белок-активатор. Его связывание упрочняет комплекс РНК-полимеразы с промотором.