План

1. Структура геному еукаріот

2. Метод ультрацентрофугування

3. Гібридизація ДНК

Список використаної літератури     

1. Структура геному еукаріот

Головна кількісна особливість генетичного матеріалу еукаріот – наявність надлишкової ДНК. Цей факт легко виявляється при аналізі відношення числа генів до кількості ДНК в геномі бактерій і ссавців. Якщо середній розмір гена бактерій 1500 пар нуклеотидів (п.н.), а довжина кільцевої молекули ДНК хромосоми Е. coli і Ст subtilis складає понад 1 мм, то в такій хромосомі можуть розміститися близько 3 тисяч генів. Приблизно таке число генів було експериментально визначене у бактерій по числу типів іРНК. Якщо це число помножити на середній розмір гена, то вийде, що близько 95% генома бактерій складається з кодуючих (генних) послідовностей. Останні 5%, мабуть, зайняті регуляторними елементами. Інша картина спостерігається в еукаріотичних організмів. Наприклад, у людини налічують приблизно 50 тисяч генів (мається на увазі лише сумарна довжина кодуючих ділянок ДНК – экзонів). В той же час розмір генома людини 3?109 (три мільярди) п.н. Це означає, що кодуюча частина його генома складає всього 15.20 % від тотальної ДНК. Існує значне число видів, геном яких в десятки разів більше генома людини, наприклад деякі риби, хвостаті амфібії, лілейні. Надлишкова ДНК характерна для всіх еукаріот. В зв'язку з цим необхідно підкреслити неоднозначність термінів генотип і геном. Під генотипом слід розуміти сукупність генів, що мають фенотипічний прояв, тоді як поняття генома позначає кількість ДНК, що знаходиться в гаплоїдному наборі хромосом даного вигляду.

В кінці 60-х років роботами американських учених Р. Бритену, Е. Девідсона і інших була відкрита фундаментальна особливість молекулярної структури генома еукаріот – нуклеотидні послідовності різної міри повторюваності. Це відкриття було зроблене за допомогою молекулярно-біологічного методу вивчення кінетики ренатурації денатурованої ДНК. Розрізняють наступні фракції в геномі еукаріот.

1. Унікальні, тобто послідовності, представлені в одному екземплярі або небагатьма копіями. Як правило, це цистрони – структурні гени, що кодують білки.

2. Низькочастотні повтори – послідовності, десятки разів, що повторюються.

3. Проміжні, або середньочастотні, повтори – послідовності, сотні, що повторюються, і тисячі разів. До них відносяться гени рРНК (у людини 200 на гаплоїдний набір, у миші – 100, у кішки – 1000, у риб і квіткових рослин – тисячі), тРНК, гени рибосомних білків і білків-гістонів.

4. Високочастотні повтори, число яких досягає 10 мільйонів (на геном). Це короткі (~ 10 пн) некодуючі послідовності, які входять до складу прицентромерного гетерохроматина.

ДНК мишей на 70% складається з унікальних послідовностей, на 20% – з низькочастотних і середньочастотних повторів, на 10% – з високочастотних.

Повтори утворюють так звані сімейства, під якими розуміють сукупність послідовностей, повністю або здебільше гомологічних один одному.

Незрідка із-за істотних відмінностей в нуклеотидному складі високочастотних повторів і останньої ДНК перші утворюють при центрифугуванні в градієнті щільності хлористого цезію так звані списи сателітів, які мають велику або меншу плавучу щільність, чим остання ДНК. Ця фракція генома представлена невеликим (10.15) числом сімейств коротких (5.12 п.н.) повторів, створюючих протяжні блоки. Усередині блоків групи повторів окремих сімейств можуть чергуватися один з одним, так що ДНК сателіта має як би клаптеву структуру. Гібридизація фракцій високочастотних послідовностей з ДНК безпосередньо на препаратах хромосом дозволила встановити, що ця фракція генома локалізована в районах конститутивного гетерохроматина, частіше всього прицентромірного або тіломірного. Ще в 30-х роках було показано, що в генетичному відношенні ці райони інертні, тобто не містять генів. Насправді настільки малі послідовності, складові ДНК сателіта, не можуть кодувати нічого, окрім олігопептидів. Більш того, гетерохроматичні райони не транскрибуються. Таким чином, в разі високочастотних послідовностей ДНК виявляється тотожність молекулярної організації і генетичних властивостей хромосомної ДНК еукаріот. Слід зазначити, що ця фракція у величезної більшості видів займає не більше 10% генома. Близькі види, наприклад миша і щур, мають абсолютно різні високочастотні послідовності, у щура їх нуклеотидний склад не відрізняється від основної ДНК, тоді як геном миші містить чіткий АТ-багатий сателіт. Це означає, що високочастотна ДНК здібна до швидких змін в ході видоутворення.

Останні 90 % генома еукаріот, його еухроматична частина, побудовані за принципом чергування (інтерсперсії) унікальних послідовностей, що повторюються. Умовно виділяють двох основних типів інтерсперсії, що отримали назви по тих видах, в яких вони вперше були описані: інтерсперсія типа «ксенопус» (виявлена у шпорцевой жаби Xenopus laevis) і типа «дрозофіла» (вперше описана у плодової мушки D. melanogaster). Приблизно у 50 % генома Xenopus laevis унікальні послідовності з 800.1200 п.н. чергуються з тими, що повторюються, середній розмір яких 300 п.н. У останній частині геномів типа «ксенопус» відстані між сусідніми повторами значно перевищують 1.2 п.н. Структура генома типа «ксенопус» широко поширена, особливо серед тварин. Ссавці і людина також відносяться до цього типа організації генома. Особливість генома людини і інших приматів складають інтерсперсні високочастотні повтори завдовжки близько 300 п.н. У людини ці повтори містять сайт, що розрізає ферментом рестрикції Alu I. Число Alu-подібних повторів в геномі людини досягає 5?105, а за деякими даними, навіть 106.

Alu-подібні послідовності приматів є частковими дуплікації (подвоєння) послідовностями В1 в геномі гризунів, вперше описаною Г. П. Георгиевим і його співробітниками.

В D. melanogaster параметри інтерсперсії різко відрізняються від видів з типом генома «ксенопус»: послідовності, що повторюються, завдовжки 5600 п.н. чергуються з унікальними, довжина яких не менше 13000 п.н. Цікаво відзначити, що у домашньої мухи геном влаштований за типом «ксенопус». Цей факт прямо вказує на те, що в ході еволюції можливі дуже швидкі перетворення характеру чергування послідовностей і в еухроматичній частині генома. Птиці по параметрах інтерсперсії займають проміжне положення між типом «ксенопус» і типом «дрозофіла». Як показують результати досліджень останніх років, багато видів тварин і рослин по організації генома не можуть бути строго віднесені ні до того, ні до іншого типа. Так, в геномах ссавців зустрічаються довгі повтори – в декілька тисяч пар нуклеотидів, в геномах лілейних до 90% ДНК може бути представлена послідовностями, що повторюються. Наприклад, геном гороху не містить унікальних послідовностей, що перевищують по довжині 300 п.н.

Інша особливість послідовностей, що повторюються, в геномах еукаріот – інвертовані повтори, або палиндроми (див. нижчий). В умовах ренатурації вони практично миттєво формують дуплексні структури. По суті, палиндроми є частиною проміжних повторів. Проте деякі високочастотні повтори в еухроматичній частині генома, наприклад члени Alu-сімей, можуть зустрічатися як в прямому, так і в інвертованому положенні. Інколи між інвертованими повторами уклинюються інші послідовності.

Характеристика роботи

Контрольна

Кількість сторінок: 8

Безкоштовна робота

Закрити

Молекулярна біологія 1

Замовити дану роботу можна двома способами:

  • Подзвонити: (097) 844–69–22 та (050) 297–73–76
  • Заповнити форму замовлення:
Не заповнені всі поля!
Обов'язкові поля до заповнення «ім'я» і одне з полів «телефон» або «email»

Щоб у Вас була можливість впевнитись в наявності обраної роботи, і частково ознайомитись з її змістом, ми можемо за бажанням відправити частини даної роботи безкоштовно. Всі роботи виконані в форматі Word згідно з усіма вимогами щодо оформлення даних робіт.