Доказательства генетической роли ДНК. Гипотезы (трансформация и трансдукция)

Трансформация – способность разных штаммов бактерий обмениваться участками молекул ДНК, изменяя при этом свои свойства; это включение участка ДНК донора в ДНК реципиента.

Трансдукция – это перенос и рекомбинация генов у бактерий с помощью бактериофагов

Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот

1. 1928 г. Опыты Фредерика Гриффита.

Гриффит работал с пневмококками - бактериями, вызывающими пневмонию. Он брал два штамма пневмококков: капсульный и бескапсульный. Капсульный - патогенный (вирулентный), при инфицировании таким штаммом мыши погибают, бескапсульный - непатогенный. При введении мышам смеси убитых нагреванием (и, следовательно, потерявших вирулентность) капсульных пневмококков и живых бескапсульных невирулентных бактерий, животные погибали в результате размножения капсульных вирулентных форм. Обнаруженное явление Гриффит интерпретировал как трансформацию.

Определение:

Трансформация - это приобретение одним организмом некоторых признаков другого организма за счет захвата части его генетической информации.

В 1944 г. этот эксперимент был повторен Освальдом Эйвери, Колином Мак-Леодом и Маклином Мак-Карти в варианте смешивания бескапсульных пневмококков с взятыми от капсульных белками, полисахаридами или ДНК. В результате этого эксперимента была выявлена природа трансформирующего фактора.

Трансформирующими фактором оказалась ДНК.

2. 1952 г. Эксперимент Альфреда Херши и Марты Чейз. Фаги (бактериофаги) - это вирусы, размножающиеся в бактериях. Е. coli - кишечная палочка (эубактерия).

Суть опыта: фаги, у которых белковая оболочка была мечена радиоактивной серой (S³⁵), а ДНК - радиоактивным фосфором (Р³²), инкубировали с бактериями. Затем бактерии отмывали.

В смывных водах не обнаруживали Р³², а в бактериях - S³⁵. Следовательно, внутрь попала только ДНК. Через несколько минут из бактерии выходили десятки полноценных фагов, содержащих и белковую оболочку, и ДНК.

Отсюда следовал однозначный вывод о том, что именно ДНК выполняет генетическую функцию - несет информацию как о создании новых копий ДНК, тик и о синтезе фаговых белков.

3. 1957 г. Опыты Френкеля - Конрата.

Френкель-Конрат работал с вирусом табачной мозаики (ВТМ). В этом вирусе содержится РНК, а не ДНК. Было известно, что разные штаммы вируса вызывают разную картину поражения листьев табака. После смены белковой оболочки "переодетые" вирусы вызывали картину поражения, характерную для того штамма, чья РНК была покрыта чужим белком. Следовательно, не только ДНК, но и РНК может служить носителем генетической информации.

32) Регуляция транскрипции у эукариот.

Регуляция генной активности у высших организмов намного сложнее, чем у бактерий. У эукариот наряду с регуляторными процессами, влияющими на функционирование отдельной клетки, существуют системы регуляции организма как целого с помощью гормональной системы . Гормоны образуются в специализированных клетках желез внутренней секреции и с кровью разносятся по всему телу. Но регулируют они процессы синтеза и- РНК и белков лишь в так называемых клетках-мишенях. Гормоны связываются с белками-рецепторами, расположенными в мембранах таких клеток, и включают системы изменения структуры клеточных белков. Те, свою очередь, могут влиять как на синтез белков на рибосомах, так и на транскрипцию определенных генов, каждый гормон через систему посредников активирует свою группу генов. Так, адреналин включает синтез ферментов, расщепляющих гликоген мышц до глюкозы, а другой гормон - инсулин влияет на образование гликогена из глюкозы в печени. В отличие от прокариот , у которых процессы транскрипции и трансляции не разобщены во времени и пространстве, у эукариот синтез РНК происходит в ядре клетки, а синтез белков на рибосомах в цитоплазме. Образующиеся в ядре информационные РНК подвергаются там целому ряду изменений под действием ферментов и в комплексе с различными белками проходят через ядерную оболочку. Разные и-РНК транслируются в разное время после их образования. Это зависит от того, с какими белками они связаны в цитоплазме. В отсутствие гормонального сигнала некоторые РНК остаются нетранслированными долгое время.

Единица транскрипции у эукариот – Транскриптон: неинформативная зона (промотор) и информативная (структурные гены – экзоны – информативны, интроны – нет + спейсеры – вставки, разделяющие структурные гены). В отличие от прокариот у эукариот работу транскриптона регулируют несколько генов-регуляторов, а индукторами являются сложные молекулы (гормоны и т. д.), часто требуется несколько индукторов – ступенчатый процесс. Образуемая в процессе транскрипции и-РНК содержит неинформативные участки и подвергается процессингу (вырезание неинформативных участков) и сплайсингу (склеиванию оставшихся фрагментов).

Гистоны – ослабляют транскрипцию генов, препятствуют синтезу белков.

Гормоны тиреоидные и стероидные (половые) – активируют синтез белков.

Витамин D3, А, Е – активирует синтез.