Этапы реализации генетической информации у человека, их краткая характеристика. Понятие альтернативного сплайсинга
Перечень экзаменационных вопросов по модулю медицинская генетика
Содержание предмета медицинская генетика: его цели и задачи, используемые методы
Содержание предмета медицинская генетика
Основоположник МГ - Гэррой
МГ - изучает роль наследственности и изменчивости, возникновение патологий человека; реализация генетических механизмов применительно к человеку на всех уровнях живого
Задачей медицинской генетики является выявление, изучение, профилактика и лечение наследственных болезней, разработка путей предотвращения воздействия негативных факторов среды на наследственность человека.
Уровни: Молекулярно-генетический
Клеточный
Организменный
Популяционный
Основывается - на анализе генома, изучении вариабельности генов и взаимодействия их со средой, управление экспрессией генов.
Методы
· Секвенирование
· Клинико-генеалогичекий
· Близнецовый
· Популяционно-статистический
· Скринирование
· Дерматоглифический
· Цитогенетический и молекулярно-цитогенетический
Разделы
1. Клиническая генетика
2. Персонализированная медицина
3. Молекулярная медицина
4. Нутри и токсигенетика
5. Онкогенетика
6. Иммуногенетика
7. Популяционная генетика
Понятие гена, особенности молекулярного строения гена человека
Структурно-функциональная единица наследственности – ген. Ген – это участок молекулы ДНК, несущий информацию о структуре одной полипептидной цепи, молекуле т-РНК или р-РНК
У прокариот ген имеет цистронное строение, то есть любой участок молекулы ДНК несёт генетическую информацию.
У эукариот ген имеет сложное мозаичное строение. В гене эукариот различают смысловые участки – экзоны и участки не несущие генетической информации – интроны.
Наличие интронов – это один из антимутационных барьеров эукариот. В связи с особенностями строения гена схема реализации генетической информации у про и эукариот различна.
Свойства гена:
- гендискретен в своём действии, то есть, обособлен в своём действии от других генов;
- ген специфичен в своём проявлении, то есть, отвечает за отдельный признак;
- один ген может влиять на проявление многих признаков, в этом состоит плейотропное или множественное действие гена;
- разные гены могут влиять на проявление одного и того же признака – такие гены являютсямножественными генами или полигенами;
- ген может взаимодействовать с другими генами, что приводит к появлению новых признаков, такое взаимодействие осуществляется через взаимодействие веществ, которые синтезируются под контролем этих генов;
- действие гена может изменяться при изменении его местоположения (эффект положения);
- ген может усиливать степень проявления признак при увеличении числа доминантных аллелей.
Принцип кодирования генетической информации в клетках организма человека, свойства генетического кода, их биологический смысл.
Система записи генетической информации в виде определённой последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК называется генетическим кодом. Явление соответствия порядка нуклеотидов в молекулеДНК порядку аминокислот в молекуле белка называется коллинеарностью.
Свойства генетического кода
Свойства кода | Биологический смысл |
1. Триплетность | Каждая аминокислота кодируется 3 нуклеотидами (кодон или триплет). |
2. Линейность, неперекрываемость | Триплеты следуют один за другим. Каждый нуклеотид входит в состав только одного кодона. Триплеты не накладываются друг на друга. |
3. "Без запятых" | Считывание генетической информации происходит по 3 нуклеотида в одном направление, без каких-либо вставок между нуклеотидами. |
4. Вырожденность | 1) наличие избыточных триплетов, необходимых для кодирования аминокислот, то есть одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами.2) наличие "нонсенс" кодонов. |
5. Универсальность | У всех живых организмов одни и те же аминокислоты кодируются одинаковыми триплетами. |
6. Специфичность (однозначность) | Один триплет кодирует только одну определённую аминокислоту. |
Всего в генетическом коде 64 кодона, из них 61 смысловой, кодирующий аминокислоты, и 3 "нонсенс" кодона – сигнала к окончанию синтеза белка.
Этапы реализации генетической информации у человека, их краткая характеристика. Понятие альтернативного сплайсинга.
У ЭУКАРИОТ:
транскрипция процессинг
ДНК про-и-РНК и-РНК
(интроны, экзоны)
трансляция
БЕЛОК
У прокариот транскрипция и трансляция не разделены во времени и пространстве, у эукариот разделены: транскрипция и процессинг протекают в ядре, трансляция в цитоплазме.
Транскрипция – это синтез и-РНК по принципу комплементарности по матрице ДНК. Основной фермент транскрипциии – РНК-полимераза.
Процессинг – это преобразование про-и- РНК, содержащей и экзоны и интроны, в зрелую и-РНК, содержащей только экзоны. Этапы процесинга:
1) распад молекулы про-и-РНК на интроны и экзоны при участии ферментов рестриктаз;
2) сплайсинг – сшивание экзонов при участии ферментов лигаз;
3) присоединение к молекуле и-РНК функционально активных групп: шапочки, необходимой для связывания с рибосомой и полиаденинового хвоста, защищающего молекулу и-РНК от преждевременного разрушения;
4) образование информосомы: комплекса и-РНК с белком-переносчиком, выносящим и-РНК из ядра.
Альтернативный сплайсинг – различная последовательность сшивания экзонов одного гена, в результате чего один ген может кодировать несколько полипептидов.
Трансляция – это биосинтез белка на рибосомах, находящихся на стенках гранулярной ЭПС. В состав белков всех живых организмов может входить только 20 различных типов аминокислот, применительно к человеку эти аминокислоты делятся на незаменимые, то есть не способные синтезироваться в организме человека (поступление этих аминокислот с пищей обязательно), и заменимые.