Геномы прокариотических организмов

В последние годы стало очевидным, что изменчивость как эу-, так и прокариотических организмов связана не только с точечными мутациями, хромосомными перестройками или описанными рекомбинационными событиями, но и с подвижными, или мобильными, генетическими элементами — сравнительно автономными сегментами ДНК, способными встраиваться в геном клетки-хозяина и вырезаться из него. К мобильным элементам можно отнести и некоторые вирусы — в этом случае возможно перемещение не только в пределах генетического материала одной клетки, но и между клетками (см. гл. ХП1). У бактерий перенос генетической инфор.мации между клетками могут осуществлять не только вирусы, но и плазмиды многие из которых могут встраиваться в различные участки генома клетки-хозяина и поэтому тоже могут быть отнесены к мобильным эле.ментам. Плазмиды и мобильные генетические элементы играют существенную роль в эволюции бактерий. [c.110]

Какими способами можно влиять на экспрессию генов, клонированных в прокариотических организмах [c.133]

Исследования генетики бактерий внесли очень большой вклад в наши знания о наследственности. Во-первых, они продемонстрировали сколь разнообразны генетические процессы, которые могут реализовываться в природе у отдельных видов организмов. Познание этого разнообразия у прокариот проливает свет на возможные механизмы взаимодействия генома человека с геномами вирусов и приводит к переоценке роли многих генетических явлений, наблюдавшихся у эукариотических организмов, но не находивших объяснения. Велика роль генетики бактерий и в изучении регуляции и экспрессии активности генов. Эта тема будет рассматриваться в последующих главах. Механизмы организации этих процессов у сравнительно простых прокариотических организмов закладывают основы для их понимания у более сложно устроенных эукариот. [c.227]

Регуляция экспрессии генов посредством сайт-специфической инверсии, вероятно, не является широко распространенным способом генетической регуляции у прокариотических организмов. Судя по всему, эволюция большинства регуляторных механизмов прокариот была направлена на создание систем быстрого изменения уровня экспрессии тех или иных генов в ответ на быстрые изменения в окружающей среде. В то же время система вариации фаз организована таким образом, что соответствующие изменения происходят с очень низкой вероятностью и не могут служить целям быстрого реагирования на изменения окружения. Система сайт-специфической инверсии скорее предназначена не для оперативной подстройки к изменяющимся условиям среды, а для подготовки целой популяции клеток к встрече с новыми условиями окружения посредством расширения возможностей генетической вариабельности в популяции. [c.202]

Поэтому в дальнейших исследованиях упор был сделан на разработку технологии биологического синтеза гормона в клетках микроорганизмов, для чего использовали весь арсенал методов генетической инженерии. Зная последовательность аминокислот в молекуле инсулина, ученые рассчитали, какой должна быть последовательность нуклеотидов в гене, кодирующем этот белок, чтобы получилась нужная последовательность аминокислот. Собрали молекулу ДНК из отдельных нуклеотидов в соответствии с определенной последовательностью, добавили к ней регуляторные элементы, необходимые для экспрессии гена в прокариотическом организме Е.соН, и встроили эту конструкцию в генетический материал микроба. В результате бактерия смогла вырабатывать две цепи молекулы [c.32]

Раздел 7. МЕХАНИЗМЫ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ ПРОКАРИОТИЧЕСКИХ И ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ ОРГАНИЗМОВ [c.75]

Дальнейшее изучение проблемы ГПГ у бактерий окружающей среды должно быть направлено на выяснение прежде всего 1) вклада ГПГ в динамику генотипов популяций, 2) оценку скорости изменения генотипов, 3) механизмов этого явления. Полученные результаты, возможно, позволят прогнозировать влияние интродуцируемых человеком генно-инженерных эукариотических и прокариотических организмов на природные бактерии окружающей среды. [c.141]

В настоящее время получен широкий спектр разнообразных космид, которые используют при создании библиотек генов прокариотических и эукариотических организмов. Вводя в состав космид полилинкеры, можно существенно расширять возможности этих векторов [c.107]

Геном эукариот обеспечивает сложнейшие программы развития и клеточной дифференцировки, которые осуществляются в результате последовательной активации и инактивации множества генов, взаимодействующих друг с другом. Эукариотическая клетка содержит во много раз больше генов, чем прокариотическая. Ниже приведено содержание ДНК в разных организмах (п. н. в расчете на гаплоидный геном) [c.185]

Однако среди живых организмов имеются еще более просто устроенные самовоспроизводящиеся биологические формы, чем прокариотические клетки. Такими существами являются вирусы, широко используемые в качестве одного из основных объектов в молекулярной генетике при решении вопроса о природе гена. [c.251]

Одна из основных целей клонирования различных фрагментов ДНК прокариотических и эукариотических организмов состоит в расчленении геномов на участки, достаточно малые для того, чтобы было возможно их детальное исследование. Интуитивно представляется очевидным, что, если накопить достаточно большое количество клонируемых фрагментов ДНК, эта коллекция будет включать по меньшей мере по одному экземпляру каждой последовательности генома. Такую коллекцию клонируемых фрагментов называют библиотекой генома или банком генов. [c.281]

Современные представления о механизме общей рекомбинации, отраженные на рис. 14.1, являются результатом многолетних генетических и биохимических исследований этого процесса как у прокариотических, так и у эукариотических организмов. Мы вкратце рассмотрим данные, свидетельствующие в пользу рассмотренной модели рекомбинации. Большая часть таких данных была получена при физическом и генетическом изучении молекул ДНК плазмид или бактериофагов. Ввиду относительно небольшого размера этих молекул при работе с ними довольно легко удается избежать их физического повреждения. Некоторые генетические данные, позволившие предсказать определенные детали механизма рекомбинации, были получены при изучении явлений генной [c.132]

В последние 20 лет были достигнуты большие успехи в понимании того, каким путем генетическая информация через матричную РНК воплощается в молекулу белка кроме того, высокий уровень развития получили представления об основах регуляции экспрессии генов в прокариотических клетках. К сожалению, до недавнего времени все важнейшие сведения о молекулярных механизмах регуляции ограничивались данными, полученными при изучении прокариотических и простейших эукариотических организмов. Это объясняется тем, что использованные методы генетического анализа эффективны лишь в применении к наиболее примитивным организмам. Последние достижения генной инженерии позволили начать изучение сложнейших механизмов регуляции экспрессии генов у млекопитающих. В этой главе мы сначала обсудим то, что характерно для прокариотических систем. При этом мы не будем описывать генетические эксперименты, а сделаем акцент на том, что может быть названо физиологией экспрессии генов. Однако нужно подчеркнуть, что почти все важнейшие выводы основаны на результатах генетических исследований. [c.110]

Применение современных методов ускорит создание новых активных штаммов микроорганизмов, которые давно используются в промышленности. Это явится наиболее эффективным способом интенсификации действующих производств, поскольку не потребует значительных капиталовложений. Кроме того, используя методы генетической инженерии, можно создавать производство новых продуктов на базе хорошо освоенных промышленностью видов микроорганизмов. Например, в клетки актиномицетов, коринебактерий и бацилл переносить гены из различных прокариотических и эукариотических организмов и таким образом получать продуценты новых антибиотиков, ферментов, белков человека и животных и т. д. [c.204]

Учебное пособие призвано углубить и закрепить знания студентов по такому важному разделу биологии, как структурно-функциональная организация генов и геномов прокариотических и эукариотических организмов, привить им навыки творческого подхода к изучаемым дисциплинам, а также пробудить интерес к элементам самостоятельной работы. [c.3]

Геном прокариотического организма, такого, как бактерия Es heri hia oli, состоит из одной хромосомы, представляющей собой двойную спираль ДНК, имеющую кольцевое строение и свободно лежащую в цитоплазме. При клеточном делении две образовавшиеся в результате репликации двухцепочсчпые молекулы ДНК без митоза распределяются между двумя дочерними клетками. [c.449]

В последние годы анализ первичной структуры белков на основе исследования нуклеотидной последовательности соответствующих генов принимает все большие масштабы. Первоначально такие исследования касались белков прокариотических организмов, в основном Е. oli, генетика которых хорошо изучена, и получение структурных генов не представляло большого труда. По мере развития методов генной инженерии появилась всгзможность выделять также структурные гены белков эукариот. [c.81]

При включении бактериальных генов вместе с их регуляторными участками в Е. соП они, как правило, экспрессируются, давая мРНК и белок. Это происходит потому, что в сигнальных последовательностях, управляющ>1Х транскрипцией и трансляцией в различных прокариотических организмах, много общего. Однако экспрессия генов эукариот в бактериях наблюдается очень редко, если не создавать специальные условия. Регуляторные сигналы эукариот сильно отличаются от регуляторных сигналов бактерий [c.436]

Экспрессионные векторы. Их используют для анализа конкретных последовательностей генов и их белковых продуктов, а также наработки конкретного белка. Существует огромное количество экспрессионных систем, особенно для прокариотических организмов. Есть также векторы для экспрессии генов в клетках дрожжей, растений и млекопитающих. Экспрессионные векторы для эукариотических организмов всегда содержат так называемую экспрессионную кассету, состоящую из промотора, способного работать в данном организме и сайта полиаденилирования. [c.36]

Картированные гены ауксотрофности по триптофану образуют опе-рон (см. гл. 15), в котором последовательность расположения генов соответствует последовательным биохимическим реакциям, приводящим к синтезу триптофана. Мы уже видели, что мутации, влияющие на утилизацию лактозы, расположены в хромосоме очень близко друг от друга (рис. 8.16). Такое кучное расположение генов, определяющих родственные генетические функции-это один из наиболее важных фактов, обнаруженных при изучении генетической организации бактерий. Вспомним, что кучное расположение генов, определяющих родственные функции, наблюдалось у бактериофагов X. и Т4 (гл. 7). Такая генетическая организация не случайна она, по-видимому, отражает фундаментальные основы регуляции генетических функций у прокариотических организмов. [c.254]

У прокариотических организмов первичные транскрипты мРНК-кодирующих генов начинают использоваться в качестве матриц белкового синтеза [c.88]

В то же время разорванная структура эукариотических генов была одной из крупнейших неожиданностей в молекулярной биологии. Она не вытекала из каких-либо априорных соображений, а просто явилась неумолимым выводом из результатов эксперимента. Однако, как только она стала совершившимся фактом, начались попытки осмысливания этого явления. Возник вопрос, зачем природе понадобилось вводить сложный процесс сплайсинга, включающего разрывы и соединения концов РНК и уничтожение трех четвертей синтезированной про-мРНК, вместо того чтобы просто иметь непрерывные гены, как в случае прокариотических организмов. [c.48]

Регуляция транскрипции под действием тепла, света и металлов. Тепловой шок и другие стрессовые воздействия инициируют типичную физиологическую реакцию, названную ответом на тепловой шок. Такой ответ может давать любой эукариотический и прокариотический организм. Как правило, при этом синтез нормальных белков мгновенно прекращается, и начинают синтезироваться специфические белки теплового шока (HSP). По-видимо-му, подобная реакция необходима для выживания организма в изменившихся условиях, поскольку мутации, блокирующие ее у дрожжей, детальны. Механизм индукции генов теплового шока у Drosophila, [c.81]

Однако следует особо подчеркнуть, что у архебактерии Methano o us jannas hii для части генов с известными функциями, как, например, отвечающими за клеточное деление, метаболизм, продукцию энергии, более высокая гомология обнаруживается с прокариотическими организмами. Тогда как гены, вовлеченные в процессы репликации, транскрипции и трансляции, более подобны таковым эукариот. Это может лишний раз свидетельствовать, что архебактерии имеют с эукариотами общую эволюционную траекторию, независимую от эволюции эубактерий. [c.360]

Изучение структур геномов различных организмов поначалу создало представление о незыблемости локализации тех или иных генов в хромосомах. Это представление было пересмотрено после открытия Б. Мак Клинток, которая в опытах с кукурузой показала, что гены могут перемещаться в пределах генома и влиять на механизмы экспрессии. В дальнейшем было установлено, что это явление характерно для многих эукариотических и прокариотических клеток. Транспозон Е. соИ представляет собой олигонуклеотид, включающий в себя ген фермента транспозазы, ответственной за перемещение транспозона, а также короткие концевые нуклеотидные последовательности. Транспозоны эукариотических клеток гораздо больше и включают в себя набор различных генов. Внутригеномное перемещение и встраивание транспозонов требует разрыва и последующего сращивания цепи ДНК. Репликация транспозона в одном сайте цепи, а затем перемещение и репликация в другом создают благоприятные возможности для дальнейших гомологичных рекомбинаций в клетке. Следует отметить, что транспозоны, встраиваясь в случайные сайты хромо- [c.456]

В эукариотической клетке, как мы видели, имеется ядро, отделенное от окружающей его цитоплазмы ядерной мембраной. Ядро содержит хромосомы, несущие гены. Хромосомы состоят из ДНК и белка. При делении хромосомы распределяются между дочерними клетками в результате сложного процесса митоза и мейоза. Цитоплазма эукариотической клетки содержит в свою очередь различные субклеточные органеллы. Прокариотические клетки устроены проще. В них нет четкой гранииы между ядром и цитоплазмой, нет ядерной мембраны. ДНК в этих клетках не связана с белком и не образует структур, похожих на хромосомы эукариотов. Поэтому у прокариотов не обнаруживается процессов митоза и мейоза. Наконец, в этих клетках нет субклеточных органелл, которые напоминали бы митохондрии или иентриоли клеток эукариотов. Вряд ли можно сомневаться, что более просто устроенные прокариоты являются эволюционными предшественниками более сожных эукариотов. Лишь немногие из происшедших позднее событий биологической эволюции смогли оказать большее влияние на дальнейший ход эволюции органического мира, чем переход от прокариотической жизни к жизни эукариотической, который совершился в докембрии. Ведь именно этот переход сделал в конце концов возможным возникновение многоклеточных организмов, состоящих из высокодифференцированных клеток, обладающих специализированными функциями, и подготовил таким образом путь для появления макроскопических организмов. [c.47]

Эта книга представляет собой глубокое и детальное описание структуры и функции генетического аппарата как прокариотических, так и эукариотических организмов. Б. Льюин сам в настоящее время не ведет экспериментальной научной работы он является главным редактором одного из наиболее престижных молекулярно-биологических журналов- ell . Благодаря этому через руки Льюина проходит огромное число первоклассных работ, выполняемых в лабораториях всего мира. В результате создается благоприятная возможность для их глубокого осмысления и обобщений. Помимо этого журнал регулярно помещает мини-обзоры, где в очень сжатой форме рассказывается о новейших достижениях науки. Льюин уже опубликовал ряд замечательных книг, в которых обобщил достижения в области молекулярной биологии гена. Книги эти были с удовлетворением встречены мировой научной общественностью. Настоящая книга является, несомненно, наиболее глубоким произведением автора. Обсуждаемые в книге вопросы затрагиваются также и в публикуемом одновременно издательством Мир пятитомном издании Молекулярная биология клетки (Алберте Б. и др.). Однако ни одна из этих книг не может заменить другую. Так, в частности, вопросы излагаемые в данной книге, рассматриваются гораздо подробнее, чем в Молекулярной биологии клетки . [c.5]

На рис. 17.1 приведен диапазон значений величины С для организмов, находящихся на различных ступенях эволюционного развития. На каждой ступени с увеличением сложности организации наблюдается некоторое увеличение минимального размера генома. Это правило не является абсолютным, но очевидно, что одноклеточные эукариоты (чей жизненный цикл несколько напоминает прокариотический) имеют геном небольшого размера, превосходящий, однако, по размеру геном бактерий. Сама по себе принадлежность к эукариотам не означает значительного увеличения размеров генома например, размер генома у дрожжей S. erevisiae составляет около 2,3 -10 п. н., что только в 5 раз превышает размер генома бактерии Е. соЫ. [c.222]

Кроме того, вероятность переноса селективных генов из ДНК продуктов питания, полученных из генетически модифицированных организмов, к микроорганизмам пищеварительного тракта крайне низкая (она оценивается как приблизительно 10 ). Для этого требуется несколько крайне маловероятных событий участок ДНК, содержащий селективный ген, не должен быть поврежден в процессе пищеварения, необходима гомология селективного гена или прилегающих к нему районов ДНК с ДНК хромосомы или плазмиды болезнетворной бактерии пищеварительного тракта, а для того, чтобы селективный ген экспрессировался в ней после переноса, он должен встроиться под подходящим прокариотическим промотором. Если умножить вероятность горизонтального переноса селективного гена на возможные последствия такого переноса (появление одной новой бактерии с устойчивостью к антибиотику в придачу к тысячам уже существующих с такой же устойчивостью), то серьезно обсуждать подобные риски можно, пожалуй, только перед непросвещенной публикой в пропагандистских целях. Еще более несерьезным выглядит рассмотрение последствий переноса трансгенов или селективных генов в ДНК клеток человека продолжительность жизни клеток эпителия пищеварительного тракта около 7 дней, никакого контакта пищи с половыми клетками человека не может быть в принципе. [c.73]

Как у прокариотических, так и у эукариотических организмов все гены располагаются группами на отдельных молекулах ДНК, которые при участии белков и других макромолекул клеток организуются в хромосомы. Зрелые клетки зародышевой линии гаметы - яйцеклетки, спермии) многоклеточных организмов содержат по одному гаплоидному) набору хромосом организма. У диплоидных полиплоидных) организмов, клетки которых содержат по одному (несколько) набору хромосом каждого [c.14]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология