Генетическая информация, перенос от ДНК в клетку

Генетическая информация закодирована в последовательности оснований, располагающихся вдоль цепи ДНК. При каждом делении клетки эта информация копируется и переносится в дочернюю клетку. Далее на основе этой информации в клетках осуществляется синтез соответствующих белков. Каждый ген в молекуле ДНК содержит инструкции , необходимые для синтеза одного белка. [c.539]

Особенность организации генетической информации в мире прокариот — рассредоточение большого ее объема в нехромосомных элементах. Из этого следуют две существенно различающиеся возможности горизонтального обмена генетической информацией первая связана с хромосомной, вторая — нехромосомной ДНК. Из трех основных процессов, приводящих у прокариот к обмену хромосомной ДНК, наиболее совершенным является процесс конъюгации, так как он обеспечивает возможность более полного обмена генетическим материалом двух клеток. (При благоприятных условиях возможно вхождение в реципиентную клетку всей донорной ДНК.) Однако эффективность механизмов генетической рекомбинации в этих процессах высока для близкородственных прокариотных организмов. Обмен участками хромосомной ДНК у бактерий в большинстве случаев ограничен пределами одного вида. Возможность горизонтальной передачи генетической информации на большие таксономические расстояния реализуется при переносе нехромосомных молекул ДНК, способных к автономной репликации. [c.154]

Перенос генетического материала путем прямого контакта между двумя клетками называется конъюгацией. Уже давно на основании морфологических данных предполагали, что и у бактерий может происходить своего рода спаривание однако только эксперименты с множественными мутантами бесспорно доказали, что и у бактерий возможна передача генетического материала при прямом межклеточном контакте. В 1946 г. Ледерберг и Татум провели решающий опыт с двумя мутантами Е. соИ К12, каждый из которых был ауксотрофным по двум различным аминокислотам (рис. 15.14). Один двойной мутант нуждался в аминокислотах А и В, но был способен синтезировать С и D (А В D ) другой мутант был ему комплементарен (А В" С D ). Эти мутанты не росли на минимальной питательной среде и не образовывали колоний. Однако если на ту же минимальную среду высевали смесь суспензий обоих мутантов, то колонии появлялись. Клетки этих колоний обладали наследственной способностью синтезировать все аминокислоты, т.е. принадлежали к типу A B D (были прото-трофными). Такие клетки возникали с частотой 1 10 это были генетические рекомбинанты-они объединяли в себе генетическую информацию двух реципрокно дефектных (взаимодополняющих) родительских клеток. Использование в качестве исходных штаммов множественных мутантов исключало возможность появления ревертантов, так как вероятность одновременной реверсии по двум генам составляет величину порядка 10 на генерацию. Необходимой предпосылкой рекомбинации служил прямой контакт родительских клеток. [c.456]

Механизмы комплементарного матричного копирования изящны и просты, они занимают центральное место в процессах переноса информации в биологических системах. Генетическая информация каждой клетки закодирована в последовательности оснований ее полинуклеотидов, и эта информация передается из поколения в поколение благодаря комплементарному спариванию оснований. [c.14]

Конъюгацией называют процесс переноса генетической информации из клетки-донора в клетку-реципиент, который осуществляется при непосредственном их контакте между собой. [c.183]

Трансдукцией называют процесс переноса генетической информации из клетки-донора в клетку-реципиент, осуществляемый фагом. [c.183]

Вскоре после открытия и окончательного признания генетической роли ДНК (1944—1953) стало ясно, что ДНК не является непосредственной матрицей для синтеза полипептидных цепей белков. С другой стороны, целый ряд ранних наблюдений приводил к мысли о непосредственной связи РНК с синтезом белков в клетке. По-видимому, отсюда родилось представление о том, что РНК должна быть посредником, осуществляющим перенос генетической информации от ДНК к белкам, и, следовательно, что именно РНК может быть [c.9]

Выше мы рассмотрели организацию генетического аппарата прокариот, осуществляющего передачу генетической информации от одного поколения к следующему, т.е. по вертикали , обратив внимание на такие его черты, как стабильность и точность функционирования. Однако стабильность генетического аппарата не абсолютна и при всей надежности изменения являются его неотъемлемым свойством. Для прокариот характерна большая способность к генетическим изменениям, являющимся результатом мутаций, а также развития путей горизонтального переноса генов между бактериальными клетками. [c.153]

Как уже отмечалось, специализированные клетки образуются из оплодотворенного яйца путем дифференцировки, что означает запрограммированный ряд делений клетки, приводящих к последовательным изменениям клеток после каждого деления. Например, источником эритроцитов в крови являются стволовые клетки, которые находятся в костном мозге. Эти клетки являются предшественниками целого ряда разнообразных клеток. Одним из таких типов являются эритроциты. Развитие стволовых клеток в этом направлении называют эритропоэзом. Превращение одной стволовой клетки в эритроциты требует 11 делений, давая, таким образом, 2 (2000) высокоспециализированных клеток. Так как основная функция эритроцитов заключается в переносе кислорода, то зрелые эритроциты не делятся, а у млекопитающих даже теряют свои ядра. Незрелые эритроциты, известные как ретикулоциты, широко используются в молекулярной биологии в качестве источника эукариотических рибосом и других компонентов, участвующих в трансляции генетической информации. Ретикулоциты могут быть получены в достаточных количествах путем введения в кровь экспериментальных животных (обычно кроликов) фенилгидразина. Это приводит к разрушению эритроцитов, таким образом индуцируя интенсивную выработку ретикулоцитов. [c.28]

Трансдукция — это перенос генетической информации от клетки донора к клетке-реципиенту, который осуществляется фагом. Это явление впервые описали в 1952 г. Н. Циндер и Дж. Ледерберг. Оно основано на том, что в процессе размножения фагов в бактериях иногда образуются частицы, которые наряду с фаговой ДНК или вместо нее содержат фрагменты бактериальной ДНК- Такие частицы называются трансдуцирую-щими. По морфологии и адсорбционным свойствам они ничем не отличаются от обычных фаговых вирионов, но при заражении ими новых клеток они передают им генетические детерминанты предыдущего хозяина. Таким образом, чтобы осуществить трансдукцию (или трансдукционное скрещивание), необходимо размножить фаг на клетках штамма-донора, а затем заразить им клетки штамма-реципиента. Отбор рекомбинантов, которые называются здесь трансдуктантами, проводят на селективных средах, где не могут расти исходные реципиентные клетки. [c.98]

В ряде случаев нуклеиновые кислоты и белки попадают в клетки, непосредственно проникая через клеточную мембрану. Прежде всего, имеется ввиду перенос генетической информации, заключенной в ДНК, в способные к рецепции бактериальные клетки. [c.65]

Мысль о том, что какой-то вид РНК несет генетическую информацию для биосинтеза белка, была первоначально высказана на основании того, что у эукариот почти вся ДНК сосредоточена в ядре, в то время как синтез белка протекает главным образом в цитоплазме на рибосомах. Следовательно, какая-то макромолекула, отличная от ДНК, должна переносить генетическую информацию от ядра к рибосомам. Логическим кандидатом на эту роль была РНК, поскольку ее обнаружили и в ядре, и в цитоплазме. Было также отмечено, что начало синтеза белка в клетке сопровождается увеличением содержания РНК в цитоплазме и увеличением скорости ее обновления. Эти и другие наблюдения привели Френсиса Крика к предположению (ставшему частью центральной догмы молекулярной генетики), что РНК вьшолняет функцию переноса генетической информации от ДНК к рибосомам, где происходит биосинтез белка. Позже, в 1961 г., Франсуа Жакоб и Жак Моно предложили название матричная РНК для той части клеточной РНК, которая переносит генетическую информацию от ДНК к рибосомам, т. е. к месту, где эти молекулы-переносчики служат матрицами для биосинтеза полипептидных цепей с определенной последовательностью аминокислот. [c.910]

Факторы фертильности (F-факторы). Это, как уже говорилось, плазмиды, которые могут включаться в бактериальную хромосому подобно ДНК умеренного фага лямбда. Они мобилизуют генетическую информацию этой хромосомы и осуществляют перенос ее в другую клетку. Такой перенос (конъюгация) был хорошо изучен на Е. соИ. [c.462]

Короче говоря, информационная РНК представляет собой метаболически активную, короткоживущую форму комплементарной РНК, образующуюся на ДНК клетки при участии ДНК-зависимой РНК-полимеразы т г-РНК переносит информацию от ДНК, т. е. от носителя генетической информации, к рибосомам, с которыми во время белкового синтеза она находится в тесном контакте. [c.244]

Подчас для разложения устойчивого галогенорганического соединения нужна генетическая информация, находящаяся в клетках разных микроорганизмов. Происходит такой обмен информацией за счет горизонтального переноса генов. [c.124]

Многие плазмиды, имеющие размер более 40 тпн, обладают способностью к конъюгацион-ному переносу. Конъюгацией называется процесс переноса генетической информации от клетки-донора к клетке-реципиенту, который осуществляется при непосредственном контакте клеток между собой. По этому признаку плазмиды делят на трансмиссивные и нетрансмиссивные (конъюгативные и неконъюгативные). [c.213]

Векторами называются молекулы ДНК, способные акцептировать чужеродную ДНК и обеспечивающие ее репликацию, экспрессию и/или трансформацию (перенос в другие организмы). Таким образом, вектор позволяет осуществить введение в клетку дополнительной генетической информации. В качестве векторов используют, как правило, плазмиды, [c.35]

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 ие только в пределах генетического материала одной клетки, но и между клетками (см. гл. XIII). У бактерий перенос генетической информации между клетками могут осуществлять не только вирусы, но и плаз.миды, многие из которых могут встраиваться в различные участки генома клетки-хозяина и поэтому тоже могут быть отнесены к мобильны. элемента.м. Плазмиды и мобильные генетические элементы играют существенную роль в эволюции бактерий. [c.110]

Биологическая информация хранится в клетке в виде последовательного расположения оснований в молекуле ДНК. В процессе ее удвоения, или репликации (стр. 194), воспроизводятся точные копии ДНК, которые и осугцествляют передачу информации о наследуемых свойствах. Затем происходит транскрипция, во время которой генетическая информация переносится от ДНК на комплементарную, или информационную, РНК. И наконец, в ходе белкового синтеза генетическая информация т.ранслируется с четырехбуквенного языка информационной РНК на двадцатибуквенный язык белков [111]. Биосинтез белка подробно разбирается в многочисленных обзорах [1—19, 90, 118]. Здесь же мы коснемся его кратко и лишь в той мере, в какой это необходимо, чтобы рассмотреть роль нуклеиновых кислот в этом процессе. [c.264]

Трансформация (Transformation) 1. Перенос генетической информации в бактериальные клетки с участием плазмид или без них, но всегда - без участия вирусов часто приводит к изменению фенотипа реципиентной клетки. 2. Превращение нормальных клеток животных в опухолевые. [c.562]

Другие природные макромолекулярные соединения — нуклеиновые кислоты (сокращенно НК) — имеют огромное биологическое значение. Они осуществляют перенос генетической информации в живых существах от одного поколения к другому посредством управления точным ходом биосинтеза белков в клетках протеосинтеза). С химической точки зрения НК являются полинуклеотидами (разд. 7.5.1.2). [c.216]

Частичный перенос хромосомы из мужской клетки приводит к тому, что Р -клетка становится частично диплоидной (мерозигота), т. е. содержащей двойной набор многих генов. В такой частично диплоидной клетке между двумя хромосомами происходит обмен генетической информацией (генетическая рекомбинация) (рис. 15-2). Химические реакции, лежащие в основе этого процесса, имеющего важное значение для всех организмов, размножающихся половым путем, мы рассмотрим в разд. Ж- В конечном счете рекомбинационный процесс приводит к тому, что дочерние клетки, образовавшиеся при последующем делении, содержат только одну хромосому с обычным числом генов. Однако некоторые гены попадают в эту хромосому от каждого из родительских штаммов. Таким образом, может случиться, что клетка Р мутантного штамма, неспособная расти на среде без определенных питательных добавок, получит ген из мужской клетки, который позволит ей расти на минимальной среде. Хотя число таких рекомбинантных бактерий мало, тем не менее их легко можно отобрать из очень большого числа исходна смешанных мутантных бактерий. [c.191]

Рис. 27-7. Общая схема эксперимента Херши и Чейз. Эксперимент проводили на двух препаратах бактериофага, меченного радиоактивным изотопом. В одном из ник о помощью изотопа Р были помечены фосфатные группы фаговой ДНК, а в другом изотоп был введен в серусодержащие аминокислоты белка оболочки фага. Каждый из меченных таким способом фагов по отдельности был добавлен к суспензии немеченых бактерий. Затем обе группы зараженных фагом бактериальных клеток встряхивали в смесителе. Оказалось, что клетки, зараженные Р-вирусными частицами, содержат в своем составе Р, т. е. в них попала меченая вирусная ДНК. Отделенные от клеток тени фага (пустые оболочки вируса) радиоактивности не содержали, В клетках, зараженных З-вирусными частицами, радиоактивности яе было, зато она была найдена в тенях фага после отделения их от клеток с помошью смесителя. Поскольку в обоих случаях было получено потомство вирусных частиц, данный эксперимент доказал, что генетическая информация, необходимая для репликации вируса, переносится вирусной ДНК, а не вирусным белком.

Сразу же после появления в 1953 г. гипотезы Уотсона и Крика было высказано предположение, что рибосомная РНК (рРНК), на долю которой в некоторых клетках приходится до 90% общего количества РНК, является переносчиком генетической информации из ядер в цитоплазму. Однако к 1960 г. было показано, что это предположение цеправильно. Так, в частности, несмотря на значительные различия нуклеотидного состава ДНК, размер и нуклеотидный состав РНК в рибосомах различных бактерий оказались весьма близкими (гл. 2, разд. Г, 8) [34]. Кроме того, к этому времени стало ясно, что перенос информации осуществляется при помощи относительно нестабильной, короткоживущей формы РНК, тогда как рибосомная РНК оказалась очень стабильной [35]. [c.199]

Некоторые болезни растений, включая веретеновидность клубней картофеля, вызываются очень маленькими свернутыми молекулами РНК с мол. весом 120 000 или даже меньше . Белок, кодируемый такой РНК, должен был бы содержать не более 100 аминокислотных остатков. Поэтому мало вероятно, что вирус (или, как его часто называют, вироид) является носителем гена, детерминирующего какой-либо белок. Какой бы ни была вносимая вироидом генетическая информация, она заставляет растительную клетку воспроизводить большое число копий молекулы РНК, которые затем могут переноситься на другие растения тлями или человеком через сельскохозяйственные инструменты. [c.289]

Моно [Monodl Жак Люсмн (1910— 1976). Французский биокимик и микро-био/10Г Окончил Парижский университет (1934), работал там же (с 1959 г.— профессор). Совместно с Ф. Жакобом высказал гипотезы о переносе генетической информации и механизме генетической регуляции синтеза белка в бактериальных клетках. Разработал теорию роста и развития бактерий, доказал возможность управления этим ростом. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1965, совместно с Ф. Жакобом и А. М. Льво- [c.185]

Для улучшения свойств сельскохозяйственных растений необходимо внедрение в них такой генетической информации, которая делала бы их устойчивыми к засухе, заморозкам, позволяла расти на засоленных почвах, придавала способность фиксировать азот и устойчивость к сельскохозяйственным вредителям. Это осуществляют переносом соответствующих генов из растений, обладающих подобными свойствами. Так, в качестве примера можно привести создание петунии (Ре1ип1а) или табака (N oliana 1аЬасит), устойчивых к гербициду глифосату, путем введения в клетки растений гена, дающего резистентный к этому веществу фермент. Полученные клетки были затем превращены в целые растения. Внедрение полезной генетической информации осуществлено с помощью Т -плаз-миды. [c.442]

Трансформация наблюдалась лишь у некоторых классов микроорганизмов и, вероятно, связана с их особой чувствительностью к этому процессу. Как ДНК проникает в клетку, в настоящее время еще не ясно. Известны еще два способа, с помощью которых бактериальные клетки могут обмениваться генетическим материалом, а менно транодукция и конъюгация. При трансдукции генетическую информацию из одной клетки в другую переносит вирус. Конъюгация наблюдается у бактерий весьма редко, но когда она происходит, непосредственный контакт между клетками приводит к тому, что из клетки в клетку передается максимально возможное количество генетического материала. [c.312]

Тем не менее, следует особо выделить методы клеточной и генной инженерии, когда в экспериментальных условиях удается создавать клетки с заведомо известными свойствами Так осуществлены соматическая гибридизация клеток картофеля и томата (гибрид назван "помато"), перенос генетической информации о синтезе человеческого или животного гормона инсулина в бактериальные клетки (кишечной палочки), способных затем продуцировать полипептидные цепи инсулина [c.41]

Во время роста в клетке имеется большое количество промежуточных и лабильных веществ. Современные методы исследования клеток, фракционирование, микроанализ составных частей, хроматографическое разделение и характеризация нуклеиновых кислот, авторадиография, использование радиоактивной метки и, для клеток с хорошо определенными ядрами, сравнение целых и энуклеированных клеток — все это позволило накопить множество фактов, на основании которых был создан ряд широко обсуждаемых в литературе теорий. В этих теориях фигурирует несколько различных типов РНК одни синтезируются в ядре и мигрируют к рибосомам, другие имеют низкий молекулярный вес некоторые относительно устойчивы, другие имеют малую продолжительность жизпи. Основное внимание в обсуждении обращено сейчас на чтение , перенос и транскрипцию генетической информации. Но в то же время все это связано со сложной системой растущих макромолекул. Большой интервал молекулярных весов, лабильность и необычайная реакционная спо собность — все это заставляет думать о растущих цепях, длина которых меняется и варьирует в широких пределах. Короткожи-вущая мессенджер — РНК действует, как постулируется, в качестве матрицы для синтеза белка на рибосомах, принося информацию от ДНК, тогда как другое лабильное вещество — РНК — переносчик действует как адаптер, ответственный за прикрепление нужной аминокислоты на нужное место. Однако все движение взад и вперед этих лабильных соединений сопряжено с постоянным ростом огромной стабильной макромолекулы. [c.529]

Микроорганизмам (в частности — бактериям) удается так быстро приспосабливаться к условиям окружающей среды потому, что они ухитряются пользоваться общим набором генетической информации, распределенной между разными микроорганизмами. И когда нужно, один микроорганизм заимствует у другого гены, которые могут быть ему полезны. Конечно, это происходит ненамеренно. Например, плазмиды (внехромосомные элементы наследственности) распространяются в бактериальных популяциях за счет конъюгации (сближения клеток с образованием между ними мостика, по которому генетический материал переносится от одной клетки к другой). Плазмиды время от времени прихватывают с собой и генетический материал хромосом, расширяя тем самым [c.115]

Рассмотрим третью замечательную особенность переноса генетической информации в живых организмах. Г енетическая информация закодирована в форме линейной, одномерной, последовательности нуклеотидов-строительных блоков ДНК. Но живые клетки имеют трехмерную структуру и состоят из трехмерных компонентов. Одномерная информация, заключенная в ДНК, преобразуется в трехмерную информацию, присущую живым организмам, путем трансляции (т. е. перевода с одного языка на другой) структуры ДНК в структуру белка. В этом процессе принимает участие рибонуклеиновая кислотна (РНК). В отличие от молекул ДНК, имеющих в основном одинаковую структурную форму, молекулы разных белков самопроизвольно свертываются характерным для данного белка способом, образуя самые разнообразные трехмерные структуры, каждая из которых вьшолняет специфическую функцию. Точная геометрия молекул данного белка определяется его аминокислотной последовательностью, которая в свою очередь определяется нуклеотидной последовательностью соответствующего участка ДНК. [c.22]

Вирусы представляют собой неживые надмолекулярные структуры. Каждая вирусная частица состоит из одной молекулы нуклеиновой кислоты и окружающей ее белковой оболочки. Вирусы способны заражать специфические для них клетки, заставляя их воспроизводить вирусные частицы в соответствии с генетической информацией, содержащейся в вирусной нуклеиновой кислоте. Изучение вирусов позволило получить много ценнных сведений о биохимических аспектах переноса генетической информации. [c.52]

Ферменты и прочие белки, участвующие в процессах репликации и транскрипции ДНК, относятся к числу самых замечательных из всех известных биологических катализаторов. Они способны создавать эти гигантские макромолекулы из мононуклеотидо в-предшествен-ников, используя энергию фосфатной группы, и с исключительной точностью осуществлять перенос генетической информации от матрицы к новосинтезируе-мой цепи. Кроме того, при работе этих ферментов должны рещаться сложные механические проблемы, поскольку, прежде чем в дело вступят реплицирующие ферменты, должно произойти расплетание родительской двухцепочечной ДНК так, чтобы ферменты могли получить доступ к информации, закодированной в последовательности оснований внутри двойной спирали. Более того, в эукариотических клетках система репликации тесно связана со сложной трехмерной организацией хроматина и нуклеосом. [c.894]

ДНК трудно приписать роль непосредственного участника синтеза белков (в том числе ферментов), так как этот синтез в большинстве случаев происходит вне ядра клетки, в цитоплазме, где ДНК отсутствует. Действительно, было установлено, что синтез белка может происходить в отсутствие клеточного ядра. Вследствие этого можно сделать вывод, что генетическая информация должна переда-, ваться от ДНК каким-либо другим веществам, которые переносят ее от ядра к тем участкам в цитоплазме, где происходит синтез белка. Сразу же возникает вопрос о природе этих веществ. В настоящее время выяснено, что ими являются рибонуклеиновые кислоты (РНК) — полимерные молекулы, сходные по структуре с ДНК, за исключением того, что о-2-дезоксирибофураноза заменена в них D-ри- [c.141]

Изложенный материал показывает, что внутри каждой живой клетки существует несколько типов дезоксирибополинуклеотидов, различающихся по своему составу и свойствам. Биологическая функция всех типов ДНК не выяснена окончательно, хотя, по современным представлениям, она во всех случаях аналогична — обеспечение возможности самовоспроизведения клетки (или субклеточной частицы), хранение и перенос генетической информации [c.35]

Относительно РНК удалось выяснить, что это вещество синтезируется при участии ДНК хромосомы и осуществляет перенос генетической информации из ядра в цитоплазму, в особые цито-пла.зматические гранулы рибосомы, в которых локализован синтез белков. Одновременно другой специальный тип РНК с низким молекулярным весом и хорошей растворимостью осуществляет транспорт строительных материалов, т. е. аминокислот, внутрь рибосом, т. е. к месту синтеза белков. Показано, следовательно, что молекулы РНК разного типа — это орудия, непосредственно участвующие в реакциях синтеза белка в клетке. [c.8]

Трапсдукция — это передача генетической информации между бактериальными клетками с помощью умеренных трансдуци-рующих фагов. Трансдуцирующие фаги могут переносить один геи или более. [c.22]

Однако нрп помощи ДНК фага переносится не только его собственная информация. Некоторые штаммы фагов способны переносить также генетический материал от бактерии, где фаг размножился, к бактерии, которую он затем инфицирует. Это подтверждается явлением лизогении, при котором фаги (так называемые умеренные фаги) не убивают клетки, а внедряются в них и влияют на поведение и свойства не только данной бактерии, но и ее отдаленных потомков. В этом случае генетический материал фага (т. е. ДНК) объединяется с генетическим материалом клетки-хозяина. Если на такую лизогенную клетку воздействовать, например, УФ-об-лучением, то она начинает продуцировать фаги, а сама гибнет. Новые фаги, заражая другие клетки, несут не только свой генетический материал, но и некоторое количес1во генетического материала погибшей клетки [c.474]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология