5.7.3. Экспрессия генов.

Экспрессия (реализация) генетической информации происходит в процессе синтеза белков. Молекулы ДНК находятся в ядре клетки. Синтез белка происходит в цитоплазме в специальных образованиях - рибосомах. Для передачи информации о структуре белка к месту его синтеза на матрице ДНК, по принципу комплиментарности с помощью соответствующего фермента из свободных нуклеотидов синтезируется другой вид нуклеиновой кислоты – РНК (рибонуклеиновая кислота). Она называется матричной или информационной. Молекулы РНК отличаются от молекул ДНК тем, что в состав их нуклеотидов входят:

1.Пятиуглеродный сахар - рибоза

2.Вместо нуклеотидов с азотистым основанием тимин - нуклеотиды с азотистым основанием урацил (У), которые также комплиментарно взаимодействует с аденином.

Информационная (иРНК) является одноцепочечной и представляет собой точную копию участка + цепи молекулы ДНК, т.е. той цепи, которая несет на себе информацию о строении конкретного белка. иРНК мигрирует из ядра к рибосомам, где и начинается синтез белка. В синтезе белка принимает участие еще одна разновидность молекул РНК – транспортная (тРНК). Эта молекула сравнительно небольшая по количеству нуклеотидов и имеет в своей структуре два активных центра. Один способен связываться с одной из 20, но строго определенной аминокислотой. Второй представляет собой триплет, комплиментарный коду этой аминокислоты, т.е. допустим тРНК, способная связываться с аминокислотой – лейцином, код которой ГГГ, на своем активном центре должна иметь триплет ЦЦЦ. Благодаря такому строению, тРНК не только приносят необходимые для синтеза белка аминокислоты к рибосомам, но и обеспечивают порядок их соединения между собой в соответствии с тем порядком, в котором каждая тРНК взаимодействовала с соответствующим триплетом на иРНК.

Хотя ядро клетки несет информацию обо всех белках, синтезируемых всеми клетками организма в течение всей его жизни, большая часть генов в каждой данной клетке не экспрессируется. Благодаря этому и возникают различия между клетками разных тканей и органов. Этим же обеспечивается дифференциация клеток в процессе индивидуального развития организма. На сегодняшний день считается, что каждая клетка за время своего существования экспрессирует не более 10 % всей генетической информации.

Основная проблема современной генетики заключается в изучении механизмов регуляции экспрессии генов. По современным представлениям - экспрессия одних генов и отсутствие экспрессии других обеспечивается по принципу обратной связи, когда наличие или отсутствие в клетке белков или других химических соединений, обусловленных работой совершенно другой группы генов, является индуктором или ингибитором экспрессии данного гена.

Глава 5.8. Основные направления современной молекулярной генетики.

5.8.1.Клонирование.

Клон – поколения клеток или организм, полученные в результате последовательных циклов деления одной клетки. То обстоятельство, что любая клетка многоклеточного организма несет полную информацию о всем организме, сделала теоретически и практически возможным клонирование многоклеточных организмов из одной соматической клетки.

Каждая соматическая клетка любого организма несет в себе всю информацию, которая была в исходной оплодотворенной яйцеклетке. Современные методы позволяют пересаживать ядро одной из соматических клеток взрослого организма в неоплодотворенную яйцеклетку другого женского организма того же вида. Вернув эту яйцеклетку в матку той самки, у которой она была взята, можно рассчитывать на дальнейшее обычное протекание беременности и роды. Поддерживание соматических клеток и изъятой яйцеклетки жизнестойкими и функциональный перенос ядра из одной клетки в другую отработаны недостаточно и положительные результаты не превышают 10%. Но главным препятствием на пути к дальнейшему широкому проведению клонирования стало не это. Как показали наблюдения за первыми клонированными животными, они отличаются от своих сверстников, полученных путем обычного оплодотворения и рождения, замедленным развитием, уступают им физически, имеют слабое здоровье и низкую активность иммунной системы. Точно также они уступают параметрами донору клонированной клетки в их возрасте. Этому находят следующее объяснение: каждая соматическая клетка имеет определенный потенциал последовательных делений или генераций, которые естественно меньше, чем у обычной оплодотворенной яйцеклетки.

В процессе многочисленных делений в соматических клетках накапливается искажение наследственной информации, т.е. мутации, что снижает жизнеспособность будущего организма.

Поэтому на сегодняшний день продолжение работ по клонированию имеет исключительно научную, а не практическую значимость