Ökaryotik genlerin ekzon-intron organizasyonuna ilişkin keşifler ve alternatif ekleme olasılığı, birincil transkriptin aynı nükleotit dizisinin, farklı işlevlere sahip birkaç polipeptit zincirinin veya bunların değiştirilmiş analoglarının sentezini sağlayabildiğini göstermiştir. Örneğin, maya mitokondrisi, sitokrom b solunum enzimini kodlayan kutu (veya koçan) genini içerir. İki şekilde var olabilir: 6400 bp'den oluşan "uzun" gen, toplam uzunluğu 1155 bp olan 6 ekzona sahiptir. ve 5 intron. Genin kısa formu 3300 bp'den oluşur. ve 2 intronu vardır. Aslında ilk üç introndan yoksun "uzun" bir gendir. Genin her iki formu da eşit derecede iyi ifade edilir.

"Uzun" kutu geninin ilk intronunun çıkarılmasından sonra, ilk iki eksonun birleşik nükleotit dizisine ve ikinci intronun nükleotidlerinin bir kısmına bağlı olarak, bağımsız bir protein olan RNA maturaz için bir şablon oluşur (Şek. 3.43). RNA maturazın işlevi, eklemenin bir sonraki aşamasını - ikinci intronun birincil transkriptten çıkarılmasını ve nihayetinde sitokrom b için bir şablonun oluşmasını sağlamaktır.

Başka bir örnek, lenfositlerdeki antikor moleküllerinin yapısını kodlayan birincil transkriptin ekleme modelindeki bir değişikliktir. Antikorların zar formu, proteinin zar üzerinde sabitlenmesini sağlayan C-terminalinde uzun bir amino asit "kuyruğuna" sahiptir. Antikorların salgılanan formu böyle bir kuyruğa sahip değildir; bu, bu bölgeyi kodlayan nükleotitlerin, uçbirleştirme sırasında birincil transkriptten çıkarılmasıyla açıklanmaktadır.

Virüslerde ve bakterilerde, bir genin aynı anda başka bir genin parçası olabildiği veya bazı DNA nükleotid dizilimlerinin örtüşen iki farklı genin parçası olabildiği bir durum tarif edilmiştir. Örneğin, faj FX174 genomunun fiziksel haritasında (Şekil 3.44), B geni dizisinin A geni içinde yer aldığı ve E geninin D geni dizisinin bir parçası olduğu görülebilir. faj genomunun organizasyonu, nispeten küçük boyutu (5386 nükleotidden oluşur) ile belirli bir genom kapasitesi için teorik olarak izin verileni aşan tüm sentezlenmiş proteinlerdeki amino asit kalıntılarının sayısı arasındaki mevcut tutarsızlığı açıklamayı başardı. Örtüşen genlerden (A ve B veya E ve D) sentezlenen mRNA üzerinde farklı peptit zincirlerinin birleştirilmesi olasılığı, bu mRNA içinde ribozomal bağlanma bölgelerinin varlığı ile sağlanır. Bu, başka bir peptidin çevirisinin yeni bir referans noktasından başlamasına izin verir.

B geninin nükleotit dizisi de A geninin bir parçasıdır ve E geni, D geninin bir parçasıdır.

λ faj genomunda, hem bir çerçeve kayması ile hem de aynı okuma çerçevesinde çevrilmiş örtüşen genler de bulundu. Ayrıca, aynı DNA bölgesinin her iki tamamlayıcı sarmalından iki farklı mRNA'nın kopyalanabileceği varsayılmaktadır. Bu, RNA polimerazın DNA molekülü boyunca farklı yönlerde hareketini belirleyen promotör bölgelerin varlığını gerektirir.

Aynı DNA dizisinden farklı bilgileri okumanın kabul edilebilirliğine tanıklık eden açıklanan durumlar, örtüşen genlerin virüslerin ve muhtemelen prokaryotların genomunun organizasyonunda oldukça yaygın bir unsur olduğunu öne sürüyor. Ökaryotlarda gen süreksizliği, aynı DNA dizisine dayanan çeşitli peptitlerin sentezine de izin verir.

Tüm bunları göz önünde bulundurarak, genin tanımını değiştirmek gerekir. Açıkçası, artık bir genden, belirli bir proteini benzersiz bir şekilde kodlayan sürekli bir DNA dizisi olarak söz edilemez. Görünüşe göre, şu anda, bazı yazarlar onu değiştirmeyi önerse de, "Bir gen - bir polipeptit" formülü hala en kabul edilebilir olarak kabul edilmelidir: "Bir polipeptit - bir gen." Her durumda, gen terimi, kimyasal doğası gereği bir polinükleotid olan ve bir polipeptit zinciri, tRNA veya rRNA'yı sentezleme olasılığını belirleyen kalıtsal materyalin işlevsel bir birimi olarak anlaşılmalıdır.

Bir gen bir enzim.

1940 yılında J. Beadle ve Edward Tatum, daha uygun bir araştırma nesnesi olan mikroskobik mantar Neurospora crassa'da genlerin metabolizmayı nasıl sağladığını incelemek için yeni bir yaklaşım kullandılar. Mutasyonlar elde ettiler; bir veya başka bir metabolik enzimin aktivitesi yoktu. Ve bu, mutant mantarın belirli bir metaboliti (örneğin, amino asit lösini) sentezleyemediği ve yalnızca besin ortamına lösin eklendiğinde yaşayabileceği gerçeğine yol açtı. J. Beadle ve E. Tatum tarafından formüle edilen "bir gen - bir enzim" teorisi, genetikçiler arasında hızla geniş bir kabul gördü ve kendilerine Nobel Ödülü verildi.

Yöntemler. Farklı metabolik yollar sağlayan enzimlerin faaliyetinin bozulmasına yol açan sözde "biyokimyasal mutasyonların" seçilimi, sadece bilim için değil, pratik için de çok verimli oldu. İlk olarak, genetiğin ortaya çıkmasına ve endüstriyel mikroorganizmaların seçimine ve ardından antibiyotikler, vitaminler, amino asitler vb. gibi stratejik açıdan önemli maddeleri aşırı üreten mikroorganizma suşlarını kullanan mikrobiyoloji endüstrisine yol açtılar. Aşırı üretici suşların yüzdesi, "bir genin bir enzimi kodladığı" fikrine dayanmaktadır. Ve bu fikir mükemmel bir uygulama olsa da milyonlarca dolarlık kar getiriyor ve milyonlarca hayat kurtarıyor (antibiyotikler) - nihai değil. Bir gen sadece bir enzim değildir.

İlk araştırma. 1902'de Garrod, alkaptonürideki genetik bir bozukluğun vücudun homogentisik asidi parçalayamamasıyla bağlantısına işaret ettikten sonra, bu bozukluğun altında yatan spesifik mekanizmayı aydınlatmak önemliydi. O zamandan beri, metabolik reaksiyonların enzimler tarafından katalize edildiği zaten bilindiğinden, alkaptonüriye yol açan bazı enzimlerin ihlali olduğu varsayılabilir. Böyle bir hipotez Driesch (1896'da) tarafından tartışıldı. Haldane (1920, bkz.) ve Garrod (1923) tarafından da ifade edilmiştir. Biyokimyasal genetiğin gelişimindeki önemli aşamalar, Kuhn ve Butenandt'ın değirmen güvesindeki göz rengi çalışmasıydı. ephesia kuhniella ve Beadle ve Ephrussi tarafından yapılan benzer çalışmalar Meyve sineği(1936). Bu öncü çalışmalarda, genlerin etki mekanizmalarını aydınlatmak için daha önce genetik yöntemlerle incelenen böcek mutantları seçildi. Ancak, bu yaklaşım başarıya yol açmadı. Sorunun çok karmaşık olduğu ortaya çıktı ve çözmek için gerekliydi:

1) deneysel çalışma için uygun basit bir model organizma seçin;

2) genetik olarak belirlenmiş özelliklerin biyokimyasal temelini değil, biyokimyasal özelliklerin genetik temelini aramak. Her iki koşul da 1941'de Beadle ve Tatum tarafından karşılandı (ayrıca bkz. Beadle 1945).

Boncuk ve Tatum modeli. Onların makalesi şöyle başladı:

"Fizyolojik genetik açısından, bir organizmanın gelişimi ve işleyişi şuna indirgenebilir: Kompleks sistem bir şekilde genler tarafından kontrol edilen kimyasal reaksiyonlar. Bu genlerin ... ya kendilerinin enzim gibi davrandığını ya da özgüllüklerini belirlediğini varsaymak oldukça mantıklı. Genetik fizyologların genellikle fizyolojik ve biyoyararlılığı araştırmaya çalıştıkları bilinmektedir. kimyasal bazlar zaten bilinen kalıtsal özellikler. Bu yaklaşım, birçok biyokimyasal reaksiyonun spesifik genler tarafından kontrol edildiğini belirlemeyi mümkün kıldı. Bu tür çalışmalar, enzimlerin ve genlerin aynı özgüllük sırasına sahip olduğunu göstermiştir. Ancak bu yaklaşımın kapsamı sınırlıdır. En ciddi sınırlama, bu durumda, öldürücü bir etkiye sahip olmayan ve dolayısıyla organizmanın yaşamı için çok önemli olmayan reaksiyonlarla ilişkilendirilen kalıtsal özelliklerin araştırmacıların görüş alanına girmesidir. İkinci zorluk ... soruna geleneksel yaklaşımın, dışa dönük işaretlerin kullanılmasını içermesidir. Birçoğu, analizlerini aşırı derecede zorlaştıracak kadar karmaşık biyokimyasal reaksiyon sistemlerine dayanan morfolojik varyasyonlardır.

Bu düşünceler bizi şu sonuca götürdü. Ders çalışıyor ortak sorun Gelişimi ve metabolizmayı belirleyen biyokimyasal reaksiyonların genetik kontrolü kullanılarak yapılmalıdır. genel olarak kabul edilenin tersi prosedür: bilinen kalıtsal özelliklerin kimyasal temellerini bulmaya çalışmak yerine, genlerin bilinen biyokimyasal reaksiyonları kontrol edip etmediği ve bunu nasıl yaptıkları. Askomiset nörosporu, bu yaklaşımın uygulanmasını mümkün kılan özelliklere sahiptir ve aynı zamanda genetik çalışmalar için uygun bir nesne görevi görür. Bu nedenle programımız bu özel organizmanın kullanımı üzerine inşa edilmiştir. X ışınlarına maruz kalmanın, belirli kimyasal reaksiyonları kontrol eden genlerde mutasyonlara neden olduğu gerçeğinden yola çıktık. Belirli bir ortamda hayatta kalabilmek için, organizmanın bir çeşit gerçekleştirmesi gerektiğini varsayalım. Kimyasal reaksiyon, o zaman bu yetenekten mahrum kalan mutant, bu koşullar altında yaşayamaz hale gelecektir. Bununla birlikte, genetik olarak bloke edilmiş bir reaksiyonun hayati ürününün eklendiği bir ortamda büyütülürse korunabilir ve üzerinde çalışılabilir."

4 Genlerin eylemi 9

Ardından, Beadle ve Tatum deneyin tasarımını açıklıyor (Şekil 4.1). Tam besiyerinin bileşimi agar, inorganik tuzlar, malt özü, maya özü ve glikozu içermiştir. Minimal ortam yalnızca agar, tuzlar, biyotin ve bir karbon kaynağı içeriyordu. Tam besiyerinde gelişen ve minimal besiyerinde büyümeyen mutantlar en detaylı şekilde incelenmiştir. Sentezi mutantların her birinde bozulmuş olan bileşiği oluşturmak için, tüm besiyerinin ayrı ayrı bileşenleri minimal agar'a ilave edildi.

Bu şekilde, belirli büyüme faktörlerini sentezleyemeyen suşlar izole edildi: piridoksin, tiamin ve para-aminobenzoik asit. Bu kusurların belirli lokuslardaki mutasyonlardan kaynaklandığı gösterilmiştir. Çalışma, bireysel metabolik adımlardan ve spesifik enzim bozukluklarından sorumlu "genetik bloklar" arasında bir yazışmanın kurulduğu nörosporlar, bakteriler ve mayalar üzerine çok sayıda çalışmanın başlangıcı oldu. Bu yaklaşım, araştırmacıların metabolik yolları ortaya çıkarması için hızla bir araca dönüştü.

"Bir gen - bir enzim" hipotezi güçlü bir deneysel onay aldı. Sonraki on yılların çalışmalarının gösterdiği gibi, şaşırtıcı derecede verimli oldu. Arızalı enzimlerin ve bunların normal varyantlarının analizi, proteinin kendisi hala saptanabilir olmasına ve immünolojik özelliklerini korumasına rağmen, enzimin işlevinde bir değişikliğe yol açan bir genetik bozukluk sınıfının tanımlanmasını kısa sürede mümkün kıldı. Diğer durumlarda, enzim aktivitesinin sıcaklık optimumu değişti. Bazı varyantlar, genel düzenleyici mekanizmayı etkileyen ve sonuç olarak bütün bir enzim grubunun aktivitesini değiştiren bir mutasyonla açıklanabilir. Bu tür çalışmalar, operon kavramını da içeren, bakterilerde gen aktivitesinin düzenlenmesi kavramının yaratılmasına yol açtı.

10 4. Genlerin eylemi

İnsanlarda enzimatik bozuklukların ilk örnekleri. Enzimatik bir bozukluğun gösterilebildiği ilk kalıtsal insan hastalığı, resesif bir kalıtım modu olan methemoglobinemi idi (Gibson ve Harrison, 1947; Gibson, 1948) (25080). Bu durumda, hasarlı enzim NADH bağımlı methemoglobin redüktazdır. Metabolik kusurlarla ilişkili bir grup insan hastalığını sistematik olarak incelemeye yönelik ilk girişim 1951'de yapıldı. Corys, glikojen depo hastalığıyla ilgili bir çalışmada, Gierke hastalığı (23220) olarak teşhis edilen patolojik durumun on vakasından sekizinde karaciğer glikojen yapısının normal bir varyant olduğunu ve iki vakada açıkça bozulmuş olduğunu gösterdi. . Fazla biriken karaciğer glikojeninin, hastalar hipoglisemi eğilimi gösterdiğinden doğrudan şekere dönüştürülemediği de açıktı. Karaciğerde glikojeni glikoza parçalamak için birçok enzime ihtiyaç vardır. Bunlardan ikisi, amil-1,6-glukosidaz ve glikoz-6-fosfataz, enzim sisteminin olası kusurlu elemanları olarak çalışma için seçildi. Glikoz-6fosfattan fosfat salınımı, çeşitli pH değerlerinde karaciğer homojenatlarında ölçülmüştür. Sonuçlar, Şek. 4.2. Normal bir karaciğerde, optimum pH 6-7'de yüksek aktivite bulundu. Sirozda şiddetli karaciğer fonksiyon bozukluğu, aktivitede hafif bir azalma ile ilişkilidir. Ölümle sonuçlanan Gierke hastalığında ise enzimin etkinliği hiçbir şekilde saptanamadı; ikinci benzer hastanın muayenesinde de aynı sonuç elde edildi. Daha az şiddetli semptomları olan iki hastada, aktivitede anlamlı bir azalma oldu.

Ölümle sonuçlanan bu Gierke hastalığı vakalarında glukoz-6-fosfatazda bir kusur olduğu sonucuna varıldı. Bununla birlikte, daha hafif vakaların çoğunda, bu enzimin aktivitesi karaciğer sirozundakinden daha düşük değildi ve sadece iki hastada biraz daha düşüktü (Şekil 4.2).

Corey eşlerine göre, kas dokusunda anormal glikojen birikimi, glikoz-6-fosfataz eksikliği ile ilişkilendirilemez, çünkü bu enzim kaslarda yoktur ve normaldir. Kas glikojenozu için olası bir açıklama olarak, amilo-1,6-glukosidaz aktivitesinin ihlal edildiğini öne sürdüler. Bu tahmin kısa sürede doğrulandı: Forbes, kalp ve iskelet kaslarını içeren klinik olarak önemli glikojen depo hastalığı vakalarından birinde böyle bir kusur keşfetti. Şimdi biz

4. Genlerin eylemi 11

bilinen Büyük sayı glikojen depo hastalığında enzimatik kusurlar.

Bu hastalığın çeşitli formları tezahür derecelerinde biraz farklılık gösterse de, klinik olarak aralarında pek çok ortak nokta vardır. Bir istisna dışında, hepsi otozomal resesif bir şekilde kalıtılır. Enzimatik kusurlar ortaya çıkarılmamış olsaydı, glikojen birikimi patolojisi, ciddiyet, semptom detayları ve ölüm zamanlaması açısından karakteristik aile içi korelasyonları olan tek bir hastalık olarak kabul edilirdi. Bu nedenle, yalnızca fenotip çalışmasına (Bölüm 3.3.5) dayalı olarak varsayılabilen genetik heterojenliğin, biyokimyasal düzeyde analizle doğrulandığı bir örneğimiz var: enzimatik aktivite çalışması, şunları mümkün kıldı: belirli genleri tanımlayın.

Sonraki yıllarda, enzimatik kusurlara yönelik araştırmaların hızı arttı ve McKusick'in Mendelian Inheritance in Man (1983) adlı kitabının altıncı baskısında tanımladığı 588 tanımlanmış resesif otozomal gen için, 170'den fazla vakada spesifik enzimatik bozukluklar bulundu. Bu alandaki ilerlememiz, moleküler genetiğin kavram ve yöntemlerinin gelişimi ile doğrudan ilişkilidir.

İnsanlarda enzimatik bozukluklarla ilgili çalışmanın bazı aşamaları. Bu devam eden süreçte yalnızca en önemli kilometre taşlarını sunuyoruz: 1934 Völling fenilketonüriyi keşfetti

1941 Beadle ve Tatum bir gen bir enzim hipotezini formüle etti 1948 Gibson bir insan hastalığında ilk enzimatik bozukluk vakasını tanımladı (resesif methemoglobinemi)

1952 Cory, Gierke hastalığında glukoz-6-fosfataz eksikliğini keşfetti.

1953 Jervis fenilketonüride fenilalanin hidroksilaz olmadığını gösterdi. Bickel, fenilalanin açısından düşük bir diyet benimseyerek enzimatik bir bozukluğu hafifletmeye yönelik ilk girişimi bildirdi.

1955 Smithies nişasta jel elektroforez tekniğini geliştirdi

1956 Carson ve arkadaşları, indüklenmiş hemolitik anemi vakasında glukoz-6-fosfat dehidrojenazda (G6PD) bir kusur keşfettiler.

1957 Kalkar ve arkadaşları, galaktozemide enzimatik eksikliği tanımlayarak, insan ve bakterilerin benzer bir enzimatik bozukluğa sahip olduğunu gösterdi.

1961 Krut ve Weinberg, kültürlenmiş fibroblastlarda in vitro galaktozemide bir enzim kusuru gösterdi.

1967 Sigmiller ve arkadaşları, Lesch-Nyhan sendromunda bir hipoksantin-guanin fosforibosiltransferaz (HPRT) kusuru keşfettiler.

1968 Cleaver, xeroderma pigmentosa'da eksizyonel onarım ihlalini tanımladı.

1970 Neufeld, mukopolisakaridozlarda, mukopolisakkaritlerin parçalanması için yolların tanımlanmasını mümkün kılan enzimatik kusurlar belirledi.

1974 Brown ve Goldstein, ailesel hiperkolesterolemide hidroksimetilglutaril-CoA redüktazın genetik olarak belirlenmiş aşırı üretiminin, bu enzimin (HMG) aktivitesini modüle eden, zarda yerleşik düşük yoğunluklu lipoprotein reseptöründeki bir kusurdan kaynaklandığını gösterdi.

1977 Sly ve diğerleri, mannoz-6-fosfatın (lizozomal enzimlerin bir bileşeni olarak) fibroblast reseptörleri tarafından tanındığını gösterdi. İşlemedeki genetik bir kusur, lizozomal enzimlerin bağlanmasını engeller, bu da sitoplazmaya salınmanın ve ardından plazmaya salgılanmasının bozulmasına neden olur (I-hücre hastalığı)

12 4. Genlerin eylemi

1980 Psödohipoparatiroidizmde reseptör ve siklaz eşleşmesini sağlayan proteinde bozukluk keşfedildi.

Bu 1941'de oldu. "İlk genetikçinin" romantik bir adı olan nörospor olan bir mantar olduğu ortaya çıktı. Kulağa gerçekten hoş geliyor mu? Ayrıca, nörospor görünüş olarak çok çekicidir. Mantarın miselyumunu güçlü bir büyüteç altına yerleştirin ve hayran kalın: ince şeffaf bir dantel... Bir test tüpünde yetişen bir mantara bakarak, doğanın mükemmel yaratılışına hayran kalarak saatler geçirebilirsiniz. Yalnızca Amerikalı genetikçiler Beadle ve Tatum ona yerli doğa filozofları olarak değil, araştırmacı olarak baktılar. Bilim adamları ince ince ince ince ince ince ince inceleyerek mantarın genetiğe çalışmasını sağlamak için yapısını öğrendiler. Beni mutlu eden de buydu. Nörospor haploid bir organizmadır. Sadece 7 kromozomu var sıradan hayat mantarın miselyumunda çift setli hücre yoktur. Bu, bir mantarda mutant bir gen ortaya çıkarsa, bunun sonuçlarının çok yakında ortaya çıkacağı anlamına gelir - sonuçta, nörosporun ikinci bir baskın geni yoktur!

Ama hepsi bu kadar değil. Nörosporlarda ... cinsel bir gelişim aşaması bulabilirsiniz. Hayatın bir noktasında, mantarın miselyumunda özel, "dişi" hücreler belirir. Tüm misel hücreleri gibi onlar da haploiddir, ancak onlardan farklı olarak başka herhangi bir hücreyle birleşebilirler ve bu nedenle "erkek" rolünü oynarlar. Yani çift kromozom setine sahip bir diploid hücre var. Şimdi 14 tane var.

İlk başta, böyle bir hücrenin çekirdekleri birleşmez ve birkaç kez mitotik olarak bölünerek miselyumda bir diploid hücre adası oluşturur. Bu arada, belki de bu ada, hayvanların ve bitkilerin çok hücreli bir diploid organizmasını yaratırken doğanın "taslak versiyonu" dur?

Ancak diploid hücrelerden birinde çekirdekler birleşir. Bu durumda çekirdekte çaprazlama ve indirgeme bölünmesi gerçekleşir. Tek kelimeyle, hücre iki mayoz bölünmesi gerçekleştirir, ardından dört haploid hücre oluşur. Rütbelerdeki askerler gibi, kabukta tam olarak arka arkaya bulunurlar. Sonra her hücre tekrar mitotik olarak bölünür, hepsi bu. Sonuç olarak, bir kabuk giymiş 8 hücre oluşur (bunlara askospor denir).

Ve şimdi ana hücrenin genlerinden birinde bir "sorun" olduğunu düşünelim - mutasyona uğradı. Çekirdeklerin füzyonundan sonra meydana gelecek olan geçişten sonra iki hibrit hücre gelişecek ve mutant gen bunlardan birine düşecektir. Böyle bir hücre aynı zamanda yavru verir - dört askospor. Torba, genetik olarak farklı iki askospor türü içerecektir. Aralarında mutant olup olmadığını nasıl öğrenebilirim? Beadle ve Tatum'un yaptığı da buydu. Torbadan askosporları nasıl seçeceklerini ve bunları bir besin ortamına teker teker ekmeyi öğrendiler. Her bir askospordan, tam bir mitotik bölünme döngüsünden sonra, doğrudan soyundan gelen bir miselyum büyür. Farklı askosporlardan misellerin özelliklerini karşılaştırırsak, aralarında mutant ve normal olanları ayırt edebiliriz.

Burada nörosporların harika bir kalitesinden daha bahsetmek gerekiyor.

Son derece iddiasızdır ve besin yönünden fakir, sözde "minimal" veya "aç" bir ortamda (birkaç inorganik tuz, glikoz, amonyum nitrat ve biotin vitamini) iyi büyür. Bu ürünlerden normal bir mantar, biotin dışında ihtiyaç duyduğu tüm amino asitleri, proteinleri, karbonhidratları ve vitaminleri sentezler.

Ancak bilim adamları, genlerden birini ultraviyole veya X ışınlarıyla "vurdu" ve mutant oldu. Herhangi bir hayati amino asidi sentezleme yeteneği onunla ilişkilendirildiyse, bu hemen ortaya çıkacaktır: bazı askosporlar - dişi hücrenin soyundan gelenler, aç bir ortamda büyümeyi durduracaktır. Ve mantarın yüzlerce neslini beklemeyin. Sonuçta, askosporun bozulmuş işlevi telafi eden ikinci bir geni yoktur: yavruları, daha önce de söylediğimiz gibi, haploiddir, yani yalnızca bir dizi kromozom içerir.

Tam olarak hangi hayati fonksiyonun etkilendiğini bulmak için kalır. Beadle ve Tatum sırayla aç besiyerine çeşitli amino asitler, vitaminler, tuzlar vb. Nihayet! Askosporlardan biri argininli aç bırakma ortamında, diğeri triptofanlı ortamda çimlendi. Bu, birincisinin büyümediği, çünkü ikinci triptofan olan tek bir arginin molekülü oluşturamadığı anlamına gelir. Bunun tek bir nedeni var - triptofanın sentezini "yöneten" gen, askosporun kromozomunda etkilenir. Benzer bir şekilde, Beadle ve Tatum, hayati biyokimyasal reaksiyonları kontrol eden 100 ayrı gende mutasyon taşıyan 380 mutant (!) bulmuşlardır.

Ve işte ilginç olan şey. Her gen için birkaç mutant bulundu. Böylece, triptofanın sentezinden sorumlu olan gen, 30 mutanttan sorumluydu. Ve hepsi aynı mı? Herkesin triptofan sentezleme yeteneği genin bir noktasında bozulmuş mudur? Bu soruyu cevaplamak için bilim adamları 30 mutantın hepsini birbirleriyle çaprazladılar.

Bu deneylerde, mutantlar iki gruba ayrıldı. Birinci grubun mutantları, geçiş sırasında ikinci grubun mutantlarını karşılıklı olarak tamamladı. Sonuç olarak, askosporlar arasında triptofan sentezleyen vahşi tip * rekombinantlar bulundu. Bu, triptofan sentezinde iki genin yer alması gerektiği anlamına gelir: birinci grubun mutantlarında bir gen, ikinci grubun mutantlarında diğeri etkilenir. Peki bu genler neyi kontrol ediyor?

* (Bu, doğal koşullarda en yaygın olan, mutasyonlarla değişmeyen türün adıdır.)

Triptofan yerine serin ve indol ilave edildiğinde her iki grubun mutantları büyüdü ve besiyerinde triptofan belirdi. Bu, tüm mutantların indol ve serileri triptofana dönüştürebileceği anlamına gelir. Dolayısıyla sonuç: indol ve seriler, canlı bir hücrede biyosentez zincirinde triptofanın öncüleridir.

Bu varsayım, bu özel işlevin bloke edildiği bir mutant bulunduğunda doğrulandı. Yabani nörosporların sahip olduğu triptofan sentetaz enzimini üretmedi.

Birinci grubun mutantları, aynı zamanda, ikinci grubun mutantlarının büyümesini uyaran maddeyi sentezleme yeteneğine de sahipti. Bu maddenin, görünüşe göre bir indol öncüsü olarak işlev gören antranilik asit olduğu ortaya çıktı. Bu, birinci grubun mutantlarında antranilik asidin indole dönüşüm reaksiyonunun bozulduğu, ikinci grubun mutantlarının ise antranilik asidi sentezleyemediği ancak indole dönüştürebildiği anlamına gelir.

Bu verilere dayanarak, canlı hücrelerde triptofan sentezi için bir yöntem keşfedildi: antranilik asit indole dönüştürülür. İndol serin ile birleşir ve triptofan sentetaz enziminin etkisi altında triptofana dönüşür. Triptofanın sentezinde en az üç gen yer alır, bunların her biri enzim üretiminden sorumludur. Bu genler, melezleme reaksiyonlarında nörospor kromozomu üzerinde haritalanabilir.

Böylece 1941'de, doğa bilimleri tarihinde ilk kez, bilim adamları kromozom üzerinde proteinlerin - enzimlerin - sentezinden sorumlu genleri buldular. Beadle ve Tatum, araştırmalarının sonuçlarını şu şekilde formüle ettiler: "Bir gen - bir enzim." Hücre genlerinin, metabolik reaksiyonları katalize eden tüm enzimlerin sentezini kontrol ettiği ve her genin yalnızca bir enzimi kontrol ettiği varsayılmaktadır.

Biraz düşünürseniz, bu hipotezin kapsamının adından çok daha geniş olduğunu hayal edebilirsiniz. Aslında. Tüm enzimlerin protein olduğunu biliyoruz. Ama aslında vücutta enzimlere ek olarak enzimatik olmayan proteinler de vardır. Bunlar hemoglobin, antikorlar ve diğerleridir. Sentezleri için bilgi nerede saklanır? Ayrıca kromozomal genlerde. Bu nedenle, "Bir gen - bir enzim" hipotezi şimdi kulağa şöyle geliyor: "Bir gen - bir protein" veya hatta: "Bir gen - bir gulipeptid zinciri".

1941'e kadar genetik ve biyokimya ayrı bilimlerdi ve her biri yetenekleri gereği yaşamın sırlarının anahtarını bulmaya çalıştı: genetikçiler genleri keşfetti, biyokimyacılar enzimleri keşfetti. Amerikalı bilim adamları Boncuk, Tatum ve Brenner'in deneyleri, bu iki yaşam birimini birbirine bağladı ve genetik ve biyokimya topluluğunun temelini attı ve aynı zamanda, tüm biyoloji tarihinde eşi benzeri olmayan bir bilgi ilerlemesi sağladı. . Gen, spesifik bir proteinin sentezini kontrol eden spesifik bir birim olarak ortaya çıktı. Niteliksel olarak yeni bir araştırma düzeyiydi.

Nörosporlarla yapılan deneyler bilim adamlarına ilham verdi, ancak yine de şu soruların yanıtlanması gerekiyor: gen nedir? Hangi malzemeden yapılmıştır? Protein sentezini nasıl düzenler?

Genetik, doğanın bu bilmecelerini ancak bakteri krallığında aramaya başladıktan sonra çözdü. Ancak genetik deneylerin yeni kahramanları hakkında bir hikayeye başlamadan önce, sonunda onları daha iyi tanımalıyız.

bir gen - bir enzim teorisi- "bir gen - bir enzim" teorisi.

Sadece bir enzimin bir gen tarafından kodlanabileceği kavramı; bu oran "bir gen - bir polipeptit" teorisinde daha kesin olarak yansıtılır, çünkü bir enzim bir heteropolimer olabilir ve farklı genler tarafından kodlanan polipeptit zincirlerini içerebilir.

(Kaynak: "İngilizce-Rusça Açıklayıcı Genetik Terimler Sözlüğü". Arefiev V.A., Lisovenko L.A., Moskova: VNIRO Yayınevi, 1995)

• - bir gen - bir polipeptit hipotezi - "bir gen - bir polipeptit" teorisi...
• - "bir gen - bir protein" teorisi. “bir gen, bir polipeptit” hipotezi...

  Moleküler biyoloji ve genetik. Sözlük

• - "bir gen - bir polipeptit" teorisi. “bir gen, bir polipeptit” hipotezi...

  Moleküler biyoloji ve genetik. Sözlük

• - bir enzim - iki gen teorisi - "bir enzim - iki gen" teorisi...

  Moleküler biyoloji ve genetik. Sözlük

• - Evlenmek. Tüm dünyada bir parmak gibi yalnızım, karım yok, çocuğum yok, kazığım yok, bahçem yok, bana sığınacak ya da bakacak kimsem yok ... Saltykov. İl noktaları. 5. Noel ağacı. evlenmek Bu yüzden yaşıyorum ... tıpkı bir skudelnitsa'daki Tanrı gibi ...

  Michelson'un açıklayıcı-deyimsel sözlüğü

• - Daha sonra popüler bir şarkının sözleri haline gelen şair Alexei Fedorovich Merzlyakov'un "Düz vadi arasında" şiirinden: Düz vadi arasında, Pürüzsüz bir yükseklikte, güçlü meşe çiçekleri büyür ...

  Kanatlı kelimeler ve ifadeler sözlüğü

• - İlk konuşmacı hiçbir şeydeki farkı fark etmek istemiyor. Muhatap açıkça bu pozisyona katılmıyor ...

  Halk deyimleri sözlüğü

• - Bir çubuk, iki tel .... - buna genellikle ilkel müzik denir, kötü müzik Enstrümanları. Kızlar hakkında - bu kafiye içindir ...

  Halk deyimleri sözlüğü

• - bakın Kardeş gibi yaşıyorlar...
• - Santimetre....

  İÇİNDE VE. Dal. Rus halkının atasözleri

• - Santimetre....

  İÇİNDE VE. Dal. Rus halkının atasözleri

• - HAYATA bakın -...

  İÇİNDE VE. Dal. Rus halkının atasözleri

• - Biri zıplar, biri ağlar ve yapayalnız...

  İÇİNDE VE. Dal. Rus halkının atasözleri

• - Bkz. ROSE -...

  İÇİNDE VE. Dal. Rus halkının atasözleri

• - Yüzbir kardeş, hepsi tek sıra halinde, birbirine bağlı duruyorlar...

  İÇİNDE VE. Dal. Rus halkının atasözleri

• - Bak Damat -...

  İÇİNDE VE. Dal. Rus halkının atasözleri

kitaplarda "teori bir gen - bir enzim"

Sonsöz Bir çocuk, bir öğretmen, bir ders kitabı, bir kalem...

Sonsöz Bir çocuk, bir öğretmen, bir ders kitabı, bir kalem... Birmingham, Ağustos 2013 Mart ayında, ailemiz Birmingham'ın merkezindeki bir apartman dairesinden sakin, yeşil bir sokakta kiraladığımız bir eve taşındı. Ama hepimiz bunun geçici evimiz olduğunu hissediyoruz. Bizim evimiz

48. BİRE BİR SUNUMA HAZIRLANIRKEN GÖZ ÖNÜNDE BAKMANIZ GEREKEN ON NOKTA

48. BİRE BİR SUNUMA HAZIRLANIRKEN GÖZ ÖNÜNDE TUTMANIZ GEREKEN ON NOKTA Birçok satış elemanı sadece bire bir çalışır.Bu şekilde geçimini sağlamak büyük bir beceri gerektirir. Ve en önemlisi asla

BÖLÜM 2 İzole edilmiş bireyin ekonomik konumu

BÖLÜM 2 İzole edilenlerin ekonomik durumu

Bire bir iş modelleri: TOM'S sadece ayakkabı değil, güneş gözlüğü de

Bire Bir İş Modelleri: TOM'S sadece ayakkabı değil, aynı zamanda güneş gözlüğüdür

e. Samogitlerin Haçlılar ile bire bir mücadelesi ve Durba Savaşı

yazar Gudavičius Edvardas

Samogitlerin Haçlılar ile bire bir mücadelesi ve Durba Muharebesi Mindaugas ile Livonya Düzeni arasındaki anlaşmalar, Litvanya topraklarının konfederasyon bağlarını ayırdı. Samogitliler yalnız kaldı. Eberhardt Zane'i Livonia'ya gönderen Töton Tarikatı'nın liderliği, karşısına dikildi.

Ruslar, Ukraynalılar, Beyaz Ruslar - tek dil, tek cinsiyet, tek kan

yazarın kitabından

Ruslar, Ukraynalılar, Beyaz Ruslar - tek dil, tek cinsiyet, tek kan Bir halkı zayıflatmanın, kanını akıtmanın en kolay yolu nedir? Cevap basit ve yüzyıllar boyunca kanıtlanmıştır. Halkı zayıflatmak için onu bölmek, parçalara ayırmak ve oluşan parçaları ayrı, bağımsız,

Yapılacak tek şey yönetmeye başlamak… Her seferinde bir kişi, her seferinde bir gün

yazarın kitabından

Tek yapmanız gereken yönetmeye başlamak... Her seferinde bir kişi, her seferinde bir gün Gerekli tüm hazırlıkları yaptıysanız, astlarınızın her biri ile düzenli sohbetler başlatmaya hazırsınız demektir. yönetim ortamını yeniden okuyarak hazırlanın.

PS4 başladı, Xbox One yolda: herkese karşı bire bir mi yoksa ikiye mi? Evgeny Zolotov

Computerra Digital Magazine No. 200 kitabından yazar Computerra dergisi

PS4 başladı, Xbox One yolda: herkese karşı bire bir mi yoksa ikiye mi? Evgeny Zolotov Yayın tarihi 18 Kasım 2013 Oyun konsolları savaşındaki uzun süreli ateşkes sona erdi: Cuma günü ABD'de Sony PlayStation 4'ün satışları başladı ve ana rakibi Xbox One,

Birinci yaklaşım: Bir ürün sahibi - bir bekleyen iş

Scrum ve XP kitabından: ön saflardan notlar yazar Kniberg Henrik

Durum 1 Siz ve gopnik yüz yüze. Yaşananların görgü tanığı yok.

Eldeki Bıçak kitabından [Ulusal meşru müdafaanın yasal özellikleri] yazar Gernet Victor

Durum 1 Siz ve gopnik yüz yüze. Olanlara tanık yok I. Gopnik yaralandı ama hayatta kaldı Kurban kelimenin tam anlamıyla gerçekten bir gopnik ise (göre dış görünüş, tavır ve karakteristik argo, bu ile belirlenir

1. Tek teori - tek cevap.

Çocuğunuz Sizi Çıldırttığında kitabından yazan Le Champ Ed

1. Tek teori - tek cevap. Spock ve çoğumuz 10'lu yıllarda talep üzerine beslenmeyi yeniden keşfettiğimizde, bu bize hem insancıl hem de makul göründü. Eminim çocuklar acıkınca yemek yedirilir, yorulunca yatırılır, yorulunca da lazımlığa konulurdu.

İnsanları bire bir ve grupları herkesin önünde övün

Sorumluluk Hakkında Ciddi Bir Konuşma kitabından [Aldatılmış beklentiler, tutulmayan sözler ve yanlış davranışlarla ne yapılmalı] yazar patterson köri

İnsanları bire bir, grupları herkesin önünde övün. Her ödül töreninin asıl fikri, meslektaşların ve arkadaşların önünde gösteriş yapmaktır. Ancak araştırma bulgularına göre pek çok

Bana çöle çekilmemi ve Tanrı ile bire bir yaşamamı tavsiye eden bir düşünce aldım.

Otobiyografi kitabından yazar Kavsokalivit Porfiry

Bana çöle çekilip Tanrı ile bire bir yaşamamı öğütleyen düşünceyi kabul ettim. Aklım çoktan çöle kaçtı," diye hatırladı Yaşlı Porfiry. - Sadece yaşlıdan bir kutsama istemek, krakerlerle bir sırt çantası almak, sürekli zikir yapmak için saklanmak kalır.

Mezmur 46. Bir Rab, bir kral, bir halk

Yeni İncil Yorumu 2. Kısım kitabından ( Eski Ahit) yazar Carson Donald

Mezmur 45 Ps. 46, tüm ulusları böyle bir Tanrı'yı ​​yüceltmeye (2), Rab'bi tüm dünyanın Kralı olarak yüceltmeye çağırır. Bunun temeli

39 garip gerçek: dahilerin doğduğu tahmin ediliyor - 10 bin kişiden biri ve nedense 5-10 milyonda biri dahi oluyor

Beyin Geni kitabından yazar Kuzina Svetlana Valerievna

39 garip gerçek: dahilerin doğduğu tahmin edilmektedir - 10 bin kişiden biri ve herhangi bir nedenle 5-10 milyonda biri dahi olur. Bu, bugün, 21. yüzyılın başında, milyar nüfus başına yaklaşık yüz bin kişinin olduğu anlamına gelir. gezegenin tamamı deha düzeyine kadar gelişebilirdi, ama

Genetik- bilim hiçbir şekilde genç değildir, bu konudaki araştırmalar 1865'te Mendel ile başlayıp günümüze kadar birkaç yüzyıldır devam etmektedir. Bir kalıtsal özellik birimi için "gen" terimi ilk olarak Johannsen tarafından 1911'de önerildi ve 1940'larda Tatum ve Beadle tarafından önerilen "bir gen - bir enzim" kavramıyla rafine edildi.

Bu pozisyon, Drosophila sinekleri üzerinde yapılan deneylerde belirlendi, ancak aynı şekilde insanlar için de geçerli; Nihayetinde, tüm varlıkların yaşamı DNA'ları tarafından belirlenir. İnsanlardaki DNA molekülü, diğer tüm organizmalardan daha büyük ve daha karmaşıktır, ancak işlevlerinin özü, tüm canlılar için aynıdır.

Konsept " bir gen - bir enzim Tatum ve Beadle'ın fikirlerinden yola çıkarak ortaya çıkan ” şu şekilde formüle edilebilir:
1. Tüm biyolojik süreçler genetik kontrol altındadır.
2. Tüm biyokimyasal süreçler, aşamalı reaksiyonlar şeklinde gerçekleşir.
3. Her biyokimyasal reaksiyon, nihayetinde farklı bireysel genler tarafından kontrol edilir.
4. Belirli bir gendeki bir mutasyon, hücrenin belirli bir kimyasal reaksiyonu gerçekleştirme yeteneğinde bir değişikliğe yol açar.

O zamandan beri, "bir gen - bir enzim" kavramı biraz genişledi ve şimdi kulağa " bir gen - bir protein". Ayrıca, son araştırma bazı genlerin diğerleriyle işbirliği içinde hareket ederek benzersiz proteinlerin oluşumuyla sonuçlandığını belirtir, yani bazı genler birden fazla proteini kodlayabilir.

insan genomu yaklaşık 3 milyar nükleotit çifti içerir; 50.000 ila 100.000 içerdiğine inanılıyor. Genom deşifre edildikten sonra, sadece yaklaşık 30.000 gen olduğu ortaya çıktı.Bu genlerin etkileşimi, beklenenden çok daha karmaşıktır. Genler, belirli nükleer proteinlerle kombinasyon halinde kromozomlar oluşturan DNA şeritlerinde kodlanır.

genler- sadece DNA segmentleri değil: kodlama dizileri tarafından oluşturulurlar - eksonlar, kodlamayan dizilerle serpiştirilmiş - intronlar. Eksonlar, DNA'nın ifade edilen kısmı olarak, organizmanın en önemli molekülünün sadece küçük bir parçasıdır; çoğu ifade edilmez, intronlar tarafından oluşturulur ve genellikle "sessiz" DNA olarak adlandırılır.

Yaklaşık boyut ve yapı insan genomu aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. İnsan kromozomunun fonksiyonel uzunluğu santimorganit cinsinden ifade edilir. Centimorganide (cm) - mayoz sırasında geçme olasılığının %1 olduğu mesafe. Gen bağlantı analizi, insan genomunun uzunluğunun yaklaşık 3000 cM olduğunu göstermiştir.

Orta kromozom 130 milyon baz çiftinde kodlanmış yaklaşık 1500 gen içerir. Aşağıdaki şekil genomun fiziksel ve fonksiyonel boyutlarını şematik olarak göstermektedir: birincisi nükleotit çiftleri cinsinden, ikincisi ise cM cinsinden hesaplanmıştır. İnsan genomunun çoğu "sessiz" DNA ile temsil edilir ve ifade edilmez.

Açık DNA şablonu Transkripsiyon işleminin bir sonucu olarak, RNA sentezlenir ve ardından protein. Bu nedenle, DNA dizisi, hücrenin fonksiyonel proteinlerinin dizisini tamamen belirler. Tüm proteinler şu şekilde sentezlenir:
DNA => RNA => protein

İnsanların ve diğer memelilerin genetik aparatı, diğer canlı organizmalarınkinden daha karmaşıktır, çünkü memelilerdeki bazı genlerin bölümleri, diğerlerinin parçalarıyla birleştirilebilir. genler, tamamen yeni bir proteinin sentezi veya belirli bir hücresel fonksiyonun kontrolü ile sonuçlanır.

Bu nedenle, bir kişinin, ifade edilen gen miktarını fiilen artırmadan ifade edilen gen sayısını artırması mümkündür. DNA veya mutlak gen sayısı.
Genel olarak, tüm genetik materyalin yaklaşık %70'i ifade edilmez.