Eukaryotik genlarning ekson-intron tashkilotining kashfiyoti va muqobil splayslanish imkoniyati shuni ko'rsatdiki, birlamchi transkriptning bir xil nukleotidlar ketma-ketligi turli funktsiyalarga ega bo'lgan bir nechta polipeptid zanjirlari yoki ularning o'zgartirilgan analoglari sintezini ta'minlashi mumkin. Masalan, xamirturush mitoxondriyalarida sitoxrom b nafas olish fermentini kodlovchi quti (yoki kob) geni mavjud. U ikki shaklda mavjud bo'lishi mumkin: 6400 bp dan iborat "uzun" gen, umumiy uzunligi 1155 bp bo'lgan 6 ta ekzonga ega. va 5 intron. Genning qisqa shakli 3300 bp dan iborat. va 2 intronga ega. Bu aslida birinchi uchta introndan mahrum bo'lgan "uzoq" gen. Genning ikkala shakli ham bir xil darajada yaxshi ifodalangan.

Birinchi ikkita ekzonning birlashtirilgan nukleotidlar ketma-ketligiga va ikkinchi intron nukleotidlarining bir qismiga asoslangan "uzoq" quti genining birinchi introni olib tashlanganidan so'ng, mustaqil protein RNK maturaza uchun shablon hosil bo'ladi (2-rasm). 3.43). RNK maturazasining vazifasi splaysning keyingi bosqichini ta'minlashdan iborat - ikkinchi intronni birlamchi transkriptdan olib tashlash va pirovardida sitoxrom b uchun shablonni hosil qilish.

Yana bir misol - limfotsitlardagi antikor molekulalarining tuzilishini kodlovchi birlamchi transkriptning qo'shilish naqshining o'zgarishi. Antikorlarning membrana shakli C-terminusda aminokislotalarning uzun "dumi" ga ega bo'lib, oqsilning membranada mahkamlanishini ta'minlaydi. Antikorlarning ajraladigan shakli bunday quyruqga ega emas, bu birlamchi transkripsiyadan bu hududni kodlaydigan nukleotidlarni birlashma paytida olib tashlash bilan izohlanadi.

Viruslar va bakteriyalarda bir gen bir vaqtning o'zida boshqa genning bir qismi bo'lishi mumkin bo'lgan vaziyat tasvirlangan yoki ba'zi DNK nukleotidlari ketma-ketligi ikki xil bir-biriga o'xshash genlarning bir qismi bo'lishi mumkin. Masalan, FX174 fag genomining fizik xaritasida (3.44-rasm) B gen ketma-ketligi A geni ichida joylashganligini, E geni esa D gen ketma-ketligining bir qismi ekanligini ko'rish mumkin. fag genomini tashkil etish uning nisbatan kichik o'lchamlari (u 5386 nukleotiddan iborat) va barcha sintez qilingan oqsillardagi aminokislotalar qoldiqlari soni o'rtasidagi mavjud tafovutni tushuntirishga muvaffaq bo'ldi, bu ma'lum bir genom sig'imi uchun nazariy jihatdan ruxsat etilganidan oshadi. Bir-biriga o'xshash genlardan (A va B yoki E va D) sintez qilingan mRNKda turli xil peptid zanjirlarini yig'ish imkoniyati ushbu mRNK ichida ribosoma bog'lanish joylari mavjudligi bilan ta'minlanadi. Bu boshqa peptidning tarjimasini yangi manbadan boshlash imkonini beradi.

B genining nukleotidlar ketma-ketligi ham A genining bir qismi, E geni esa D genining bir qismidir.

L fag genomida bir-biriga o'xshash genlar ham topildi, ular ham ramka o'zgarishi bilan, ham bir xil o'qish ramkasida tarjima qilingan. Ikki xil mRNKni bir xil DNK mintaqasining ikkala komplementar zanjiridan ham transkripsiya qilish mumkinligi ham taxmin qilinadi. Bu DNK molekulasi bo'ylab turli yo'nalishlarda RNK polimeraza harakatini aniqlaydigan promotor hududlarning mavjudligini talab qiladi.

Bir xil DNK ketma-ketligidan turli xil ma'lumotlarni o'qish mumkinligidan dalolat beruvchi tavsiflangan holatlar, bir-biriga o'xshash genlar viruslar va, ehtimol, prokaryotlar genomini tashkil qilishda juda keng tarqalgan element ekanligini ko'rsatadi. Eukariotlarda gen uzilishlari bir xil DNK ketma-ketligiga asoslangan turli peptidlarni sintez qilishga ham imkon beradi.

Bularning barchasini hisobga olgan holda, gen ta'rifiga o'zgartirish kiritish kerak. Shubhasiz, endi gen haqida ma'lum bir oqsilni noyob tarzda kodlaydigan DNKning uzluksiz ketma-ketligi sifatida gapirish mumkin emas. Ko'rinishidan, hozirgi vaqtda "Bir gen - bitta polipeptid" formulasi hali ham eng maqbul deb hisoblanishi kerak, garchi ba'zi mualliflar uni o'zgartirishni taklif qilsalar ham: "Bir polipeptid - bitta gen". Har holda, gen atamasi o'zining kimyoviy tabiatiga ko'ra polinukleotid bo'lgan va polipeptid zanjiri, tRNK yoki rRNKni sintez qilish imkoniyatini belgilaydigan irsiy materialning funktsional birligi sifatida tushunilishi kerak.

Bir gen bir ferment.

1940 yilda J. Beadle va Edvard Tatum tadqiqotning qulayroq ob'ektida - mikroskopik qo'ziqorin Neurospora crassada genlar metabolizmni qanday ta'minlashini o'rganish uchun yangi yondashuvdan foydalanganlar .. Ular mutatsiyalarni olgan; u yoki bu metabolik fermentning faolligi yo'q edi. Va bu mutant qo'ziqorin ma'lum bir metabolitni (masalan, leytsin aminokislotasini) sintez qila olmasligiga olib keldi va faqat ozuqaviy muhitga leysin qo'shilganda yashashi mumkin edi. J.Bidl va E.Tatum tomonidan ishlab chiqilgan “bitta gen – bir ferment” nazariyasi tezda genetiklar orasida keng e’tirofga sazovor bo‘ldi va ularning o‘zi ham Nobel mukofotiga sazovor bo‘ldi.

Usullari. turli metabolik yo'llarni ta'minlovchi fermentlar ta'sirining buzilishiga olib keladigan "biokimyoviy mutatsiyalar" deb ataladigan narsalarni tanlash nafaqat fan, balki amaliyot uchun ham juda samarali bo'ldi. Birinchidan, ular genetika va sanoat mikroorganizmlari seleksiyasining paydo bo'lishiga olib keldi, keyin esa antibiotiklar, vitaminlar, aminokislotalar va boshqalar kabi strategik muhim moddalarni ortiqcha ishlab chiqaradigan mikroorganizmlar shtammlaridan foydalanadigan mikrobiologiya sanoatiga olib keldi.Selektsiya va genetik muhandislik tamoyillari. Haddan tashqari ishlab chiqaruvchilarning shtammlari "bitta gen bitta fermentni kodlaydi" degan tushunchaga asoslanadi. Va bu g'oya ajoyib amaliyot bo'lsa-da, ko'p million dollarlik foyda keltiradi va millionlab odamlarning hayotini (antibiotiklarni) saqlaydi - bu yakuniy emas. Bitta gen faqat bitta ferment emas.

Birinchi tadqiqot. 1902 yilda Garrod alkaptonuriyadagi genetik nuqsonning organizmning gomogentis kislotasini parchalay olmasligi bilan bog'liqligini ta'kidlaganidan so'ng, bu buzilishning o'ziga xos mexanizmini tushuntirish juda muhim edi. O'shandan beri metabolik reaktsiyalar fermentlar tomonidan katalizlanganligi allaqachon ma'lum edi, bu alkaptonuriyaga olib keladigan ba'zi fermentlarning buzilishi deb taxmin qilish mumkin edi. Bunday gipotezani Driesch (1896 yilda) muhokama qilgan. Buni Xelden (1920, qarang) va Garrod (1923) ham ifodalagan. Biyokimyasal genetika rivojlanishining muhim bosqichlari Kuhn va Butenandtning tegirmon kuyalarida ko'z rangini o'rganish bo'yicha ishlari bo'ldi. Efesiya kuhniella va Beadle va Ephrussi tomonidan shunga o'xshash tadqiqotlar Drosophila(1936). Ushbu kashshof ishlarda genlarning ta'sir qilish mexanizmlarini yoritish uchun ilgari genetik usullar bilan o'rganilgan hasharotlar mutantlari tanlangan. Biroq, bu yondashuv muvaffaqiyatga olib kelmadi. Muammo juda murakkab bo'lib chiqdi va uni hal qilish uchun quyidagilar zarur edi:

1) eksperimental o'rganish uchun qulay bo'lgan oddiy model organizmni tanlash;

2) genetik jihatdan aniqlangan belgilarning biokimyoviy asosini emas, balki biokimyoviy belgilarning genetik asosini izlash. Ikkala shart ham 1941 yilda Beadle va Tatum tomonidan bajarilgan (shuningdek, Bidl 1945 ga qarang).

Beadle va Tatum modeli. Ularning maqolasi shunday boshlandi:

"Fiziologik genetika nuqtai nazaridan, organizmning rivojlanishi va faoliyatini quyidagicha qisqartirish mumkin. murakkab tizim qandaydir tarzda genlar tomonidan boshqariladigan kimyoviy reaktsiyalar. Bu genlar ... o'zlari fermentlar vazifasini bajaradi yoki ularning o'ziga xosligini aniqlaydi deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri. Ma'lumki, genetik fiziologlar odatda fiziologik va biokimyoviy tadqiqotlarni o'tkazishga harakat qilishadi kimyoviy asoslar allaqachon ma'lum bo'lgan irsiy xususiyatlar. Ushbu yondashuv ko'plab biokimyoviy reaktsiyalar ma'lum genlar tomonidan boshqarilishini aniqlashga imkon berdi. Bunday tadqiqotlar fermentlar va genlarning o'ziga xoslik tartibida bir xil ekanligini ko'rsatdi. Biroq, bu yondashuvning doirasi cheklangan. Eng jiddiy cheklov shundaki, bu holda, o'limga olib keladigan ta'sirga ega bo'lmagan va shuning uchun organizm hayoti uchun juda muhim bo'lmagan reaktsiyalar bilan bog'liq bo'lgan irsiy belgilar tadqiqotchilarning nuqtai nazariga tushadi. Ikkinchi qiyinchilik ... muammoga an'anaviy yondashuv tashqi ko'rinadigan belgilardan foydalanishni o'z ichiga oladi. Ularning ko'pchiligi biokimyoviy reaktsiyalar tizimiga asoslangan morfologik o'zgarishlar bo'lib, ularni tahlil qilish juda qiyin.

Bu mulohazalar bizni quyidagi xulosaga olib keldi. O'qish umumiy muammo rivojlanish va metabolizmni belgilaydigan biokimyoviy reaktsiyalarning genetik nazorati yordamida amalga oshirilishi kerak umumiy qabul qilinganga qarama-qarshi protsedura: Ma'lum bo'lgan irsiy belgilarning kimyoviy asoslarini aniqlashga harakat qilish o'rniga, uni aniqlash kerak genlar ma'lum biokimyoviy reaktsiyalarni nazorat qiladimi va ular buni qanday qiladi. Askomitset neyrosporasi ushbu yondashuvni amalga oshirishga imkon beradigan xususiyatlarga ega va shu bilan birga, genetik tadqiqotlar uchun qulay ob'ekt bo'lib xizmat qiladi. Shuning uchun bizning dasturimiz ushbu organizmdan foydalanishga asoslangan. Biz rentgen nurlarining ta'siri ba'zi kimyoviy reaktsiyalarni boshqaradigan genlarda mutatsiyaga olib kelishidan kelib chiqdik. Aytaylik, ma'lum bir muhitda omon qolish uchun organizm qandaydir ishlarni amalga oshirishi kerak kimyoviy reaksiya, keyin bu qobiliyatdan mahrum bo'lgan mutant bu sharoitda yaroqsiz bo'ladi. Biroq, agar genetik jihatdan bloklangan reaktsiyaning hayotiy mahsuloti qo'shilgan muhitda o'stirilsa, uni saqlab qolish va o'rganish mumkin.

4 Genlarning harakati 9

Keyinchalik, Beadle va Tatum eksperiment dizaynini tasvirlaydi (4.1-rasm). To'liq muhit tarkibiga agar, noorganik tuzlar, solod ekstrakti, xamirturush ekstrakti va glyukoza kiradi. Minimal muhitda faqat agar, tuzlar, biotin va uglerod manbai mavjud edi. To'liq muhitda o'sgan va minimal muhitda o'smagan mutantlar eng batafsil o'rganildi. Mutantlarning har birida sintezi buzilgan birikmani yaratish uchun minimal agarga to'liq muhitning alohida komponentlari qo'shildi.

Shu tarzda, ma'lum o'sish omillarini: piridoksin, tiamin va para-aminobenzoy kislotasini sintez qila olmaydigan shtammlar ajratildi. Bu nuqsonlar ma’lum lokuslardagi mutatsiyalar bilan bog‘liq ekanligi isbotlangan. Ish neyrosporlar, bakteriyalar va xamirturushlar bo'yicha ko'plab tadqiqotlarning boshlanishi bo'lib, unda individual metabolik bosqichlar va o'ziga xos ferment buzilishlari uchun mas'ul bo'lgan "genetik bloklar" o'rtasida yozishmalar o'rnatildi. Ushbu yondashuv tezda tadqiqotchilar uchun metabolik yo'llarni ochish vositasiga aylandi.

"Bir gen - bitta ferment" gipotezasi kuchli eksperimental tasdiqni oldi. Keyingi o'n yilliklar ishi ko'rsatganidek, u hayratlanarli darajada samarali bo'ldi. Buzuq fermentlar va ularning normal variantlarini tahlil qilish tez orada ferment funktsiyasining o'zgarishiga olib keladigan genetik kasalliklar sinfini aniqlashga imkon berdi, garchi oqsilning o'zi hali ham aniqlansa va immunologik xususiyatlarni saqlab qoldi. Boshqa hollarda, ferment faolligining optimal harorati o'zgargan. Ba'zi variantlarni umumiy tartibga solish mexanizmiga ta'sir qiluvchi va natijada butun fermentlar guruhining faolligini o'zgartiradigan mutatsiya bilan izohlash mumkin. Bunday tadqiqotlar operon tushunchasini o'z ichiga olgan bakteriyalarda gen faolligini tartibga solish kontseptsiyasini yaratishga olib keldi.

10 4. Genlarning harakati

Odamlarda fermentativ buzilishlarning birinchi misollari. Enzimatik buzilish ko'rsatilishi mumkin bo'lgan birinchi irsiy odam kasalligi bu retsessiv meros usuli bilan methemoglobinemiya edi (Gibson va Xarrison, 1947; Gibson, 1948) (25080). Bunday holda, shikastlangan ferment NADH - qaram methemoglobin reduktaza hisoblanadi. Metabolik nuqsonlar bilan bog'liq bo'lgan inson kasalliklari guruhini tizimli ravishda o'rganishga birinchi urinish 1951 yilda qilingan. Glikogenni saqlash kasalligini o'rganishda Korilar Gierke kasalligi (23220) deb tashxis qo'yilgan patologik holatning o'nta holatidan sakkiztasida jigar glikogenining tuzilishi normal variant ekanligini va ikkita holatda u aniq buzilganligini ko'rsatdi. . Bundan tashqari, ortiqcha to'plangan jigar glikogenini to'g'ridan-to'g'ri shakarga aylantira olmasligi aniq edi, chunki bemorlar gipoglikemiyaga moyil. Jigarda glikogenni glyukozaga aylantirish uchun ko'plab fermentlar kerak. Ulardan ikkitasi, amil-1,6-glyukozidaza va glyukoza-6-fosfataza ferment tizimining mumkin bo'lgan nuqsonli elementlari sifatida o'rganish uchun tanlangan. Glyukoza-6fosfatdan fosfat chiqishi jigar homogenatlarida turli pH qiymatlarida o'lchandi. Natijalar rasmda keltirilgan. 4.2. Oddiy jigarda yuqori faollik pH 6-7 da tegmaslik bilan topilgan. Sirozda jiddiy jigar disfunktsiyasi faollikning biroz pasayishi bilan bog'liq. Boshqa tomondan, o'limga olib keladigan Gierke kasalligi bo'lsa, fermentning faolligini umuman aniqlab bo'lmadi; xuddi shunday natija ikkinchi o'xshash bemorni tekshirishda olingan. Kamroq og'ir alomatlari bo'lgan ikkita bemorda faollikning sezilarli darajada pasayishi kuzatildi.

Gierke kasalligining o'limga olib keladigan bu holatlarida glyukoza-6-fosfataza etishmovchiligi mavjud degan xulosaga keldi. Biroq, engilroq holatlarning ko'pchiligida bu fermentning faolligi jigar sirroziga qaraganda past bo'lmagan va faqat ikkita bemorda u biroz pastroq bo'lgan (4.2-rasm).

Kori turmush o'rtoqlarining fikriga ko'ra, mushak to'qimalarida glikogenning g'ayritabiiy to'planishi glyukoza-6-fosfataza etishmovchiligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin emas, chunki bu ferment mushaklarda yo'q va normaldir. Mushak glikogenozining mumkin bo'lgan izohi sifatida ular amilo-1,6-glyukozidaza faolligining buzilishini taklif qilishdi. Tez orada bu bashorat tasdiqlandi: Forbes yurak va skelet mushaklari bilan bog'liq bo'lgan glikogenni saqlash kasalligining klinik ahamiyatli holatlaridan birida bunday nuqsonni aniqladi. Endi biz

4. Genlarning harakati 11

ma'lum katta raqam glikogenni saqlash kasalligida fermentativ nuqsonlar.

Ushbu kasallikning turli shakllari namoyon bo'lish darajasida bir oz farq qilsa-da, ular orasida klinik jihatdan juda ko'p umumiylik mavjud. Bitta istisno bilan ularning barchasi avtosomal retsessiv tarzda meros bo'lib o'tadi. Agar fermentativ nuqsonlar aniqlanmagan bo'lsa, glikogen to'planishi patologiyasi og'irlik darajasi, simptom tafsilotlari va o'lim vaqti bo'yicha xarakterli oila ichidagi korrelyatsiyaga ega bo'lgan yagona kasallik sifatida qaraladi. Shunday qilib, bizda faqat fenotipni o'rganish asosida taxmin qilinishi mumkin bo'lgan genetik heterojenlik (3.3.5-sek.) biokimyoviy darajadagi tahlil bilan tasdiqlangan misolga egamiz: fermentativ faollikni o'rganish imkon berdi. maxsus genlarni aniqlang.

Keyingi yillarda fermentativ nuqsonlarni tadqiq qilish sur'ati oshdi va MakKusik o'zining "Odamda Mendel merosi" (1983) kitobining oltinchi nashrida tasvirlagan 588 aniqlangan retsessiv autosomal genlar uchun 170 dan ortiq holatda o'ziga xos fermentativ kasalliklar aniqlandi. Bu boradagi yutuqlarimiz bevosita molekulyar genetika tushunchalari va usullarining rivojlanishi bilan bog‘liq.

Odamlarda fermentativ buzilishlarni o'rganishning ayrim bosqichlari. Biz ushbu davom etayotgan jarayonning eng muhim bosqichlarini taqdim etamiz: 1934 yilda Völling fenilketonuriyani aniqladi.

1941-yil Bidl va Tatum bir gen-bir ferment gipotezasini shakllantirdilar 1948-yil Gibson inson kasalligidagi fermentativ buzilishning birinchi holatini tasvirlab berdi (retsessiv methemoglobinemiya).

1952 yil Kori Gierke kasalligida glyukoza-6-fosfataza etishmovchiligini aniqladi.

1953 yil Jervis fenilketonuriyada fenilalanin gidroksilaza yo'qligini ko'rsatdi. Bikel, fenilalanin miqdori past bo'lgan dietani qabul qilish orqali fermentativ buzilishni engillashtirishga qaratilgan birinchi urinish haqida xabar berdi.

1955 yil Smithies kraxmalli gel elektroforez texnikasini ishlab chiqdi

1956 yil Carson va boshqalar qo'zg'atilgan gemolitik anemiya holatida glyukoza-6-fosfat dehidrogenaza (G6PD) nuqsonini aniqladilar.

1957 yil Kalkar va boshqalar galaktozemiyadagi enzimatik etishmovchilikni tavsiflab, odamlar va bakteriyalarda bir xil fermentativ buzilish mavjudligini ko'rsatdilar.

1961 yil Krut va Vaynberg ekilgan fibroblastlarda in vitro galaktozemiyada ferment nuqsonini ko'rsatdilar.

1967 yil Sigmiller va boshqalar Lesch-Nyhan sindromida gipoksantin-guanin fosforiboziltransferaza (HPRT) nuqsonini aniqladilar.

1968 Kleaver kseroderma pigmentozasida eksizyon tuzatish buzilishini tasvirlab berdi

1970 yil Noyfeld mukopolisakkaridozlarda fermentativ nuqsonlarni aniqladi, bu esa mukopolisaxaridlarning parchalanish yo'llarini aniqlash imkonini berdi.

1974 Braun va Goldshteyn oilaviy giperkolesterolemiyada gidroksimetilglutaril-KoA reduktazaning genetik jihatdan aniqlangan ortiqcha ishlab chiqarilishi bu ferment (HMG) faoliyatini modulyatsiya qiluvchi membranada joylashgan past zichlikdagi lipoprotein retseptorlaridagi nuqson bilan bog‘liqligini ko‘rsatdi.

1977 Sly va boshqalar mannoz-6-fosfat (lizosomal fermentlarning tarkibiy qismi sifatida) fibroblast retseptorlari tomonidan tan olinishini ko'rsatdi. Qayta ishlashning genetik nuqsoni lizosomal fermentlarning bog'lanishiga to'sqinlik qiladi, natijada sitoplazmaga chiqishi va keyinchalik plazmaga sekretsiyasi (I-hujayra kasalligi) buziladi.

12 4. Genlarning harakati

1980 yil Psevdogipoparatiroidizmda retseptor va siklaza birikmasini ta'minlovchi oqsildagi nuqson aniqlandi.

Bu 1941 yilda sodir bo'lgan. "Birinchi genetik" romantik nomli qo'ziqorin bo'lib chiqdi - neyrospor. Bu haqiqatan ham yoqimli eshitiladimi? Bundan tashqari, neyrospora tashqi ko'rinishida juda jozibali. Qo'ziqorin mitseliyasini kuchli kattalashtiruvchi stakan ostiga qo'ying va hayratda qoldiring: nozik shaffof dantel ... Siz tabiatning mukammal yaratilishiga qoyil qolgan holda, sinov naychasida o'stirilgan qo'ziqorinni tomosha qilishingiz mumkin. Faqat amerikalik genetiklar Bidl va Tatum unga mahalliy tabiat faylasuflari sifatida emas, balki tadqiqotchi sifatida qarashgan. Noziklikdagi olimlar genetika uchun ishlashi uchun qo'ziqorin tuzilishini bilib oldilar. Va bu meni xursand qildi. Neyrospora gaploid organizmdir. U faqat 7 ta xromosomaga ega oddiy hayot qo'ziqorin mitseliyasida qo'sh to'plamli hujayralar mavjud emas. Bu shuni anglatadiki, agar qo'ziqorinda mutant gen paydo bo'lsa, uning oqibatlari juda tez orada paydo bo'ladi - axir, neyrosporada ikkinchi dominant gen yo'q!

Lekin bu hammasi emas. Neyrosporalarda siz ... rivojlanishning jinsiy bosqichini topishingiz mumkin. Hayotning ma'lum bir davrida qo'ziqorin mitseliyasida maxsus, "ayol" hujayralar paydo bo'ladi. Ular, barcha mitselial hujayralar singari, haploiddir, lekin ulardan farqli o'laroq, ular "erkak" rolini o'ynaydigan boshqa hujayralar bilan birlasha oladi. Shunday qilib, ikkita xromosoma to'plamiga ega diploid hujayra mavjud. Hozir ularning soni 14 taga yetdi.

Dastlab bunday hujayraning yadrolari birlashmaydi va u bir necha marta mitotik tarzda bo'linib, mitseliyda diploid hujayralar orolini hosil qiladi. Aytgancha, bu orol hayvonlar va o'simliklarning ko'p hujayrali diploid organizmini yaratishda tabiatning "qoralama versiyasi" bo'lishi mumkinmi?

Ammo diploid hujayralardan birida yadrolar birlashadi. Bunda yadroda kesishish va reduksion bo'linish jarayoni sodir bo'ladi. Bir so'z bilan aytganda, hujayra meiozning ikkita bo'linishini amalga oshiradi, shundan so'ng to'rtta haploid hujayra hosil bo'ladi. Ular safdagi askarlar singari qobiqda aynan bir qatorda joylashgan. Keyin har bir hujayra yana mitotik tarzda bo'linadi va tamom. Natijada 8 ta hujayra hosil bo'ladi (ular askosporlar deb ataladi), ular qobiq bilan qoplangan.

Endi tasavvur qilaylik, ona hujayraning genlaridan birida “muammo” yuz berdi – u mutatsiyaga uchradi. Yadrolar birlashgandan keyin sodir bo'ladigan kesishgandan so'ng, ikkita gibrid hujayra rivojlanadi va mutant gen ulardan biriga tushadi. Bunday hujayra ham nasl beradi - to'rtta askospora. Xaltada ikkita genetik jihatdan farq qiluvchi askosporalar mavjud. Ular orasida mutantlar bor yoki yo'qligini qanday aniqlash mumkin? Beadle va Tatum shunday qilishdi. Ular qopdan askosporalarni tanlab olish va ularni birma-bir ozuqaviy muhitga ekishni o'rgandilar. Har bir askosporadan mitotik bo'linishlarning butun tsiklidan so'ng mitseliy o'sadi - uning bevosita avlodi. Agar mitseliyalarning xossalarini turli askosporalardan solishtirsak, ular orasida mutant va oddiylarini ajratib ko'rsatishimiz mumkin.

Bu erda neyrosporlarning yana bir ajoyib sifati haqida gapirish kerak.

U juda oddiy va ozuqa moddalari kam, "minimal" yoki "och" deb ataladigan muhitda yaxshi o'sadi (bir nechta noorganik tuzlar, glyukoza, ammiakli selitra va vitamin biotin). Ushbu mahsulotlardan oddiy qo'ziqorin biotindan tashqari barcha kerakli aminokislotalar, oqsillar, uglevodlar va vitaminlarni sintez qiladi.

Ammo olimlar ultrabinafsha yoki rentgen nurlari bilan genlardan birini "urdilar" va u mutantga aylandi. Agar biron bir muhim aminokislotalarni sintez qilish qobiliyati u bilan bog'liq bo'lsa, bu darhol namoyon bo'ladi: ba'zi askosporlar - ayol hujayraning avlodlari ochlik muhitida o'sishni to'xtatadi. Va qo'ziqorinning yuzlab avlodlarini kutmang. Axir, askosporada buzilgan funktsiyani qoplaydigan ikkinchi gen yo'q: uning avlodlari, yuqorida aytib o'tganimizdek, haploiddir, ya'ni u faqat bitta xromosoma to'plamini o'z ichiga oladi.

Qaysi hayotiy funktsiyaga ta'sir qilishini aniqlash uchun qoladi. Beadle va Tatum o'z navbatida ochlik muhitiga turli xil aminokislotalar, vitaminlar, tuzlar va boshqalarni qo'shishga va u erda askosporlarning butun podalarini ekishga qaror qilishdi. Nihoyat! Askosporalardan biri argininli ochlik muhitida, ikkinchisi triptofanli muhitda unib chiqqan. Bu shuni anglatadiki, birinchisi o'smagan, chunki u argininning bitta molekulasini, ikkinchisi - triptofanni yaratishga qodir emas edi. Faqat bitta sabab bor - askospora xromosomasida triptofan sintezini "boshqaruvchi" gen ta'sir qiladi. Xuddi shunday, Bidl va Tatum hayotiy biokimyoviy reaktsiyalarni boshqaradigan 100 ta alohida genda mutatsiyani tashuvchi 380 mutant (!) ni topdilar.

Va bu erda qiziq narsa. Har bir gen uchun bir nechta mutantlar topilgan. Shunday qilib, triptofan sintezi uchun mas'ul bo'lgan gen 30 mutantni tashkil etdi. Va ularning hammasi bir xilmi? Har bir insonning triptofanni sintez qilish qobiliyati genning bir nuqtasida buzilganmi? Bu savolga javob berish uchun olimlar barcha 30 mutantni bir-biri bilan kesib o'tishdi.

Ushbu tajribalarda mutantlar ikki guruhga bo'lingan. Birinchi guruh mutantlari ikkinchi guruh mutantlarini krossingoverda oʻzaro toʻldirdi. Natijada askosporalar orasidan triptofanni sintez qiluvchi yovvoyi turdagi * rekombinantlar topildi. Bu shuni anglatadiki, triptofan sintezida ikkita gen ishtirok etishi kerak: birinchi guruh mutantlarida bitta gen, ikkinchi guruh mutantlarida ikkinchisi ta'sir qiladi. Ammo bu genlar nimani nazorat qiladi?

* (Bu mutatsiyalar bilan o'zgarmas turning nomi, tabiiy sharoitda eng keng tarqalgan.)

Triptofan o'rniga serin va indol qo'shilsa, ikkala guruh mutantlari o'sdi va muhitda triptofan paydo bo'ldi. Bu shuni anglatadiki, barcha mutantlar indol va seriyalarni triptofanga aylantirishi mumkin. Bundan xulosa: indol va seriyalar tirik hujayradagi biosintez zanjirida triptofanning kashshoflaridir.

Ushbu faraz ushbu funksiya bloklangan mutant topilganda tasdiqlandi. U yovvoyi neyrosporlar kabi triptofan sintetaza fermentini ishlab chiqarmadi.

Birinchi guruh mutantlari ikkinchi guruh mutantlarining o'sishini rag'batlantiruvchi moddani sintez qilishga ham qodir edi. Ushbu modda antranilik kislota bo'lib chiqdi, u indol kashshofi sifatida ishlaydi. Demak, birinchi guruh mutantlarida antranilik kislotaning indolga aylanish reaksiyasi buziladi, ikkinchi guruh mutantlari esa antranilik kislotani sintez qila olmaydi, lekin uni indolga aylantira oladi.

Ushbu ma'lumotlarga asoslanib, tirik hujayralardagi triptofanni sintez qilish usuli topildi: antranilik kislota indolga aylanadi. Indol serin bilan birlashadi va triptofan sintetaza fermenti ta'sirida triptofanga aylanadi. Triptofan sintezida kamida uchta gen ishtirok etadi, ularning har biri fermentlarni ishlab chiqarish uchun javobgardir. Bu genlarni chatishtirish reaksiyalarida neyrospora xromosomasida xaritalash mumkin.

Shunday qilib, 1941 yilda tabiatshunoslik tarixida birinchi marta olimlar xromosomada oqsillar - fermentlar sintezi uchun mas'ul bo'lgan genlarni topdilar. Beadle va Tatum o'zlarining tadqiqotlari xulosalarini quyidagicha shakllantirdilar: "Bir gen - bitta ferment". Hujayra genlari uning metabolik reaksiyalarni katalizlovchi barcha fermentlarining sintezini boshqaradi va har bir gen faqat bitta fermentni boshqaradi, deb faraz qilinadi.

Agar siz bu haqda o'ylab ko'rsangiz, bu gipotezaning doirasi uning nomidan ko'ra ancha kengroq ekanligini tasavvur qilishingiz mumkin. Haqiqatdan ham. Bilamizki, barcha fermentlar oqsildir. Ammo, aslida, fermentlardan tashqari, organizmda ferment bo'lmagan oqsillar mavjud. Bular gemoglobin, antikorlar va boshqalar. Ularning sintezi uchun ma'lumotlar qayerda saqlanadi? Xromosoma genlarida ham. Shuning uchun ham “Bir gen – bitta ferment” gipotezasi hozir shunday yangraydi: “Bir gen – bitta oqsil”, yoki hatto: “Bir gen – bitta gulipeptid zanjiri”.

1941 yilgacha genetika va biokimyo alohida fanlar bo'lib, har biri o'z imkoniyatlaridan kelib chiqib, hayot sirlari kalitini topishga harakat qildi: genetiklar genlarni, biokimyogarlar fermentlarni kashf etdilar. Amerikalik olimlar Bidl, Tatum va Brennerning tajribalari hayotning bu ikki birligini bir-biriga bog'lab, genetika va biokimyoning hamjihatligi va shu bilan birga biologiyaning butun tarixida teng bo'lmagan bilim taraqqiyotiga asos soldi. . Gen ma'lum bir oqsil sintezini boshqaradigan o'ziga xos birlik sifatida paydo bo'ldi. Bu tadqiqotning sifat jihatidan yangi darajasi edi.

Neyrosporlar bilan o'tkazilgan tajribalar olimlarni ilhomlantirdi, ammo hali ham savollarga javob berish kerak edi: gen nima? U qanday materialdan qilingan? Protein sintezini qanday tartibga soladi?

Genetika tabiatning bu jumboqlarini faqat bakteriyalar shohligida izlay boshlaganidan keyin ochdi. Ammo genetik tajribalarning yangi qahramonlari haqidagi hikoyani boshlashdan oldin, nihoyat, ular bilan yaqinroq tanishishimiz kerak.

bitta gen - bitta ferment nazariyasi- "bitta gen - bitta ferment" nazariyasi.

Faqat bitta ferment bitta gen tomonidan kodlanishi mumkinligi haqidagi tushuncha; bu nisbat "bitta gen - bitta polipeptid" nazariyasida qat'iyroq aks ettirilgan, chunki bitta ferment geteropolimer bo'lishi mumkin va turli genlar tomonidan kodlangan polipeptid zanjirlarini o'z ichiga oladi.

(Manba: "Genetik atamalarning inglizcha-ruscha izohli lug'ati". Arefiev V.A., Lisovenko L.A., Moskva: VNIRO nashriyoti, 1995 yil)

• - bitta gen - bitta polipeptid gipotezasi - "bir gen - bitta polipeptid" nazariyasi ...
• - "bitta gen - bitta oqsil" nazariyasi. "Bir gen, bitta polipeptid" gipotezasi ...

  Molekulyar biologiya va genetika. Izohli lug'at

• - "bitta gen - bitta polipeptid" nazariyasi. "Bir gen, bitta polipeptid" gipotezasi ...

  Molekulyar biologiya va genetika. Izohli lug'at

• - bitta ferment - ikkita gen nazariyasi - "bir ferment - ikkita gen" nazariyasi ...

  Molekulyar biologiya va genetika. Izohli lug'at

• - Chorshanba. Butun dunyoda barmoqdek yolg‘izman, na xotinim, na bolalarim, na qoziq, na hovlim, na boshpana, na qaraydigan... Saltikov. Viloyat nuqtalari. 5. Rojdestvo daraxti. Chorshanba Shunday qilib, men skudelnitsadagi Xudo kabi yashayman ...

  Mishelsonning izohli-frazeologik lug'ati

• - Shoir Aleksey Fedorovich Merzlyakovning "Teksi vodiy orasida" she'ridan, keyinchalik mashhur qo'shiqning so'ziga aylandi: Yassi vodiy orasida, Silliq balandlikda qudratli eman o'sadi ...

  Qanotli so'zlar va iboralar lug'ati

• - Birinchi so'zlovchi hech narsada farqni sezishni xohlamaydi. Suhbatdosh bu pozitsiyaga aniq rozi emas ...

  Xalq frazeologiyasi lug'ati

• - Bitta tayoq, ikkita tor .... - bu ko'pincha ibtidoiy musiqa deb ataladi, yomon musiqiy asboblar. Qizlar haqida - bu qofiya uchun ...

  Xalq frazeologiyasi lug'ati

• - qarang, ular aka va opa kabi yashaydilar ...
• - Sm....

  IN VA. Dal. Rus xalqining maqollari

• - Sm....

  IN VA. Dal. Rus xalqining maqollari

• - HAYOTni ko'ring -...

  IN VA. Dal. Rus xalqining maqollari

• - Biri sakraydi, biri yig'laydi va yolg'iz ...

  IN VA. Dal. Rus xalqining maqollari

• - Qarang ROSE -...

  IN VA. Dal. Rus xalqining maqollari

• - Bir yuz bir aka-uka, barchasi bir qatorda, bir-biriga bog'langan holda turishadi ...

  IN VA. Dal. Rus xalqining maqollari

• - Kuyovni ko'ring -...

  IN VA. Dal. Rus xalqining maqollari

kitoblarda "bir gen - bitta ferment nazariyasi"

Epilog Bir bola, bitta o'qituvchi, bitta darslik, bitta qalam...

Epilog Bir bola, bitta o'qituvchi, bitta darslik, bitta qalam... Birmingem, avgust 2013 yil Mart oyida bizning oilamiz Birmingem markazidagi kvartiradan sokin yashil ko'chada ijaraga olgan uyimizga ko'chib o'tdi. Ammo hammamiz bu bizning vaqtinchalik uyimiz ekanligini his qilamiz. Bizning uy

48. Yakkama-yakka TAQDIMGA TAYYORLANGANINGIZDA KO'ZINGIZ OLDIDA TUTISH KERAK O'N NUQTA

48. Yakkama-yakka taqdimotga tayyorgarlik ko'rayotganda ko'z oldingizda ushlab turishingiz kerak bo'lgan o'n nuqta Ko'pgina sotuvchilar faqat yakkama-yakka ishlaydilar.Bu yo'l bilan yashash uchun katta mahorat talab etiladi. Va eng muhimi, hech qachon

2-BOB Izolyatsiya qilingan shaxsning iqtisodiy holati

2-BOB Izolyatsiya qilinganlarning iqtisodiy ahvoli

Birga-bir biznes modellari: TOM'S nafaqat poyabzal, balki quyoshdan saqlaydigan ko'zoynak hamdir

Yagona biznes modellari: TOM'S nafaqat poyabzal, balki quyoshdan saqlaydigan ko'zoynak hamdir

e) Samogitiyaliklarning salibchilar bilan yakkama-yakka jangi va Durba jangi

muallif Gudavichius Edvardas

e) Samogitiyaliklarning salibchilar bilan yakkama-yakka kurashi va Durba jangi Mindaugas va Livon ordeni oʻrtasidagi kelishuvlar Litva yerlarining konfederativ aloqalarini parchalab tashladi. Samogitiyaliklar yolg'iz qolishdi. Tevton ordeni rahbariyati Eberxardt Zaneni Livoniyaga yuborib, uning oldiga qo'ydi.

Ruslar, ukrainlar, belaruslar - bir til, bir jins, bir qon

Muallifning kitobidan

Ruslar, ukrainlar, belaruslar - bir til, bir jins, bir qon Xalqni zaiflashtirish, qon to'kishning eng oson yo'li nima? Javob oddiy va asrlar davomida tasdiqlangan. Xalqni zaiflashtirish uchun uni bo‘laklarga bo‘lib, bo‘laklarga bo‘lib, shakllangan qismlarni alohida, mustaqil, mustaqil ekanligiga ishontirish kerak.

Qolgan yagona narsa - boshqarishni boshlash ... Bir vaqtning o'zida bir kishi, bir vaqtning o'zida bir kun

Muallifning kitobidan

Qolgan yagona narsa - boshqarishni boshlash... Bir vaqtning o'zida bir kishi, bir vaqtning o'zida bir kun Agar siz barcha kerakli tayyorgarlikni bajargan bo'lsangiz, unda siz har bir qo'l ostidagilar bilan muntazam suhbatlarni boshlashga tayyorsiz.Birinchi uchrashuvdan oldin, boshqaruv manzarasini qayta o‘qib tayyorlang.Yozing

PS4 ishga tushdi, Xbox One yo'lda: hammaga qarshi bitta yoki ikkitasi? Evgeniy Zolotov

"Computerra Digital Magazine No. 200" kitobidan muallif Computerra jurnali

PS4 ishga tushdi, Xbox One yo'lda: hammaga qarshi bitta yoki ikkitasi? Evgeniy Zolotov 2013-yil 18-noyabrda eʼlon qilindi. Oʻyin konsollari urushidagi uzoq davom etgan sulh tugadi: juma kuni AQShda Sony PlayStation 4 va uning asosiy raqibi Xbox One sotuvlari 2013-yildan boshlab boshlandi.

Birinchi yondashuv: Bitta mahsulot egasi - bitta orqada qolish

Scrum va XP kitobidan: oldingi chiziqdan eslatmalar muallif Kniberg Henrik

Vaziyat №1 Siz va gopnik yuzma-yuz. Nima bo'lganiga guvohlar yo'q.

Qo'lda pichoq kitobidan [Milliy o'zini o'zi himoya qilishning huquqiy xususiyatlari] muallif Gernet Viktor

Vaziyat №1 Siz va gopnik yuzma-yuz. Voqea sodir boʻlganiga guvohlar yoʻq.I.Gopnik jarohatlangan, ammo tirik qolgan.Agar qurbon haqiqatan ham soʻzning toʻgʻri maʼnosida gopnik boʻlsa (boʻyicha). ko'rinish, xulq-atvori va xarakterli jargon, bu bilan belgilanadi

1. Bitta nazariya - bitta javob.

Farzandingiz sizni aqldan ozdirganda kitobidan Le Champ Ed tomonidan

1. Bitta nazariya - bitta javob. Doktor Spok va ko'pchiligimiz 10-yillarda talab bo'yicha ovqatlanishni qayta kashf qilganimizda, bu bizga ham insoniy, ham oqilona tuyuldi. Ishonchim komilki, bolalar och qolganda ovqatlanardilar, charchaganlarida yotqizdilar va qozonga qozon qo'ydilar.

Odamlarni birma-bir maqtang, hammaning oldida guruhlar

Mas'uliyat haqida jiddiy suhbat kitobidan [Aldangan umidlar, buzilgan va'dalar va noto'g'ri xatti-harakatlar bilan nima qilish kerak] muallif Patterson Karri

Odamlarni yakkama-yakka va hammaning oldida guruhlarni maqtash Bu tavsiya odatda tashkilotlarda sodir bo'ladigan narsaga ziddir. Har bir taqdirlash marosimining g'oyasi hamkasblar va do'stlar oldida o'zini ko'rsatishdir. Biroq, tadqiqot natijalariga ko'ra, ko'p

Menga cho'lda nafaqaga chiqishni va Xudo bilan birga yashashni maslahat beradigan fikr keldi.

Avtobiografiya kitobidan muallif Kavsokalivit Porfiry

Men sahroga nafaqaga chiqishni va Xudo bilan yakkama-yakka yashashni maslahat bergan fikrni qabul qildim. Mening aqlim allaqachon sahroga qochib ketgan, - deb eslaydi oqsoqol Porfiri. - Faqat oqsoqoldan duo so'rash, kraker bilan sumka olish, doimiy qo'shiq aytish uchun yashirish qoladi.

Zabur 46. Bir Rabbiy, bir shoh, bir xalq

Yangi Muqaddas Kitob sharhi kitobining 2-qismidan ( Eski Ahd) muallif Karson Donald

Zabur 45 Ps. 46 barcha xalqlarni shunday Xudoni ulug'lashga (2), Rabbiyni butun yerning Shohi sifatida ulug'lashga chaqiradi. Buning uchun asos

39 g'alati fakt: hisob-kitoblarga ko'ra daholar tug'iladi - har 10 ming kishidan biri va negadir 5-10 milliondan biri dahoga aylanadi.

"Miya geni" kitobidan muallif Kuzina Svetlana Valerievna

39 g'alati fakt: hisob-kitoblarga ko‘ra, daholar har 10 ming kishidan biri tug‘iladi va negadir 5-10 milliondan bittasi dahoga aylanadi.Bu shuni anglatadiki, bugun, 21-asr boshlarida har milliard aholiga taxminan yuz ming kishi to‘g‘ri keladi. sayyoramiz daho darajasiga qadar rivojlanishi mumkin edi, lekin

Genetika- fan hech qanday yosh emas, bu boradagi izlanishlar bir necha asrlar davomida, 1865 yilda Mendeldan boshlab, hozirgi kungacha davom etib kelmoqda. Irsiy xususiyat birligi uchun "gen" atamasi birinchi marta 1911 yilda Iogannsen tomonidan taklif qilingan va 1940-yillarda Tatum va Bidl tomonidan taklif qilingan "bir gen - bitta ferment" tushunchasi bilan takomillashtirilgan.

Bu pozitsiya Drosophila chivinlari ustida o'tkazilgan tajribalarda aniqlangan, ammo odamlar uchun ham xuddi shunday; Oxir oqibat, barcha mavjudotlarning hayoti ularning DNKsi bilan belgilanadi. Odamlardagi DNK molekulasi boshqa barcha organizmlarga qaraganda kattaroq va u murakkabroq, ammo uning funktsiyalarining mohiyati barcha tirik mavjudotlar uchun bir xildir.

Kontseptsiya " bitta gen - bitta ferment Tatum va Beadl g'oyalari asosida paydo bo'lgan ”, quyidagicha ifodalanishi mumkin:
1. Barcha biologik jarayonlar genetik nazorat ostida.
2. Barcha biokimyoviy jarayonlar bosqichma-bosqich reaktsiyalar shaklida sodir bo'ladi.
3. Har bir biokimyoviy reaksiya oxir-oqibatda turli individual genlar tomonidan boshqariladi.
4. Muayyan gendagi mutatsiya hujayraning ma'lum kimyoviy reaksiyani amalga oshirish qobiliyatining o'zgarishiga olib keladi.

O'shandan beri "bitta gen - bitta ferment" tushunchasi biroz kengaydi va endi " bitta gen - bitta protein". Bundan tashqari, so'nggi tadqiqotlar ba'zi genlar boshqalar bilan hamkorlikda harakat qilishini ko'rsatadi, natijada noyob oqsillar hosil bo'ladi, ya'ni ba'zi genlar bir nechta oqsillarni kodlashi mumkin.

inson genomi 3 milliardga yaqin nukleotid juftlarini o'z ichiga oladi; 50 000 dan 100 000 gacha bo'lgan deb ishoniladi. Genomni deshifrlashdan so‘ng bor-yo‘g‘i 30 000 ga yaqin gen borligi ma’lum bo‘ldi.Bu genlarning o‘zaro ta’siri kutilganidan ancha murakkabroq. Genlar DNK zanjirlarida kodlangan bo'lib, ular ma'lum yadro oqsillari bilan birgalikda xromosomalarni hosil qiladi.

Genlar- shunchaki DNK segmentlari emas: ular kodlash ketma-ketliklari - ekzonlar, kodlanmaydigan ketma-ketliklar - intronlar bilan kesishgan holda hosil bo'ladi. Ekzonlar, DNKning ifodalangan qismi sifatida, organizmning eng muhim molekulasining faqat kichik bir qismidir; uning katta qismi ifodalanmaydi, intronlar tomonidan hosil bo'ladi va ko'pincha "jim" DNK deb ataladi.

Taxminan hajmi va tuzilishi inson genomi quyidagi rasmda ko'rsatilgan. Inson xromosomasining funksional uzunligi sentimorganidlarda ifodalanadi. Centimorganide (sm) - meioz paytida kesishish ehtimoli 1% bo'lgan masofa. Gen aloqasi tahlili shuni ko'rsatdiki, inson genomining uzunligi taxminan 3000 sm.

O'rta xromosoma 130 million tayanch juftlikda kodlangan taxminan 1500 genni o'z ichiga oladi. Quyidagi rasmda genomning jismoniy va funktsional o'lchamlari sxematik tarzda ko'rsatilgan: birinchisi nukleotid juftlarida, ikkinchisi esa cMda hisoblanadi. Inson genomining ko'p qismi "jim" DNK bilan ifodalanadi va ifoda etilmaydi.

Ustida DNK shabloni Transkripsiya jarayoni natijasida RNK, keyin esa oqsil sintezlanadi. Shuning uchun DNK ketma-ketligi hujayraning funktsional oqsillari ketma-ketligini to'liq aniqlaydi. Barcha oqsillar quyidagicha sintezlanadi:
DNK => RNK => oqsil

Odamlar va boshqa sutemizuvchilarning genetik apparati boshqa tirik organizmlarga qaraganda ancha murakkab, chunki sutemizuvchilardagi ba'zi genlarning bo'limlari boshqalarning qismlari bilan birlashtirilishi mumkin. genlar, natijada butunlay yangi oqsil sintezi yoki ma'lum bir hujayra funktsiyasini nazorat qilish.

Shuning uchun, odamning ifodalangan genlar miqdorini ko'paytirmasdan ko'paytirishi mumkin. DNK yoki genlarning mutlaq soni.
Umuman olganda, barcha genetik materialning taxminan 70% ifodalanmaydi.