Question

1) Основные закономерности хранения и реализации генетической информации у прокариот и эукариот одинаковы, однако регуляция действия генов («выключение» и «включение») у них различается весьма сильно. Объясните почему? 2) Организмы млекопитающих на встречу с самыми разными антигенами способны ответить выработкой антител-белков, состоящих из четырёх полипептидных субъедениц. Подсчитано, что разнообразие антител в одном организме может достигнуть примерно 20 млн. Это озночает, что для их кодирования требуется не менее 40 млн. генов. Но у млекопитающих всего около 20 тыс. генов. Как же им удаётся обеспечить наблюдаемое разнообразие антител?

Answer 1

Ответ:

процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Некоторые этапы экспрессии генов могут регулироваться: это транскрипция, трансляция, сплайсинг РНК и стадия посттрансляционных модификаций белков. Процесс активации экспрессии генов короткими двуцепочечными РНК называется активацией РНК.

Поток генетической информации.

Сначала ген из 4-символьного алфавита ДНК (A,T,G,C) переписывается с помощью процесса транскрипции в 4-символьный алфавит РНК (A,U,G,C), а из РНК могут быть переведены с помощью процесса трансляции в 20-символьный алфавит аминокислот синтезируемого белка.

Регуляция экспрессии генов позволяет клеткам контролировать собственную структуру и функцию и является основой дифференцировки клеток, морфогенеза и адаптации. Экспрессия генов является субстратом для эволюционных изменений, так как контроль над временем, местом и количественными характеристиками экспрессии одного гена может иметь влияние на функции других генов в целом организме.

Answer 2

1. Регуляция действия генов у прокариот (бактерий) и эукариот (животных, растений, грибов) различается из-за разных уровней организации и сложности клеток этих двух групп организмов.

   • Прокариоты имеют простую структуру клетки без ядра и множества мембранных органелл, таких как митохондрии и эндоплазматическая сеть, которые играют важную роль в регуляции генов у эукариот. Регуляция генов в бактериях включает в себя опероны и механизмы регуляции транскрипции, которые позволяют бактериям быстро реагировать на изменения в окружающей среде.

   • У эукариот геномы более сложны, они имеют больше генов и более сложные механизмы регуляции, такие как метилирование ДНК, модификации гистонов, множество транскрипционных факторов и регуляторных элементов. Эти механизмы позволяют точно контролировать выражение генов в зависимости от разных факторов и развития клетки.

2. Разнообразие антител у млекопитающих обеспечивается за счет процесса, называемого соматической рекомбинацией, который происходит в белых кровяных клетках, называемых В-лимфоцитами. Этот процесс позволяет генерировать огромное количество разнообразных антител из ограниченного числа генов.

Соматическая рекомбинация включает в себя несколько ключевых этапов:

• Рандомное объединение генных сегментов: В-лимфоциты имеют набор генов, кодирующих различные фрагменты антител, такие как V-сегменты, D-сегменты и J-сегменты. Во время развития В-лимфоцитов случайным образом выбираются и объединяются эти генные сегменты, создавая уникальную последовательность для каждого антитела.

• Мутация: В процессе соматической рекомбинации могут возникнуть случайные мутации в генах, что дополнительно увеличивает разнообразие антител.

• Аффинность к антигену: После создания разнообразных антител, клетки-продуценты антител протестированы на их способность связываться с разными антигенами. Антитела, которые эффективно связываются с антигенами, сохраняются, тогда как неэффективные антитела уничтожаются.

Этот процесс гарантирует, что каждый организм способен производить антитела, специфичные для широкого спектра антигенов, несмотря на ограниченное количество генов в его геноме.