Экзоны и интроны

Экзоны, Интроны, Сплайсинг

Большинство генов эукариот имеют внутри своей белок-кодирующей части некодирующие вставки – интроны. Экзонами называются куски кодирующей части гена, разделенные интронами. В ходе транскрипции «считывается» все вместе: и экзоны, и интроны. Получается «незрелая матричная РНК». Затем в ходе сплайсинга из незрелой матричной РНК интроны вырезаются, и получается «зрелая матричная РНК», с которой уже можно синтезировать белок. Иногда вместе с интронами удаляются и некоторые экзоны, разные в разных случаях. За счет этого на основе одного гена может быть синтезировано несколько разных зрелых мРНК (с разными наборами экзонов) и, соответственно, будет синтезировано несколько разных белков. Это явление называют «альтернативным сплайсингом».

Транскрипция (= «считывание» гена, «экспрессия»)

Экзоны и интроны

Синтез мРНК (незрелой) на матрице ДНК. Фермент ДНК-зависимая РНК-полимераза. Расплетает и синтезирует. От того, какие ТФ присоединятся или не присоединятся к энхансерам (и к промотору) зависит, с какой вероятностью (частотой) будет транскрибироваться ген (=с какой интенсивностью он будет работать или «экспрессироваться).

Экзоны и интроны

5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Экзоны и интроны в геномах эукариот.

При изучении первичной структуры, т. е. последовательности нуклеотидов, ряда генов выяснилось, что в них, наряду с участками, кодирующими специфичный для этого гена продукт (полипептид, рРНК, тАНК и т. д.), имеются участки, которые ничего не кодируют, т. е. они подобно межгенным спейсерам (участкам между генами) не содержат генетической информации.

Некодирующие участки получили название интронов, кодирующие — экзонов. Такой тип структурной организации обнаружен для множества генов, локализованных в хромосомах эукариот, для некоторых генов внутриклеточных органелл эукариот — пластид и митохондрий, а также для генов нескольких РНК-содержащих и ДНК-содержащих вирусов, поражающих эукариот. У бактерий интронов в генах нет. Нет интронов и в генах вирусов, поражающих бактерии.

Число и внутригенная локализация интронов характерны для каждого гена, что становится очевидным в результате сравнения организации гомологичных генов у разных видов.

Некоторые гены содержат только один-два интрона, но часто их значительно больше. Так, например, в гене овальбумина курицы 7 интронов, в гене сывороточного альбумина крысы их 13, а один из генов коллагена курицы имеет даже 51 интрон. По результатам проекта «Геном человека», в 17 тыс. исследованных транскриптов у этого вида среднее число экзонов на транскрипт составило 7,8. Летальное исследование экзонов у 10 наиболее изученных модельных объектов показало, что у эукариот в среднем один ген содержит 3,7 интрона на 1 тпн кодирующего участка ДНК.

У низших эукариот, таких как дрожжи, 95 % генов содержат только один экзон, значит, такие гены не прерываются интронами. У дрозофилы таких генов всего 17%, а у млекопитающих — 6 %.

Интроны транскрибируются наравне с экзонами, так что про-мРНК содержит участки, транскрибированные как с экзонов, так и с интронов. В дальнейшем в ходе процессинга, происходящего в ядре, участки про-мРНК, соответствующие интронам, вырезаются, а бывшие разобщенными участки, считанные с экзонов, «сращиваются», и зрелая мРНК содержит только транскрипты экзонов. Эти прежде разобщенные участки соединяются в нужном порядке. Воссоединение участков, транскрибированных с экзонов при образовании зрелой мРНК, называют сплайсингом (от англ. splicing — сращивание морских канатов). Длина гена существенно больше длины мРНК .

Последовательности нуклеотидов в экзонах консервативны, а в интронах сильно варьируют. Иногда экзон одного гена может быть гомологичным экзону даже другого гена. Например, два &#&46;-глобиновых гена мыши имеют по три гомологичных экзона в каждом гене. Между интронами этих генов гомология не найдена, повидимому, из-за того, что интроны эволюционируют значительно быстрее, чем экзоны. При сравнении последовательностей нуклеотидов в одних и тех же генах у разных видов находят большую гомологию в экзонах.

Разные экзоны в пределах гена не только различаются по составу кодируемых ими аминокислот, но и имеют определенные структурные особенности. Например, в геноме человека обнаружено 30-45 тыс. так называемых CpG-островков. Это тяжи неметилированной ДНК с высоким содержанием динуклеотидов CpG. Чаще всего они располагаются в районах стартовых точек транскрипции. Вероятность найти CpG-островки в первых экзонах генов человека в 13 раз выше, чем в интронах, и в два раза выше, чем в других экзонах.

vikidalka.ru — 2015-2017 год. Все права принадлежат их авторам!

Экзоны, Интроны, Сплайсинг.

Большинство генов эукариот имеют внутри своей белок-кодирующей части некодирующие вставки – интроны. Экзонами называются куски кодирующей части гена, разделенные интронами. В ходе транскрипции «считывается» все вместе: и экзоны, и интроны. Получается «незрелая матричная РНК». Затем в ходе сплайсинга из незрелой матричной РНК интроны вырезаются, и получается «зрелая матричная РНК», с которой уже можно синтезировать белок. Иногда вместе с интронами удаляются и некоторые экзоны, разные в разных случаях. За счет этого на основе одного гена может быть синтезировано несколько разных зрелых мРНК (с разными наборами экзонов) и, соответственно, будет синтезировано несколько разных белков. Это явление называют «альтернативным сплайсингом».

Транскрипция (= «считывание» гена, «экспрессия»)

Экзоны и интроны

Синтез мРНК (незрелой) на матрице ДНК. Фермент ДНК-зависимая РНК-полимераза. Расплетает и синтезирует. От того, какие ТФ присоединятся или не присоединятся к энхансерам (и к промотору) зависит, с какой вероятностью (частотой) будет транскрибироваться ген (=с какой интенсивностью он будет работать или «экспрессироваться).

Экзоны и интроны

Экзоны и интроны

Синтез белка на основе инструкций, записанных в зрелой мРНК. Ключевую роль в трансляции играют тРНК и рибосомы. тРНК – пример молекул РНК, выполняющих активную работу. Антикодон.

Экзоны и интроны

Рибосомы сделаны из РНК и белков, причем РНК – основной компонент, а белки – вспомогательный.

Экзоны и интроны

Все клетки (и многие внутриклеточные структуры) окружены мембраной. Мембрана состоит из двух слоев молекул липидов, гидрофобными хвостами внутрь. Полупроницаемость. В мембране «заякорены» разнообразные белки, в том числе – рецепторы. Рецепторы – белки, узнающие (избирательно связывающиеся с ) определенными молекулами (лигандами ). У каждого рецептора – свой лиганд (или набор похожих лигандов). Связавшись с лигандом, рецептор меняет свою конфигурацию, что ведет в конечном счете к каким-то изменениям других молекул – к передаче сигнала.

Экзоны и интроны

Молекулы ДНК в клетке соединены с множеством разных белков. Эти комплексы (молекула ДНК + связанные с ней белки) и есть хромосомы. У прокариот – 1 кольцевая хромосома. У эукариот – несколько линейных хромосом.

У большинства животных и растений в каждой клетке двойной набор хромосом, т.е. каждая хромосома представлена двумя экземплярами. Один получен от одного из двух родителей, другой – от другого. Клетки с двойным набором хромосом называют диплоидными, с одинарным – гаплоидными.

Здесь показан хромосомный набор человека. Кто это – мужчина или женщина?

Экзоны и интроны

Особый способ деления, характерный для эукариотических клеток. Перед митозом каждая хромосома подвергается удвоению (ДНК реплицируется) и представляет собой комплекс из двух идентичных «сестринских хроматид». Смысл митоза в том, чтобы в каждую из двух дочерних клеток попало ровно по одной хроматиде от каждой хромосомы. В итоге дочерние клетки получают полностью весь хромосомный набор, который был у родительской клетки.

Экзоны и интроны

Особый способ деления эукариотических клеток, в ходе которого из одной диплоидной клетки получаются 4 гаплоидных. Дочерние клетки, таким образом, получают от родительской клетки не все ее хромосомы, а половину – по одной хромосоме из каждой пары. Например, в клетках человека 46 хромосом (23 пары). В результате мейоза получаются гаплоидные клетки, в каждой из которых только 23 хромосомы (по одной из каждой пары).

В начале мейоза хромосомы соединяются попарно, и хромосомы в каждой паре обмениваются гомологичными участками (кроссинговер). Затем пары разделяются и расходятся по дочерним клеткам. В результате каждая дочерняя клетка получает только одну хромосому из каждой пары.

Второе деление мейоза – это по сути дела обычный митоз. Митоз гаплоидной клетки.

Экзоны и интроны

Обмен участками между парными хромосомами.

Жизненный цикл эукариот.

Экзоны и интроны

Отличительной чертой большинства эукариот является чередование диплоидных и гаплоидных фаз в жизненном цикле. Если где-то в цикле есть мейоз, обязательно должно быть и оплодотворение: одно без другого невозможно.

Экзоны и интроны

Все живые организмы делятся на прокариот и эукариот. Это самое главное подразделение. Ключевые признаки прокариот:

· Маленькие клетки, маленькие геномы

· Кольцевая хромосома (обычно одна, реже несколько)

· Нет: ядра, митохондрий, пластид, других окруженных мембраной внутриклеточных структур, фагоцитоза, вообще подвижности самой клетки (хотя могут двигаться при помощи жгутиков, пилей и направленного выделения слизи – реактивно), настоящего цитоскелета (хотя есть некоторые его элементы), митоза, мейоза, чередования диплоидной и гаплоидной фаз (прокариоты, упрощенно говоря, гаплоидные). Почти нет интронов, сплайсинга.

· Огромное разнообразие способов получения энергии

· Огромная биохимическая вариабельность вообще

· Нет настоящего полового процесса (оплодотворения – слияния клеток), но есть другие, более примитивные способы обмена генами между организмами: конъюгация, трансдукция, трансформация.

Экзоны и интроны

Их отличия от прокариот понятны из описания прокариот. Все эукариоты являются либо аэробными гетеротрофами (животные, грибы), либо фотоавтотрофами (растения). Эукариотическая клетка возникла из сообщества нескольких разных прокариот. Цитоплазма у всех – «бродильщик», анаэробный гетеротроф. Митохондрии – аэробные гетеротрофы. Пластиды – фотоавтотрофы. Характерной особенностью эукариот является наличие полового процесса (оплодотворения, слияния клеток) и мейоза, чередование диплоидной и гаплоидной фаз.

Экзоны и интроны

Потомки симбиотических бактерий. Имеют свою кольцевую хромосому (мтДНК), свои рибосомы, самостоятельно размножаются делением, как бактерии. Функция – дыхание, или окислительное фосфорилирование (кислородное окисление органики, в ходе которого синтезируется много АТФ). Энергетические станции эукариотической клетки.

/ Строение генов

Современная концепция гена. Строение генов прокариот эукариот. Экзоны и интроны

Определения понятия ген. Согласно классическим представлениям, ГЕН – это элементарная единица наследственности, которая определяет развитие одного признака. Ген — это локус на хромосоме, мутации в котором проявляются на уровне фенотипа.

Согласно современным представлениям ГЕН – это участок молекулы ДНК, включающий регуляторные и структурные участки, кодирующие синтез функциональной молекулы белка или РНК.

Строение генов. Ген включает несколько функциональных участков ДНК. Гены прокариот и эукариот содержат промотор, кодирующий участок и терминатор (у эукариот роль терминатора выполняет сигнал полиаденилирования).

Структура гена эукариот :

Промотор — регуляторная последовательность ДНК (не транскрибируется), расположенная слева от точки начала транскрипции.

5’ – нетранслируемая область (лидер) – начинается от точки начала транскрипции до старт-кодона (транскрибируется, но не транслируется, входит в состав зрелой мРНК)

Кодирующая область — экзоны и интроны (транскрибируется, но интроны вырезаются из пре-мРНК, в зрелой РНК остаются только экзоны)

3’ – нетранслируемая область (трейлер) – начинается от стоп кодона до последовательности АААУАА (участок полиаденилирования).

Экзоны и интроны. Большинство генов эукариот имеет прерывистое строение, они содержат кодирующие последовательности – ЭКЗОНЫ, и некодирующие последовательности — ИНТРОНЫ.

Гены начинаются и заканчиваются экзонами, набор интронов может быть любой. Например, глобиновые гены, имеют 3 экзона и 2 интрона. Другие гены могут иметь большое количество интронов (20 и более). Например, ген, кодирующий синтез белка-рецептора для липопротеинов низкой плотности (LDL), имеет 40 интронов, а ген белка дистрофина – 79 интронов. Размеры интронов больше, чем размеры экзонов, поэтому экзоны составляют очень небольшую часть.

В зрелой молекуле мРНК присутствуют только экзоны, а интроны вырезаются из первичного транскрипта (пре-РНК) в процессе сплайсинга. Поэтому размеры зрелых мРНК эукариот всегда меньше размеров самого гена и пре- РНК.

Не все гены эукариот содержат интроны. Не содержат интронов гены гистоновых белков, гены интерферонов, гены митохондрий млекопитающих и человека.

Экзоны – это кодирующие последовательности ДНК генов эукариот, представленные в зрелой молекуле РНК.

Интроны – это некодирующие участки генов эукариот, которые транскрибируются, но затем вырезаются из первичного транскрипта во время сплайсинга и не входят в состав зрелых РНК, т.е. не транслируются.

Новая концепция гена. Благодаря альтернативному сплайсингу из одной молекулы первичного транскрипта (пре-мРНК) можно получить несколько различных вариантов молекул зрелых мРНК с разным набором экзонов. В связи с этим можно говорить оновой концепции гена. один ген – много РНК – много полипептидов и сформулировать новое определение гена. Ген — это участок молекулы ДНК, кодирующий синтез одной или нескольких функциональных молекул РНК.

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

строение экзон-интронное

 9ensp;9ensp;9ensp;Методы матекулярного клонирования открыли новую эру в исследовании эукариотических генов и выявили особенности их строения, которые ранее никто не мог предсказать. Общая схема строения эукариотического гена. содержащего экзоны и интроны, была рредставлена на рис. 102. [c.191]

 9ensp;9ensp;9ensp;Определение нуклеотидных последовательностей в составе гомологичных генов (например, генов глобинов ), кодирующих полипептиды со сходным строением и функцией у одного или разных организмов. показало, что наибольшим изменениям в эволюции подвергались интроны, а не экзоны. В интронах обнаружены встав ки, делеции и другие перестройки, в то время как последователь ности экзонов оказываются значительно более консервативными Изменения в нуклеотидных последовательностях экзонов часто обу словлены лишь отдельными нуклеотидным заменами. Эти наблю дения также можно истолковать в пользу представлений о том, что [c.194]

 9ensp;9ensp;9ensp;ГЕН, участок молекулы ДНК (у нек-рых вирусов — РНК), в к-ром закодирована информация. обеспечивающая развитие определ. признака (св-ва) у данного организма и его передачу в ряду поколений. Участки нуклеиновой к-ты, кодирующие аминокислотную последовательность белков или последовательность оснований транспортных и рибо-сомных РНК, наз. структурными Г. Последние вместе с необходимыми для их функцион. выражения регуляторными участками объединяются в более сложные генетич. единицы — опероны. Многие Г. высших организмов имеют прерывистое строение кодирующие части гена (экзоны) чередуются с некодирующими вставками (интронами). [c.125]

 9ensp;9ensp;9ensp;В пределах одного гена, который кодирует полипептид. участок молекулы ДНК подразделяется на функционально различные единицы (рис. 3.14). Отличительная черта строения многих генов эукариот — прерывистость структуры смысловой части. Смысловые участки, несущие информацию о последовательности аминокислот в белке — экзоны, чередуются с участками некодирующих последовательностей — интронами. Часто интроны по длине могут превосходить экзоны. Наличие избыточных последовательностей приводит к тому, что длина гена может быть в несколько раз больше, чем требуется для кодирования аминокислот в белке. Гаплоидный набо > хромосом человека содержит 3,5 х 10 нуклеотидных пар, что по количеству соответствует примерно 1,5 млн. пар генов. Однако данные по изучению генома человека показывают, что организм человека имеет не более 100 тыс. генов. Это значит, что в клетках человека только 1% ДНК выполняет кодирующие функции. В отношении оставшихся 99% существуют разные гипотезы, обосновывающие их регуляторные и [c.52]

 9ensp;9ensp;9ensp;Было обнаружено, что ДНК эукариотических клеток состоит на 50% из повторяющихся последовательностей оснований. а остальная часть представляет собой уникальные последовательности. Вполне вероятно, что эти короткие повторяющиеся последовательности ДНК распределены по всему геному и перемежаются с более длинными отрезками уникальных последовательностей. Функция повторов в организации генов и транскрипции неизвестна, ще одну трудность в понимании строения генома эукариот представляет то, что гены не всегда состоят из непрерывных последовательностей кодонов, которые кодируют весь белок. Некоторые гены расщеплены и имеют некодирующие последовательности оснований (интроны), распределенные между последовательностями, кодирующими белок (экзонами). [c.33]

 9ensp;9ensp;9ensp;Гены, разорванные интронами, возникли достаточно давно. Так, например, общин план строения генов -глобина из двух интронов и трех экзонов очень сходен у всех животных, дивергнро- [c.191]

 9ensp;9ensp;9ensp;Строение. Гены эукариот по строению и характеру транскрипции значительно отличаются от прокариотических генов (см. табл. 1.1). Их отличительной особенностью является прерывность, т. е. чередование в них последовательностей нуклеотидов. которые представлены (экзоны) или не представлены (интроны) в мРНК. Отсюда ясно, что интроны относятся к некодирующим последовательностям Они могут располагаться не только в области, ограниченной инициирующим и терминирующим кодонами. но и вне их, в начале или в конце гена. Их длина может превышать 10 т.п.н. низших эукариот прерывные гены составляют меньшинство всех генов (5 % у дрожжей), а у высших — большинство (94 % у млекопитающих). Отметим, что мозаичность генов найдена и в прокариотических клетках. [c.27]

 9ensp;9ensp;9ensp;У млекопитающих разных видов имеется несколько различающихся, но близких по строению генов металлотионеина. которые располагаются один за другим на одной и той же хромосоме и имеют одинаковое расположение экзонов и интронов. Те же самые тяжелые металлы. которые связываются с белком, вызывают преходящую индукцию транскрипции гена металлотионеина. лежащую в основе механизма защиты клеток от токсического действия металлов. Индуцибельный ответ на действие металлов характерен для всех клеток, причем активируется каждый из нескольких разных генов металлотионеина. которые могут присутствовать в одном организме. Гены млекопитающих. кодирующие металлотионеины. индуцируются также при стрессе и под действием некоторых ядовитых веществ. при этом индукция опосредуется высвобождением глюкокортикоидов. [c.82]

 9ensp;9ensp;9ensp;До сих пор мы подходили к строению прерывистых генов как к определенному чередованию интронов и экзонов. Несмотря на то что наличие такой организации едва ли можно было ожидать на основании исходного определения понятия цистрон. она не находится с ним в противоречии. На практике мозаичность структуры гена приводит к тому, что мутации, изменяющие белки, будут скапливаться в группах участков, соответствующих экзонам, а не распределяться непрерывно по ДНК. Никакие мутации в каждой такой группе не будут комплементарны друг другу или мутациям в других группах. Иными сло- [c.256]

 9ensp;9ensp;9ensp;С открытием интрон-экзонного строения генов, характерного для эукариотических клеток, начался новый этап исследований на пути реализации генетической информации. Транскрипция гена. состоящего из чередующихся кодирующих и некодирующих нуклеотидных последовательностей. обеспечивала полное его копирование и приводила к синтезу РНК-предшественника. Поэтому было высказано предположение о существовании между транскрипцией и трансляцией еще одного важного звена-образования пригодной для трансляции зрелой молекулы мРНК. Этот этап получил название процессинга, или созревания, мРНК. [c.490]

 9ensp;9ensp;9ensp;Из имеющихся в настоящее время данных нельзя сделать четкого заключения о том, что составляет большую часть генома (экзоны или интроны), но ясно, что мозаичное строение гена позволяет приблизиться к объяснению того факта, что в мРНК представлена небольшая часть ДНК. Насколько приблизиться-покажет время. Мы уже высказывали сомнение в том, что эти данные позволят реошть проблему выяснения всех функций, осуществляемых ДНК. [c.254]

 9ensp;9ensp;9ensp;Типичный пример псевдогена-псевдоген кролика /(32 с обычной организацией экзонов и интронов, по строению близкий к функционально активному гену (31. Но в кодоне 20 псевдогена /(32 имеется делеция одной пары нуклеотидных оснований, вызывающая сдвиг рамки считывания. из-за которого трансляция терминируется вскоре после ее начала. В результате точковых мутаций оказались измененными несколько расположенных правее кодонов. кодирующих аминокислоты. имеющиеся во всех (3-глобинах. Ни один из двух интронов псевдогена /(32 не сохранил пограничных последовательностей, удовлетворяющих правилу от—АО. Поэтому, вероятно, интроны не могут быть удалены при сплайсинге, даже если бы ген и транскрибировался. Однако транскриптов, соответствующих /(32, не обнаружено, возможно, вследствие изменений в его 5 -фланкирующей области. [c.278]

 9ensp;9ensp;9ensp;Является ли постоянство структуры характерным признаком копий множественных генов Общий план строения глобиновых генов консервативен. Г ены интерферона, по-видимому, имеют сходную в общих чертах структуру, для которой характерно полное отсутствие интронов. Но гены актина имеют прерывистую структуру, сильно варьирующую у разных генов. У этих генов участки, кодирующие белок, обладают высокой степенью гомологии. но сходство между фланкирующими или даже нетрансли-руемыми областями в пределах одного вида организмов незначительно (или оно вообще отсутствует). Например, интроны генов актина D. melanogaster занимают разные положения. Ни один из этих генов не похож на единственный ген актина, обнаруженный в дрожжах. Они отличаются также от актиновых генов морского ежа по меньшей мере некоторые из них объединены в кластер. Таким образом. если все эти актиновые гены произошли от общего гена -предка, расположение экзонов и интронов претерпело существенные изменения. Возможно, что ген-предок обладал большим числом интронов, и в разных копиях гена внутри вида или у разных видов были утеряны разные интроны. Несомненно, это предполагает более высокую скорость изменений, чем в случае глобиновых генов. [c.279]

 9ensp;9ensp;9ensp;Формально эту реакцию шлайсинга м считать эквивалентной реакции переноса фосфоэфирных связей. как показано на рис. 26.6 Гуаниновый н клеотид служит источником свободной 3 -гидроксильной группы. на которую переносится 5 -ко нец интрона. За этой реакцией может последовать вторая аналогичная реакция. в которой 3 -гидроксильная группа. образовавшаяся на конце первого экзона, используется для его присоединения ко второму экзону. Эти два переноса, по-видимому, сопряжены. Поскольку в реакции не обнаруживается свободных экзонов, их сшивание-скорее всего составная часть той же самой реакции, при которой удаляется интрон. Образование интрона с кольцевым строением можно объяснить другим переносом фосфоэфирной связи. при котором разрывается связь, находящаяся на расстоянии 15 нуклеотидов от 5 -конца, а освободившийся 5 -конец переносится на З -гидроксильную группу молекулы интрона. (Можно провести параллель между этой реакцией и катализируемой топоизомеразой реакцией переноса З -ОН-группы на 5 -Р-конец, не сопряженной с расходом энергии (гл. 32). [c.321]

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *