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»)

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).

Трансляция.

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.

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

Мембрана.

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.

Хромосомы.

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?

Митоз

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.

Мейоз

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.

Кроссинговер.

Обмен участками между парными хромосомами.

Жизненный цикл эукариот.

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.

Прокариоты.

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.

Эукариоты.

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.

Митохондрии

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.