Эукариотические организмы, генетика

Генетика эукариотических организмов [c.263]

Исследования генетики бактерий внесли очень большой вклад в наши знания о наследственности. Во-первых, они продемонстрировали сколь разнообразны генетические процессы, которые могут реализовываться в природе у отдельных видов организмов. Познание этого разнообразия у прокариот проливает свет на возможные механизмы взаимодействия генома человека с геномами вирусов и приводит к переоценке роли многих генетических явлений, наблюдавшихся у эукариотических организмов, но не находивших объяснения. Велика роль генетики бактерий и в изучении регуляции и экспрессии активности генов. Эта тема будет рассматриваться в последующих главах. Механизмы организации этих процессов у сравнительно простых прокариотических организмов закладывают основы для их понимания у более сложно устроенных эукариот. [c.227]

Описанные выше обозначения применяются как для гаплоидных, так и диплоидных генотипов эукариотических организмов. Обозначения, используемые в генетике бактерий, основаны на других правилах, которые будут изложены в главе 8. [c.55]

Методы генетического анализа развивались применительно к генетике диплоидных эукариотических организмов. Поскольку эти методы разработаны исходно для организмов, жизненный цикл которых включает мейоз, то именно для таких организмов они и излагаются в этой главе. В последующих главах мы увидим, как методология анализа используется при изучении генетической организации бактерий и вирусов, у которых мейоза нет. [c.128]

В области биотехнологии молекулярная генетика создает фундаментальные основы для создания продуцентов различного рода веществ по двум направлениям. Во-первых, в ходе идентификации новых генов человека и других организмов выявляются все новые биорегуляторы и их рецепторы, которые можно использовать в качестве лекарственных препаратов для ветеринарии и медицины. Во-вторых, совершенствуются системы экспрессии различного рода генов в разнообразных клетках и организмах, что в свою очередь создает две перспективы создание клеток (бактериальных и эукариотических) и организмов (растений и животных), продуцирующих различного рода вещества, которые далее могут использоваться как лекарства, пищевые добавки, ферменты в заводских процессах или компоненты диагностикумов или вакцин, а также для создания организмов с улучшенными свойствами, например, трансгенных растений, устойчивых к засухам или имеющих повышенную переносимость к засоленным почвам, или животных, устойчивых к инфекциям. Наиболее впечатляющим достижением в области создания новых продуцентов можно назвать создание живых ферментеров - животных, секретирующих лекарственные препараты в молоко. Развитие технологий создания трансгенных животных делает процедуру создания такого ферментера достаточно рутинной. Эти технологии базируются на достижениях генетики соматических клеток и в последнее время намечается тенденция использования для этих целей систем клонирования животных. Можно сказать, что развитие молекулярной генетики перевело биотехнологию на уровень целых организмов, заложило предпосылки экологически чистых технологических процессов и интенсивных сельскохозяйственных технологий. Это особенно важно ввиду намечающихся демографических и экологических кризисов перенаселенной планеты. [c.8]

Хотя механизмы скрещивания у фагов и у эукариотических организмов различны, тем не менее понятия, используемые в генетике эукариот, могут быть применены и к скрещиванию между фагами. Для этого необходимо контролировать проникновение фаговых частиц каждого из двух родительских генотипов в инфицированные клетки и время, отводимое на репликацию и рекомбинацию. Когда эти два фактора контролируются, то есть скрещивание осуществляется в определенных стандартных условиях, то можно определить сцепление между генетическими маркерами и оценить частоту рекомбинации, что позволяет строить генетические карты. [c.200]

Изучение механизмов регуляции генов у эукариот является одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений современной генетики. Наши сегодняшние представления о молекулярных механизмах экспрессии генов у эукариотических организмов в значительной мере основаны на результатах, полученных с применением методов рекомбинантных ДНК. Поскольку эти новые методы стали доступны лишь сравнительно недавно, имеющиеся сегодня сведения о структуре и регуляции эукариотических генов весьма фрагментарны. [c.207]

Наша главная задача состояла в том, чтобы раскрыть сущность и глубину экспериментальных подходов науки, которая бьша названа молекулярной генетикой, применительно к эукариотическим организмам. Чтобы решить эту задачу, а также облегчить понимание материала читателями, обладающими ограниченным объемом знаний по биохимии, клеточной биологии и генетике, мы постарались изложить основы этих направлений биологии двумя способами. Во-первых, в гл. 1, 2 и 3 суммирована наиболее важная информация о структуре ДНК, РНК и белков о различных клеточных процессах, протекающих с участием ДНК (репликация, репарация и рекомбинация) об основных механизмах транскрипции, трансляции и контроле экспрессии генов. Читатели, хорошо ориентирующиеся в данных вопросах, могут пропустить эти главы. Во-вторых, во введениях к частям I, II и III даны исторические экскурсы и общий взгляд на проблемы, изложенные в главах, составляющих эти части. В них не говорится детально о том, как были открыты и доказаны те или иные положения, а делается попытка объяснить, как на основе различных исследований в области биохимии, генетики, микробиологии, клеточной и эволюционной биологии бьш выстроен интеллектуальный каркас современной биологии. Так, во введении, предваряющем гл. 1, 2 и 3, прослеживается исторический путь, приведший нас к современному взгляду на наследственность. Мы знакомимся с концепцией гена, трансмиссией и сегрегацией генов, с логическим переходом от первичного картирования генетических детерминант к точной локализации генов на хромосоме, с идентификацией генов как дискретных участков молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты и информационными взаимоотношениями между ДНК, РНК и белками. [c.6]

В трех главах части III-гл. 8, 9 и 10-суммированы современные представления о структуре и экспрессии эукариотических генов, организации генетических элементов и типе перестроек в геномах эукариот. В них дан лишь общий, а не исчерпывающий анализ соответствующих проблем и предпринята попытка показать, как новые методические подходы молекулярной генетики обогащают наши знания о сложных организмах. [c.19]

Для экспрессии клонированных эукариотических генов интенсивно используют обычные дрожжи Sa haromy es erevisiae. Тому есть несколько причин. Во-первых, это одноклеточный организм, генетика и физиология которого детально изучены и который можно выращивать как в небольших лабораторных колбах, так и в промышленных биореакторах. Во-вторых, выделены и охарактеризованы несколько сильных промоторов этих дрожжей, а для систем эндогенных дрожжевых экспрессирующих векторов могут использоваться природные, так называемые 2 мкм-плазмиды. В-третьих, в клетках [c.136]

Аналогичные эксперименты проделывали с реплицирующейся ДНК множества различных прокариотических и эукариотических организмов, и каждый раз оказывалось, что ДНК реплицируется полуконсервативно. Эксперименты Мезелсона-Сталя были первым доказательством справедливости модели Уотсона-Крика. В настоящее время можно с уверенностью сказать, что основные положения этой модели убедительно подтверждены и структура двойной спирали легла в основу современной генетики. [c.113]

Для того чтобы достичь максимального понимания генетической организации, генетики сосредоточили свое внимание на изучении сравнительно небольшого числа организмов, наиболее удобных для генетического анализа. Из эукариотических организмов в качестве объекта была выбрана плодовая мушка Drosophila melanogaster. Среди бактерий таким организмом послужила Е. соИ, а среди вирусов-бактериофаги Т2, Т4, лямбда и фХ174. Изучение этих геномов послужило парадигмой при изучении генетической организации других организмов. [c.128]

Наследственная информация кодируется последовательностью нуклеотидов в молекуле ДНК. Любая экспериментальная методика, предназначенная для определения последовательности нуклеотидов, требует химически чистых препаратов ДНК. Слово чистый в данном случае означает не только отсутствие примесей других типов молекул, например РНК и белков, но и гомогенность нуклеотидных последовательностей. Все молекулы ДНК в таком образце должны быть одинаковы как по размерам, так и в отношении последовательности нуклеотидов. По этой причине первыми для изучения генетической организации на уровне нуклеотидов были выбраны вирусы прокариотических и эукариотических организмов. Геномы вирусов относительно малы, и вирусные частицы можно довольно легко отделить от клеточного материала еще до химического выделения интактных молекул ДНК из вирусных частиц. Описанное в гл. 7 гетероду-плексное картирование фага X основано на умении генетиков выделять интактные молекулы ДНК из различных линий фага X, геномы которых с генетической точки зрения уже изучены. То же самое относится и к исследованиям, показавшим концевую избыточность нуклеотидных последовательностей фагов Т2 и Т4 и циклические перестановки в их геномах. [c.260]

Гены, выбранные нами в качестве иллюстрации, происходят из разных эукариотических организмов. Большой интерес представляют гены дрожжей, в основном Sa haromy es erevisiae. Во-первых, они обладают некоторыми свойствами, характерными для генов бактерий, растений, беспозвоночных и позвоночных. Во-вторых, связывающиеся с дрожжевой ДНК белки, ответственные за многие процессы регуляции транскрипции у дрожжей, могут быть заменены белками других организмов или работают совместно с соответствующими сигналами и белками из других организмов, в том числе млекопитающих. В-третьих, глубокое изучение генетики дрожжей и замена нормальных генов модифицированными (разд. 5.6.В) увеличивают возможности обратной генетики. Широко представлены в данной главе и гены вирусов млекопитающих, поскольку по своим структурным и функциональным характеристикам они часто коррелируют с генами своих хозяев. Действительно, многие неизвестные ранее особенности строения и регуляции эукариотических генов были выявлены при изучении именно вирусных геномов. В данной главе рассмотрены также некоторые гены растений, беспозвоночных (морского ежа и Drosophila) и позвоночных (амфибий, птиц и млекопитающих, включая приматов), поскольку это помогает понять сложные процессы развития многоклеточных организмов. [c.21]

Всем эукариотическим организмам присущи открытые Г.Менделем общие закономерности наследования признаков. Для их изучения необходимо вспомнить основные термины и понятия, используемые в генетике. Главный постулат Менделя, который он доказал в своих известных экспериментах на горохе огородном, состоит в том, что каждый признак определяется парой наследственных задатков, позже получивщих название аллельных генов. С развитием хромосомной теории наследственности выяснилось, что аллельные гены находятся в одинаковых локусах гомологичных хромосом и кодируют один и тот же признак. Пара аллельных генов может быть одинакова АА или аа), тогда говорят, что особь гомозиготна по данному признаку. Если же аллельные гены в паре разные Аа), то особь по данному признаку гетерозиготна. Совокупность генов данного организма называется генотипом. Правда часто под генотипом понимают одну или несколько пар аллельных генов, которые отвечают за один и тот же признак. Совокупность признаков данного организма называют фенотипом, фенотип формируется в результате взаимодействия генотипа с внешней средой. [c.104]

В монографии рассмотрены современные представления о строении и механизмах функционирования генов прокариот и эукариот, а также основные методы их исследования. Книга состоит из двух частей. В первой части обсуждаются структура генома прокариотических и эукариотических организмов, а также механизмы транскрипции, трансляции, репликации, репарации и их регуляции. Сформулирована современная концепция гена. Во второй части монографии рассмотрены принципы основных методов, используемых в исследованиях генов. Главное внимание уделено современным методам генной инженерии. Обсуждаются наиболее важные аспекты развития современной молекулярной генетики в исследованиях направленного мутагенеза и белковой инженерии, антисмысловых РНК, аптамеров, рибозимов и дезокси-рибозимов, трансгеноза и генотерапии, а также достижения в разработке микрочипов ДНК, ДНК-диагностике и ДНК-типировании и изучении генома человека. В книге учтены данные литературы на конец 1999 г. [c.277]

Книга состоит из четырех частей. В первой из них четко и ясно изложены основы молекулярной биологии, во второй речь идет о молекулярной биотехнологии микроорганизмов, в третьей - о биотехнологии эукариотических систем, Б том числе человека (молекулярная генетика человека и генная терапия). Особый интерес для российского читателя представляет четвертая часть, посвященная контролю и патентованию в области молекулярной биотехнологии. Эти вопросы почти не затрагиваются ни в учебниках, ни в образовательном процессе в нашей стране, хотя в биотехнологии, как и в любой прикладной науке, новые разработки дают дивиденды только в том случае, когда они защищены патентом. Авторы обсуждают законодательную базу использования генноинженерных продуктов в пищевой и фармацевтической промышленности, применения рекомбинантных организмов в сельском хозяйстве, нормативные акты, относящиеся к предварительным испытаниям этих организмов, требования, предъявляемые к ним при крупномасштабном применении. Детально рассматриваются правила патентования впервые секвениро- [c.5]

Основным признаком эукариотической клетки является наличие ядра, содержащего преобладающую часть клеточной ДНК. Эта ДНК существует в виде многокомпонентного комплекса с большим набором белков, называемого храма-тином. Обычно ядро содержит несколько огромных двуспиральных молекул ДНК, каждая из которых состоит из десятков или даже нескольких сотен миллионов нуклеотидов. На определенных стадиях, предшествующих клеточному делению, хроматин конденсируется и в световой микроскоп можно наблюдать характерные структуры. Эти структуры называют хромосомами-, они были обнаружены задолго до того, как ученые узнали, что ДНК является важнейшим переносчиком наследственной информации. В конце XIX в. было открыто, что число хромосом удваивается с образованием пар идентичных хромосом непосредственно перед делением клетки. Таким образом, Томас Морган постулировал, что хромосомы являются основными структурами, отвечающими за наследственность. Хромосомная теория наследственности яъляеггся одной из основных теорий генетики — биологической дисциплины, изучающей наследственность живых организмов. Общепризнано, что хромосомы не образуются de novo при конденсации хроматина, а существуют в виде определенных органелл во все время жизни клетки, правда в довольно диффузной форме. [c.24]

Как было показано в предыдущих главах, классическая генетика извлекла истинную сущность генетической теории из глубин неизвестного , в которых, по выражению Мёллера, ее оставила классическая генетика. Такая спасательная операция стала возможной благодаря исследованиям микроскопических бактерий и вирусов, структура и функция генетического материала которых изучены в настоящее время достаточно подробно, чтобы удовлетворить любопытство большинства исследователей, интересующихся основными механизмами биологического самовоспроизведения. Так что если бы биологическая эволюция не пошла дальше структурной организации клеток прокариотов, то наше повествование можно было бы считать законченным. (Следует, однако, отметить, что если бы эволюция действительно остановилась на уровне прокариотов, то эта книга, по всей вероятности, вообще не могла бы быть написана.) Но поскольку животное и растительное царства населены сложными макро--скопическими клональными организмами, состоящими из мириад высокодифференцированных эукариотических клеток, было бы неразумно закончить эту книгу, не рассказав о том, каким образом и в какой степени то, что мы узнали, изучая молекулярную генетику прокариотов, относится также к высокоорганизованным организмам. [c.497]

В Руководстве к практическим занятиям по микробиологии сохранена общая структура предыдущего издания (1-е изд. вышло в 1971 г., второе — в 1983). Существенно переработаны главы об общей характеристике микроорганизмов, их морфологии включены новые главы о генетике, химическом составе клеток, систематике и идентификации микроорганизмов с учетам последних достижений в области микробиологаи пе-ресмоттрены и другие разделы учебного пособия. В книге приведены обобщенные данные отличительных признаков эукариотических и щрока-риотических организмов, типы энергетического и конструктивного метаболизма. [c.2]

С другой стороны, среди эукариотических микроорганизмов известен целый ряд так называемых модельных объектов, удобных для изучения структуры, функции и регуляции действия генома, детерминации и клеточной дифференцировки. Если к началу 70-х годов основными объектами молекулярной генетики оставались бактерии и бактериофаги, то в 80-х годах их сильно потеснили эукариоты и прежде всего эукариотические микроорганизмы, сочетающие клеточное строение, характерное для высших организмов, с одноклеточностью микробов. [c.182]

ААТААА (разд. 8.3). В ходе работы с этими вирусами были открыты интроны и сплайсинг (разд. 8.5), а также белки, регулирующие транскрипцию, например Spl (разд. 8.3). И до сих пор эти вирусы остаются весьма ценной модельной системой при изучении новых аспектов молекулярной генетики эукариот и используются для конструирования эукариотических векторов. Например, исследуются механизмы репликации вирусных геномов созданы системы, в которых такая репликация осуществляется in vitro. Эти, а также другие ДНК-содержащие вирусы могут служить моделями для изучеиия дифференцировки и развигия сложных организмов, поскольку их жизненный цикл состоит из упорядоченных во времени событий, а кроме того, для них характерны альтернативные способы поведения. Например, вирус SV40 размножается в определенных клетках приматов, но в клетках грызунов он не реплицируется. Вместо этого его геном встраивается в клеточную ДНК, вызывая злокачественное перерождение (рис. 1V.4). [c.346]

Один из основных методов молекулярной генетики-это трансформация эукариотических клеток в культуре с помощью рекомбинантных векторов, содержащих гены, кДНК и специфические мутантные копии природных сегментов ДНК. Этот метод лежит в основе многих экспериментов, описанных в данной книге. Если исследуются бактериальные или дрожжевые клетки, то манипуляции проводятся на целых организмах, пусть и одноклеточных. Корректируя мутации, мы проводим своего рода терапию на уровне генов (генотерапию). Распространение методов обратной генетики и генотерапии на диплодные организмы, размножающиеся половым путем, требует решения сложных методологических и экспериментальных проблем. [c.362]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология