Механизмы функционирования генов и хромосом
Экспрессия генов
Экспрессия генов включает несколько этапов:
– Транскрипция: Процесс копирования участка ДНК в комплементарную цепь РНК. Этот процесс осуществляется ферментом РНК-полимеразой.
– Процессинг РНК: После транскрипции первичная РНК подвергается модификации, включающей удаление интронов (некодирующих участков) и добавление защитных групп на концах молекулы.
– Трансляция: На рибосомах происходит перевод последовательности нуклеотидов мРНК в последовательность аминокислот в полипептиде. Этот процесс требует участия тРНК и рРНК.
– Посттрансляционная модификация: Многие белки подвергаются дальнейшим изменениям после трансляции, таким как фосфорилирование, гликозилирование и другие, чтобы приобрести свою окончательную форму и функциональность.
Регуляция экспрессии генов
Экспрессия генов регулируется различными механизмами:
– Эпигенетические изменения: Метилирование ДНК и модификация гистонов могут изменять доступность генов для транскрипционных факторов.
– Транскрипционные факторы: Белки, которые связываются с определенными последовательностями ДНК и регулируют активность генов.
– МикроРНК: Малые некодирующие РНК, которые могут подавлять экспрессию определенных генов путем взаимодействия с мРНК.
Деление клеток и передача генетического материала
Митоз и мейоз – два основных типа клеточного деления, обеспечивающих передачу генетического материала:
– Митоз: Процесс, в ходе которого одна материнская клетка делится на две дочерние клетки, каждая из которых получает полный набор хромосом. Митоз обеспечивает рост и регенерацию тканей.
– Мейоз: Процесс формирования половых клеток (гамет). В результате мейоза образуются четыре гаметы, каждая из которых имеет половину набора хромосом по сравнению с исходной клеткой. Мейоз обеспечивает генетическое разнообразие и позволяет происходить половому размножению.
Важные биологические понятия и термины
– Аллель: Различные формы одного и того же гена, расположенные на одном и том же месте (локусе) гомологичных хромосом.
– Генотип: Совокупность всех генов организма.
– Фенотип: Набор внешних признаков и характеристик организма, обусловленных взаимодействием его генотипа и окружающей среды.
– Мутация: Изменение в последовательности ДНК, которое может привести к изменению функции гена.