Az örökletes információk megvalósítása az egyéni fejlődésben
Az egyéni fejlődés folyamatában a test természetesen megváltoztatja a sajátosságait. Különösen intenzív változások következnek be az ontogenezis embrionális időszakában, amikor a multicelluláris organizmus struktúrái a zigótából származnak. Ebben az esetben a különböző funkciókat ellátó sejtek sokfélesége a mitotikus megosztásban egy sejtből származik. Mivel a mitózis következtében a lány sejtek a kariotípusban lévő teljes örökletes információt kapják, a test összes sejtje genotípusilag egyenértékű. Néhány különbség azonban a citoplazmás géneknek, például a mitokondriális géneknek tulajdonítható, amelyek nem osztódnak egyenletesen a szétválásban.
Mi határozza meg a morfológiai, fiziológiai és biokémiai között előforduló különbségek sejtek fejlődése során? A folyamat során a oogenezist citoplazmájában a tojás rakás össze nemcsak az energiában gazdag anyagok, amelyek biztosítják a az embrió fejlődése, de az mRNS fehérjék szintéziséhez szükséges legkorábbi szakaszában az embrionális fejlődés. Az elosztó ezeknek az anyagoknak a petesejt citoplazmájában egyenetlen. Penetrációja spermiumot a petesejt okoz újraelosztása egyes komponensek sejttérfogat, ezért akkor is, ha az első hadosztály a zigóta citoplazma megjelenik a különböző összetételű anyagok leánysejtekbe.
A citoplazma és a sejtmag közötti kölcsönhatás bizonyos gének derepresszióját eredményezi. Ezek a termékek határozzák meg, hogy tovább mélyítse a különbségeket a különböző részei az embrió, azaz differenciálás. Az így létrejövő különbségek új interakciókat hoznak létre a szomszédos sejtcsoportok között, amelyek új gének derepresszálódását okozzák, aminek eredményeképpen az aktív gének spektruma és következésképpen a genetikai program változik a fejlesztési folyamat következő szegmensében. Így az egyéni fejlődés során az eredetileg elnyomott zigóta genom fokozatosan derepresszálódik, és az egyes géncsoportok derepresszálódnak az embrió különböző részein. Az aktívan működő gének egy csoportja határozza meg a fehérjék spektrumának azonosságát, amelyet a különböző funkciókat ellátó sejtek szintetizálnak.
Amint azt fentebb megjegyeztük, az ontogenezis folyamatában a szervezet sejtjei megváltoztak az aktívan működő génekben. Az embrionális periódusban, a születéskor vagy közvetlenül utána átíródó gének represszálódnak, míg a felnőtt testben lévő sejtek specifikus funkcióit meghatározó gének aktiválódnak. Gyakran előfordul, hogy bizonyos típusú sejtek által termelt anyagok különböző időpontokban az ontogenezisben valamennyire eltérnek tulajdonságaikban. A tulajdonságok változását a szervezet létezésének megváltozása, például az embrionális és a posztembrionális fejlődési időszakokban megváltoztatja. Ezeket a különbségeket a benne lévő szoros, de nem azonos génadatok működésének változásával magyarázzák. Ilyen géneket, bizonyos esetekben csoportot alkotnak, az úgynevezett multigéncsalánok. Ennek egyik példája a hemoglobin gének.
A multigénes család olyan gének csoportja, amelyek nagyon közel vannak a nukleotidszekvenciákhoz, hasonló fenotípusos függvényekkel. A különbözõ családok különbözõ családjainak génjeinek száma különbözõ néhánytól néhány százig terjed. Például a különböző fajtájú hiszton-gének száma az egyes családokban 10 és 1200 között változik, a tRNS-gének 6 és 400 közé esnek, az 5SPHK génjei 200 és 24 000 közöttiek, a gének # 945-globin - 1 és 5, (# 946-globin - 2 és 7. fehérjék között kódolt multigéncsalánok más, mint a fenti közé aktin és tubulin, amelyek fontos szerepet játszanak a sejtek motilitását, kötőszövet kollagéneket , bizonyos fehérjék a sejtmembránok és a vérszérum.
Multigén család lehet elhelyezni a genomban különböző módon (ábra. 6.4). Így, család tagjai azonos RNS gének emberekben formájában vannak tandem ismétlődések, amelyben a strukturális gének elválasztjuk a nem-kódoló - spacer - részletekben. Azonban a gének a család nem mindig azonosak. Például, egy globin gén tandem módon kapcsolódik családok hasonló, de nem azonos gének. Abban az esetben, hiszton gének egyes fajok tandem ismétlődő teljes csomagok (klaszterek) nem azonos gének, meghatározzuk a szintézisét különböző típusú hisztonok, amely leírható az általános képletű H2A - NC -N2V - H4 - H1 -. Az is lehetséges, diffúz eloszlása géncsalád több kromoszómák, hogy látható a gének az aktin és tubulin.
Ábra. 6.4. A többgénes családok szervezeteinek típusai:
I - azonos tandemhez kötődő gének (rRNS gének); II - szoros, de nem azonos gének, amelyek a tandemhez kapcsolódnak (globin gének); III - nem azonos gének egymással párhuzamosan kötődő klaszterei (hiszton gének); IV - különböző kromoszómákon szétszórt gének (actin vagy tubulin gének)
A leírt kiviteli alakok szervezet multigéncsalánok szükséges feltételek megteremtése hatékony expressziójának szabályozásában a megfelelő gének. Így, ha a termék egy adott gén van szükség, csak egy rövid időintervallum az egyedfejlődés, de jelentős mennyiségben, multigénes család által kialakított nagyszámú azonos példányban a gén, jellemzően kapcsolt tandem. Ilyenek például a rRNS-gének, amelyek a genomban a szomatikus sejtek kifejlett Xenopus bemutatott 450 példányban. Azonban oogenezis gyors kialakulását a szükséges számú riboszómák Xenopusban tojás tartalmaz körülbelül 10 12 rRNS gének erősített a példányszámot nő 4000-szer. Más multigéncsalánok, amely általában nem azonos gének egyedfejlődés során kapcsoljon az egyik gén egy másik. Fehérjék irányított különböző gén a család, a leginkább megfelelő feltételeket vagy különböző szakaszaiban egyedfejlődés, vagy sejtek különböző.
Ábra. 6.5. Génkiosztás # 945; - és # 946; -magyar földgömbök
A globin géneket téglalapok formájában ábrázolják; A függőleges sávok belül vannak exonok, a többiek intronok
E tekintetben a leginkább tanulmányozott multigénes családok # 945; - és # 946; -globin gének (6.5. Ábra). Emberben egy 7-es klaszter képviseli őket # 946; -globin-gének a 11. kromoszómában és egy 5-ös klaszterben # 945; -globin gének lokalizálódtak a 16. kromoszómában. Az emberi embriók aktívan működnek # 950; (zéta) -globin gént # 945; - családok és # 949; (epsilon) -globin génből # 946; -embriók, amelyek biztosítják az embrió kialakulását # 950; # 949; 2-hemoglobin.
Az ontogén későbbi szakaszaiban a magzatban ezeket a géneket elnyomják, de a család többi olyan génje, amely meghatározza a magzat szintézisét # 945; # 947; 2-hemoglobin. A születés után kezdik kifejteni # 948; (delta) - # 946; és (béta) -globin gének, amelyek biztosítják az uralkodó kialakulását # 945; # 946; 2 - és kisebb # 945; # 946; 2 - a felnőtt személy hemoglobin fajtái. Mindkét klaszterben nincsenek expresszáló pszeudogének # 968; # 945; 1. # 968; # 958; 1. # 968; # 946; 1. # 968; # 946; 2.
A genetikai kapcsolódás a multigénes családokban nemcsak az egyéni fejlődés szakaszában, hanem a sejtek típusának és helyének is megfelel. Így a C, rb2 embrionális hemoglobin képződik úgy, hogy megoloblasztokkal rendelkező magokat a tojássárgája falában helyeznek el. A fejlődés hetedik hetében változás következik be az expressz génekben és a hemoglobin szintézisére a magzat májának és lépének nukleáris mentes eritrocitáinak átmenetére. Később a hemoglobin kialakulásának fő helye a csontvelő lesz, ahol a születés után a felnőtt hemoglobinok szintézise megkezdődik # 945; # 946; 2 és # 945; # 948; Az embrióban, a magzatban és a születés után szintetizált hemoglobin típusok változása összefügg az organizmus létezésének specifikus körülményeivel az ontogenezis különböző fázisaiban. Így emberekben a magzati hemoglobin nagyobb affinitást mutat az oxigénhez, mint a felnőtt hemoglobin, ami megkönnyíti az oxigén átjutását a placentán keresztül.
Így, változások a jellemzői a fenotípus a szervezet különböző szakaszaiban ontogenezisének az eredménye a génexpresszió szabályozásában, amelynek célja, egyes esetekben a termelési kapacitás bizonyos proteinek, és a másik - az átmenet az egyik a fehérjeszintézist, hogy a fehérje szintézist az adott változó körülmények között.