Генетична рекомбінація. Гомологічна рекомбінація
Загальна рекомбінація при узгодженому внесенні розривів та возз'єднанні ланцюгів двох спіралей ДНК з утворенням протяжних гетеродуплексних областей. Щоб могла статися рекомбінація між подвійними спіралями, представлена на, кожен з чотирьох ланцюгів має бути розірваний і потім з'єднаний з новим партнером. Відповідні кола обох лінійних гомологічних дуплексів ДНК надрізаються і вільні кінці однієї спіралі спаровуються з комплементарними ділянками іншої. Перехрест стабілізується зшивання кінців донорних ланцюгів з вільними кінцями реципієнтних спіралей. Точка перехрестя ланцюгів, що обмінюються, переміщається вздовж спіралей – процес, званий міграцією гілки (е). При цьому відбувається одночасне розбіжність ланцюгів вихідних спіралей та їхня реасоціація з новими партнерами з утворенням дочірніх дуплексів. Структури д і е, а також називаються структурами Холлідея на ім'я дослідника, вперше їх
запропонував. Структури Холлідея можуть переходити в рекомбінантні подвійні спіралі шляхом внесення розриву та возз'єднання кіл двома альтернативними способами. Один спосіб полягає в розрізанні і возз'єднанні ланцюгів, що перехрещуються. Два реципрокних продукту л і м можуть утворитися, якщо розрив і подальше возз'єднання ланцюгів відбудуться в точці перехрестя в структурах е і д або лінії перетину чотирьох ланцюгів в ізомерній структурі Холлідея і. Розмір фрагментів, що обмінюються, залежить від відстані, на яку відбулася міграція гілки до акта рекомбінації. Альтернативні продукти утворюються в тому випадку, якщо структура Холлідея з переходить в результаті розриву в к. В основі рекомбінації даного типу лежить гомологічне спарювання ланцюгів, що належать двом різним спіралям ДНК, тому швидше за все вона відбудеться в тому місці, де таке спарювання можливе a priori і де гомологічність послідовностей досить велика, щоб могла статися міграція
гілки в рамках структури з ланцюгами, що схрестилися. Звідси можна зрозуміти, чому загальна, або гомологічна, рекомбінація відбувається також між двома повторами в межах однієї молекули ДНК або між алельними та неалельними елементами однієї послідовності у двох різних хромосомах.
У ході міграції гілки при спарюванні ланцюгів, що належать різним спіралям, утворюються гетеродуплекси. У таких гетеродуплексах в межах сегмента між сайтом початку утворення структури Холлідея та сайтом кросинговера може міститись по одній або більше помилково спарених підстав. Вони видаляються так само, як будь-які модифіковані основи при репарації ДНК. Однак, оскільки видалено може бути будь-яка з помилково спарених основ, в обох рекомбінантних спіралях у цьому сайті можуть бути однакові пари основ, тобто. рекомбінація для цього сайту виявиться нереципрокною. Таким чином, кожна з рекомбінантних спіралей може бути схожа на будь-який
з початкових дуплексів у тих позиціях, де вони відрізнялися.
Загальна рекомбінація з утворенням дволанцюжкового розриву.
Альтернативний механізм загальної рекомбінації включає утворення дволанцюжкового розриву в одному з партнерів-дуплексів. Далі за допомогою екзонуклеаз у місці розриву утворюється пролом. При спарюванні 3"-одноланцюжкового кінця пролому з комплементарним ланцюгом інтактної спіралі в останній утворюється петля. Розмір цієї петлі збільшується в міру того, як ДНК-полімераза нарощує 3"-кінець ланцюга, що «вклинилася». У результаті інший одноланцюжковий кінець пролому спарюється з комплементарною послідовністю в петлі, що переміщається. В результаті такого спарювання утворюється система «праймер матриця», і ДНК-полімераза синтезує ланцюг, що бракує, заповнюючи пролом. Лігування двох кінців, що ростуть, з вихідними ланцюгами призводить до утворення подвійної структури Холлідея (тобто структури, в якій дві спіралі об'єднані двома перехрестями,
по одному на кожному кінці проломи). Міграція гілки в одному або обох перехрестях пересуває обидва місця зчеплення в будь-якому напрямку, при цьому в ділянках, що фланкують пролом, можуть виникати помилки. Поділ таких структур може йти двома способами – з перехрестом і без нього, з утворенням чотирьох дуплексів.
Слід зазначити деякі особливості цього механізму. Утворення помилкових пар (гетеродуплексів) у районах, фланкирующих пролом, зумовлює отримання як реципрокних, і нереципрокних рекомбінацій між генетичними маркерами. Якщо дволанцюжковий розрив відбувається поблизу (або в межах) ділянки, де між спіралями є відмінності (заміни основ, делеції, вставки, інверсії тощо), то рекомбінанти успадкують нуклеотидну послідовність
партнера, у якого розрив не відбувався. Цей механізм пояснює багато випадків генної конверсії, особливо ті, в яких протяжна послідовність одного дуплексу заміщається відповідною, але відрізняється послідовністю іншого
дуплексу.
Нереципрокна загальна рекомбінація використовується при репарації деяких пошкоджень ДНК. Наприклад, якщо тімінові димери не були видалені з УФ-опроміненої ДНК до того, як до них підійшла реплікативна вилка, синтез комплементарної ланцюга в цій ділянці не може бути завершений. Оскільки тімінові димери, що знаходяться навпроти пролому, не можуть бути ви-
прищеплені, залишається один шлях для порятунку хроматиди – використовувати генетичну інформацію гомологічної сестринської хроматиди та заповнити пролом. Для цього застосовується такий самий механізм, як для репарації проломів.
в.
Ферменти, що у загальної рекомбінації.
У загальній рекомбінації беруть участь два специфічні ферменти та ще кілька ферментів, що каталізують також процеси реплікації та репарації ДНК. Ензимологію загальної рекомбінації вивчено лише для деяких прокаріотичних організмів, зокрема E. coli та її фагів. Один із специфічних ферментів, необхідних для успішної гомологічної рекомбінації, називається recА-білком.
Він каталізує обмін одиночними ланцюгами, використовуючи енергію гідролізу АТР до ADP та неорганічного фосфату. RecA-залежне впровадження одноланцюгових ДНК у дуплекс – перший етап рекомбінаційного процесу в рамках обох схем Холлідея та механізму з утворенням дволанцюжкових розривів. Другий фермент, що складається з трьох окремих субодиниць (В, С і D) і тому званий recBCD-нуклеазою, має ендо- та екзонуклеазну, а також геліказну активність. Механізм його дії до кінця не встановлений, проте відомо, що
recBCD-нуклеаза індукує розриви у дуплексній ДНК і завдяки властивій їй геліказній активності разом із recА ініціює рекомбінаційний.
Ідентифіковано також фермент, що розрізає вузли в структурах Холлідея; за його участі утворюються липкі кінці, що з'єднуються лігаз. У спільній рекомбінації беруть участь також гелікази та білки, що зв'язуються з одноланцюговою ДНК
(SSB; від англ. single strand binding); обидва необхідні для забезпечення процесу міграції гілки.
Як відомо, переміщенню ланцюгів під час міграції гілки сприяє Pol I, а возз'єднанні розірваних ланцюгів бере участь ДНК-лігаза. Для зняття топологічних обмежень при розкручуванні спіралі та для розслукування перекручених структур, мабуть, потрібні топоізомераза типу I і, можливо, гіраза.
Гомологічна рекомбінація у репарації ДНК
Швидко діляться бактеріальні клітини, що містять кілька репліконів, утворених недореплікованими хромосомами, більш стійкі до дії іонізуючої радіації, яка індукує дволанцюжкові розриви ДНК, ніж клітини з невеликою кількістю репліконів, що знаходяться в стаціонарній фазі.
Гаплоїдні клітини дріжджів у фазі G 1 перед початком синтезу ДНК надзвичайно чутливі до дії іонізуючої радіації, тоді як ті ж клітини у фазі G 2 перед мітозом так само стійкі до іонізуючого випромінювання, як і диплоїдні клітини.
Ці факти вказують на те, що для ефективного виправлення
пошкоджень, що викликаються іонізуючою радіацією, необхідна одночасна присутність у клітині двох гомологічних молекул ДНК.
рис.1 Одна з моделей дволанцюжкових розривів, що пояснюють репарацію.
Процес репарації умовно поділяється на три етапи:
1. Пресинаптична фаза- відбувається внесення дволанцюжкового розриву в ДНК або, за його наявності, одразу здійснюється нуклеазне розщеплення кінців розриву. У створенні одноланцюгових 3'-OH-виступаючих кінців ДНК у місці розриву бере участь білок RecBCD, який має як геліказну, так і екзонуклеазну активність. RecBCD розплітає дволанцюгову молекулу ДНК у місці розриву і гідролізує один з ланцюгів у напрямку 5'>3', залишаючи виступаючий одноланцюговий ділянку.
2. Синаптична фаза- відбувається синапсис гомологічних ділянок двох молекул ДНК із входженням комплементарного
одноланцюгової ділянки ДНК-дуплекс і подальшим репаративним синтезом ДНК. Пошук гомологічних ділянок та обмін ланцюгами, які необхідні для рекомбінації, відбуваються за участю білка RecA.
3. Постсинаптична фаза- утворені структури Холідеярозділяються за допомогою білків RuvA, -B та -C, RecG, а також білків SOS-системи репарації (RecN, UvrD, RecF та RecJ). Схожі механізми використовуються клітинами для рекомбінаційної репарації одноланцюжкових проломів, що залишаються в молекулах ДНК через блокування реплікативного синтезу ДНК модифікованими нуклеотидами.
Багато продуктів генів E. coli та дріжджів, що беруть участь у рекомбінаційній репарації ушкоджень ДНК, мають гомологи у тварин та людини. Відмінною особливістю еукаріотичної рекомбінації та репарації є входження відповідних білків у численні білкові комплекси, зокрема транскриптосоми та реплісоми, що
вказує на їхню важливу роль у матричному біосинтезі нуклеїнових кислот еукаріотичних клітин.
РЕКОМБІНАЦІЯ(лат. re-приставка, що означає повторення, відновлення, + позднелат. combinatio з'єднання) - процес перегрупування генетичного матеріалу, результатом якого є поява нових поєднань генетичних структур (генів, хромосом, ділянок хромосом і т. д.) і контрольованих ними ознак у дочірніх особин чи клітин. Той чи інший вид генетичної Р. існує в усіх живих організмів і становить матеріальну основу спадкової мінливості (див.). Р. у еукаріотів здійснюється в мітозі і в мейозі, коли відбувається розподіл хромосом і кросинговер.
Прикладом генетичної Р. служить наступне: напр., якщо один з батьків має світле волосся і карі очі, а інший - темне волосся і блакитні очі, то їх діти можуть успадкувати поєднання кольору волосся і очей будь-кого з батьків або ці ознаки виявляться у їх у нових, рекомбінантних поєднаннях (світле волосся і блакитні очі або темне волосся і карі очі).
Існує кілька видів генетичної Р. У еукаріотів основними видами Р. є: Р. незчеплених генів в результаті незалежного розподілу немологічних пар хромосом у мейозі та випадкової зустрічі гамет при заплідненні (див. Менделя закони); Р. зчеплених генів та несучих їх гомологічних хромосом в результаті кросинговера. Іноді ці два види Р. позначають як Р. хромосом у широкому значенні, хоча частіше йод Р. хромосом розуміють лише процес кросинговеру та його результат. У прокаріотів (бактерій, вірусів) аналогом кросинговеру є рекомбінація ДНК. Про спектр мінливості, що забезпечується Р., можна судити за таким прикладом. У нормальному хромосомному наборі людини 23 пари хромосом (див. набір Хромосомний). Якщо в індивіда по кожній парі хромосом має місце гетерозиготність хоча б в одному локусі (насправді ступінь гетерозиготності у людини набагато вищий), то тільки за рахунок незалежного розподілу немологічних пар хромосом у мейозі такий індивід дасть 223, тобто ок. 10 млн., генетичних варіантів гамет. Наявність кросинговера щонайменше подвоїть це число. Оскільки те саме може мати місце у шлюбного партнера, та ще й із залученням Р. за іншими генами, то потенційна генетична різноманітність нащадків однієї людської пари буде близько кількох мільярдів варіантів. Цей приклад показує також, що спектр комбінативної мінливості особливо широкий при статевому розмноженні багатохромосомних біол. видів, у т. ч. та людини, що практично забезпечує генетичну унікальність кожного індивіда.
У багатоклітинних організмів, крім мейотичної Р., може мати місце і мітотична (соматична) Р., в результаті якої у гетерозиготних за будь-якими ознаками особин можлива поява ділянок (плям) тканини, утворених клонами клітин рекомбінантного генотипу, а самі особини стають так зв. мозаїками (див. Мозаїцизм). Чим раніше в онтогенезі відбудеться соматична Р., тим більша частка клітин тіла матиме рекомбінантний тип. У першому розподілі дроблення Р. може дати мозаїка з рівними кількостями вихідних та рекомбінантних клітин. Якщо мітотична Р. зачіпає не тільки соматичні клітини, а й ініціальні клітини гонад, говорять про гонадно-соматичний мозаїцизм. І тут частина потомства може успадкувати рекомбінантне поєднання генів. Спонтанний рівень мітотичної Р. зазвичай дуже низький, але може підвищуватися під впливом іонізуючого випромінювання та інших мутагенів (див.).
Рекомбінація хромосом
Р. гомологічних хромосом у мейозі доведена Т. Морганом із співр. при вивченні випадків дефіциту рекомбінантів у ди- та тригібридних схрещуваннях по відношенню до очікуваних рекомбінантів відповідно до закону незалежного комбінування. Було встановлено такі кількісні закономірності.
1. Частота Р. кожної цієї пари зчеплено успадкованих генів постійна і залежить від їх вихідної комбінації. Напр., при генотипі дигібриду АВ/ab частота рекомбінантних гамет АВ і А буде такою ж, як частота рекомбінантних гамет АВ і ab.
2. Частота Р. різних пар зчеплено успадкованих генів різна і може становити від малих часток відсотка майже до 50% (останнє відповідає очікуваній частоті рекомбінантів при незчепленому незалежному успадкування).
3. При малій і середній частоті Р. (не більше 20%) у тригібридів за зчеплено-успадкованим ознаками найбільше значення частоти Р. дорівнює сумі двох інших. Напр., у тригібриду АВС/аЬс, якщо частота Р. між А і становить 5%, а між В і С - 10%, частота Р. між А і С виявиться рівною 15%.
Ці закономірності найкраще пояснюються тим, що сцегшенно-успадковані ознаки визначаються генами, розташованими в лінійній послідовності у фіксованих локусах однієї й тієї ж пари гомологічних хромосом, які Р. є результатом обміну ділянками між гомологами (рис. 1), причому, що далі один від одного знаходяться два гени, тим більше ймовірність їх Р. Такий обмін ділянками двох гомологічних хромосом в мейозі отримав назву кросинговера або перехреста хромосом, а його продукти - кросоверних хромосом. Комплексне генетичне (за фенотиповими ознаками) та цитологічне (за маркерними хромосомами) вивчення Р. дозволило довести реальність існування та загальність процесу кросинговеру в мейозі у всіх еукаріотичних організмів. У нормі кросинговер відбувається в строго гомологічних точках пари хромосом так, що вони обмінюються строго однаковими за генними послідовностями сегментами. Той факт, що при цьому не спостерігають втрати маркерів, що вивчаються, дозволив зробити висновок, що кросинговер відбувається між генами без порушення їх цілісності. Відносне сталість частоти кросинговеру кожному даному ділянці хромосоми послужило основою обрання цієї частоти як міри відстані між генами.
За одиницю генетичної довжини хромосоми приймається її відрізок, на якому частота мейотичного кросинговера дорівнює 1%. Цю одиницю називають морганідою, кросоверною одиницею або одиницею карти. Остання назва пов'язана з тим, що повні дані щодо Р. зчеплено-успадкованих генів дозволяють побудувати лінійні генетичні карти хромосом, що описують послідовність генів та генетичні відстані між ними (див. Хромосомна карта). У міру накопичення даних про генетичні відстані між маркерами завжди виявлялося, що число виявлених груп зчеплення має своєю верхньою межею число хромосом в наборі гаплоїдного даного виду. Це є ще одним доказом на користь того, що зчеплене успадкування ознак є проявом локалізації контролюючих їх генів на одній парі гомологічних хромосом.
Мал. 2. Схематичне зображення множинного кросинговера: I - вихідні хромосоми, умовно позначені ABCDEFGH і abcdefgh (пунктиром показані місця майбутнього перехрестя); АВ – ab, CD – cd, EF – ef та GH – gh. - гомологічні ділянки хромосом; II – перехрест; III - кросоверні хромосоми: ABcdEFgh та abCDefGH.
Між генами, розташованими далеко один від одного однією хромосомі, може статися кілька перехрестів (рис. 2). Продукти парного числа перехрестів не відрізняються від вихідних поєднань. Тому для побудови точних генетичних карт вдаються до послідовного об'єднання щодо коротких ділянок хромосом, на яких брало множинні перехресті менш ймовірні.
На оцінку рекомбінаційних відстаней між зчепленими генами впливає інтерференція кросс-синговера - зміна ймовірності другої події кросинговера на ділянці хромосоми, що примикає до точки попереднього перехрестя в даному процесі мейозу. Мірою інтерференції служить коефіцієнт коінциденції (збігу) - відношення частоти подвійних перехрестів, що реально спостерігаються, на ділянці хромосоми до їх частоти, очікуваної на цій ділянці без інтерференції, тобто до твору частот одинарних перехрестів. У відсутність інтерференції коефіцієнт коінциденції дорівнює 1. Якщо кросинговер, що стався, перешкоджає здійсненню другого кросинговера поблизу даного локусу тієї ж пари хромосом в тому ж мейозі, то інтерференцію називають позитивною; у цьому випадку коефіцієнт коінциденції може мати значення від нуля (абсолютна інтерференція) до величин, близьких до одиниці. Якщо перший кросинговер підвищує ймовірність другого, що трапляється рідше, то говорять про негативну інтерференцію (коефіцієнт коінциденції більше 1).
Відстані між генами на генетичних картах не суворо пропорційні фізичним відстаням між ними на хромосомах, але послідовність розташування генів в обох випадках та сама. Це зумовлено неоднаковою частотою кросинговера в різних ділянках хромосом. Напр., на навколоцентромірних гетерохроматичних ділянках хромосом кросинговер зазвичай (але не у всіх об'єктів) на одну одиницю фізичної довжини хромосоми трапляється рідше, ніж в еухроматичних ділянках.
Мейотичний кросинговер, що веде до формування рекомбінантних гамет, обумовлює комбінативну генотипічну мінливість (див.) і забезпечує всю внутрішньовидову генетичну різноманітність та формування (але і розпад) коадаптованих генних комплексів. Перешкоджати рекомбінаційному розпаду вже виникли генних комплексів можуть інверсії хромосом (див. Інверсія ), особливо перекриваються, широко поширені у гетерозигот в природних популяціях деяких біологічних видів.
Поряд з мейотичним можливий і мітотичний кросинговер, що відбувається в соматичних клітинах і веде до виникнення клонів рекомбінантних клітин, які можуть проявлятися мозаїцизмом за відповідними ознаками. Мейотичний кросинговер відбувається у профазі I мейозу, коли хромосоми представлені чотирма хроматидами, при цьому рекомбінують лише дві, як правило, несестринські хроматиди. Власне обміну генетичного матеріалу передує розрив хроматиду, хоча не можна виключити і механізм обміну шляхом періодичної зміни матриць у процесі реплікації ДНК хромосом (див. Реплікація).
Необхідною передумовою правильного (суворо рівного) кросинговера є кон'югація хромосом (див.), при якій локуси хромосом точно «пізнають» один одного так, що в контакт вступають тільки суворо гомологічні ділянки хромосом. На молекулярному рівні специфічність кон'югації хромосом у мейозі забезпечується, мабуть, наявністю у складі ДНК хромосом великої кількості коротких (приблизно по 100 нуклеотидів кожна) послідовностей так зв. зиготенной ДНК (зДНК), досить рівномірно і часто розподілених по всій довжині всіх хромосом. До стадії лепто-тіни вся ДНК хромосом, крім зДНК, подвоюється і утворює суперспіралізовані нитки, з'єднані з гістонами (див.), а зДНК вступає в контакт по всій довжині двох кон'югуючих хромосом. На початку стадії зиготен з'являється специфічний білок, здатний розплітати подвійні спіралі ДНК, не пов'язаної з гістонами. Т. о., зДНК розплітається і за допомогою водневих зв'язків утворює із зДНК гомологічної хромосоми гібридні подвійні спіралі – гетеродуплекси. Їхнє утворення відбувається суворо комплементарно, і вони послідовно поширюються по довжині кон'югуючих хромосом. Паралельно йде освіта так зв. синапто-трохи комплексу, який складається з двох поздовжніх білкових тяжів і тонких поперечних білкових волокон. Цей комплекс забезпечує фіксацію хромосом у положенні гомологічної кон'югації і водночас перешкоджає їхньому незворотному злипанню. У зиготені гетеродуплекси зДНК розпадаються, а сама зДНК реплікується.
Інверсії хромосом, особливо множинні інверсії, що перекриваються, перешкоджають Р. хромосом, т. до. множинні відмінності в послідовностях генів звичайної хромосоми і її інвертованого гомолога не дають можливості інвертованим хромосомам специфічно кон'югувати по всій довжині. Хромосоми з багатьма інверсіями отримали назву замикачів перехрестя. Вони широко використовуються в генетичному аналізі, для попередження перебудови хромосом, що тестуються.
Основними аномаліями Р. хромосом є нерівний кросинговер та конверсія генів. Нерівний кросинговер виникає досить рідко і зазвичай приурочений до певного локусу хромосому, де кон'югація, відбувається не строго гомологічно, а з деяким усуненням. Причина такого усунення поки що не зрозуміла. В результаті нерівного кросинговера одна кросоверна хромосома несе подвоєння (дуплікацію) ділянки між точками розриву гомологів, а в іншій кросоверної хромосомі відбувається делеція цієї ділянки. Хоча такі порушення не завжди можна підтвердити цитологічно, функціонально вони близькі до випадків мікроскопічно виявлених випадків дуплікацій (див.) і делецій (див.), відомі в мед. генетиці як часткові трисомії та моносомії. Такі аномалії хромосом можуть бути причиною хромосомних хвороб (див.). Існує також уявлення про те, що дуплікація генів та ділянок хромосом з подальшим незалежним мутуванням кожного з дублікатів служить важливим механізмом еволюційного ускладнення генетичних систем. У процесі гаметогенезу у гетерозигот типу Аа хМоже відбуватися утворення продуктів мейозу над звичайному співвідношенні 2А:2а, а співвідношенні ЗА: 1а, хоча у сусідніх тісно зчепленим локусам співвідношення 2:2 зберігається. Такий феномен називають конверсією генів. Експериментально конверсію генів вдається спостерігати лише у грибів. Існування та значення конверсії генів в інших організмів майже не вивчено.
Окрім обміну несестринськими хроматидами, характерного для мейотичної та мітотичної Р., як у мейозі, так і в мітозі можуть відбуватися сестринські хроматидні обміни, які виявляються лише при диференціальній ідентифікації (забарвлення, ізотопна мітка) сестринських хроматид.
Рекомбінація у бактерій
Процес Р. у бактерій має деякі особливості, пов'язані зі специфічністю їх генетичної організації, форм генетичного обміну і функціонування систем генетичної регуляції (див. Бактерії, генетика бактерій). Генетичний матеріал бактеріальної клітини представлений кільцевою молекулою ДНК, що має довжину прибл. 1000 мкм та конфігурацію суперспіралі. Така молекула здатна до самокопіювання - реплікації (див.), функціонуючи у своїй як самостійна одиниця (реплікон) під контролем генетичної системи регуляції. Крім того, в клітинах багатьох бактерій присутні додаткові невеликі за розмірами кільцеві молекули ДНК - плазміди (див.), епісоми (див.), здатні до Р. При генетичному обміні між різними бактеріями в реци-пиентную клітину зазвичай потрапляє лише фрагмент хромосоми клітини- донора, що призводить до утворення частково диплоїдних (меродиплоїдних) зигот, тоді як плазмідні реплікони передаються повністю. Після завершення перенесення генетичного матеріалу в сформованих меродиплоїдних реципієнтних клітинах (зиготах) починається процес рекомбінації, який за своїм механізмом нагадує кросинговер хроматид кон'югуючих гомологічних хромосом еукаріотів. Однак при Р. у бактерій у цьому процесі бере участь, з одного боку, кільцева молекула ДНК бактерії-реципієнта (ендогенний генетичний матеріал) і, з іншого боку, передано в цю бактерію екзогенний фрагмент молекули ДНК донора. Процес починається з синапсу, тобто з формування сполуки між екзогенним фрагментом ДНК і певною ділянкою ендогенної кільцевої молекули ДНК, з яким цей фрагмент має гомологічні ділянки. Припускають, що у цих місцях виникають перехрести двох взаємодіючих структур, за к-рыми у місцях перехрестів з певною частотою відбувається розрив молекул і наступне «помилкове» возз'єднання їх розірваних кінців. Результатом цього є включення того чи іншого фрагмента (або декількох різних фрагментів) екзогенного генетичного матеріалу в структуру ендогенного кільцевого реплікону реципієнтної бактеріальної клітини, що забезпечує можливість подальшого копіювання включеного фрагмента (фрагментів). Протилежний (реципрокний) ендогенний фрагмент ДНК клітини-реципієнта при кросинговері перетворюється на екзогенну позахромосомну структуру» втрачає здатність копіюватися і тому втрачається бактеріальною клітиною при подальших її поділах. В результаті Р. такого типу, що отримала назву класичної або загальної рекомбінації, із меродиплоїдної зиготи виникають дочірні гаплоїдні клітини (рекомбінанти) з тими чи іншими поєднаннями алельних генів батьківських генетичних структур.
Класична Р. у бактерій можлива не тільки між будь-яким репліконом і йогонерепліцірующейся частиною (фрагментом цього реплікону), але і між двома різними повноцінними репліконами (хромосомою і плазмідою, хромосомою і бактеріофагом, двома плазмідами і т. д.). їх ДНК є гомологічні ділянки. В результаті такий Р. може відбуватися обмін генетичним матеріалом між реагуючими репліконами або ж об'єднання (коінтеграція) двох взаємодіючих репліконів шляхом розривів і возз'єднань молекул ДНК в місцях взаємної гомології з утворенням однієї більшої дворепліконної системи, а плазміда, що володіє властивостями епісоми, може частотою включатись до складу хромосомного реплікону в процесі Р. в гомологічних ділянках цих структур і тривалий час реплікуватися як частина єдиного (подвійного) реплікону під контролем реплікативної хромосомної системи. Однак у невеликій частині бактеріальних клітин популяції, що містять подвійний реплікон, виникають повторні Р., що призводять до повернення інтегрованої плазміди в автономний стан. Якщо в повторну Р. залучається ділянка гомології, який при первинній Р. служив місцем взаємодії двох структур, то відбувається відносно правильне «вирізання» плазмідного реплікону зі складу подвійного реплікону. У випадках, коли повторна Р. відбувається в інших ділянках гомології, можливе включення деяких з прилеглих хромосомних генів до складу плазмідного реплікону, тобто відбувається формування «заміщеної» плазміди (рис. 3). Той же механізм, що призводить до коінтеграції двох репліконів і до обміну ділянками генетичного матеріалу при їх подальшій дисоціації, має місце, ймовірно, і у випадку Р. двох різних плазмід, що володіють гомологічними ділянками ДНК (рис. 4), а також плазмід і деяких бактеріофагів або бактеріофагів і хромосом. Усі етапи класичної Р. у бактерій забезпечуються відповідними ферментами (так зв. Ієс-ферментами), а цей тип Р. позначають також як Кес-залежна Р.
Поряд з класичною, або загальною Р. широке поширення у бактерій має «незаконна» рекомбінація, для здійснення якої не потрібно значної гомології ДНК взаємодіючих структур. У такій Р. беруть участь невеликі фрагменти ДНК, що отримали назву транслокуються елементів, які здатні з певною частотою переміщатися з одного реплікону в інший, мігруючи серед бактеріальних хромосом, плазмід, бактеріофагів та ін. (Див. Транслокація). Відомі два типи таких елементів - IS-елементи (англ. insertion sequences вставні послідовності) та транспозони. IS-елементи являють собою специфічні фрагменти ДНК, що містять, ймовірно, лише ті гени, які необхідні для Р. з негомологічними ділянками різних репліконів. Ця Р. призводить до інтеграції таких генів до структур цих репліконів або до «вирізування» відповідних ділянок з таких структур. Однак конкретні механізми такої Р. залишаються незрозумілими. При інтеграції IS-елементів та його «вирізанні» можуть виникати мутації різних генів, пов'язані з перебудовами (ділеціями, інверсіями, дуплікаціями та інших.) відповідних ділянок молекули ДНК. Транспозони представляють більш складні структури, що містять зазвичай у своєму складі IS-елементи, які забезпечують їх «незаконну» Р., і додаткові гени, не пов'язані з функціями інтеграції (гени лікарської стійкості бактерій та ін.).
Класична та «незаконна» Р. бактерій забезпечують широкі можливості генетичного обміну між різними репліконами та їх частинами, що визначає високі темпи мінливості та еволюції цих структур та бактеріальних популяцій в цілому в умовах інтенсивного застосування різних антибактеріальних речовин та впливів (антибіотиків, солей важких металів, ультрафіолетового та іонізуючого випромінювань і т. д.). У разі класичної Р., що вимагає значної гомології взаємодіючих структур, ці процеси найбільш ефективні при внутрішньовидовому генетичному обміні, тоді як «незаконна» Р. відіграє важливу роль у перерозподілі генів не тільки в межах окремих видів, а й між бактеріями різних видів та пологів. Припускають також, що внаслідок включення ідентичних IS-елементів і транспозонів до негомологічних ділянок репліконів бактерій різних видів виникають так зв. гарячі точки Р., тобто райони взаємної гомології цих репліконів, що забезпечують наступну класичну Р. між ними в умовах як внутрішньовидового, так і міжвидового обміну генетичним матеріалом. У мікробіології процеси Р. використовуються для отримання гібридних форм бактерій із зміненими вірулентними, антигенними та іншими властивостями. Розроблено також методи створення штучних рекомбінантів молекул ДНК із фрагментів, отриманих за допомогою рестриктаз, що становлять основу сучасної генної інженерії. Т. о., можуть бути сконструйовані нові рекомбінантні реплікони (плазміди, бактеріофаги), в структурі яких містяться гени, в т. ч. отримані від багатоклітинних організмів, що представляють практичний інтерес (напр., гени, що контролюють синтез певних гормонів, вітамінів , амінокислот, антибіотиків та ін). Після введення таких репліконів у відповідні бактеріальні клітини ці клітини можуть бути використані у мед. промисловості та інших галузях мікробіол. виробництва для одержання відповідних біологічно активних речовин. В результаті спонтанної Р. виникають також різні атипові форми патогенних та умовно-патогенних бактерій.
Частота Р. може значно коливатися в залежності від ряду факторів. При класичній Р. процес здатний істотно порушуватися через низьку гомологію взаємодіючих молекул, а також при мутаціях генів, що контролюють Р. Низький ступінь гомології ДНК хромосом у бактерій різних видів і пологів є основною причиною низької частоти Р. цих структур при міжвидових і міжродових схрещуваннях. . Однак повторне використання отриманих рекомбінантів у схрещування може підвищувати частоту Р. за рахунок зростання такої гомології. Мутації, що викликають втрату функціональної активності генів, що контролюють Р., приводять бактеріальну клітину до повної або часткової втрати здатності здійснювати класичну Р., а також знижують її здатність до репарації генетичних ушкоджень (див.). На процеси Р. у бактерій суттєво впливають і фактори навколишнього середовища (склад живильного середовища, температура, ультрафіолетове та іонізуюче випромінювання, різні хімічні речовини та ін.).
Для вивчення Р. у бактерій користуються радіобіологічними, електронно-мікроскопічними та іншими фіз.-хім. методами дослідження, а також методами генетичного аналізу бактерій. Різні методи визначення частоти Р. зчеплених генів є основою генетичного картування бактерій.
Бібліографія:Бреєлер С. Є. Молекулярна біологія, с. 305, JI., 1973, бібліогр.; Гершензон С. М. Основи сучасної генетики, с. 93, Київ, 1979; Кушев Ст Ст Ст. Механізми генетичної рекомбінації, Л., 1971, бібліогр.; Ме-fi-не л л Г. Бактеріальні плазміди, пров. з англ., с. 33 та ін, М., 1976, бібліогр.; Рекомбінантні молекули, за ред. Р. Бірса та Е. Бесіта, пров. з англ., М., 1980, бібліогр.; Фізіологічна генетика, за ред. М. Є. Лобашева та С. Г. Інге-Вечтомова, с. 129 та ін., Л.„ 1976, бібліогр.; Хейс У. Генетика бактерій та бактеріофагів, пров. з англ., с. 257, 476 та ін, М., 1965; Цитологія та генетика мейозу, під ред. Ст Ст Хвостової та Ю. Ф. Богданова, М., 1975.
В. І. Іванов; В. П. Щипков (бакт.).
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://www.allbest.ru/
Вступ
Генетична рекомбінація - це важливий процес реорганізації генетичного матеріалу, обумовлений обміном окремими сегментами подвійних спіралей ДНК, що призводить до нових комбінацій генів.
Генетична рекомбінація - головний чинник непостійності геному, основа більшості його змін, що зумовлює природний відбір, мікро- та макроеволюції.
Рекомбінація може відбуватися шляхом обміну клітинними ядрами, молекулами цілими ДНК або частинами молекул. У той час як процеси реплікації та репарації ДНК забезпечують відтворення та збереження генетичного матеріалу, рекомбінація призводить до генетичної мінливості.
Вона набула розвитку у всіх живих організмів: у еукаріотів, у бактерій і навіть при розмноженні вірусів, у тому числі таких, генетичний матеріал яких складається з РНК.
Перетасовування хромосом у мейозі, що призводить до величезної різноманітності гамет, випадковість злиття гамет при заплідненні, обмін частинами між гомологічними хромосомами - все це (і далеко не лише це) відноситься до рекомбінації.
Подвійна спіраль ДНК зазвичай не взаємодіє з іншими сегментами ДНК і в клітинах різні хромосоми просторово розділені в ядрі. Ця відстань між різними хромосомами важлива для здатності ДНК діяти як стабільний носій інформації. У процесі рекомбінації з допомогою ферментів дві спіралі ДНК розриваються, обмінюються ділянками, після чого безперервність спіралей відновлюється.
Розрізняють два основні типи генетичної рекомбінації:
1) "законну" (загальну, або гомологічну), при якій відбувається обмін гомологічними (однаковими) ділянками молекул ДНК;
2) "незаконну" (негомологічну), в основі якої лежить обмін негомологічними ділянками ДНК.
Генетичну рекомбінацію називають сайт-специфічною, якщо обмін між різними молекулами ДНК здійснюється тільки в ділянках із строго певними нуклеотидними послідовностями, якщо в будь-яких місцях молекули ДНК – сайт-неспецифічної.
1 . Зак
Законна генетична рекомбінація зазвичай сайт-неспецифічна, хоча досить часто у бактерій та вищих організмів вона може виявляти риси сайт-специфічності, тобто вибірковості до певних нуклеотидних послідовностей ДНК (так звані гарячі точки рекомбінації). Такі послідовності різко підвищують частоту рекомбінації у тих ділянках геному, де вони локалізовані.
Законна генетична рекомбінація спостерігається, наприклад, між двома копіями будь-якої хромосоми. У еукаріотів (всі організми, за винятком бактерій та синьо-зелених водоростей) найбільш типовий обмін ділянками гомологічних хромосом у мейозі (розподіл клітин, в результаті якого відбувається зменшення числа хромосом у дочірніх клітинах – основна стадія утворення статевих клітин). Цей обмін може відбуватися між щільно кон'югованими хромосомами на ранніх стадіях розвитку яйця або сперматозоїда. Рідше – законна генетична рекомбінація здійснюється при звичайному розподілі клітин (зі збереженням числа хромосом) – мітозу.
У прокаріотів (бактерії та синьо-зелені водорості), у яких відсутній мейоз, а геном представлений лише однією молекулою ДНК, законна генетична рекомбінація пов'язана з такими природними формами обміну та перенесення генетичного матеріалу, як кон'югація(хромосоми з донорської клітини передаються в рециніентну через протоплазмовий місток-пил), трансформація(ДНК проникає із середовища через клітинну оболонку), трансдукція(Передача ДНК здійснюється бактеріофагом, або вірусом бактерій). У вірусів генетична рекомбінація відбувається при зараженні клітин. Після лізису клітини виявляються віруси з рекомбінантними ДНК. У прокаріотів рекомбінацію генетичну здійснюють спеціальні клітинні білки (багато з них ферменти).
1.1 Гомологічна генетична рекомбінація
В основі молекулярного механізму законної генетичної рекомбінації лежить принцип "розрив-возз'єднання" двох гомологічних молекул ДНК. Цей процес називають кросинговер, він включає кілька проміжних етапів:
1) впізнавання ділянок;
2) розрив та реципрокне (хрест-навхрест) возз'єднання молекул: заміна одних ланцюгів гомологічними;
3) усунення помилок, що виникають внаслідок неправильного спарювання ділянок.
Точка обміну може виникати на будь-якій ділянці гомологічних нуклеотидних послідовностей хромосом, які залучаються в обмін. При цьому в точці обміну зазвичай немає зміни нуклеотидних послідовностей. Точність розриву та возз'єднання надзвичайно велика: жоден нуклеотид не втрачається, не додається і не перетворюється на якийсь інший.
Все, що говорилося про гомологію ДНК і комплементарність полінуклеотидних ланцюгів, відноситься до гомологічної або загальної рекомбінації, заснованої на парування комплементарних ланцюгів ДНК. Від інших типів рекомбінаційних процесів її відрізняють необхідність загальної (по всій довжині молекул) гомології між рекомбінуючими ДНК та участь великого набору спеціальних білків. Гомологічна рекомбінація починається з виникнення в одному або обох дуплексах ділянок з одиночних ланцюгів ДНК, які потім за допомогою спеціальних білків знаходять комплементарні послідовності в гомологічному дуплексі та утворюють з ними гетеродуплекс – ключовий проміжний продукт (інтермедіат) рекомбінації. Кінцевим результатом рекомбінації буде обмін рівними частинами гомологічних молекул
Із загальної рекомбінації можна назвати окремий випадок так звану эктопическую рекомбінацію. Вона полягає в обмінах (кросінговерах) між окремими ділянками гомологічної ДНК, розкиданими по геному. До них відносяться різноманітні рухливі елементи, названі так за здатність переміщатися по геному, гени транспортних і рибосомних РНК, гістонів і багато інших повторюваних послідовностей (повторів) ДНК. Така локальна гомологічна рекомбінація цікава передусім тим, що може призводити до хромосомним перебудов, хоча її біологічна роль цим вичерпується. Це лише частина можливих перебудов хромосом. Інші їх типи можуть виникати в залежності від того, якою є орієнтація повторів ДНК по відношенню один до одного (пряма або зворотна), і від того, де вони розташовані: всередині однієї хромосоми, сестринських хроматидах або різних хромосомах. Незважаючи на те, що обміни відбуваються між локальними ділянками гомології, ектопічна рекомбінація здійснюється в основному тими ж білками, що й гомологічна.
1.2 Модель Холлідея
Розгляд гомологічної рекомбінації неможливий без загальної моделі кросинговера, опублікованого 1964 року американським генетиком Р. Холлідеєм. Модель була формальною, без деталізації молекулярних механізмів рекомбінаційних реакцій, вона не розглядала білки, що їх здійснюють, оскільки на початку 60-х років більшість із них не була відома. Але саме в той час почався бурхливий розвиток молекулярної генетики і сталося так, що нові експериментальні результати добре вписалися в модель Холлідея, доповнюючи та уточнюючи її. Фактично історія молекулярної генетики рекомбінації - це розвиток моделі Холлідея. Вона розроблена для мейотичного кросинговеру. Нагадаємо, що ядро мейотичної клітини в профазі I містить по чотири гомологічні хроматиди, але в кожному окремому акті кросинговеру беруть участь лише дві з них.
В принципі для того, щоб гомологічні молекули ДНК помінялися своїми частинами, спочатку мають відбутися розриви у всіх ланцюгах обох дуплексів, а вже потім – обмін ланцюгами та замикання розривів. У Холлідея розриви відбуваються не одночасно, а у два етапи. Рекомбінація починається з первинних одноланцюгових розривів фосфодіефірних зв'язків ДНК (їх вносить фермент ендонуклеазу). Розриви відбуваються у двох ланцюгах однакової полярності. Холлідей також постулював, що первинні розриви виникають не у випадкових, а в певних сайтах ДНК. Згодом ця ідея отримала експериментальне підтвердження.
Далі від точок первинних розривів відбувається обмін ланцюгами між дуплексами, що призводить до утворення хрестоподібної структури, що згодом отримала назву "напівхіазму Холлідея". Така назва пояснюється тим, що в напівхіазмі в обмін залучені лише два ланцюги ДНК із чотирьох, що відрізняє її від повної хіазми - характерного продукту завершеного мейотичного кросинговеру, давно відомого біологам. Потім відбувається дуже важливий процес – переміщення точки перехреста ланцюгів у напівхіазмі вздовж рекомбінуючих дуплексів. Таке явище описане під назвою "міграція розгалуження". Воно полягає в наступному: від точки перехреста ланцюгів відбувається розплітання вихідних дуплексів і ланцюги, що вивільняються, тут же ренатурують з комплементарними ланцюгами з гомологічних дуплексів, що призводить до утворення і подальшого подовження гетеродуплексу (B/b). Саме в подовженні гетеродуплексу і полягає біологічний сенс міграції розгалуження. Її здійснюють спеціальні ферменти. Розміри гетеродуплексу при мейотичному кросинговері коливаються від декількох сотень до однієї тисячі п.н., при рекомбінації в соматичних клітинах і клітинах прокаріотів він ще протяжніший.
Гетеродуплекс сформовано. Складна розгалужена структура, що утворилася, повинна розділитися на гомологи. Це називається дозволом напівхіазми. Для вирішення необхідні ще два розриви ланцюгів: вторинні розриви завершать обмін ланцюгами. Але перш ніж це станеться, напівхіазму має зазнати ще одне перетворення – ізомеризацію. Ізомеризація полягає у зміні структури напівхіазми, яка відбувається за рахунок звичайного теплового руху молекул. Структури в і ідентичні. У структурі відбувається один поворот на 180 будь-якої пари дуплексних сегментів (плеч). Структура, що утворилася, може вирішитися двома парами вторинних розривів. Парні розриви ланцюгів однакової полярності 1-1 або 2-2 призводять до двох типів рекомбінантних хроматид: хроматиди першого типу містять внутрішній гетеродуплекс B/b, а по конфігурації флангових маркерів А і С не відрізняються від вихідних (некросоверні хроматиди); рекомбінантні хроматиди другого типу кросоверні, вони також містять гетеродуплекс, але обмінюються частинами з обох боків від нього. Обидва типи продуктів рекомбінації є рівноймовірними, що відповідає генетичним даним, на які спирався Холлідей при створенні своєї моделі.
Тут необхідно зробити невеликий відступ щодо одного важливого процесу, що відбувається у гетеродуплексі. Як уже вказувалося, від вихідних молекул рекомбінаційний гетеродуплекс можуть увійти різні алелі, і тоді в ньому виникнуть неспарені підстави, які локально порушать структуру подвійної спіралі ДНК. Ці порушення впізнаються спеціальними ферментними системами, що працюють на кшталт ексцизійної репарації. Вони проводять корекцію неспарених основ у гетеродуплексі: видаляють неспарену основу в одному ланцюгу ДНК і забудовують пролом, що утворюється, по матриці іншого алелю в комплементарному ланцюгу, тим самим перетворюючи (конвертуючи) один аллель в інший. Це було давно відоме під назвою "конверсія гена", але тепер ми знаємо, що в її основі лежить корекція гетеродуплексу. Якщо гетерозиготна клітина A/a вступає в мейоз, то в нормі серед продуктів мейозу обидва алелі гена A будуть представлені в рівному співвідношенні: 2A: 2a. Однак якщо в районі хромосоми, де розташований ген A, відбудеться кросинговер, то сформується гетеродуплекс A/a з локально неспареними основами, що може призвести до конверсії гена A: розщеплення алелей гена серед продуктів мейозу буде 3A: 1a або 1A: 3a. Розщеплення по генах, розташованих поза ділянкою кросинговера, збереже нормальне співвідношення алелів 2: 2. Ми бачили при розборі моделі Холлідея, що містять продукти рекомбінації гетеродуплекс з кросинговером і без кросинговера за зовнішніми генами рівноймовірні, іншими словами, конверсія і не супроводжуватись обміном по зовнішніх генах. Цей факт був основним серед згаданих вище генетичних даних, спираючись на які Холлідей створював свою модель.
Модель Холлідея симетрична: первинні розриви виникають одночасно в обох гомологах та обмін ланцюгами відбувається синхронно. Однак є генетичні дані про асиметричні обміни, отримані, зокрема, на дріжджах. У цих випадках первинний розрив виникає тільки в одному дуплексі, потім від точки розриву відокремлюється один ланцюг ДНК, який впроваджується в гомологічний дуплекс і в ході наступної міграції розгалуження витісняє ланцюг тієї ж полярності. Після цього обмін перетворюється на симетричний.
Модель Холлідея в її сучасному вигляді загальновизнана та універсальна для прокаріотів та еукаріотів (і для статевих, і для соматичних клітин). Її перевагою є той факт, що вона добре перевіряється генетичними даними, і практично всі її етапи поступово знайшли експериментальне підтвердження. Напівхіазми Холлідея добре видно під електронним мікроскопом. Виявлено спеціальні ендонуклеази (їх називають резолвазами), які здійснюють дозвіл напівхіазми. До теперішнього часу такі резолвази виявлені у бактеріофагів T4 та T7, E. coli, дріжджів та людини. У E. coli виявлено також білки, які здійснюють міграцію розгалуження напівхіазми.
2. Незаквінна генетична рекомбінація
Спочатку термін незаконна рекомбінація був визначений Франкліном як рекомбінація між послідовностями з невеликими ділянками гомології або взагалі не мають гомології.
В даний час має сенс прийняти ширше визначення, яке виключає рекомбінаційні події, що є результатом нормальної чи законної транспозиційної діяльності або діяльності спеціалізованих рекомбінаційних систем (наприклад, інсерція та вивільнення ДНК). Франклін розглядав, що незаконна рекомбінація може бути наслідком помилок у білках, відповідальних за розрізання та зшивання чи реплікацію ДНК.
Незаконна генетична рекомбінація має виражений локальний характер. У цьому випадку весь процес з його початковим етапом впізнавання, який зводить дві спіралі ДНК, спрямовується особливим рекомбінаційним ферментом; спарювання основ тут не потрібно (навіть у тих випадках, коли це все-таки відбувається, у процесі бере участь не більше кількох пар основ). Інтеграція транспозонів, плазмід та помірних фагів у бактеріальний геном може бути прикладом генетичної рекомбінації цього типу. Подібний механізм існує і в еукаріотичних клітинах.
При незаконній генетичній рекомбінації в обмін вступають короткі специфічні нуклеотидні послідовності однієї чи обох спіралей ДНК, що у цьому процесі. Таким чином, така генетична рекомбінація змінює розподіл нуклеотидних послідовностей в геномі - з'єднуються ділянки ДНК, які до цього не розташовувалися в безперервній послідовності поряд один з одним. Подібний обмін гетерологічними ділянками ДНК призводить до виникнення вставок, делецій, дуплікацій та транслокацій генетичного матеріалу.
У еукаріотів переміщення різних генетичних елементів, пов'язані з незаконною генетичною рекомбінацією, здійснюються переважно. над мейозі, коли контактують парні хромосоми. а під час традиційних клітинних циклів (мітозе). Незаконна генетична рекомбінація відіграє важливу роль в еволюційній мінливості, тому що завдяки їй здійснюються найрізноманітніші, нерідко кардинальні перебудови геному і, отже, створюються передумови для якостей. змін у еволюції даного організму.
3. Сайт-специфічнийня генетична рекомбінація
У 1962 р. А. Кемпбелл, досліджуючи інтеграцію геному фага X у хромосому Е. coli, виявив, що вбудовування відбувається водному, строго визначеному сайті бактеріальної хромосоми. Це спостереження започаткувало вивчення механізмів рекомбінації між молекулами ДНК з низьким рівнем гомології або з повною її відсутністю. Розрізняють два типи сайт-специфічної рекомбінації: подвійну, або власне сайт-специфічну (обидва рекомбінуючі дуплекси ДНК несуть послідовності, що специфічно розпізнаються ферментами рекомбінації), і одиночну (такі послідовності знаходяться тільки в одному з дуплексів ДНК), яка називається незаконною. Відмінності між сайт-специфічною та незаконною рекомбінацією не чіткі та пов'язані зі ступенем подібності нуклеотидних послідовностей, що беруть участь у даному процесі.
Обов'язковою умовою сайт-специфічної рекомбінації є наявність короткої (близько 10 п.н.) ділянки гомології у двох взаємодіючих молекул ДНК. Процес забезпечення специфічними ферментами - рекомбіназами, що розпізнають галузі гомології та каталізують обмін генетичним матеріалом. Ці ферменти можуть бути поділені на дві основні групи: топоізомерази (Хег, Сrе, Int/Xis) та резольвази (Tn-резольвази, інвертази).
В результаті сайт-специфічної рекомбінації утворюються два типи продуктів. Якщо рекомбінуючі ділянки орієнтовані протилежно (АВ та ВА), то рекомбінантний сегмент виявиться інвертованим. Якщо ж сайти рекомбінації орієнтовані в одному напрямку (АВ і АВ), результатом обміну буде делеція вищезгаданого сегмента та утворення кільцевої молекули з ДНК, що залишилася. Інакше висловлюючись, рекомбінація інвертованих повторів породжує інверсію ділянки гомології, а прямих - його делецію.
Рідкісний, якщо не єдиний, зате життєво важливий приклад сайт-специфічної рекомбінації у багатоклітинних тварин - перебудови в послідовностях ДНК, що кодують імуноглобуліни, - білкові молекули, що розпізнають той чи інший антиген при імунній відповіді у хребетних.
4. Транспозиції
гомологічний генетичний рекомбінація транспозиція
Рекомбінаційні процеси ще одного типу – транспозиції лежать в основі переміщень рухливих генетичних елементів. Рухливі елементи - це особливі послідовності ДНК, здатні, як це випливає з їхньої назви, до переміщень з однієї ділянки молекули ДНК (хромосоми або плазміди) в іншу, або в іншу молекулу в тій же клітині, або навіть клітини іншого організму. Вони широко поширені як у прокаріотів, так і у еукаріотів і при цьому відрізняються високою різноманітністю. Рухливі елементи, зазвичай, немає автономно, й у них характерне перебування у складі хромосом чи плазмид. Здебільшого рухливі елементи прокаріотів і еукаріотів побудовані за подібним планом і складаються з центральної частини, фланкованої кінцевими зверненими повторами.
Транспозиції здійснюються особливими білками, ген (або гени) яких в основному локалізований у самих рухомих елементах, в їх центральній частині. Головний білок транспозиції – транспозаза. Рекомбінація між рухомим елементом і тією ДНК, в яку він вбудовуватиметься (її називають ДНК-мішенню), відбувається на рівні дуплексів, які не мають, як і у випадку сайт-специфічної рекомбінації, пресинаптичних фіксованих пошкоджень. Оскільки рекомбінація відбувається точно по кінцях рухомого елемента, транспозиції можна розглядати як сайт-специфічний процес, але тільки щодо самого елемента, так як вбудовування елементів ДНК-мішень найчастіше відбувається у випадкові сайти. Важливо, що скільки помітна гомологія між рухомим елементом і ДНК-мішенню відсутня.
5 . Біологічне знаннячення генетичної рекомбінації
Очевидним результатом рекомбінації генетичного матеріалу в мейозі та статевого розмноження загалом є виробництво генотипно неоднорідного потомства. Нерідко мається на увазі, що в цьому полягає функція генетичних рекомбінацій. Відповідно до такого погляду, статеве розмноження – адаптація до варіабельності зовнішніх умов у послідовних поколіннях.
Це пояснення значення рекомбінації було піддано всебічному аналізу Мейнардом Смітом. Головний результат цього аналізу - висновок, що природний відбір міг би забезпечити перевагу статевому розмноженню тільки у разі дуже малоймовірних постійних змін в умовах зовнішнього середовища, коли в кожному поколінні були б потрібні нові генотипи, що характеризуються високою пристосованістю.
Вважається класичним пояснення функції генетичних рекомбінацій, дане Фішером і незалежно від нього Меллером, вказує на значення не генотипного розмаїття взагалі, а об'єднання в одному геномі будь-яких двох сприятливих мутацій, що виникли незалежно.
Встановлено, що виявлення переваг генетичних рекомбінацій у концепції Фішера-Меллера велике значення могли б мати періодичні скорочення чисельності популяції, т. е. умови генетичного дрейфу. У цьому випадку рекомбінація забезпечує поєднання сприятливих алелів різного походження на тлі зниженої (в умовах дрейфу) ймовірності виникнення двох або кількох сприятливих мутацій в одному геномі.
Вочевидь, що об'єднання корисних мутацій, що у різних особинах популяції, відсутність рекомбінацій неможливе. Фелсенстейн трактує цю ситуацію як рекомбінаційний дисбаланс, або нерівноважність «зі зчеплення». Таким чином, генетичні рекомбінації усувають нерівноважність «зчеплення» (точніше з комбінування) сприятливих мутацій, що виникають у різних особин популяції.
Аналогічний міркування Фелсенстейн застосував також до процесу «нескінченного» накопичення шкідливих мутацій у безстатевих генераціях, відомому як «храповик Меллера». Генетичні рекомбінації зупиняють «обороти» храповика Меллера, теж ніби усуваючи рекомбінаційний дисбаланс, але цього разу щодо несприятливих мутацій: якщо в популяції в результаті дрейфу кожна особина містить хоча б одну несприятливу мутацію, то подібна «нерівноважність» форм, які містять несприятливих мутацій.
У концепції Фішера-Меллера перевага статевого розмноження реалізується через так званий груповий відбір, який проявляється як виживання в еволюції популяцій і видів, що мають статеве розмноження, і відповідно як вимирання видів, що втрачають здатність до статевого розмноження.
Але в рамках викладеного вище уявлення про те, що генетичні рекомбінації могли б сприяти об'єднанню сприятливих мутацій і перешкоджати поширенню шкідливих мутацій, усуваючи нерівноважність популяції «зчеплення», були запропоновані моделі, в яких індивідуальний добір також спрямований на підвищення частоти рекомбінацій. У цих моделях дві зчеплені сприятливі мутації перешкоджають відбору один одного відповідно до ефекту Хілла-Робертсона. У тому випадку, якщо є третій зчеплений ген, що обумовлює рекомбінацію сприятливих алелів, цей ген з високою ймовірністю успадковується рекомбінантами, які мають об'єднання сприятливих алелів.
Подібний механізм відбору щодо гена, що впливає на рекомбінацію, відомий під назвою «попутного транспорту» або «безкоштовного проїзду». Як зазначає Мейнард Сміт, моделі, засновані на механізмі попутного транспорту, пояснюючи корисність якогось рівня рекомбінації, не пояснюють, чому реально в природі спостерігається високий рівень частоти рекомбінацій.
Слід зазначити, що більшість популяційно-генетичних робіт ще перебуває на рівні уявлень про еволюційний процес, що склалися у 20-ті роки ХХ століття. Відповідно до цих уявлень, еволюція (прогресивна) є безперервним процесом накопичення сприятливих мутацій, що підвищують пристосованість організмів. У подібному уявленні про еволюцію генетичних рекомбінацій, очевидно, взагалі немає місця, що, власне, і пояснює не дуже успішні спроби відшукати їм «застосування».
Тим часом, рекомбінаціям належить центральна роль прогресивної еволюції, під час прогресивної еволюції принципово різні види відбору закономірно змінюють одне одного.
В основі згаданої моделі лежить уявлення про циклічність еволюційних перетворень. У наступних один за одним еволюційних циклах кожен черговий цикл ініціюється появою «перспективної» гібридної форми, що характеризується тим щонайменше зниженням загальної пристосованості (плодовитості та життєздатності) через фізіологічний дисбаланс, викликаний аутбридингом. Звідси відбір першої стадії еволюційного циклу насправді спрямовано підвищення пристосованості і «придбання» відповідних мутацій у кожному поколінні.
Однак якщо в результаті відбору на підвищення загальної пристосованості буде перевищено певний пороговий рівень, то виникають умови внутрішньовидової конкуренції за джерела живлення. На цьому етапі відбір більш ефективну утилізацію харчових ресурсів неминуче пов'язаний з поступовим звуженням екологічного потенціалу в окремих підвидах і расах, що веде до їх дивергенції. Особливістю дії відбору цьому етапі і те, кожен крок шляху подальшої спеціалізації підвидів чи рас ініціюється виживанням певної мутантної форми, що характеризується загальним зниженням пристосованості.
Нарешті, на заключному етапі циклу на тлі загальної кризи, спричиненої нестачею харчових ресурсів, відбувається взаємодія рас, що дивергували, і утворення шляхом рекомбінації чергової перспективної гібридної форми, що поєднує в собі екологічний потенціал батьківських рас.
Висновок
Ми розглянули далеко не всі приклади рекомбінаційних систем, що ведуть до перебудов у генетичному матеріалі. Їх багато, та його роль різноманітна. Як і у разі гомологічної рекомбінації, процеси, засновані на негомологічній рекомбінації, відіграють велику роль в еволюції, але їх функції виявляються особливо значуще в онтогенезі прокаріотичних, так і еукаріотичних організмів. Сайт-специфічна рекомбінація відіграє ключову роль у життєвих циклах помірних бактеріофагів.
Біологічна роль транспозицій і рухливих генетичних елементів, що лежать в їх основі, величезна. Рухливі елементи досягли великої різноманітності та поширилися серед представників усіх систематичних груп живого світу. У деяких організмів вони становлять істотну частину генетичного матеріалу: у дрозофіли та людини на їхню частку припадає, за оцінками різних дослідників, 5-10% геномної ДНК. Навіщо потрібно стільки "зайвої" ДНК, поки що незрозуміло. Як часткове пояснення можна припускати, що надлишкова ДНК є матеріалом для еволюції. Цілком біологічна роль рухомих елементів буде з'ясована нескоро.
Розміщено на Allbest.ru
Подібні документи
Поняття та загальний опис механізму рекомбінації генів, класифікація та типи форм його реалізації: загальної та сайт-специфічної. Особливості взаємодій, зумовлених спарюванням основ між комплементарними ланцюгами гомологічних спіралей ДНК.
курсова робота , доданий 18.10.2013
Виявлення паралелізму у поведінці генів та хромосом у ході формування гамет та запліднення. Поняття генетичної рекомбінації, дослідження явища на дрозофілах проведене Т. Морганом. Основні положення хромосомної теорії спадковості.
презентація , доданий 28.12.2011
Історія відкриття основних властивостей генетичних систем: реплікації, рекомбінації та репарації. Біохімічні дослідження експресії та регуляції еукаріотичних генів. Введення нової генетичної інформації у клітини. Основні засади клонування.
реферат, доданий 27.07.2009
Мейоз як один із ключових механізмів спадковості та мінливості. Біологічне значення мейозу: підтримка сталості каріотипу серед поколінь, забезпечення рекомбінації хромосом і генів. Закони Грегора Менделя як основу класичної генетики.
презентація , доданий 15.04.2014
презентація , доданий 28.12.2011
Механізм еволюції прокаріотичного та еукаріотичного геномів. Властивості, відбір та динаміка малюнка локалізації мобільних генетичних елементів. Роль мобільних генетичних елементів та горизонтального перенесення генетичного матеріалу в еволюції геному.
курсова робота , доданий 30.09.2009
Історія, цілі та основи генетичної інженерії; біоетичні аспекти. Групи генетичних захворювань, їх діагностика та лікування. Застосування генетичної інженерії у медичній практиці: генні вакцини, генотерапія, виробництво лікарських засобів.
реферат, доданий 26.10.2011
Спадковість та генетичні рекомбінації у бактерій. Хімічний склад, розмноження та особливості харчування бактеріальної клітини. Ферменти мікроорганізмів Мутація, молекулярні зміни у хромосомі. Розподіл стафілокока шляхом вростання перегородок.
презентація , доданий 23.02.2014
Мінливість (біологічна) - різноманітність ознак і властивостей у особин та груп особин будь-якого ступеня спорідненості, її форми. Генетична рекомбінація та трансформація. Мінливість фагів та мікроорганізмів. Практичне застосування мінливості мікроорганізмів.
реферат, доданий 26.12.2013
Завдання фізіології мікроорганізмів. Аналіз хімічного складу бактеріальної клітини. Особливості та механізми харчування аутотрофних та гетеротрофних бактерій, їх ферменти, процес дихання та розмноження. Спадковість та генетичні рекомбінації у бактерій.
Рекомбінація - це процес, який забезпечує перемішування генів у ряді поколінь. p align="justify"> При формуванні статевих клітин гени, отримані від батьків, "перетасовуються", і в кожну гамету потрапляє тільки половина батьківських генів. При заплідненні гени двох батьків випадково комбінуються у зиготі. Поєднання цих двох випадкових процесів – тасовки генів у генеративних клітинах та зустрічі гамет – забезпечує унікальність набору генів кожного організму.
Цей процес було відкрито на початку XX ст. на основі аналізу результатів схрещувань. Нині у вивченні рекомбінації використовують весь арсенал сучасних методів молекулярної та клітинної біології. Проте процес залишається багато в чому загадковим. Досі точаться бурхливі дебати про те, навіщо потрібна рекомбінація. Незрозуміло, чому вона така складна і, здавалося б, нелогічно організована. Неясно, як розподіляються по геному її гарячі та холодні точки. Спробуємо відповісти на ці питання, розглянувши рекомбінацію у світлі еволюції.
Навіщо потрібна рекомбінація
Рекомбінація - головний генератор фенотипного розмаїття, того самого, з яким оперує природний відбір, тих відмінностей між організмами, які грають вирішальну роль у боротьбі за існування. Ми звикли вважати, що ці відмінності визначаються мутаціями генів. Це і правильно, і неправильно одночасно.
Мутації змінюють гени. Ген може бути невпізнанно зіпсований мутацією, змінений зі збереженням функції (синонімічно) або її втратою. Ми повинні ясно розуміти, що функція кожного гена визначається його взаємодією з іншими генами. Тому і функцію гена, і її зміни слід розглядати виключно у межах конкретного метаболічного шляху або регуляторної генної мережі, в яких задіяні продукти гена. Безглуздий чи невірний ген із однієї генної мережі може набути нового, несподіваного сенсу в інший; синонім в одному контексті виявитися антонімом в іншому. Таким чином, мутації змінюють фенотип не власними силами, а поєднані з іншими генами.
Різноманітність фенотипів, яку ми спостерігаємо, є втіленою різноманітністю генних поєднань. А оскільки рекомбінація забезпечує постійну генерацію нових і нових поєднань, ми маємо повне право назвати цей чудовий механізм генератором фенотипного розмаїття.
Рекомбінація, мабуть, виникла одночасно чи невдовзі після появи життя. Однак спочатку вона була боязкою і спорадичною. Такою вона і залишається у світі прокаріотів. Бактерії іноді входять в контакт один з одним і обмінюються генетичною інформацією, частіше коли їхнє життя стає гіршим. Але з цього не випливає, що рекомбінація неодмінно полегшує їм життя, підвищує їхню пристосованість. Вона дає їм шанс, надію на те, що нова комбінація генів виявиться корисною.
Регулярна, запланована та обов'язкова рекомбінація з'явилася набагато пізніше, одночасно чи невдовзі після виникнення еукаріотів. На користь цього припущення свідчить той факт, що у переважної більшості сучасних еукаріотів рекомбінація відбувається регулярно, а її молекулярні і клітинні механізми у різних організмів вражаюче подібні. Подібність ми виявляємо і в тому, що у них рекомбінація так чи інакше пов'язана з розмноженням. У еукаріотів, на відміну від бактерій, результати рекомбінації виявляються не в самих організмів, а в їхніх нащадків.
Якщо ми порівняємо розмноження безстатевих (не рекомбінуючих) та статевих (регулярно рекомбінуючих) організмів, нам одразу впаде в очі разюча неефективність останнього варіанту розмноження. Уявімо собі два острови. На одному живуть самець і самка, здатні до статевого розмноження і, отже, рекомбінації. На іншому - дві самки, що розмножуються безстатевим шляхом. Обмежимо плодючість і тих та інших самок двома нащадками. Після першого циклу розмноження на безстатевому острові народиться чотири нащадки, але в статевому - два. Якщо на статевому острові обидва народжені дитинчата будуть однієї статі, то на цьому вся історія закінчиться. Якщо на світ з'являться самка та самець, то ця пара зробить ще двох нащадків, а на безстатевому острові їх народиться вже вісім. Таким чином, за заданих умов чисельність популяції безстатевого острова зростатиме експоненційно, а на статевому вона так і залишиться рівною двом особам. Очевидно, що ефективність безстатевого розмноження значно вища (рис.1).
Рис.1.
Чому ж тоді в еукаріотів, як правило, розмноження статеве, а безстатеве - лише рідкісний виняток? Саме тому, що при статевому розмноженні можлива рекомбінація. Але якщо організми, що розмножуються статевим шляхом, так значно програють безстатевим в ефективності розмноження, то рекомбінація повинна давати їм переваги, які з лишком покривають цей гігантський програш. У чому вони полягають?
Повернемося на наші умоглядні острови. І на одному, і на іншому острові у генеративних клітинах їхніх мешканців виникають мутації. Цілком захиститися від мутацій у принципі неможливо, адже з ними неминуче пов'язане копіювання ДНК. Більшість мутацій виявляються шкідливими. Парадоксально, але дуже шкідливі мутації не такі небезпечні для генофонду популяції, як не дуже шкідливі. Дуже шкідливі мутації несумісні з життям, їх носії негайно вибраковуються, отже, такі мутації не накопичуються у генофонді. А не дуже шкідливі передаються нащадкам, потім у них виникають нові не дуже шкідливі мутації, і в результаті генофонд безстатевої популяції повільно, але чітко деградує (рис.2, а).
Рис.2.
Видатний генетик Герман Меллер вперше звернув увагу на повільну, але неухильну деградацію безстатевого генофонду за рахунок послідовного накопичення не дуже шкідливих мутацій. Нині у науковій літературі цей процес називається храповиком Меллера. Меллер показав, що безстатеві популяції, незважаючи на тиск мутаційного процесу, можуть підтримувати своє існування за рахунок дуже високої чисельності та сильного тиску стабілізуючого відбору, завдяки якому носії навіть не дуже шкідливих мутацій швидко гинуть, а їхнє місце займають клони, вільні від мутацій.
Однак у храповика Меллера є ще одна неприємна особливість. Чим більше в організмі генів, тим більше він накопичує мутацій. Імовірність мутації одного гена приблизно дорівнює 10-5 гамету за покоління. Це означає, що кожна друга із 10 тис. гамет, що містять 5 тис. генів (саме стільки їх у бактерій), несе одну нову мутацію. Якщо в гаметі 30 тис. генів, як у нас ссавців, то кожна з 10 тис. гамет несе в середньому три нові мутації. Звідси третя умова, що дозволяє жити з храповиком Меллера, - малий розмір геному і як наслідок - відносна простота організації.
Потужний та радикальний засіб боротьби з храповиком Меллера – рекомбінація. Перетасовуючи гени при утворенні гамет, вона може перевантажити мутаціями одні гамети та одночасно недовантажити інші. Через війну особини, що виникли з перевантажених мутаціями гамет, вмирають, а продукти гамет, очищених від мутацій, процвітають (рис.2,б). Це дозволяє рекомбінуючим організмам позбутися обмежень, що накладаються храповиком Меллера. Вони можуть дозволити собі розкіш мати великі геноми. Звідси виходить, що всі ми вищі та складні від того, що наші далекі одноклітинні предки відкрили для себе рекомбінацію і створили механізми, що гарантують регулярне перетасовування генів з покоління в покоління.
Гіпотеза Меллера – не єдине пояснення переваг рекомбінації. Дуже докладні огляди гіпотез про переваги рекомбінації дано у книгах Дж. Менард Сміта та М. Рідлі.
Значення слова РЕКОМБІНАЦІЯ в Енциклопедії Біологія
РЕКОМБІНАЦІЯ
Перерозподіл (перекомбінування) генетичного матеріалу батьків, у результаті нащадків з'являються нові поєднання генів, що визначають нові поєднання ознак. Іншими словами, поєднання ознак у нащадків ніколи не повторює поєднання ознак жодного з батьків. Рекомбінація - основа комбінативної мінливості, що забезпечує нескінченну різноманітність особин усередині виду та неповторність кожної з них. У еукаріотичних організмів, що розмножуються статевим шляхом, рекомбінація відбувається в мейозі при незалежній розбіжності хромосом та при обміні гомологічними ділянками між гомологічними хромосомами (кросінговері). Можлива і т.з. незаконна рекомбінація, коли структурні перебудови торкаються негомологічних хромосом. Рекомбінації бувають і в статевих, і набагато рідше, в соматичних клітинах. У прокаріотів (бактерій) і у вірусів існують спеціальні механізми обміну генами. Таким чином, рекомбінації – універсальний спосіб підвищення генотипної мінливості у всіх організмів, що створює матеріал для природного відбору. Див також мінливість, Менделя закони.
Біологія. 2012
Дивіться ще тлумачення, синоніми, значення слова та що таке РЕКОМБІНАЦІЯ у російській мові в словниках, енциклопедіях та довідниках:
- РЕКОМБІНАЦІЯ
у фізиці -1) рекомбінація іонів та електронів в іонізованих газах та плазмі - утворення нейтральних атомів та молекул з вільних … - РЕКОМБІНАЦІЯ у Сучасному енциклопедичному словнику:
- РЕКОМБІНАЦІЯ
(від ре... і позднелатинського combinatio - з'єднання) (генетичне), поява нових поєднань генів, що ведуть до нових поєднань ознак у потомства. У … - РЕКОМБІНАЦІЯ в Енциклопедичному словничку:
і ж. 1. спец. Розташування складових частин чогось у новому порядку. 2. фіз. Процес, зворотний іонізації: перетворення іонів із протилежними … - РЕКОМБІНАЦІЯ
РЕКОМБІНАЦІЯ у фізиці: Р. іонів та електронів в іонізованих газах та плазмі - утворення нейтральних атомів та молекул з вільних … - РЕКОМБІНАЦІЯ у Великому російському енциклопедичному словнику:
РЕКОМБІНАЦІЯ (від ре... і позднелат. соmbinatio - з'єднання) (генетич.), поява нових поєднань генів, що ведуть до нових поєднань ознак у … - РЕКОМБІНАЦІЯ у Повній акцентуйованій парадигмі щодо Залізняка:
ре`комбінація, ре`комбінація, ре`комбінація, ре`комбінація, ре`комбінація, ре`комбінація, ре`комбінація, ре`комбінація, ре`комбінація комбінацією, ре`комбінацією, ре`комбінаціями, ре`комбінації, … - РЕКОМБІНАЦІЯ у Новому словнику іноземних слів:
(Ре... + лат. combinatio з'єднання) 1) розташування складових частин чого-л. у новому порядку; 2) фіз. процес, обернений іонізації; при рекомбінації … - РЕКОМБІНАЦІЯ у Словнику іноземних виразів:
[Ре... + лат. combinatio з'єднання] 1. розташування складових частин чогось-л. у новому порядку; 2. фіз. процес, обернений іонізації; при рекомбінації … - РЕКОМБІНАЦІЯ у словнику Синонімів російської:
возз'єднання, перерозподіл, … - РЕКОМБІНАЦІЯ у Словнику російської мови Лопатіна:
рекомбінація, … - РЕКОМБІНАЦІЯ у Повному орфографічному словнику російської:
рекомбінація, … - РЕКОМБІНАЦІЯ в Орфографічному словнику:
рекомбінація, … - РЕКОМБІНАЦІЯ в Сучасному тлумачному словнику, Вікіпедія:
(від ре... і позднелат. сombinatio - з'єднання), в генетиці - поява нових поєднань генів, що ведуть до нових поєднань ознак... - РЕКОМБІНАЦІЯ ХРОМОСОМ у медичних термінах:
обмін ділянками гомологічних хромосом, що призводить до появи хромосом з новим поєднанням. - РЕКОМБІНАЦІЯ ВІРУСІВ у медичних термінах:
обмін генетичними структурами між двома вірусними геномами, що відбувається у змішано-заражених … - РЕКОМБІНАЦІЯ БАКТЕРІЙ у медичних термінах:
(Ре- + лат. combino пов'язувати, поєднувати) обмін ділянками бактеріальних хромосом в результаті кон'югації, трансформації або трансдукції, що призводить до появи бактеріальних ... - КЛІТКА: МІТОЗ - Д. РОЗЩЕПЛЕННЯ І РЕКОМБІНАЦІЯ у Словнику Кольєра:
КЛІТКА: МІТОЗ Особливість мейозу полягає в тому, що при клітинному поділі екваторіальну пластинку утворюють пари гомологічних хромосом, а … - МЕЙОЗ в Енциклопедії Біологія:
(Поділ дозрівання, період дозрівання), етап в утворенні статевих клітин; складається з двох послідовних поділів вихідної диплоїдної клітини (містять два набори … - КРОСИНГОВЕР в Енциклопедії Біологія:
, взаємний обмін ділянками між гомологічними (попарними) хромосомами Відбувається в процесі клітинних поділів - мейозу і (набагато рідше) мітозу на … - ГЕН в Енциклопедії Біологія:
, одиниця генетичного матеріалу; ділянка молекули ДНК (у деяких вірусів - РНК), що визначає (кодирує) можливість розвитку будь-якої ознаки. Ген... - Зіткнення атомні у Великому енциклопедичному словнику:
зіткнення атомів, молекул, електронів та іонів один з одним. Розрізняють пружні атомні зіткнення, за яких внутрішні стани частинок не змінюються, … - ЕЛЕКТРИЧНИЙ РОЗРЯД У ГАЗАХ у Великій радянській енциклопедії, БСЕ:
розряд у газах, проходження електричного струму через газове середовище під дією електричного поля, що супроводжується зміною стану газу. Різноманітність умов, що визначають …
