Разгледани са молекулните основи на наследствеността -структурата
и функцията на ДНК и РНК и процесите на предаване, запазване и
експресия на генетичната информация. Отделено е специално място
за особеностите в организацията на еука-риотния геном и
прилагането на методите на рекомбинантни ДНК молекули. Особено
внимание се обръща на биосинтезата на белтък, като централно
звено в процесите на експресия на информацията. Изяснени са
процесите на регулация на генната експресия на ниво транскрипция.
Представени са съвременните схващания за зреенето на РНК -
процесинг и сплайсинг.

Учебникът е предназначен за студенти по биология със
специализация молекулна и клетъчна биология, физиология и
биохимия на растенията, микробиология и генетика и учители, както
и за специалностите екология и биология и химия от Пловдивския
университет "Паисий Хилендарски". Може да послужи и на
студентите по биология в СУ"Св. Климент Охридски" и
Педагогическия институт в Шумен, както и на преподаватели по
биология в средното училище и на специалисти в областта на генното
инженерство, биотехнологията и на всички, които работят по
съвременни въпроси на биологията.

Съдържание
Предговор......................................................9
1. Молекулни основи на наследствеността..........................11
1.1. Развитие на идеята за генетичната роля на ДНК...........12
1.1.1. Възникване на идеята за матрицата..........................12
1.1.2. Могат ли белтъците да са матрица за синтезата си?...........12
1.1.3. Определяне химичната природа на ДНК.....................13
1.1.4. Първи доказателства за генетичната роля на ДНК............15
1.1.5. Правило на Чаргаф. Двойна спирала на ДНК.................16
1.1.6. Основни особености на матричната роля на ДНК.............17
1.1.7. Защо е необходима РНК?...................................19
1.1.8. "Централна догма" на молекулярната биология...............19
1.1.9. Коя е РНК матрицата......................................20
1.1.10. Синтез на информационна РНК............................21
1.1.11. Откриване на генетичния код...............................22
12. Топология на ДНК... .......................................23
1.2.1. Двойноспирална структура на ДНК..........................24
1.2.2. Образуване на водородни връзки между базите...............25
1.2.3. Стекинг-взаимодействия в двойната спирала.................26
1.2.4. Основни параметри на двойната спирала.....................29
1.2.5. Алтернативни дясновъртящи модели на ДНК................30
1.2.6. Лявовъртящи форми на ДНК...............................311.2.7. Образуване на Ζ-ДНК......................................33
1.2.8. Биологична роля на Ζ-ДНК.................................35
1.2.9. Промени в конформацията на ДНК.........................37
1.2.10. Линейни и пръстеновидни ДНК............................38
1.2.11. Суперспирализация на пръстеновидни ДНК.................39
1.2.12. Вторична структура на едноверижни нуклеинови киселини...
41
1.2.13. Промени в структурата на ДНК при свързване с белтъци.....44
1.2.14. Механизъм на действие на топоизомеразите.................45
1.2.15. Механизъм на действие на рестриктазите...................48
1.2.16. Денатурация и ренатурация на ДНК. Хибридизация..........50
2. От ДНК към гена.............................................54
2.1. Фина структура на гена. Цистрон..........................54
22. Методи за пряко изследване на гените......................59
2.2.1. Създаване на рестрикционни карти..........................60
2.2.2. Определяне последователността на ДНК....................65
23. Генетичната информация може
да се носи от РНК или от ДНК.............................66
2.4. Молекулярна дефиниция за гена.............................69
2.5. Що е ген от гледна точка на молекулярната биология?. .... 71
3. От гените към белтъка.........................................73
3.1. Молекулни механизми на белтъчната синтеза................73
3.1.1. Адапторна роля на тРНК....................................743.1.2. Аминоацилсинтетази.......................................75
3.1.3. Рибозомите като място за транслация........................76
3.1.4. Същност на генетичния код.................................77
3.1.5. Активни центрове за синтеза на белтък в рибозомата.........79
3.1.6. Инициация на транслацията.................................81
3.1.7. Инициаторни тРНК........................................83
3.1.8. Навлизане на ίΜετ-τΡΗΚ в Р-участъка. Роля на ΙΡ-2...........85
3.1.9. Еукариотна инициация......................................86
3.1.10. Елонгация. Свързване на АА-тРНК в А-участъка............ 88
3.1.11. Образуване на пептидната връзка. Транслокация.............90
3.1.12. Терминация на белтъчната синтеза.........................94
3.1.13. Посттранслационни промени на белтъка....................95
3.2. Транспортна РНК................................96
3.2.1. Вторична структура на тРНК................................97
3.2.2. Пространствена структура на тРНК.........................100
3.2.3. Механизми на разпознаване между синтетазите и тРНК......101
3.2.4. Дискриминация при свързване на аминокиселините.........103
3.2.5. Механизми на кодон-антикодоновото разпознаване..........105
3.2.6. Някои особености в генетичния код.........................108
33. Структура и функция на рибозомата.......................110
3.3.1. Структура на рибозомата..................................111
3.3.2. Свързване между рРНК и рибозомните белтъци.............1133.3.3. Реконструкция на рибозомата..............................115
3.3.4. Роля на рибозомната РНК в белтъчната синтеза.............116
3.3.5. Основни активни центрове в рибозомата....................118
3.4. Информационни РНК.......................................123
3.4.1. Нетрайност на бактериалната иРНК матрица...............124
3.4.2. Полицистронен характер на бактериалната иРНК...........125
3.4.3. Еукариотни иРНК.........................................127
3.4.4. Полиаденилиране на еукариотни иРНК.....................128
3.4.5. Метилиране на 5' -края на еукариотните иРНК..............129
3.4.6. Свързване между иРНК и рРНК при транслацията..........130
3.4.7. Механизъм на свързване на рибозомата с еукариотна иРНК..
132
3.4.8. Транслация и локализация на новосинтезираните белтъци...
.133
4. Контрол на геината експресия чрез транскрипцията.............139
4.1. Инициация на транскрипцията - основен
етап на регулация..........................................139
4.1.1. РНК полимераза..........................................140
4.1.2. Субединична структура на РНК полимеразата...............141
4.1.3. Участие на σ-фактора в свързване на полимеразата..........144
4.1.4. Организация на транскрипционната единица................145
4.1.5. Консервативни секвенции в промотора.....................146
4.1.6. Контрол на инициацията чрез смяна на σ-фактора...........15042. Еукариотна инициация на транскрипцията..................154
4.2.1. Еукариотни РНК полимерази..............................154
4.2.2. Транскрипционни фактори за промоторите на
РНК полимераза II..........................................155
4.2.3. Локализация на промоторите за РНК полимераза II.........157
4.2.4. Модули в промоторите за РНК полимераза II...............160
4.2.5. Енхансери при функциониране на промоторите..............162
4.2.6. Експресия на гени с обща регулация........................165
4.2.7. Механизми на свързване на транскрипционните
фактори с ДНК.............................................167
4.2.8. Промотор за РНК полимераза III...........................170
4.3. Регулация на генната експресия при прокариоти.............173
4.3.1. Необходимост от регулация на белтъчната синтеза..........173
4.3.2. Връзка между нуждата от белтъка и синтезата му............174
4.3.3. Координирана регулация на група гени. Оперон.............174
4.3.4. Механизъм на действие на репресора.......................176
4.3.5. Конститутивна синтеза на белтъци.........................179
4.3.6. Негативна и позитивна регулация...........................180
4.3.7. Позитивна регулация и катаболитна репресия...............183
4.3.8. Двоен контрол на арабинозния оперон......................187
4.3.9. Строгият контрол при регулацията.........................1894.3.10. Автогенен контрол при транслацията......................190
4.3.11. Роля на малките РНК при регулацията.....................193
4.4.Контрол на генната експресия чрез терминация.............196
4.4.1. Модели на терминация при Е. соИ..........................198
4.4.2. Еукариотна терминация...................................199
4.4.3. Контрол на генната активност чрез атенюация..............201
4.4.4. Разпространеност на атенюацията..........................205
4.4.5. Механизъм на действие на гЬо-фактора.....................208
4.4.6. Контрол на генната експресия чрез антитерминация.........211
4.4.7. Нови субединици за РНК полимеразата.....................212
5. Репликация на Д Η К..........................................215
5.1. Репликация на пръстеновидни двойноверижни ДНК..........216
5.1.1. Репликационни структури..................................216
5.1.2. θ-модел за репликация на ДНК.............................217
5.1.3. Механизъм на търкалящия се пръстен......................219
5.1.4. О-бримка при репликация на митохондриална ДНК.........220
5.1.5. Контрол на плазмидните копия чрез репликация............222
5.2. Молекулен апарат на репликацията.........................226
5.2.1. Посока на синтезата на ДНК. Фрагменти на Оказаки.........226
5.2.2. ДНК полимераза - структура и функция....................228
5.3.3. Спомагателни фактори в репликационната вилка............230
5.2.4. Инициация на фрагментите на Оказаки. Праймозома........2315.2.5. ДНК полимераза III. Елонгация на веригата.................233
5.2.6. Придвижване на праймозомата............................235
5.2.7. Инициация в точката на начало на инициация...............238
5.2.в. Завършване на краищата на линейни ДНК..................241
5.2.9. Репликация на вирусна ДНК без наличие на праймер........244
5.2.10. Специфичност на матричната синтеза на ДНК..............245
53. Еукариотна репликация.....................................248
5.3.1. Еукариотните хромозоми имат много репликони............248
5.3.2. Изолиране на οπ§ϊη от дрождени репликони.................250
6. Структура и функция на еукариотния геном.....................252
6.1. Използуване на рекомбинантни ДНК молекули..............252
6.1.1. Видове клониращи вектори................................253
6.1.2. Начини за конструиране на хибридни ДНК..................255
6.1.3. Получаване на гени от иРНК...............................258
6.1.4. Изолиране на индивидуални гени от генома.................259
6.1.5. Изолиране на гени чрез геномни клонове...................262
6.1.6. Експресия на еукариотни гени в прокариотни системи.......264
62. Прекъсната структура на еукариотния геном...............267
6.2.1. Количество ДНК в еукариотния геном......................267
6.2.2. Реасоциационна кинетика на еукариотна ДНК...............269
6.2.3. Различни типове секвенции в еукариотния геном............271
6.2.4. Роля на неповтарящата се ДНК за геном....................2726.2.5. Повтарящи се последователности в еукариотния геном......272
6.2.6. Хомология в повтарящите се последователности............275
6.2.7. Къде в генома се намират структурните гени?...............276
6.2.8. Брой и експресия на еукариотните ген.......................277
6.2.9. Припокриване между популациите иРНК...................279
63. Организация на прекъснатите гени................... ......280
6.3.1. Разнообразие на прекъснатите гени.........................281
6.3.2. Интрони в гените за рРНК и тРНК.........................284
6.3.3. Консервативни области между екзони и интрони............285
6.3.4. Алтернативна функция на екзони и интрони.................286
6.3.5. Възникване и еволюция на прекъснатите гени...............289
7. Зреене на Р Η К - Процесинг...................................294
7.1. Рязане на стабилна РНК...................................294
7.1.1. Функция на РНК-аза III при фага Т7........................295
7.1.2. Разрязване на прокариотни и еукариотни рРНК....:.........298
7.1.3. Получаване на зряла тРНК.................................300
7.2. Механизъм на сплайсинга...................................302
7.2.1. Сплайсинг на тРНК.......................................302
7.2.2. Ензимна активност на РНК при сплайсинга.................305
7.2.3. Връзка между някои митохондриални
интрони и самоотделящите се интрони........................309
7.2.4. Интрон, кодиращ регулаторен белтък.......................3117.2.5. Последователност на сплайсинга...........................313
7.2.6. Характер на сплайсинговите връзки........................314
7.2.7. Ядрена сплайсозома.......................................316
7.2.8. Участие на малките ядрени РНК в сплайсинга...............318
7.2.9. Транс-сплайинг............................................320
7.2.10. "Редактиране" на РНК и негенна информация...............320
8. Подвижни елементи в генома...................................323
8.1. Обща характеристика на непостоянството на генома......323
8.2. Влияние на подвижните елементи върху генома.............325
8.3. Подвижни генетични елементи в бактериите...............326
8.3.1. Молекулярна структура на 18-елементите...................326
8.3.2. Транспозони..............................................327
8.3.3. Сайт-специфичносг на транспозицията......................328
8.3.4. Участъци на транспозиция в ДНК..........................329
8.3.5. Честота на транспозициите................................330
8.4. Сигнали за транскрипция в подвижните елементи...........331
8.4.1. Терминатори.............................................331
8.4.2. Промотори...............................................332
8.5. Бактериофагът Ми като подвижен генетичен елемент----333
8.6. Молекулни механизми на транспозицията...................334
8.7. Контролиращи елементи при царевицата...................338.7.1 Обща характеристика на контролиращите елементи..........337
8.7.2. Транспозиция на контролиращите елементи................337
8.7.3. Състояние на контролиращите елементи....................338
8.7.4. Характер на промяната в нестабилните локуси..............339
Предметен указател.............................................340
Литература....................................................354