Основні закономірності функціонування генів у про – та еукаріотів Підготувала : Федоренко Аліна

Геном клітин прокаріотів містить значну кількість ДНК і, відповідно, більше генів порівняно з вірусами. Наприклад, у бактерії кишкової палички є понад 4100 генів, які кодують білкові молекули, та близько 120 генів, що кодують молекули РНК.

Серед структурних генів прокаріотів та еукаріотів є 3 основні групи. Гени першої кодують структуру молекули білків, другої – тРНК, третьої – рРНК.

Молекули іРНК синтезуються лише на одному з ланцюгів молокули ДНК. При цьому послідовність нуклеотидів молекули іРНК комплементарна послідовності ланцюга ДНК, на якому вона синтезована, і збігається за послідовністю нуклеотидів з іншим ланцюгом, який називають кодуючим, або змістовним

У багатьох видів прокаріотів геном представлений єдиною молекулою ДНК, яка зосереджена у ядерній зоні клітини – нуклеоїді.

У цитоплазмі бактеріальних клітин є плазміди, або позахромосомні фактори спадковості. Це невеликі кільцеві молекули ДНК, до складу яких входять кілька генів.

Прокаріотичні клітини швидко реагують на зміни в навколишньому середовищі.

Процес, за якого спадкова інформація, закодована у вигляді послідовності нуклеотидів молекули ДНК, втілюється у функціональний продукт – молекулу білка або РНК певного типу, називається експресія генів.

Білкові молекули, які здатні впливати на експресію генів, спочатку зв * язуються з промотором - послідовністю нуклеотидів, розташованою перед кодуючою частиною гена.

В еукаріотів значна частина геному представлена послідовностями нуклеотидів, які не кодують структури молекул білків та РНК. Учені з ясували, що % генів еукаріотів мають одну, інші - кілька зазвичай не ідентичних копій. Понад 50 % усієї кількості ДНК припадає на повтори. Завдяки копіям, мутації окремих генів мало впливають на фенотип. Повторювані послідовності нуклеотидів зосереджені переважно на кінцях хромосом і в зоні прикріплення ниток веретена поділу ( центромера ).

Особливості регуляції експресії генів у еукаріотів На відміну від прокаріотів, у клітинах еукаріотів молекули іРНК синтезуються на молекулах ДНК в ядрі і вже звідти транспортуються до цитоплазми. Таким чином, такі основні етапи експресії гена, як транскрипція та трансляція ( синтез білкової молекули на матриці іРНК ) в еукаріотів розділені у просторі та часі.

Гени багатоклітинних організмів поділяють на дві функціональні групи одні з них активні в усіх клітинах, де забезпечують універсальні функції живого, а інші - активні лише у клітинах певних типів. Особливу групу становлять псевдогени змінені внаслідок мутацій послідовності нуклеотидів які нагадують певні гени, однак інформація з них не зчитується.

Ступінь прояву ознаки при реалізації генотипу в різних умовах називають експресивністю. Під експресивністю розуміють вираженість фенотипового вияву гена.

Експресивність це зміна кількісного прояву ознаки в різних особин - носіїв відповідного алеля. При домінантних спадкових захворюваннях експресивність може коливатися. В одній родині можуть виявлятися спадкові хвороби в різних формах від легких, ледь помітних, до тяжких ( наприклад різні форми гіпертонії, шизофренії, цукрового діабету тощо ). Рецесивні спадкові захворювання в межах сім ї виявляються однотипно і мають незначні коливання експресивності.

Запам ' ятайте : на активність генів еукаріотів і прокаріотів впливають певні регуляторні послідовності нуклеотидів, які функціонально пов язані з ними. Запам ятайте : активність будь - якого структурного гена залежить від наявності в клітині чинників, які пригнічують процеси транскрипції або стимулюють їх.

Нуклеосома – пригнічувач активності генів. Для активації процесу транскрипції потрібна ПЕРЕБУДОВА ХРОМАТИНОВИХ НИТОК.

На експресію генів також впливають зміни хімічного складу ДНК. ( але послідовність нуклеотидів при цьому не змінюється !)

Зближення відповідних структурних генів полегшує їхню взаємодію

Активність генів залежить від взаємодіїї молекул НК між собою РНК – інтерференція – процес пригнічення експресії гена за допомогою молекул мікро - РНК. Відбувається під час : - Транскрипції - Трансляції - Руйнування ДНК

Молекули мікро - РНК - НЕ кодують структуру білків ! Мають незначну довжину ! (19 – 21 пара нуклеотидів )

Виникнення мікро - РНК

На відміну від звичайного, під час альтернативного сплайсингу, за участі певних ферментів можуть вирізатися певні екзони як і на початку, так і всередині гену. У результаті цього з однієї ділянки можуть бути синтезовані різні варіанти молекул іРНК, які кодують різні білки.

Генетична інженерія - Експериментальна галузь молекулярної генетики.

Основні завдання генетичної інженерії : Синтез поза організмом, виділення з клітин і перебудова окремих генів ; Копіювання і розмноження виділених або синтезованих генів ; Введення генів або їхніх груп до геномів інших організмів ; Поєднання різних геномів в одній клітині.

Дякую за увагу !