1 of 20

§27 Гени та геноми. �Будова генів про- та евкаріотів. Гени алельні та неалельні.

гени та геноми; �будова гена;

гени алельні та неалельні.

2 of 20

ДНК - одна із двох нуклеїнових кислот, що забезпечує зберігання, передачу і реалізацію генетичної програми розвитку й функціонування живих організмів

ДНК являє собою

послідовність

структурних одиниць –

нуклеотидів

Ген - це маленький абзац інформації,

коротка ділянка ДНК,

що містить певний набір інструкцій

3 of 20

ГЕН (від грец. genos – рід, походження) – це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК.

Є група неклітинних форм життя, в яких генетична інформація записана на РНК. Це РНК-вмісні віруси й віроїди

4 of 20

Австрійський монах

Грегор Мендель у 1860-х роках вперше показав,

що ознаки передаються

у спадок

Термін «ген» вперше використав у 1909 році данський ботанік

Вільгельм Йохансен

У 1915 році американський генетик Томас Морган прийшов

до висновку, що генетичний матеріал є лінійним

Окремі гени знаходяться в певних місцях в хромосомах, і під час мейозу гени успадковуються відповідно до законів Менделя

Волтер Саттон і Теодор Бовері

5 of 20

У клітинах еукаріотів ДНК намотується

на білкові котушки – гістони, утворюючи нуклеосоми, і згортається у структуру,

яка називається хромосомою

Генетична інформація в клітинах міститься не тільки в хромосомах ядра,

а й у позахромосомних молекулах ДНК і РНК

ДНК

плазміда

мітохондрія

мітохондріальна ДНК

хлоропластна ДНК

Клітини еукаріотів

Клітина прокаріотів

6 of 20

Наука, що вивчає сукупність всіх генів, локалізованих у геномі, називається геномікою

Геном - сукупність генетичного матеріалу гаплоїдного набору хромосом даного виду

Генотип - сукупність генетичної інформації, закодованої в генах окремої клітини або цілого організму

7 of 20

ЗА ФУНКЦІОНАЛЬНИМ ЗНАЧЕННЯМ

  • Структурні кодують білок або РНК
  • Регуляторні визначають початок, швидкість й послідовність процесів синтезу РНК на матриці ДНК.

Розміри регуляторних генів, як правило, незначні – кілька десятків пар нуклеотидів, структурних – сотні й тисячі нуклеотидів.

8 of 20

ЗА ФУНКЦІОНАЛЬНИМ ПРОДУКТОМ ЕКСПРЕСІЇ

  • Білкові гени містять інформацію про первинну структуру білка, для біосинтезу на основі цих генів утворюються іРНК (або матричні мРНК)

​

  • РНК-гени кодують велику кількість різних видів РНК, які не піддаються трансляції.
  • Це :
  • (тРНК),
  • (рРНК),
  • маленькі ядерні РНК (мяРНК),
  • мікро-РНК (мкРНК)

9 of 20

ЗА АКТИВНІСТЮ

Конститутивні гени – це гени, що є постійно активними, через те що білки, які ними кодуються, необхідні для постійної клітинної діяльності.

Ці гени забезпечують синтез білків, ферментів і не потребують спеціальної регуляції.

У багатоклітинних еукаріотів їх ще називають «генами домашнього господарства».

Неконститутивні гени – це гени, які стають активними лише тоді, коли білок, який вони кодують, потрібний клітині.

Ці гени у клітинах еукаріотів називають «генами розкоші».

10 of 20

​

Прокаріоти

Еукаріоти

Структура геному

Проста (кільцевий геном)

Організований в хромосоми, нуклеосомна структура визначає доступність ДНК

Розмір геному

Відносно невеликий

Відносно великий

Локалізація транскрипциії і трансляції

Поєднана

Ядерна транскрипція і

цитоплазматична трансляція

Організація генів

Оперонна

Кожен ген має власний промотор і регуляторні елементи

Статус

транскрипції за

замовчууванням

Ввімкнутий

Вимкнутий

11 of 20

Структура генів�

  • Гени еукаріотів мають мозаїчну будову: є ділянки генів, які кодують спадкову інформацію, і ділянки, які її не кодують.
  • Ділянки гена, які кодують спадкову інформацію, називають екзонами, а ті, що не кодують, - інтронами.

12 of 20

Назва частини гена

Функції

Промотор

запуск транскрипції гена та синтезу іРНК

Регуляторна ділянка

регуляція активності гена в організмі

Екзон

містить інформацію про будову білка і є складником відповідних РНК та білка

Інтрон

не містить інформації, є “буфером” від мутацій, бере участь в процесі сплайсингу, кодує деякі ферменти сплайсингу

Термінатор

сигналізує про закінчення транскрипції

Оператор

регуляція активності гена в організмі прокаріотів

13 of 20

Фрагмент ланцюга молекули ДНК містить 1100 нуклеотидів , з них 100, 120, і 130 нуклеотидів утворюють інтронні ділянки. Визначте, скільки амінокислот кодує цей фрагмент.

100+

120+

130

=350

1100-

350

= 750

750/2

=375

кількість нуклеотидів

в інтронах

кількість нуклеотидів

в ЕКЗОНАХ

кількість нуклеотидів

в одному ланцюгу

375/3

=125

кількість амінокислот

У білку

14 of 20

  • Молекули ДНК, взаємодіючи з білками ядра, входять до складу хромосом (винятком є молекули ДНК, що містяться у мітохондріях і хлоропластах).
  • Набір розташованих у ядрі хромосом називають каріотипом.
  • Кожен ген займає певне положення в хромосомі - локус.

У послідовності нуклеотидів молекул ДНК записано спадкову інформацію про всі особливості клітини та організму.

15 of 20

Гени розташовані у хромосомі по її довжині у лінійному порядку: один за одним. При цьому вони не перекриваються, тобто не накладаються один на одного.

Сукупність молекул ДНК, притаманних гаплоїдному набору хромосом, називають геномом.

Сукупність генетичної інформації, закодованої в генах окремої диплоїдної чи поліплоїдної клітини або цілого організму, - генотипом.

16 of 20

ЯКА КІЛЬКІСТЬ ГЕНІВ У ГЕНОМІ РІЗНИХ ОРГАНІЗМІВ?

ДНК кишкової палички складається з 4,6 млн пар нуклеотидів, кількість структурних генів - приблизно 4100, ще близько 120 генів кодують молекули РНК. Крім того, вона містить велику кількість регуляторних генів, що впливають  на активність структурних.Середній розмір гена бактерій - близько 950 пар нуклеотидів.

17 of 20

  • У геномі людини близько 20 000-25 000 структурних генів (у птахів - до 30 000), ще понад 8000 генів кодують різноманітні молекули РНК (тРНК, рРНК тощо).
  • Кількість ДНК у ядрі перевищує потрібну для кодування всіх структурних генів у 8-10 разів. Причини цього явища різні.
  • По-перше, ДНК, розташована в ядрі еукаріотів, містить багато послідовностей, кожна з яких повторюється до сотень тисяч разів.
  • По-друге, значна частина ДНК взагалі не несе генетичної інформації (некодуючі ділянки). Це, наприклад, послідовності нуклеотидів, які розділяють сусідні гени.

18 of 20

  • З підвищенням рівня еволюційного розвитку розмір геному еукаріотів зростає переважно за рахунок саме некодуючих послідовностей.
  • Так, гаплоїдний хромосомний набір нематоди містить близько 100 млн пар нуклеотидів, дрозофіли - 130 млн, курки - близько 1 млрд, ссавців (і в людини також) - приблизно 3,3 млрд пар нуклеотидів.

Між видами, що належать до близьких систематичних груп, спостерігають високий ступінь подібності геномних нуклеотидних послідовностей. Так, геноми людини та миші однакові на 80 %, людини та шимпанзе - майже на 99 %

19 of 20

  • Клітини кожного виду еукаріотів мають свій особливий набір хромосом - каріотип.
  • Сукупність генетичної інформації, закодованої в усіх генах певної клітини або цілісного організму, має назву «генотип».
  • Сукупність молекул ДНК, притаманних гаплоїдному набору хромосом, називають «геномом»
  • Гени поділяють на структурні (кодують структуру білків і РНК) та регуляторні (впливають на активність структурних генів і беруть участь у процесах подвоєння ДНК і переписування спадкової інформації на молекули РНК).
  • Структурні гени складаються з окремих блоків. Одні з них - екзони - копіюються в мРНК і несуть інформацію про структуру певних спонук, інші - інтрони - ні.
  • З підвищенням рівня організації складність організації геному зазвичай підвищується.

20 of 20

  • Інтерактивний симулятор від PhET, який дозволяє досліджувати будову генів та їхню експресію в евкаріотів. https://phet.colorado.edu/sims/html/gene-expression-essentials/latest/gene-expression-essentials_all.html

Перевір себе

Перейдіть на сайт за QR-кодом або покликанням

https://learningapps.org/watch?v=p1z327khk25 і виконайте вправи.

27