2 of 15

Мета уроку:

Поглибити знання про геном еукаріотичних організмів.
Повторити відмінності геному еукаріот та прокаріот.
Сформувати поняття про реалізацію спадкового матеріалу еукаріотичної клітини.
Виявити значення регуляції активності генів для клітин та фактори впливу на активність генів.

3 of 15

План уроку

Що таке геном?
Особливості організації спадкового матеріалу�еукаріотів.
Особливості реалізації спадкового матеріалу
Класифікація генів та концепція оперону
Значення регуляції активності генів в клітинах
Способи регуляції активності генів

4 of 15

ГЕНОМ

– сукупність спадкової інформації у клітинах організму певного виду.

(Найбільший геном виявлено в рослини

вороняче око (Paris japonica). Він містить 149 млрд пар нуклеотидів. До цього відкриття найбільшим

геномом вважався геном дводишної риби про-

топтеруса (Protopterus aethiopicus) – 130 млрд

пар нуклеотидів.

У людини 3.2 млрд)

5 of 15

Особливості організації спадкового матеріалу�еукаріотів такі:

Наявність в еукаріотичних клітинах таких видів геному, як ядерний, мітохондріальний і пластидний.
зв’язок ДНК з білками-гістонами й утворення дезоксирибонуклеопротеїнових комплексів – хромосом.
Розмір геному має тенденцію до збільшення.
Є функціональні та нефункціональні послідовності послідовності нуклеотидів ДНК.

5. Для структурної частини геному еукаріотів характерний мозаїчний принцип будови. Структурні гени мають ділянки, що кодують спадкову інформацію, – екзони, і ділянки, що її не кодують, – інтрони.

6 of 15

6. У геномі еукаріотів відбуваються ускладнення й урізноманітнення ділянок регуляторної частини (наприклад, енхансери і сайленсери, що посилюють або послаблюють транскрипцію).

7. В еукаріотичному геномі спостерігається збільшення розмірів спейсерів – ділянок ДНК, що відокремлюють гени один від одного.

Спейсер Енхансер Оператор Екзон Інтрон Екзон Інтрон Екзон Термінатор ДНК

Транскрипція

про-іРНК

Вирізання інтронів

Зріла іРНК

7 of 15

Які особливості реалізації спадкового матеріалу еукаріотичної клітини?

ЕКСПРЕСІЯ ГЕНІВ – процеси використання спадкової інформації генів для синтезу функціональних продуктів – молекул РНК і білків.

Якщо кінцевим продуктом експресії генів є білок, то процес експресії називається біосинтезом білків,

а ген – білковим. Інформація з таких генів переписується на іРНК, що переносить її до рибосом – органел синтезу білків.

Якщо на генах ДНК відбувається синтез транспортних РНК, то це гени тРНК; якщо синтез рибосомальних РНК, то це гени рРНК.

8 of 15

1. У еукаріотів на відміну від прокаріотів транскрипція й біосинтез білків є окремими,

відділеними у просторі й часі, етапами експресії генів.

2. Інша відмінність полягає в мозаїчній будові генів, що мають інтрони та екзони. Спочатку інформація з білкових генів переписується на попередника

іРНК (про-іРНК), а потім неінформативні інтронні ділянки вирізаються (сплайсинг) й первинний транскрипт перетворюється на зрілу іРНК (процесинг).

Тому процесинг еукаріотичної іРНК є невід'ємною частиною транскрипції.

3. Для еукаріотів характерна диференціальна експресія генів у різних клітинах організму, тому багатоклітинні організми мають різноманітні диференційовані клітини. Хоча в усіх клітинах містяться однакові гени, їхня експресія відбувається неоднаково. На реалізацію

спадкової інформації впливають як внутрішні (гормони, білкові транскрипційні чинники, білки-індуктори, білки хроматину, маленькі ядерні РНК), так і зовнішні (температура, випромінювання, антибіотики, токсини). Таким чином, експресія еукаріотичних генів активно регулюється і є основою росту,розвитку й диференціації клітин та їхньої адаптації до умов навколишнього середовища

9 of 15

ЕКСПРЕСІЯ ГЕНІВ в еукаріотичних клітинах
РНК-гени	Білкові гени
Транскрипція	Біосинтез білків
Основні стадії 1. Ініціація 2. Елонгація 3. Термінація Результат: утворення тРНК і рРНК	Основні етапи 1. Транскрипція з утворенням про-іРНК 2. Процесинг із сплайсингом та експорт іРНК 3. Трансляція 4. Післятрансляційна модифікація Результат: утворення білків
Особливості: 1) відокремленість транскрипції й біосинтезу білків; 2) наявність процесингу із сплайсингом; 3) активна й складна регуляція активності генів

10 of 15

Отже, експресія генів є реалізацією спадкової інформації клітин

з утворенням РНК і білків, яка в еукаріотичних клітинах відбувається з певними особливостями

цитоплазма

ядро

ДНК

рибосома

мРНК

білок

11 of 15

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

Класифікація генів

За розташуванням

За функціональним

значенням

За функціональним продуктом

За активністю

ядерні

цитоплазматичні

структурні

регуляторні

білкові гени

РНК-гени

конститутивні гени

неконститутивні гени

12 of 15

РЕГУЛЯЦІЯ АКТИВНОСТІ ГЕНІВ – це складна сукупність молекулярних ме-

ханізмів, завдяки яким клітини можуть збільшувати або зменшувати кількість

функціональних продуктів експресії певних генів у відповідь на зміну зовнішніх умов.

ЕПІГЕНЕТИКА – наука, що вивчає зміни експресії генів, що зумовлені механізмами, не пов’язаними зі змінами послідовності нуклеотидів ДНК.

Епігенетика вивчає процеси, що активують або пригнічують активність генів у відповідь на приймання їжі, фізичне навантаження, стрес тощо.

13 of 15

Вперше механізми зміни активності генів пояснили французькі науковці

Ф. Жакоб і Ж. Моно у 1961 р. Вони запропонували концепцію оперона, згідно

з якою на активність структурних генів у прокаріотичних клітинах впливає ре-

гуляторний ген, що відповідає за синтез регуляторних білків.

Схема регуляції активності генів згідно з концепцією оперона

14 of 15

На сторінці підручника 164, знайдіть пояснення способів регуляції активності генів. Запишіть відомості в зошит.

Наведіть приклади впливу на епігенетичні процеси в житті людини

1 of 15