Особливості геномів прокаріотів та еукаріотів
Прокаріотичні та еукаріотичні організми відрізняються між собою не тільки будовою генів. Їхні геноми також мають відмінні риси.
Особливості геномів прокаріотів та еукаріотів
|
Ознака |
Прокаріоти |
Еукаріоти |
|
Місце розташування більшості генів геному |
Бактеріальна хромосома (нуклеоїд) — велика кільцева молекула ДНК |
Хромосоми, що розташовані в ядрі клітини |
|
Інші місця розміщення генів |
Плазміди — невеликі кільцеві молекули ДНК |
Невеликі кільцеві молекули ДНК у пластидах і мітохон-дріях |
|
Наявність некодуючих ділянок усередині генів |
Відсутні |
Присутні у вигляді інтронів |
|
Наявність некодую-чих ділянок ДНК поза генами |
Присутні в невеликій кількості й мають маленький розмір |
Присутні у великій кількості. Складають більшу частину геному |
|
Наявність оперонів |
Є |
Відсутні |
Геноми еукаріотів поділяються на дві великі частини — ядерну й позаядерну. Ядерна частина представлена генами, які розташовані в хромосомах ядра клітини. Позаядерна частина геному представлена ДНК мітохондрій і пластид.
Основні типи РНК
У клітинах існує кілька типів РНК. Вони виконують різні функції і виробляються клітинами в різній кількості. Найчастіше в клітинах трапляються інформаційні, рибосомальні, транспортні та малі ядерні РНК.
Характеристика основних типів РНК
|
Тип РНК |
Особливості будови |
Функції |
|
Інформаційна, або матрична, РНК (іРНК, або мРНК) |
Одинарний ланцюжок |
Переносить інформацію про послідовність амінокислот у білкових молекулах від ДНК до місця синтезу білків |
|
Рибосомальна РНК (рРНК) |
Одинарний ланцюжок має складну форму, утворює комплекси з білками (нуклео-протеїди) |
Входить до складу рибосом, які здійснюють синтез білків |
|
Транспортна РНК (тРНК) |
Одинарний ланцюжок, різні ділянки якого взаємодіють між собою й утворюють складну просторову форму (мал. 21.1) |
Доставляє до місця синтезу білків амінокислоти, які містяться в цитозолі клітини |
|
Малі ядерні РНК (мяРНК) |
Одинарні ланцюжки. Невеликі за розміром молекули, які містяться в ядрі клітини. Їх існує кілька різновидів. Зазвичай утворюють комплекси з білками |
Беруть участь у процесах дозрівання РНК та регуляції процесів транскрипції |
Етапи реалізації спадкової інформації
Спадкова інформація, яка зберігається в ДНК, використовується клітиною у вигляді синтезованих продуктів (молекул РНК і білків). Реалізація цієї інформації відбувається в кілька етапів — транскрипція, дозрівання РНК і трансляція (мал. 21.2).
Основні етапи реалізації спадкової інформації
|
Етап |
Де відбувається |
Які процеси відбуваються |
Які структури беруть участь |
|
Транскрип ція |
У прокаріотів — у цитоплазмі. В еукаріотів — у ядрі, мітохондріях і пластидах |
Синтез ланцюга іРНК за зразком одного з ланцюгів ДНК |
ДНК та комплекс ферментів, головним з яких є РНК-полімераза |
|
Дозрівання РНК (про-цесинг) |
В ядрі клітин еукаріотів |
З молекули іРНК видаляються інтрони, а екзони з'єднуються в одну молекулу іРНК |
Невеликі молекули мяРНК, білки-фер-менти |
|
Трансляція |
У прокаріотів — у цитоплазмі. В еукаріотів — у цитоплазмі, на гранулярній ендоплазматичній сітці, в мітохондріях і пластидах |
Синтез молекул білка на рибосомі згідно з інформацією молекули РНК |
Рибосоми, молекули тРНК та іРНК, АТФ |
Регуляція реалізації спадкової інформації
У геномі людини більше 20 000 генів. Але для життєдіяльності і виконання своїх функцій кожній окремій клітині потрібно набагато менше генів. Так, нервовій клітині зорового нерву не треба виробляти ферменти слини або статеві гормони. А клітині м’язів немає сенсу в синтезі гемоглобіну. Тому більша частина генів у клітинах є «вимкненою», неактивною.
Але й ті гени, які працюють, не завжди працюють однаково. Якщо є потреба у виробленні слини, то гени, які виробляють потрібні ферменти, працюють активно. А коли потреба минає, інтенсивність їхньої роботи слід зменшувати. Так клітини можуть економити ресурси організму.
У клітинах регуляція реалізації генетичної інформації може відбуватися за допомогою кількох механізмів (мал. 21.3).
Перший механізм — взаємодія продуктів регуляторних генів (зазвичай білків) з певними структурами генів: оператором, промотором або регуляторними ділянками. Це дозволяє змінювати швидкість роботи генів або «вмикати» чи «вимикати» їх.
Другий механізм — модифікація деяких нуклеотидів у ланцюжках ДНК. Якщо до них приєднується метильний радикал (СН3), то зчитування інформації з ділянки ДНК за таким нуклеотидом стає неможливим.
Третій механізм — пакування певних ділянок ДНК за допомогою білків таким чином, щоб з них не можна було зчитати спадкову інформацію.
Крім того, регуляція можлива й на більш пізніх етапах, коли клітина блокує роботу РНК або білків, які є продуктами роботи гена.
Близнята ссавців, які починають розвиватися з клітин, що утворилися після поділу однієї зиготи, отримують однакові геноми. Вони в усіх своїх клітинах мають однакову послідовність нуклеотидів ДНК. Але протягом життя їхні геноми пристосовуються до навколишніх умов трохи по-різному. Тому з віком кількість і розташування «вимкнених» генів у їхніх геномах відрізняється все більше, і вони стають дедалі менше схожими один на одного з точки зору епігенетики — науки, що вивчає механізми регуляції роботи генів.
Основними етапами реалізації спадкової інформації в клітинах є транскрипція, дозрівання РНК і трансляція. У живих організмах існує багато типів РНК. Найбільш поширеними серед них є інформаційна, або матрична, РНК (іРНК, або мРНК), рибосомальна РНК (рРНК), транспортна РНК (тРНК) і малі ядерні РНК (мяРНК).
Перевірте свої знання
1. Які типи РНК найбільш поширені в клітинах? 2. Які етапи виділяють у процесі реалізації спадкової інформації? 3. Що відбувається в ході дозрівання РНК? 4. Чому в клітині існує кілька типів РНК? 5. Складіть схему регуляції роботи генів. 6. До яких наслідків для гена може призвести пошкодження його промотора або термінатора? 7*. Чому бактеріям вигідно об’єднувати свої гени в оперони? 8*. Чому геноми різних організмів є різними за розміром?
Це матеріал з підручника Біологія 9 клас Задорожний нова програма