Ген та геноми 9 клас

Тема: Ген та геноми9 клас

ГЕН (від грец. генос – рід, походження) – це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК і визначає можливість розвитку ознаки.

У 1865 р. Г. Мендель довів існування спадкових «задатків», які данський генетик В. Йогансен в 1909 р. назвав генами. У першій третині ХХ ст. завдяки генетичним дослідженням дрозофіл Т. Х. Морган установив, що гени лінійно розташовані в хромосомах ядра, вони можуть зазнавати мутацій, і під час передачі від батьків до нащадків відбувається їх перерозподіл – рекомбінація.

Сучасна теорія гена ґрунтується на засадах нового напряму, який Дж. Уотсон (1928) назвав молекулярною біологією гена. Наукові знання, що сформувалися після багаторічних досліджень основ спадковості, узагальнено у вигляді теорії гена.

Основні положення теорії: Ген займає певну ділянку (локус) у хромосомі. Хромосоми є матеріальними носіями спадковості. Ген – частина молекули ДНК, яка має певну послідовність нуклеотидів і є функціональною одиницею спадкової інформації. Кількість нуклеотидів, які входять до складу різних генів, є різною. Всередині гена можуть відбуватися рекомбінації (перерозподіл генетичного матеріалу) і мутації (зміни генетичного матеріалу). Існують структурні й регуляторні гени. Структурні гени кодують синтез білків. Регуляторні гени контролюють і спрямовують діяльність структурних генів.

Основні положення теорії:5. Ген не бере безпосередньої участі в синтезі білка, він є матрицею для утворення посередників – різних молекул РНК, які безпосередньо беруть участь у синтезі.6. Розташування триплетів із нуклеотидів у структурних генах є відповідним (колінеарним) до амінокислот у поліпептидному ланцюзі, який кодується даним геном.7. Молекули ДНК здатні до репарації, тому не всі пошкодження гена призводять до мутації.8. Генотип складається з окремих генів, але функціонує як єдине ціле. На функцію генів впливають чинники як внутрішнього, так і зовнішнього середовища.

Функції генів визначаються такими їхніми властивостями, як:специфічність – ген містить спадкову інформацію лише про певний продукт або регулює синтез лише одного конкретного білка;стабільність – гени здатні зберігати властивий їм порядок розташування нуклеотидів;лабільність – гени здатні до змін і можуть мутувати;взаємодія генів – гени здатні впливати один на одного за участібілків, що є продуктами реалізації закодованої у них спадкової інформації;множинна дія генів – один ген може впливати на розвиток декількох ознак;полімерна дія генів – декілька генів можуть впливати на формування однієї ознаки.

ГЕНОМ – сукупність спадкової інформації у клітинах організму певного виду. Розділ біології, що вивчає геноми, називається геномікою.

Розмір геному{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Геном кишкової палички4,6 млн. Геном дрозофіли130 млн. Геном людини3,2 млрд

Які особливості організації генів прокаріотів? У прокаріотів генетичний матеріал має оперонну організацію. Концепцію оперона запропонували в 1961 р. французькі вчені Франсуа Жакоб і Жак Моно, за що отримали Нобелівську премію (1965 р.). Оперон (від лат. operor – працюю) – функціональна одиниця організації геному прокаріотів. До складу оперона входять один або декілька структурних генів. Ці гени відповідають за синтез білків, залучених до одного ланцюжка біохімічних перетворень. Так, лактозний оперон кишкової палички містить спадкову інформацію про три білки, що беруть участь у поглинанні та розщепленні лактози. Структурні гени прокаріотів не мають мозаїчної структури, тобто в їхньому складі немає розподілу на кодувальні (екзони) й некодувальні (інтрони) ділянки.

Крім структурних генів оперони мають регуляторні ділянки (оператор, термінатор), за рахунок яких забезпечується активність оперона як цілісної системи. На роботу оперона впливає самостійний регуляторний ген (не плутати з регуляторними ділянками), що синтезує відповідний регуляторний білок і не обов’язково розташовується поруч з опероном. З появою в навколишньому середовищі лактози її молекули зв’язують цей регуляторний білок, перешкоджаючи його приєднанню до оператора. Структурні гени переходять до активного стану й продукують одну молекулу іРНК для синтезу трьох білків. Таким чином, оперонна організація геному прокаріотів забезпечує упорядковану й регульовану активність генів залежно від умов середовища та діяльності інших генів.

Які відмінності організації генів еукаріотів? Гени еукаріотів мають складнішу будову. По-перше, в структурній частині генів є ділянки, що кодують спадкову інформацію – екзони (від англ. expression – вираження), і ділянки, що її не кодують – інтрони (від англ. intervening sequence – проміжна послідовність). Кількість і розташування інтронів специфічні для кожного гена. Така будова структурних генів еукарітотів називається мозаїчною. Науковці вважають, це може бути механізмом, який обмежує мутаційний процес. При цьому інтрони виконують функцію «пасток» мутацій. По-друге, відбувається ускладнення й урізноманітнення регуляторних ділянок. Так, перед оператором можуть розташовуватися ділянки ДНК, що впливають на рівень транскрипції (наприклад, енхансери). І по-третє, збільшуються розміри ділянок ДНК, що відокремлюють гени один від одного (спейсерів). У прокаріотів до складу спейсерів входило декілька пар нуклеотидів, а у еукаріотів ці ділянки значно більші, містять повторювані послідовності ДНК (сателітна ДНК, «стрибаючі гени» тощо) й займають значну частину геномної ДНК. Якщо елементи спейсерів опиняються в екзонах структурних генів або поруч із ними, то функції генів змінюються.

Дякую за увагу!!!