Презентація на тему: " Генетична система прокарітичних та еукарітичних клітин"

Перевірка домашнього завдання1. Хто є автором центральної догми молекулярної біології ?

2. Згідно догми молекулярної біології, який процес стоїть на першому місці?

3. Який процес догми молекулярної біології зображений в анімації?

4. Які органічні сполуки забезпечуютьпередачу спадкової інформації?

5. Напишіть процес реплікації ДНК1 варіант. ДНК: ААА- ТГЦ-ЦЦГ-ТГАДНК:2 варіант. ДНК: АТА- ГТЦ-ТТА-ЦЦГДНК:

6. Напишіть процес транскрипції:1 варіант. ДНК: ГЦГ- АЦГ-ТТА-ААГРНК:2 варіант. ДНК: ТАА- ЦГА-ААТ-ГГЦРНК:

7. Напишіть процес зворотної транскрипції:1 варіант. РНК: ЦЦУ- УАА-ГГЦ-ААУДНК:2 варіант. РНК: АУУ- ГЦЦ-ЦАГ-УУАДНК:

ТЕМА: Генетична система прокарітичних та еукарітичних клітин

Ген та його структура. Ген - це ділянка молекули ДНК, що відповідає за утворення однієї або кількох ознак організму. ГЕН

1909 році датський вчений Вільгельм Йогансен запропонував термін «ген» - той, що народжує

В яких структурах розташовані гени? У прокаріотів вони зосереджені у великій кільцевій молекулі ДНК (це нуклеоїд або бактеріальна хромосома). Крім того, вони є в невеликих кільцевих молекулах ДНК — плазмідах.

В еукаріотів гени містяться в хромосомах ядра, мітохондріях і пластидах. Гени еукаріотів: 1. Ядерні2. Мітохондріальні 3. Гени пластид

Усі гени мають однакову схему будови. Вони складаються з кількох ділянок. Головною ділянкою будь-якого гена є та, яка містить інформацію про будову молекули білка або РНК (продукту гена). Це кодуюча частина гена. Інші ділянки гена — некодуючі. Вони не містять інформації про будову молекул, синтез яких забезпечує ген, але відповідають за роботу гена.

Будова гена1. Кодуюча частина гена, яка містить інформацію про будову молекули білка або РНК (продукту гена). 2. Некодуючими ділянками гена є промотор і термінатор. Промотор — це ділянка гена, яка позначає місце, де починається синтез РНК, термінатор — де закінчується синтез. Крім того, до складу гена входять регуляторні ділянки, які регулюють його роботу.

Гени прокаріотів Мають просту структуру. Частіше за все вони містять інформацію тільки про одну структуру — молекулу білка або РНК. Гени прокаріотичних організмів часто організовані в оперони. Оперон — структура, яка складається з кількох структурних генів. Лактозний оперон кишкової палички. Він містить гени, які кодують ферменти, потрібні для синтезу вуглеводу лактози.

ГЕНОМ – ЦЕ СУКУПНІСТЬ УСІХ ГЕНІВ (ДНК) ТЕРМІН ЗАПРОПОНУВАВ ГАНС ВІНКЛЕР У 1920 Р.

Геноміка – наука, що вивчає геноми.

Розміри геному1. Геном кишкової палички - 4,6 млн. нуклеотидів 2. Геном дрозофіли – 130 млн. пар нуклеотидів.3. Геном людини – 3,2 млрд. пар нуклеотидів. Кількість структурних генів

Геном організмів

Найбільший геном у воронячого ока – 149 млрд. пар нуклеотидів

Більшу частину геному містить надлишкова днк , нефункціональна,що не містить інформацію про синтез білків. У людини вона становить – 95 – 98%

Геном клітин прокаріотів містить значну кількість ДНК і, відповідно, більше генів порівняно з вірусами. Геном прокаріотів не містить або містить дуже мало некодуючих ділянок ДНК. 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.1. Гени першої кодують структуру молекули білків, 2.другої – т. РНК, 3.третьої – р. РНК.

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.

Гени еукаріотів. Не утворюють оперонів. Кожний із них має власні промотор і термінатор. Будова еукаріотичного гена. 1.Інтронами не містять інформації, потрібної для синтезу продукту гена (молекули білка або РНК) 2. Екзони ділянки, які містять потрібну інформацію. Регуляторні ділянки можуть прискорювати або вповільнювати синтез продукту гена.

Особливості геномів еукаріотів. В еукаріотів значна частина геному представлена послідовностями нуклеотидів, які не кодують структури молекул білків та РНК. Учені з’ясували, що 20-50 % 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). У геномах еукаріотів трапляються також (мобільні гени), які здатні переміщатися всередині геному. Ці гени не є структурними або регуляторними, і їх часто розглядають як внутрішньогеномних паразитів.

Геноми еукаріотів поділяються1. Ядерна частина представлена генами, які розташовані в хромосомах ядра клітини. 2. Позаядерна частина геному представлена ДНК мітохондрій і пластид. Деякі еукаріоти (наприклад, дріжджі) можуть мати також у своїх клітинах плазміди.

Діаграма геному еукаріот

У геномі людини понад 20 000 генів. Клітині потрібно набагато менше генів. Тому більша їх частина у клітинах є «вимкненою», неактивною. Гени, які виробляють потрібні ферменти, працюють активно. А коли потреба минає, інтенсивність їхньої роботи слід зменшувати. Так клітини можуть економити ресурси організму.

Регуляція реалізації генетичної інформації 1. Перший механізм — взаємодія продуктів регуляторних генів (зазвичай білків) з певними структурами генів: оператором, промотором або регуляторними ділянками. дозволяє змінювати швидкістьроботи генів2. Другий механізм — модифікація деяких нуклеотидів у ланцюжках ДНК. Якщо до нихприєднується метильний радикал (СН3), то зчитування інформації з ділянки ДНК за таким нуклеотидом стає неможливим.3. Третій механізм — пакування певних ділянок ДНК за допомогою білків таким чином, щоб з них не можна було зчитати спадкову інформацію.

Запитання та завдання 1. Складіть список «недоліків» оперонів порівняно з еукаріотичними геномами. 2. Більша частина ДНК в геномі еукаріотів є некодуючими ділянками. Але під час аналізу геному дуже важливо визначити кількість генів у геномі. Яким чином можна дізнатися, що певна ділянка ДНК є геном?

§ 57. Гени й геноми

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.

ДНКГістони. Нуклеосоми

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. Фактори транскрипції (білки)+РегуляторніПослідовностінуклеотидів=Ланцюжки, що зближують віддалені структурні гени та їхні регуляторні ділянки

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

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

Виникнення мікро-РНКАктивація певних генів. Синтез молекул РНК з дволанцюговими ділянками. Вирізання цих ділянок. Утворення молекул мікро-ДНК з цих ділянок

Окрема молекула Мікро-Рнк+Білкові молекули=Сполука, що забезпечуєРозплітання ланцюгів РНК

Ланцюг. Мікро РНК+Комплентарна ділянка РНК=РІЗНІ НАСЛІДКИ

Наслідок ІУщільнення хроматину та пригнічення активності гена

Наслідок ІІПісля транскрипції молекула іРНК може руйнуватись, що унеможливлює синтез білка

Наслідок ІІІМожлива зупинка синтезу білка

Альтернативний сплайсинг. 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

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!