Презентація "Організація спадкового матеріалу еукаріотичної клітини"

Організація спадкового матеріалу еукаріотичної клітини

Спадкова інформація, потрібна для функціонування клітин і розвитку цілого організму записана у ДНК. Структурною та функціональною одиницею спадковості є ген — ділянка ДНК з певною послідовністю нуклеотидів, потрібною для синтезу молекули РНК відповідного типу. До його складу, крім безпосередньо кодуючої частини, входять також регуляторні послідовності: промотор і термінатор. Промотор — послідовність нуклеотидів молекули ДНК, розташована перед кодуючою частиною гена. Термінатор — послідовність нуклеотидів, яка слугує сигналом для припинення процесу транскрипції. Еукаріотичні гени мають мозаїчну будову: кодуючі ділянки — екзони — розділені некодуючими — інтронами Залежно від функцій гени поділяють на: білкові (або і-РНК) гени т-РНК, гени р-РНК).

Геном — сукупність усіх кодуючих і некодуючих послідовностей ДНК (або РНК, як у віроїдів чи РНК-вмісних вірусів) у клітинах даного організму. Генотип — сукупність усіх генів організму. Цей термін може означати й певні комбінації алелів тих чи інших генів. Характерною рисою геномів еукаріотичних організмів є велика кількість молекул ДНК, значна частина яких припадає на некодуючі послідовності нуклеотидів (наприклад, у людини кодуючі послідовності генів становлять менше ніж 2 % загальної кількості ДНК). Некодуючі послідовності регулюють роботу генів, беруть участь у процесах подвоєння ДНК, розподілу хромосом по дочірніх клітинах і забезпечення автономності й цілісності хромосом.

Повторювальні послідовності в геномах еукаріотів – геномні повтори Мобільні генетичні елементи (МГЕ) — послідовності нуклеотидів ДНК, здатні змінювати своє положення та/або кількість копій у геномі. Вони можуть становити від 30 до 50 % еукаріотичного генома. Псевдогенами називають нефункціональні копії відповідних генів. Вони утворилися в результаті мутацій у первинному гені, які унеможливлюють його роботу. До тандемних повторів належать короткі послідовності (від 1 до кількох десятків пар нуклеотидів), копії яких розташовані одна за одною. Барбара Мак-Клінток

Організація спадкового матеріалу в ядрі клітини. Виділяють кілька рівнів організації хроматину в інтерфазному ядрі. Нуклеосомний рівень - вісім гістонових білків утворюють серцевину нуклеосоми, навколо якої спірально огортається молекула ДНК. Хроматин є неущільненим і має вигляд «намиста» з нуклеосом. За рахунок взаємодій нуклеосом між собою утворюється ущільнена хроматинова фібрила. Зв’язуючися з ядерними білками, вона утворює петельний рівень розміром від 20 тис. до 200 тис. пар основ ДНК. Молекули ДНК в ядрі завжди взаємодіють з білками. Такий білково-нуклеїновий комплекс називають хроматином. Головними білками хроматину є гістони - група невеликих білків, що беруть участь у формуванні елементарних складових одиниць хроматину - нуклеосом.

Хроматин. Хромосома у своєму складі має одну молекулу ДНК. У результаті реплікації кожна хромосома подвоюється і складається з двох, зв’язаних між собою ідентичних структур — сестринських хроматид. Формально кожна хроматида є окремою хромосомою, однак для зручності комплекс сестринських хроматид називають однією хромосомою. У межах ділянки хромосоми, де відбувається активна експресія генів, хроматин перебуває в неущільненому стані. Такий хроматин називають еухроматином. Ущільнений хроматин у неактивних ділянках генома має назву гетерохроматин. Одні й ті самі локуси хромосом у різних клітинах і навіть в одній клітині можуть періодично перебувати у стані як еухроматину, так і гетерохроматину. Це залежить від того, активність яких генів клітині потрібно «ввімкнути» чи «вимкнути» на даному етапі її існування Експресія генів — процес, за якого спадкова інформація генів використовується для синтезу молекул білка або РНК різних типів.

Геноми мітохондрій і хлоропластів. Мітохондріальні геноми в більшості еукаріотів мають вигляд кільцевих дволанцюгових молекул ДНК. Гени мітохондрій усіх еукаріотів кодують мітохондріальні р. РНК, а також повний чи частковий набір власних т. РНК та деякі білки, що беруть участь у процесах синтезу АТФ. Геноми хлоропластів також представлено дволанцюговими кільцевими молекулами ДНК. Хлоропластна ДНК кодує молекули т. РНК, p. PHK, білки малої та великої субодиниць рибосом, білки, що регулюють трансляцію, білкові компоненти фотосистем і систем транспорту електронів. Усі процеси, що перебігають у мітохондріях і хлоропластах, — реплікації, транскрипції і частково трансляції, перебувають під повним контролем ядерних генів. Гени мітохондрій і пластид беруть участь у формуванні фенотипу еукаріотів. Такий вид спадковості називають позаядерною, або цитоплазматичною (завдання: використовуючи отримані раніше знання, наведіть приклади цитоплазматичної спадковості).

Домашня робота. Вивчити § 27