особливості генів та геномів

1. Особливості організації генів і геномів прокаріотичних та еукаріотичних організмів

9 клас

2. Поміркуйте!

• Чому діти схожі на батьків, а з насіння берези виростає береза, а не
дуб?
• Організм нащадків формується на основі інформації, яку він отримує
від своїх батьків. Саме вона визначає розмір і форму організму, будову
й функції його клітин та органів. Цю інформацію називають спадковою,
або генетичною.

3. Одиницею спадковості всіх організмів є ген - ділянка молекули ДНК

• Він кодує спадкову інформацію про структуру певного білка або
РНК
• Ген відповідає за утворення однієї або кількох ознак організму
• Але більшість ознак утворюються в результаті взаємодії кількох
генів

4. Поміркуйте!

Кількість генів у геномі людини більше, ніж у геномі кишкової
палички, приблизно в 5 разів. А кількість нуклеотидів ДНК у геномі
людини більше аж у 700 разів. Чому має місце така різниця?

5.

ГЕНИ
Структурні
Регуляторні
кодують структуру
інших молекул
регулюють
активність
біохімічних
процесів
• Значення регуляторних генів полягає в тому, що вони
забезпечують пристосування до змін у середовищі, що її оточує

6. Гени еукаріотів мають мозаїчну будову

• Ділянки гена, які кодують спадкову інформацію, називають екзонами
• Длянки гена, що не кодують, - інтронами
• Кількість інтронів усередині генів різна: у гені гемоглобіну - 2, яєчного
білка - 7, білка-колагену курки - 51

7. В яких структурах розташовані гени прокаріот?

• Вони зосереджені у великій кільцевій молекулі ДНК (це нуклеоїд
або бактеріальна хромосома)
• Крім того, вони є в невеликих кільцевих молекулах ДНК —
плазмідах

8. В яких структурах розташовані гени еукаріот?

• Гени містяться в хромосомах
• Ядра
• Мітохондрій
• Пластид

9. Будова гена

• 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

10. Будова гена

• 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.

11. Гени прокаріотів

• Мають відносно просту структуру
• Частіше за все вони містять інформацію тільки про одну структуру
— молекулу білка або РНК
• Гени прокаріотичних організмів часто організовані в оперони
• Концепцію оперона запропонували у 1961 році французькі вчені
Франсуа Жакоб і Жак Моно, за що у 1965 році отримали
Нобелівську премію

12. Гени прокаріотів

• Оперон — структура, яка складається з кількох структурних генів
• Структурні гени в опероні розташовані поряд і мають на всіх один
спільний промотор, один спільний термінатор і один спільний
оператор, який регулює його роботу
• Оперон дозволяє прокаріотам за один раз відразу синтезувати
продукти кількох генів
Лактозний
оперон кишкової палички

13. Гени прокаріотів

• У цитоплазмі клітин багатьох бактерій одночасно із кільцевою
молекулою ДНК містяться невеличкі кільцеві молекули ДНК
• Це плазміди - позахромосомні фактори спадковості
• Вони зазвичай містять гени, які підвищують стійкість бактерій до
несприятливих чинників довкілля, зокрема до антибіотиків
• Плазміди можуть передаватись від однієї клітини бактерій до
іншої

14. Гени еукаріотів

• Гени еукаріотичних організмів не утворюють оперонів
• Кожний із них має власні промотор і термінатор
• Гени мають мозаїчну будову є екзони та інтрони
• . Крім того, будова цих генів більш складна. У складі їхньої ділянки
ДНК є послідовності нуклеотидів, які не містять інформації,
потрібної для синтезу продукту гена (молекули білка або РНК).
Такі ділянки називають інтронами. Ті ділянки, які містять потрібну
інформацію, називають екзо

15. Гени еукаріотів

• Екзони – це ділянки гена, які кодують спадкову інформацію
• Інтрони – це ділянки гена, що не кодують спадкову інформацію

16. Яка організація геному в різних груп організмів?

• Ви вже знаєте, що молекули ДНК, взаємодіючи з білками ядра,
входять до складу хромосом (винятком є молекули ДНК, що
містяться у мітохондріях і хлоропластах)
• Набір розташованих у ядрі хромосом називають каріотипом
• Кожен ген займає певне положення в хромосомі - локус

17.

• Гени розташовані у хромосомі по її довжині у лінійному порядку:
один за одним
• При цьому вони не перекриваються, тобто не накладаються один
на одного

18. Геном - сукупність молекул ДНК, притаманних гаплоїдному набору хромосом

• Генотип - сукупність генетичної інформації, закодованої в генах
окремої диплоїдної чи поліплоїдної клітини або цілого організму

19.

• Будь-який ген є ділянкою молекули ДНК, який відповідає за
утворення однієї або декількох ознак організму
• Для утворення продукту гена на відповідній ділянці ДНК
ферменти спочатку синтезують відповідну їй за будовою
молекулу РНК
• За інформацією з цієї РНК може синтезуватися молекула білка, яка
і є продуктом гена:
• ген (ділянка ДНК) — молекула РНК — молекула білка — ознака;
• ген (ділянка ДНК) — молекула РНК — ознака

20. Цікаво знати!

• У деяких випадках некодуючі ділянки молекули ДНК можуть
становити 80-90 %, тоді як ті, що кодують структуру молекул
білків чи РНК, - тільки 10-20 %.
• З підвищенням рівня еволюційного розвитку розмір геному
еукаріотів зростає переважно за рахунок саме некодуючих
послідовностей
• Так, гаплоїдний хромосомний набір нематоди містить близько
100 млн пар нуклеотидів, дрозофіли - 130 млн, курки - близько 1
млрд, ссавців (і в людини також) - приблизно 3,3 млрд пар
нуклеотидів

21. Дайте відповіді на питання

1. Що таке спадковість?
2. Що таке ген і генотип?
3. Які є типи генів?
4. Яка будова структурних генів еукаріотів?
5. Що таке оперон?
6. Чого більше у геномі еукаріотів – екзонів чи інтронів?