Организация_генома_у_прокариот_и_эукариот

1. Организация генома у прокариот и эукариот

Биология 10 класс
Углубленный уровень

2. Словарь

Ген - участок молекулы ДНК, содержащий
информацию о строении белка
Геном — наследственный материал в
совокупности, находящийся в клетке организма.
Геном – это общая длина молекул ДНК в
гаплоидном числе хромосом.

3. Все клетки организма содержат одинаковый набор генов

Но состав белков различен

4. Общее строение генов

Единица транскрипции
Регуляторная зона
5’
промотор
кодирующая
последовательность
оператор
Старт - кодон
Нетранслируемая 5 последовательность
3’
Стоп - кодон
терминатор
Нетранслируемая 3 последовательность
Ген – участок ДНК, в котором закодирована информация о строении одного белка.
Кодирующая последовательность – основная структурно-функциональная единица гена,
именно в ней находятся триплеты нуклеотидов, кодирующие аминокислотную последовательность

5. Сравнение генов прокариот и эукариот

Прокариоты
Эукариоты
ДНК кольцевая
ДНК линейная
Гены собраны в опероны
Опероны почти отсутствую
Оперон
Деление на экзоны и интероны
Интроны отсутствуют
Трансляция сопряжена с
транскрипцией
Сопряжение трансляции и
транскрипции отсутствуют

6. Прокариоты и эукариоты

Главный
таксономический
признак прокариот и
эукариот - строение
структуры генома,
который лежит в
основе систематики
живых организмов
Прокариоты
Эукариоты
Бактерии
Животные
Сине-зелёные
водоросли
Растения
Эубактерии
Грибы

7. Размеры геномов разных организмов

У вирусов 0,4-1 мкм
Пластид и митохондрий – 5-100 мкм
Бактерий – 1000-2000 мкм
Млекопитающих – 3×109 п.н.
Геном человека –-3,2 млрд. п.н;

8. Сравнение геномов прокариот и эукариот

Геном прокариот на 90% состоит
из кодирующих
последовательностей.
Гены:
Структурные – кодируют белки
Регуляторные – кодируют
белки-репрессоры
Генетические структуры генома
прокариот
Нуклеотид
Внехромосомные элементы:
Плазмиды, способные к
автономной репликации
У эукариот размеры генома
различны, в зависимости от вида
Гены:
Структурные – кодируют белки
Регуляторные – кодируют
регуляторные белки
Гены т-РНК – кодируют молекулы
т-РНК
Гены р-РНК – кодируют молекулы
р-РНК
Гены гистоновые – кодируют
гистоновые белки

9. Организация генома прокариот

Гены прокариот объединяются в опероны, в него входят два участка:
регуляторный (неинформативный) - 10% и структурный (информативный) - 90%.
Оперон - это последовательность структурных генов, которые участвуют в
синтезе белков
Оперон
Ген
регулятор
Регуляторная область
Промотор
оператор
Z
В
А
терминатор
Структурная область
Преимущества оперонной организации генов прокариот: компактность
быстрый ответ на изменения окружающей среды: синтез необходимых ферментов
начинается и прекращается в любой момент.
все гены экспрессируются или не экспрессируются

10. Словарь

Структурные гены, кодирующие белки-ферменты
Промотор – участок молекулы ДНК, к которому присоединяется
РНК-полимераза
Оператор – участок молекулы ДНК, где начинается синтез и - РНК
Индуктор – метаболит, который связывается с белком-репрессором
и переводит его в неактивную форму.
Синтез белка – репрессора контролируется геном- регулятором.
Белок-репрессор близок по сходству с оператором
Терминатор - нуклеотидная последовательность поли-А, здесь
прекращается рост цепи РНК.

11. Регуляторы генной активности у прокариот

Для прокариот характерны два тип регуляции генной
активности:
Индуцибельный- регулятором является исходный продукт
(субстрат). Субстрат способствует реакции собственного
метаболизма
Репрессибельный - регулятором является конечный
продукт (корепрессор).
Его функция - торможение реакции, ведущие к его
образованию.

12. Механизм действий индуцибельного и репрессибельного оперонов

Индуцибельный оперон при попадании субстрата в клетку:
молекула субстрата соединяется с репрессором
репрессор пропускает РНК - полимеразу, так как теряет
способность взаимодействовать с опероном
РНК - полимираза образует и - РНК
Репрессибельный оперон
В результате транскрипции структурных генов РНК- полимиразой,
образуется триптофан.
Повышенный уровень триптофана приводит к тому, что он
взаимодействует с репрессором и активирует его, в свою очередь
активированный репрессор соединяется с оператором и подавляет
транскрипцию триптофаного оперона. Синтез завершается

13. Организация генома у эукариот

ДНК митохондрий
ДНК ядра
ДНК пластид
Генетический материал эукариотической клетки отделён от цитоплазмы
ядерной оболочкой. Ядро содержит наследственную информацию в
хромосомах

14.

Организация генома у эукариот
В организации генома эукариот заложен
принцип чередования уникальности последовательности белка
принцип повторяющихся последовательностей (интерсперсия)
принцип дупликации (для большинства эукариот)
Дуплицирующие гены:
уникальные -это структурные гены
умеренно - повторяющиеся - регуляторные, гистоновые, гены тРНК, гены р-РНК, мя-РНК
многократно - повторяющиеся - нетранскрибируемая часть генома
Для генома эукариот характерна избыточность, компактность

15.

Компактизация генома у эукариот
В разных генетических локусах, уровень компактизации
ДНК неравномерна
Хроматин:
Эухроматин
Невысокая степень компактизации
Содержит активно экспресиирующиеся гены
Гетерохроматин
Высокая степень компактизации
В основном генетически инертен (факультативный,
конститутивный)

16.

Экзон-интронная организация генов эукариот
ДНК
экзон 1
интрон 1
экзон 2
Интрон 2
экзон 3
интрон 3
экзон 1
интрон 1
экзон 2
Интрон 2
экзон 3
интрон 3
экзон 3
интрон 3
Синтез РНК
РНК
экзон 1
интрон 1
экзон 2
Интрон 2
Сплайсинг
м РНК
Синтез белка
Белок