Особливості геномів прокаріотів та еукаріотів

Прокаріотичні та еукаріотичні організми відрізняються між собою не тільки будовою генів. їхні геноми також мають відмінні риси.

Особливості геномів прокаріотів та еукаріотів

Геноми еукаріотів поділяються на дві великі частини — ядерну й позаядерну. Ядерна частина представлена генами, які розташовані в хромосомах ядра клітини. Позаядерна частина геному представлена ДНК мітохондрій і пластид.

Основні типи РНК

У клітинах існує кілька типів РНК. Вони виконують різні функції і виробляються клітинами в різній кількості. Найчастіше в клітинах трапляються інформаційні, рибосомальні, транспортні та малі ядерні РНК.

Характеристика основних типів РНК

Етапи реалізації спадкової інформації

Спадкова інформація, яка зберігається в ДНК, використовується клітиною у вигляді синтезованих продуктів (молекул РНК і білків). Реалізація цієї інформації відбувається в кілька етапів — транскрипція, дозрівання РНК і трансляція (мал. 21.2).

Мал. 21.1. Модель молекули тРНК

Мал. 21.2. Етапи реалізації спадкової інформації

Основні етапи реалізації спадкової інформації

Регуляція реалізації спадкової інформації

У геномі людини більше 20000 генів. Але для життєдіяльності і виконання своїх функцій кожній окремій клітині потрібно набагато менше генів. Так, нервовій клітині зорового нерву не треба виробляти ферменти слини або статеві гормони. А клітині м’язів немає сенсу в синтезі гемоглобіну. Тому більша частина генів у клітинах є «вимкненою», неактивною.

Але й ті гени, які працюють, не завжди працюють однаково. Якщо є потреба у виробленні слини, то гени, які виробляють потрібні ферменти, працюють активно. А коли потреба минає, інтенсивність їхньої роботи слід зменшувати. Так клітини можуть економити ресурси організму.

Мал. 21.3. Деякі способи регуляції роботи генів

У клітинах регуляція реалізації генетичної інформації може відбуватися за допомогою кількох механізмів (мал. 21.3).

Перший механізм — взаємодія продуктів регуляторних генів (зазвичай білків) з певними структурами генів: оператором, промотором або регуляторними ділянками. Це дозволяє змінювати швидкість роботи генів або «вмикати» чи «вимикати» їх.

Другий механізм — модифікація деяких нуклеотидів у ланцюжках ДНК. Якщо до них приєднується метильний радикал (СН3), то зчитування інформації з ділянки ДНК за таким нуклеотидом стає неможливим.

Третій механізм — пакування певних ділянок ДНК за допомогою білків таким чином, щоб з них не можна було зчитати спадкову інформацію.

Крім того, регуляція можлива й на більш пізніх етапах, коли клітина блокує роботу РНК або білків, які є продуктами роботи гена.

Близнята ссавців, які починають розвиватися з клітин, що утворилися після поділу однієї зиготи, отримують однакові геноми. Вони в усіх своїх клітинах мають однакову послідовність нуклеотидів ДНК. Але протягом життя їхні геноми пристосовуються до навколишніх умов трохи по-різному. Тому з віком кількість і розташування «вимкнених» генів у їхніх геномах відрізняється все більше, і вони стають дедалі менше схожими один на одного з точки зору епігенетики — науки, що вивчає механізми регуляції роботи генів.