Особенности геномов прокариот и эукариот

Прокариотические и эукариотические организмы отличаются друг от друга не только строением генов. Их геномы также имеют отличительные особенности.

Особенности геномов прокариот и эукариот

Геномы эукариот делятся на две большие части — ядерную и неядерную. Ядерная часть состоит из генов, расположенных в хромосомах ядра клетки, неядерная — из ДНК митохондрий и пластид.

Основные типы РНК

В клетках существует несколько типов РНК. Они выполняют различные функции и синтезируются клетками в разном количестве. Чаще всего в клетках встречаются информационные, рибосомальные, транспортные и малые ядерные РНК.

Характеристика основных типов РНК

Этапы реализации наследственной информации

Наследственная информация, которая хранится в ДНК, используется клеткой в виде синтезированных продуктов (молекул РНК и белков). Реализация этой информации происходит в несколько этапов — транскрипция, созревание РНК и трансляция (рис. 21.2).

Рис. 21.1. Модель молекулы тРНК

Рис. 21.2. Этапы реализации наследственной информации

Основные этапы реализации наследственной информации

Регуляция реализации наследственной информации

Геном человека состоит из более чем 20 000 генов. Но для жизнедеятельности и выполнения своих функций каждой отдельной клетке требуется гораздо меньше генов. Так, нервной клетке зрительного нерва не надо производить ферменты слюны или половые гормоны. А клетке мышц нет смысла в синтезе гемоглобина. Поэтому большая часть генов в клетках является «выключенной», неактивной.

Но и активные гены не всегда должны работать одинаково. Если есть необходимость в выработке слюны, то гены, которые производят нужные ферменты, работают активно. А когда потребность проходит, интенсивность их работы следует уменьшать. Так клетки могут экономить ресурсы организма.

Рис. 21.3. Некоторые способы регуляции работы генов

В клетках регуляция реализации генетической информации может происходить с помощью нескольких механизмов (рис. 21.3).

Первый механизм — взаимодействие продуктов регуляторных генов (обычно белков) с определенными структурами генов: оператором, промотором или регуляторными участками. Это позволяет изменять скорость работы генов, «включать» или «выключать» их.

Второй механизм — модификация некоторых нуклеотидов в цепочках ДНК. Если к ним присоединяются метиловые радикалы (СН3), то считывание информации с такого участка ДНК становится невозможным.

Третий механизм — упаковка определенных участков ДНК с помощью белков таким образом, чтобы из них нельзя было считать наследственную информацию.

Кроме того, регуляция возможна и на более поздних этапах, когда клетка блокирует работу РНК или белков, являющихся продуктами работы гена.

Близнецы млекопитающих, начинающих свое развитие из двух клеток, образованных после деления одной зиготы, получают одинаковые геномы. Поэтому все их клетки содержат одинаковую последовательность нуклеотидов ДНК. Но в течение жизни их геномы приспосабливаются к окружающей среде по-разному. Поэтому с возрастом количество и размещение «выключенных» генов в их геномах отличаются все больше, и они становятся все меньше похожими друг на друга с точки зрения эпигенетики — науки, изучающей механизмы регуляции работы генов.

Основными этапами реализации наследственной информации в клетках являются транскрипция, созревание РНК и трансляция. У живых организмов существует много типов РНК. Наиболее распространенными среди них являются информационная, или матричная, РНК (иРНК, или мРНК), рибосомальная РНК (рРНК), транспортная РНК (тРНК) и ядерные РНК (мяРНК).