Організація геному
Геном – це сукупність генів, характерних для гаплоїдного набору хромосом даного виду організмів. Уявлення про структуру геному формувалися під впливом даних численних експериментів і змінювалися з часом.
Так, в результаті досліджень Бідла і Татума з’явилася гіпотеза “один ген – один фермент”.
Однак правильніше сказати “один ген – один білок або один поліпептидний ланцюг”, хоча і цей вислів не повністю відображає положення, оскільки існують білки, які кодуються ділянками, які розподілені вздовж усього генома.
Молекула ДНК виконує різні функції. У ній є нуклеотидні послідовності, які несуть генетичну інформацію про структуру білка, що ініціюють і термінують кодони, ділянки, які контролюють експресію генів і реплікацію.
Тому різні ділянки ДНК мають різну назву.
Так, послідовності, які несуть інформацію про структуру білків, називаються структурними генами.
Кожен з них має ініціює і термінує кодон. До структурних генів приєднаний промотор, який зв’язує ДНК-залежну РНК-полімеразу, і оператор, який з’єднує регуляторні молекули.
Між промотором і структурними генами знайдені короткі послідовності, які називаються спейсери (розділяють послідовності). Кілька структурних генів приєднуються до промоторно-операторної області і утворюють генетичну одиницю – оперон, експресія якого вмикається і вимикається як єдине ціле.
Регуляторні білки – результат дії регуляторних генів.
В один оперон включаються гени для білків, які використовуються в одному біосинтетичному циклі.
З цього правила можуть бути винятки, і гени одного біосинтетичного ланцюга можуть бути розкидані по всьому геному. У вірусів нуклеїнова кислота складається, майже цілком, із структурних генів.
Хромосома супутника некрозу тютюну довжиною 1200 нуклеотидів містить тільки 1 структурний ген (білок оболонки).
Геном інших вірусів може містити до 200 тисяч пар нуклеотидів і до сотні генів. Якщо у найпростіших вірусів транскрипція відбувається на всіх генах одночасно, то у найбільш складних є певні механізми регуляції транскрипції, гени:
- Передранні; Ранні; Пізні.
У бактерій ДНК, які складаються з мільйонів пар нуклеотидів, міститься сотні генів і кожен ген представлений в однині (крім генів рРНК і тРНК, вони представлені кількома копіями).
Геном еукаріутів організований набагато складніше, ніж у бактерій, що пояснюється:
- Як збільшенням кількості ДНК і числа генів; Так і зростанням складності системи контролю активності генів в часі і просторі, яка пов’язана з диференціацією клітин і тканин в онтогенезі.
При загальному збільшенні вмісту ДНК в геномі організмів різних філогенетичних рядів спостерігаються випадки відхилення від цього правила. Наприклад, вміст ДНК в геномі риб коливається від 14 до 35 000 по відношенню до геному людини.
Особливістю геному вищих організмів є висока надмірність ДНК, тобто наявність нетранскрибних ділянок. Це пояснюється:
- Багаторазовим повторенням генів; Наявністю великого числа регуляторних генів; Частина ДНК взагалі не містить генів.
Гени рРНК повторені багаторазово.
Гени 28S і 18S рРНК розташовуються завжди поруч один з одним; таких пар в геномі тварин до кількох тисяч. Вони зібрані в блоки або кластери і знаходяться в прицентромерних ділянках хромосом.
Крім того, в геномі еукаріотів встановлена категорія повторів, яка характеризується дуже високою багатократністю. Це так звана сателітна ДНК, яка складається з кластерів, утворених повтореною до 300 разів короткою послідовністю нуклеотидних пар (5 пар у дріжджів, 6 пар у мишей).
Число таких повторів може сягати мільйона. Звідси частка сателітної ДНК досить значна (у людини до 10%, у миші – 12%). Сателітна ДНК не Транскрибується.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)