Структурні та регуляторні гени Ген — одиниця

Структурні та регуляторні гени

Ген - одиниця спадкового матеріалу, що відповідає за формування певної елементарної ознаки. Ген є ділянкою молекули ДНК, що містить інформацію для синтезу РНК. Гени розглядаються як носії спадкової інформації, яка передається в результаті розмноження від батьків до нащадків. Наука, що вивчає структуру, функцію та спадкову передачу генів називається генетикою.

Уявлення про ген Уявлення про ген, як про абстрактну одиницю спадковості введене в науковий вжиток у 1909 р. Спочатку гени у хромосомах уявляли собою нитку з намистинками, механічно зв’язаних одна з одною. Пізніше хромосому розглядали як величезну молекулу, в якій гени є окремими ділянками. Вчені того часу вважали, що ген є чимось неподільним. Тоді ще ніхто не знав, що ДНК є речовиною – носієм генетичної інформації.

Ген За способами організації нуклеотидів в ДНК, гени розділяються на наступні фрагменти: 1) структурні гени, 2) регуляторні гени, 3) сателітна ДНК, 4) спейсерна ДНК, 5) кластери генів; 6) повторювані гени. Кожен ген характеризується низкою специфічних регуляторних послідовностей ДНК, таких як промотори, які беруть безпосередню участь в регулюванні прояву гена.

Ген

Властивості генів - дискретність – гени не змішуються; - стабільність - здатність зберігати структуру; - лабільність - здатність багаторазово мутувати; - множинний алелізм - багато генів існують в популяції в безлічі молекулярних форм; - алельність - в генотипі диплоїдних організмів лише дві форми гена; - специфічність - кожен ген кодує свій продукт; - плейотропія - множинний ефект гена; - експресивність - ступінь вираженості гена в ознаці; - пенетрантність - частота прояву гена в фенотипі; - ампліфікація - збільшення кількості копій гена.

Види генів Структурні Регуляторні кодують структуру білків та РНК. слугують місцем приєднання ферментів та інших біологічно активних сполук; пливають на активність структурних генів;

Структурні гени Три основні групи структурних генів кодують: - гени першої - структуру молекул білків; - гени другої – т. РНК; - гени третьої – р. РНК. Молекули іРНК синтезуються лише на одному з ланцюгів молекули ДНК. При цьому послідовність нуклеотидів молекули іРНК комплементарна послідовності ланцюга ДНК, на якому вона синтезована, і збігається за послідовністю нуклеотидів з іншим ланцюгом, який називають кодуючим або змістовним.

Структурні гени Ділянки ДНК, які у процесі дозрівання іРНК вирізаються, дістали назву інтрони. Ті, що потім зшиваються і служать матрицею для трансляції називаються екзони. У нуклеотидній послідовності одного локусу, що кодує білок, налічують 3 -5 інтронів. Така інтронно-екзонна структура генів характерна тільки для еукаріотів.

Структурні гени Структурна організація нуклеотидних послідовностей (генів) у ДНК: 1 - повторювані групи (кластери) структурних генів; 2 - міжгенна (спейсерна) ділянка; 3 - ділянка з великою кількістю повторів (сателітна ДНК); 4 - ділянки регуляції активності структурного гена (регуляторний ген); 5 - структурний ген; 6 - екзони; 7 - інтрони; 8 - ДНК; 9 - повторювані гени.

Структурні гени Геном еукаріотів досить складний, бо має більшу кількість ядерної ДНК та структурних і регуляторних генів. Наприклад, геном дрозофіли складається з майже 180 000 пар нуклеотидів і включає близько 10 000 структурних генів. За даними останніх досліджень, структурних генів у геномі людини близько 30 000.

Регуляторні гени Крім структурних генів, що кодують ту чи іншу форму РНК, у геномі всіх організмів є ще регуляторні гени, які визначають початок, швидкість і послідовність процесів синтезу РНК на матриці ДНК. Вони є місцем прикріплення ферментів та інших білків, які беруть участь у реплікації і транскрипції та регулюють активність генів. Регуляторні гени невеликі, вони включають лише 20 -80 пар нуклеотидів кожний, а тому порівняно із структурними генами займають набагато менше місця у геномі. Але без них неможливе функціонування генетичного апарату організму.

Структурні та регуляторні гени У результаті досліджень з'ясовано, що кількість ДНК в ядрі перевищує необхідну кількість для кодування всіх структурних генів у 8 -10 разів. Причини цього явища різні: - по-перше, ДНК еукаріотів містить велику кількість послідовностей нуклеотидів, кожна з яких повторюється до сотень тисяч разів; - по-друге, значна частина ДНК взагалі не несе генетичної інформації; - по-третє, чимало є регуляторних генів, які не кодують структуру білків або РНК.

§ Гено м — сукупність всієї спадкової генетичної інформації організму, тобто всіх генів, некодуючих послідовностей ДНК та позахромосомного генетичного матеріалу. § Термін «геном» був запропонований Гансом Вінклером в 1920 році