ОСОБЕННОСТИ ГЕНОМА ПРОКАРИОТ И ЭУКАРИОТ.
отличаются по величине информативной емкости генома – количеству генов в геноме. У кишечной палочки – 2-3 тысячи генов, у человека – 30 тысяч генов.
отличаются по объему генома – суммарной длине молекул ДНК. У кишечной палочки – 0,1 см, у человека
– 187 см.
явление избыточности ДНК.
80% ДНК избыточны, только 20% идет на построение генов. Характерна для эукариот.
Один из антимутационных барьеров.
в геноме эукариот имеются повторяющиеся (дуплицированные) гены:
а) уникальные по частоте повторов (от 3 до 10 копий на геном) – структурные гены,
б) умеренно-повторяющиеся (от 1000 до 100000 копий на геном) – гистоновые гены, гены тРНК и рРНК,
в) многократно-повторяющиеся гены (от 10х5 до 10х6),
г) нетранскрибируемые гены (сателлитная ДНК) с высоким повтором относительно коротких нуклеотидных последовательностей, функции до конца не выяснены, занимают определенные приконцевые и прицентромерные участки хромосом.
Уникальные и повторяющиеся последовательности (доля) в геноме некоторых эукариот (по F. Ayala, J. Kiger, 1980).
Организм |
|
Частота последовательностей |
|
|
|
Уникальных |
Умеренно |
Часто |
Очень часто |
|
|
повторяющихся |
повторяющихся |
повторяющихся |
|
|
* |
** |
*** |
Улитка (Nassaria |
0,38 |
>0,12 |
>0,15 |
0,18 |
obsolete) |
|
|
|
|
Корова (Bos tauris) |
0,55 |
- |
0,38 |
0,05 |
Лягушка (Xenopus |
0,54 |
0,06 |
0,31 |
0,09 |
laevis) |
|
|
|
|
Морской еж |
0,38 |
0,25 |
0,27 |
0,10 |
(Strongilocentrotus |
|
|
|
|
purpuratus) |
|
|
|
|
Дрозофила |
0,75 |
- |
0,15 |
0,10 |
(Drosophila |
|
|
|
|
melanogaster) |
|
|
|
|
Примечание: * 20-50 копий, ** 250-6000 копий, *** до 106 копий.
по генному составу.
Уэукариот - 5, а у прокариот – 4 класса генов.
Уэукариот присутствуют:
псевдогены (гены – испорченные копии нормально функционирующих генов),
мобильные генетические элементы (транспозоны, прыгающие гены) – могут встраиваться в структурные гены и оказывать воздействие на их структуру.
различия в молекулярном строении гена. У прокариот ген на всем протяжении является функциональным, т.е. имеет цистронную структуру, а у эукариот гены имеют мозаичное или прерывистое строение, т.е. состоит из кодирующих участков – экзонов и некодирующих – интронов.
РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ГЕНОВ.
Экспрессия генов — это процесс, в котором наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Экспрессия генов может регулироваться на всех стадиях процесса: и во время транскрипции, и во время трансляции, и на стадии пост- трансляционных модификаций белков.
Структурно – функциональная организация ДНК у про- и эукариот
Участок ДНК |
Функции |
Структурные гены |
Имеются у про- и эукариот и |
|
содержат информацию о |
|
строении белков, выполняющих |
|
специфические и общеклеточные |
|
функции, а также информацию о |
|
тРНК и рРНК |
Экзоны |
Информативные участки генов |
Оператор |
Расположен у прокариот перед |
|
структурными генами и служит |
|
для связи с белком-репрессором |
Промотор |
Служит для связи с ферментом РНК- |
|
полимеразой. У прокариот представлен |
|
ТАТААТ-последовательностью, а у эукариот- |
|
ТАТА – блоком или ЦААТ-блоком, которые |
|
расположены на разных расстояниях от |
|
стартовой точки транскрипции |
Терминатор |
Служит для прекращения роста цепи РНК и |
|
ее освобождения от матрицы ДНК. |
|
У большинства прокариот в связи с |
|
наличием факторов антитерминации |
|
транскрипция продолжается за пределами |
|
терминатора, что ведет к образованию |
|
полицистронной мРНК. У эукариот |
|
терминатор останавливает движение РНК- |
|
полимеразы, что приводит к образованию |
|
моноцистронной мРНК. |
Сенсорный ген |
Служит у эукариот для восприятия |
|
химического индукционного сигнала |
Ген-регулятор |
У прокариот содержит |
|
информацию о структуре |
|
белков-репрессоров, |
|
регулирующих работу других |
|
генов |
Ген-интегратор |
Координирует работу других |
|
генов и может оказывать у |
|
эукариот плейотропный |
|
эффект |