Особенности организации генома у прокариот и эукариот. Понятие гена и генома. Структура и размеры нуклеоида кишечной палочки Е. coli. Организация функционально связанных генов у бактерий, понятие оперона. Функции регуляторных и структурных генов.
Матричные процессы в клетках эукариот разобщены: репликация и транскрипция совершаются в ядре, а трансляция - в цитоплазме на рибосомах. Термин «геном» впервые был введен немецким ботаником Гансом Винклером для обозначения генетического материала, составляющего гаплоидный набор хромосом у растений. В молекулярной генетике под термином «геном» понимают содержание ДНК в гаплоидном наборе хромосом (1С) или диплоидном наборе (2С). Геномы прокариот и эукариот имеют некоторые сходство, но есть между ними и принципиальные различия. геном бактерия нуклеоид оперон Так ген LACZ кодирует фермент галактозидазу, ген lac Y-галактозидпермеазу и ген lac А - трансацетилазу.
Введение
Прежде чем говорить об организации генома у прокариот и эукариот остановимся на основных отличиях этих надцарств живых организмов. К прокариотам относятся архебактерии и бактерии, в том числе цианобактерии, или синезеленые водоросли. Основная особенность прокариот - отсутствие у них ядра с ядерной мембраной. Все матричные процессы (репликация, транскрипция, трансляция) у таких организмов совершаются в одном компартменте - цитоплазме.
К эукариотам относятся как одноклеточные протисты: реснитчатые, эвгленовые, амебы, жгутиковые, солнечники, так и многоклеточные грибы, растения и животные. Число хромосом у эукариот колеблется от единиц до сотен; они расположены в ядре, окруженном ядерной мембраной. Эукариотические хромосомы состоят из молекулы ДНК, выполняющей генетическую функцию, и гистонов, на которые наматывается ДНК при компактизации хроматина.
Матричные процессы в клетках эукариот разобщены: репликация и транскрипция совершаются в ядре, а трансляция - в цитоплазме на рибосомах. Генетический материал эукариотической клетки включает хромосомную (ядерную) ДНК, или нуклеотид и ДНК цитоплазматических органелл (митохондрий и хлоропластов), или цитотин. В этой главе рассматривается молекулярная организация нуклеотипа эукариот. Нехромосомной наследственности посвящена наша отдельная статья. Нуклеотид имеет следующие уровни организации: геномный, хромосомный и генный.
Термин «геном» впервые был введен немецким ботаником Гансом Винклером для обозначения генетического материала, составляющего гаплоидный набор хромосом у растений. Гаплоидный набор хромосом обозначают как 1n, а диплоидный - 2n. В молекулярной генетике под термином «геном» понимают содержание ДНК в гаплоидном наборе хромосом (1С) или диплоидном наборе (2С). Общее содержание ДНК в геноме (размер генома) принято измерять в тысячах пар нуклеотидов (т.п.н.), пикограммах (1 пг = 10-9 мг) и в дальтонах. Основная функция генома - обеспечить жизнедеятельность клеток, тканей и органов и передать информацию о наследственных свойствах организма следующему поколению. Геномы прокариот и эукариот имеют некоторые сходство, но есть между ними и принципиальные различия. геном бактерия нуклеоид оперон
1. Организация генома бактерий
Геном бактерий практически целиком состоит из генов (с их индивидуальной последовательностью оснований) и примыкающих к ним регуляторных элементов. Размеры ДНК типичного представителя прокариот-кишечной палочки Е. coli составляет 4*106 п,н,, максимальный размер генома прокариот не превышает 8*10* п.н., что намного меньше, чем у эукариот. ДНК прокариот представлена кольцевой двухцепочной суперспирализованной молекулой, расположенной в цитоплазме в виде клубка, называемого нуклеоидом. Нуклеоид не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной, в нем может содержаться несколько копий ДНК. Плотность генов в геноме прокариот значительно выше, чем в геноме эукариот. В отличие от большинства эукариотических генов гены прокариот не прерываются некодируюшими областями, т.е. не имеют мозаичной экзон-интронной структуры.
Функционально связанные гены у прокариот, как правило, образуют структуры, называемые оперонами. Опероны - это единицы транскрипции, они имеют общие регуляторные элементы, определяющие начало транскрипции (промоторы) и ее окончание (терминаторы). Так, например, в лактозном опероне между регуляторным геном lac и первым структурным геном lac Z расположены контролирующие элементы: промотор и оператор. Затем следуют три структурных гена Z, У, А, транскрипт которых - одна полицистронная м-РНК. Последовательное расположение на одном участке ДНК функционально связанных генов, видимо, способствует большей эффективности биохимических процессов, обеспечивающих синтез и утилизацию лактозы. Так ген LACZ кодирует фермент галактозидазу, ген lac Y- галактозидпермеазу и ген lac А - трансацетилазу. Фермент р-галактозидаза необходим для гидролиза дисахарида лактозы на галактозу и глюкозу, галактозидпермеаза используется для транспорта лактозы в клетку. Наконец, трансацетилаза защищает клетку от токсичных неметаболизирующихся галактозидов при отсутствии глюкозы и лактозы.
У эукариот функционально связанные гены не организованы в опероны, поэтому процессы активации и репрессии генов требуют участия значительно большего числа регуляторных белков и, соответственно, генов, их кодирующих. У прокариот при небольших размерах генома наличие одного регуляторного гена для нескольких структурных генов, видимо, упрощает систему регуляции их экспрессии.
2. Тестовые задания по теме: Геном бактерий
1)Основная особенность прокариот: А) они расположены в ядре, окруженном ядерной мембраной
Б) отсутствие у них ядра с ядерной мембраной
В) верный ответ отсутствует
2) К эукариотам относятся: А) реснитчатые, эвгленовые, амебы
Б) архебактерии и бактерии
В) цианобактерии
3) Термин «геном» впервые был введен: А)Винклером
Б)Геккелем
В)Коммонером
4) Гаплоидный набор хромосом обозначают как: А)3n
Б)2n
В)1n
5) В молекулярной генетике под термином «геном» понимают содержание ДНК в: А)гаплоидном наборе хромосом (3С) или диплоидном наборе (2С)
Б) гаплоидном наборе хромосом (1С) или диплоидном наборе (2С)
В)гаплоидном наборе хромосом (2С) или диплоидном наборе (1С)
6) Основная функция генома: А) обеспечить жизнедеятельность клеток, тканей и органов и передать информацию о наследственных свойствах организма следующему поколению
Б) репликация, транскрипция, трансляция
В) молекулярная организация нуклеотипа эукариот
7) Геном бактерий практически целиком состоит из: А) генов
Б) эукариот
В) прокариот
8) Размеры ДНК типичного представителя прокариот-кишечной палочки Е. coli составляет: А) 3*106 п,н
Б) 4*106 п,н
В) 5*106 п,н
9) ДНК прокариот представлена кольцевой двухцепочечной суперспирализованной молекулой, расположенной в цитоплазме в виде клубка, называемого: А) нуклеотидом
Б) геном
В) опероном
10)Назовите единицы транскрипции: А) прокариоты
Б) опероны
В) гены
11) Архебактерии и бактерии, синезеленные водоросли, цианобактерии относятся к: А) нуклеотидам
Б) эукариотам
В) прокариотам
12) У эукариотов репликация и транскрипция проходят в: А) ядре
Б) цитоплазме
В) на митохондриях
13) Нуклеотид имеет следующие уровни организации
А) хромосный, прокариотический и генный
Б) геномный, эукариотический и генный
В) геномный, хромосомный и генный
14) Общее содержание ДНК в геноме (размер генома) принято измерять в тысячах пар: А) пикограммах,дальтонов и прокариот
Б) нуклеотидов , пикограммах и в дальтонах.
В) эукариот ,нуклеотидов, дальтонах
15) Фермент р-галактозидаза необходим для: А) транспорта лактозы в клетку
Б) гидролиза дисахарида лактозы на галактозу и глюкозу
В) защищает клетку от токсичных неметаболизирующихся галактозидов
Ответы на тест: 1-Б
2-А 3-А 4-В
5-Б
6-А 7-А 8-Б
9-А 10-Б
11-В
12-А 13-В
14-Б
15-Б
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
