§ 19. Геноми

Поміркуйте

Чи може ДНК в еукаріотів знаходитися в цитоплазмі?

Згадайте

У яких органелах клітини еукаріотів знаходиться ДНК?
Навіщо потрібні регуляторні гени?

Що таке геном

Усі гени організму входять до складу геному. Геном — це сукупність усієї спадкової інформації організму, що містить гени і некодуючі ділянки ДНК. Крім генів, до складу геному організму входять ділянки молекули ДНК, які не утворюють продуктів. Геном кожного організму складається з єдиної у своєму роді послідовності нуклеотидів. У цій послідовності розрізняють унікальні ділянки (в одному або кількох екземплярах і повторювані (сотні й тисячі разів)). За унікальними ділянками можна ідентифікувати певну особину.

Розмір геному

Розмір геномів живих організмів визначається, як кількість пар нуклеотидів у ланцюгах ДНК. Але схожі за розміром геноми можуть містити різну кількість генів (див. таблицю про розмір геному).

Особливості геномів прокаріотів

Основна частина геному прокаріотів зосереджена в бактеріальній хромосомі. Це кільцева молекула ДНК, яка зазвичай в одному місці прикріплюється до клітинної мембрани. Крім цієї ДНК, до складу геному еукаріотів входять плазміди. Плазміди є маленькими кільцевими молекулами ДНК, які розташовані в цитоплазмі клітини. Геном прокаріотів не містить або містить дуже мало некодуючих ділянок ДНК. Частіше такі ділянки зустрічаються в геномі архей.

Особливості геномів еукаріотів

Характерною рисою геномів еукаріотів є те, що більша частина їхньої ДНК представлена некодуючими ділянками. Спочатку таку ДНК назвали сміттєвою, бо думали, що вона не потрібна. Але потім виявилося, що вона може відігравати важливу роль у регуляції роботи геному та еволюційних процесах.

Геноми еукаріотів поділяються на дві великі частини: ядерну і позаядерну. Основна частина генів еукаріотів зосереджена в ядерній частині геному. Ядерна частина представлена генами, які розташовані в хромосомах ядра клітини (мал. 19.1).

Мал. 19.1. Хромосоми — місце збереження спадкової інформації

У середньому розмір геному в прокаріотичних організмах менший, ніж в еукаріотичних. Це пов’язано з більш складною будовою геному еукаріотів.

Геном регулює всі процеси в клітині. Це утворення потрібних речовин, взаємодія клітин між собою, реакція на зовнішні подразники та інші процеси.

Остаточна роль некодуючих ділянок ДНК ще не з’ясована.

Розмір геному та кількість генів у геномі для деяких видів живих організмів

Організм	Приблизна кількість генів	Приблизна кількість пар нуклеотидів
Кишкова паличка	4 200	4,6 млн
Тополя	73 000	480 млн
Пекарські дріжджі	6 200	12,1 млн
Шовкопряд	14 000	432 млн
Миша	20 200	2,7 млрд
Людина	20 000	3,2 млрд

Порівняння особливостей геномів прокаріотів та еукаріотів

Ознака	Прокаріоти	Еукаріоти
Місце розташування більшості генів геному	Бактеріальна хромосома (нуклеоїд) — велика кільцева молекула ДНК	Хромосоми розташовані в ядрі клітини
Інші місця розміщення генів	Плазміди — невеликі кільцеві молекули ДНК у цитоплазмі	Невеликі кільцеві молекули ДНК в пластидах і мітохондріях, інколи плазміди
Наявність некодуючих ділянок усередині генів	Відсутні в більшості представників, у деяких груп наявні в незначній кількості	Присутні у вигляді інтронів
Наявність некодуючих ділянок ДНК поза генами	Присутні в невеликій кількості й мають маленький розмір	Присутні у великій кількості. Складають більшу частину геному
Наявність оперонів	є	Відсутні

Позаядерна частина геному представлена ДНК мітохондрій і пластид. Ця ДНК має форму кільця, вона не пов’язана з білками і за своєю будовою дуже схожа на бактеріальну хромосому. Деякі еукаріоти (наприклад, дріжджі) можуть мати також у своїх клітинах плазміди (докладніше про особливості генотипів прокаріотів та еукаріотів див. у таблиці).

Анімація «Хромосома»

Ключова ідея

Сукупність генів організму називають геномом. До складу геному входять структурні та регуляторні гени, а також ділянки ДНК, які не кодують спадкової інформації, наприклад інтрони в генах еукаріотів. Розмір геномів може визначатися як за кількістю генів, які входять до його складу, так і за кількістю пар нуклеотидів ДНК.

Перевірте свої знання

1. Що таке геном? 2. Як визначають розмір геному? 3. Чому розмір геномів еукаріотів суттєво більший, ніж у прокаріотів? 4*. Ділянки ДНК, які кодують структуру білкових молекул, становлять дуже невелику частину геному еукаріотів. Складіть список функцій, які можуть виконувати інші частини геному.

Зміст