Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Підручники з Біології / Біологія 9 клас / Соболь В.І. Біологія 9 клас 2021

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
14.02.2023
Размер:
97.11 Mб
Скачать

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на порівняння

Застосуйте свої знання і визначте ознаки, за якими порівнюють геноми кишкової палички та людини. Зробіть висновок про взаємозв’язок організації геному із рівнем складно­сті організмів.

Порівняльна характеристика геномів прота еукаріотів

Ознака

Геном прокаріотів (на при-

Геном еукаріотів

кладі кишкової палички)

(на прикладі людини розумної)

 

 

 

 

 

У вигляді нуклеоїда та плазмід

В ядрі та мітохондріях

 

Як правило, одна, має вигляд

46, кожна з яких має вигляд лінійної

 

кільця

структури й утворює одну хромосому

 

Близько 1 000

20 – 25 000

 

4,6 млн пар нуклеотидів

3,2 млрд пар нуклеотидів

 

15 – 20 %

95 – 98 %

 

Оперонна організація, відсут-

Відсутність оперонної організації, мозаїч-

 

на будова структурних генів, ускладнен-

 

ність мозаїчності структурних

ня регуляторних генів, збільшення спей-

 

генів

серів

 

 

Практична вправа

Молекула про-іРНК складається з 1 800 нуклеотидів, з яких на інтрони припадає 600 нуклеотидів. Визначте довжину і молекулярну масу зрілої іРНК.

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Наука. Геном людини

Проект «Геном людини» (англ. Human Genome Project) – міжнародний проект наукових досліджень для визначення послідовностей ДНК, розташування генів людини в хромосомах та їх функцій. Проект розпочався в 1990 р. і лише у 2006 р. геном був розкодований практично повністю, хоча й нині ще здійснюють додатковий аналіз деяких його ділянок. Оцініть практичне й наукове значення проекту «Геном людини» та назвіть галузі застосування цих знань.

РЕЗУЛЬТАТ

1 – 6 балів 1. Що таке геном? 2. Які функції геному? 3. Що таке оперон? 4. Назвіть особливо­сті організації генів прокаріотів. 5. Що таке екзони та інтрони? 6. Назвіть особливості генів еукаріотів. 7 – 9 балів

7. Як організований геном організмів? 8. Які особливості організації генів прокаріотів? 9. Які відмінності організації генів еукаріотів? 10 – 12 балів 10. В чому полягає визначна роль геному клітини?

101

У кожній хромосомі є сотні ознак, закодованих лінійними рядами генів, подібно до дорогоцінних перлин у дивному намисті життя.

Від автора

§ 24. ХРОМОСОМИ, ЇХНІ ФУНКЦІЇ ТА БУДОВА

Основні поняття й ключові терміни: ХРОМОСОМИ. Каріотип.

Пригадайте! Що таке хроматин?

Знайомтеся!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Досить часто запорукою наукового відкриття є

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поєднання якостей науковця з удалим вибором

 

 

об’єкта дослідження. Перед вами автори відкриття ролі

 

 

хромосом у спадковості.

 

 

 

 

 

Томас Хант Морган (1866 – 1945) – видатний біолог,

 

 

один із засновників сучасної генетики, лауреат Нобелів-

 

 

ської премії у галузі фізіології та медицини (1933).

 

 

 

 

Дрозофіла чорночерева (Drosophila melanogaster)

 

 

(тривалість життя при +25 °С – близько 14 днів) – комаха

 

 

ряду Двокрилі, яка є незамінним модельним об’єктом гене-

 

 

тичних досліджень. У неї всього 4 пари хромосом (2n = 8).

 

 

 

 

 

 

 

ЗМІСТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Яка роль хромосом у спадковості?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХРОМОСОМИ (від грец. хроматос – забарвлений, сома – тільце)

 

структури клітин еукаріотів, що забезпечують збереження, розподіл та

 

передачу спадкової інформації. Частіше за інших першовідкривачем хро-

 

мосом називають німецького анатома В. Флеммінга (1843 – 1905). Саме він

 

застосував анілінові барвники для обробки ядерних структур. Термін «хро-

 

мосоми» в 1888 р. ввів у науковий обіг Г. Вальдеєр (1836 – 1921). Ці дослі-

 

дження започаткували цитогенетеку – розділ, що вивчає роль хромосом

 

у спадковості.

 

 

 

 

 

Хромосоми формуються з ядерного матеріалу хроматину перед поділом

 

клітин. У їхньому складі основна частка припадає на ДНК та ядерні білки.

 

Нуклеотиди ДНК кодують спадкову інформацію, а ядерні білки-гістони орга-

 

нізовують компактне просторове роз-

Таблиця 5. Кількість хромосом

 

ташування молекул ДНК для збері-

 

гання цієї інформації. Перед поділом

у деяких видів еукаріотів

 

клітини однохроматидні хромосоми

Організм

Кількість

 

подвоюються, ущільнюються й ста-

 

 

 

Малярійний плазмодій

2

 

ють двохроматидними. Відбуваються

Дрозофіла чорночерева

8

 

ці процеси для розподілу й передачі

Муха кімнатна

12

 

спадкової інформації наступному по-

Пирій

14

 

колінню клітин.

Помідори

24

 

 

 

Кількість хромосом у клітинах еу-

Людина розумна

46

 

каріотів різних видів є різною і не за-

Шимпанзе

48

 

лежить від рівня організації, а також

Рак річковий

118

 

не завжди вказує на філогенетичну

Амеба протей

500

 

спорідненість (табл. 5).

Радіолярія

1 600

102

 

 

Основні функції хромосом взаємо-

 

 

 

пов’язані з будовою. Для збереження,

4

 

 

розподілу та передачі спадкової інфор-

 

 

 

 

 

мації в хромосомах наявні такі елементи

 

5

7

будови, як сайти початку реплікації, цен-

 

 

3

 

 

тромери і теломери. Сайти початку ре­

6

 

 

3

плікації – послідовність нуклеотидів, що

4

 

визначає початок самоподвоєння молеку-

1

2

 

ли ДНК. Центромера – частина хромосо-

 

ми, що поділяє її на два плеча. На ній роз-

Іл. 58. Будова хромосоми:

ташовуються білки-кінетохори, до яких під

час розподілу генетичного матеріалу при-

1 – однохроматидна хромосома;

кріплюються нитки веретена поділу. Тело­

2 – двохроматидна хромосома;

3 – центромера; 4 – теломери;

мери – ділянки на кінцях лінійних хромо-

5 – сестринські хроматиди;

сом, що перешкоджають їх з’єднанню між

6 – нитки веретена поділу;

собою та відновленню за допомогою фер-

 

7 – кінетохори

 

менту теломерази втрачених після поділу ділянок (іл. 58).

Отже, хромосоми є матеріальними носіями спадковості усіх еукаріотичних організмів, і їхні функції тісно взаємопов’язані з хімічним складом та будовою.

Як відбуваються спіралізація та конденсація хромосом?

У кожній хромосомі міститься лише одна молекула ДНК, яка досягає де-

 

кількох сантиметрів. Так, у людини довжина ДНК найбільшої хромосоми –

 

близько 7 см, а загальна довжина всіх 46 молекул ДНК в одному ядрі клі-

 

тини людини становить близько 2 м. Яким чином хромосоми поміщаються

 

в мікроскопічному ядрі, розміром 5 мкм? Це досягається за рахунок спіра-

 

лізації та конденсації (від лат. condensatio – ущільнення) хромосом, що

 

забезпечує багаторівневу організацію хроматину (іл. 59). Можливості такої

 

організації вражають. Так, у людини довжина розкрученої ДНК найменшої

 

хромосоми становить близько 14 000 мкм, а її довжина після ущільнення –

 

лише 2 мкм. Які ж є рівні організації хромосом?

 

 

 

 

 

Подвійна спіраль молекули ДНК на

2 nm 11 nm

30 nm

300 nm 700 nm

1400 nm

 

нуклеосомному рівні організації накру-

1

 

 

 

 

 

чується на ядерні частинки-нуклеосо-

 

 

 

 

 

 

ми, що складаються з 8 – 10 білкових

 

 

 

 

 

 

молекул. Хроматин набуває вигляду

 

 

 

 

 

 

намиста перлин (глобули білка діаме-

 

 

 

 

 

 

тром 11 нм) на нитці (спіраль ДНК), а

 

 

 

 

 

 

рівень ущільнення – 6–7 разів. Нуклео­

 

 

 

 

 

 

мерний рівень виникає завдяки спіра­

2 3

4

5

6

7

 

лізації й формуванню нуклео­мерної

 

фібрили діаметром 30 нм із кроком

Іл. 59. Рівні організації хромосом:

 

спіралі в 6– 8 нуклеосом­

. Рівень ущіль-

1, 2, 3 – нуклеосомний;

 

нення нитки ДНК досягає 40 разів.

4 – нуклеомерний; 5 – хромомерний;

 

Хромомерний рівень пов’язаний вже

6 – хроматидний; 7 – хромосомний

103

не із спіралізацією, а з утворенням поперечних петель вздовж хромосоми під час конденсації. Загальний рівень ущільнення досягає вже 1 000 разів, а діаметр такої структури – близько 300 нм. Хроматидний рівень виникає у зв’язку з подальшим укладанням структури нижчого рівня ієрархії та утворенням хроматиди діаметром 700 нм. Хромосомний рівень характерний для метафазної хромосоми, що має діаметр 1 400 нм.

Отже, організація хромосом має багаторівневий ієрархічний порядок, завдяки якому рівень загального ущільнення досягає 7 000 – 10 000 разів.

Які особливості організації набору хромосом?

Каріотип сукупність ознак хромосомного набору (кількість хромо­ сом, форма, розміри). Кожному видові організмів властивий певний каріотип (іл. 60). Основними правилами організації каріотипу, є:

правило специфічності – особ­ ливості каріотипу особин виду залежать від кількості, розмірів та форми хромосом;

правило стабільності – кожний

вид еукаріотичних організмів має

А

А

певну і постійну кількість хромосом

(наприклад, у дрозофіли – 8 хро-

 

 

мосом, у людини – 46);

ХХ

ХY

правило парності – в диплоїдному

наборі (2п) кожна хромосома має

Іл. 60. Каріотип дрозофіли

собі пару, подібну за розмірами та

чорночеревої (самка – 6А+ХХ,

формою. Такі хромосоми назива-

самець – 6А+ХY, де А – аутосоми,

ються гомологічними;

Х, Y – статеві хромосоми)

 

 

правило індивідуальності – кожна пара гомологічних хромосом має свої особливості. Так, при порівнянні хромосомних наборів чоловічих та жіночих особин одного виду спостерігається відмінність в одній парі хромосом. Ця пара отримала назву статевих хромосом. Решта пар гомологічних пар хромосом, однакових в обох статей, мають загальну назву

аутосоми;

правило наступності (неперервності) – завдяки здатності хромосом до подвоєння під час поділу клітини у наступних поколіннях клітин одного виду зберігається не лише стале число хромосом, а й їхні індивідуальні

особливості.

Хромосомний набір буває диплоїдним, гаплоїдним, поліплоїдним. Га­ плоїдний набір – це половинний набір, у якому всі хромосоми відрізняються одна від одної будовою (його умовно позначають 1n). Диплоїдний набір – це парний набір, у якому кожна хромосома має парну хромосому, подібну за будовою та розмірами (2n). Поліплоїдний набір – це набір хромосом, кратний гаплоїдному (3n, 4n, 5n тощо).

Отже, клітини кожного виду еукаріотів мають свій особливий набір хромосом – каріотип.

104

ДІЯЛЬНІСТЬ

Кросворд «Хромосоми»

Отримайте у виділених клітинках назву білкових сполук, що беруть активну участь у конденсації хромосом на перших її етапах.

1.

Наука про особливості хромосом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Хромосомний набір.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Хромосоми набору, подібні в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

особин протилежної статі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Первинна перетяжка хромосом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Кінцеві ділянки хромосом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Білки центромер, до яких прикріп-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

люються нитки веретена поділу.

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

Органічні сполуки, що беруть

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

участь в утворенні хромосом.

Завдання на застосування знань

Розгляньте ілюстрацію каріотипу людини, вкажіть особливості­ його організації (кількість, форма, розміри, відмінності за статтю). Зробіть скорочений запис каріотипів жінки та чоловіка.

СТАВЛЕННЯ

1

2

3

4

5

6

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

 

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

 

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

 

xx

 

19

20

21

22

 

xy

 

 

 

a

 

 

 

 

 

б

 

 

 

Каріотип людини: а – жінки; б – чоловіка

Біологія + Наука. Нобелівська премія й хромосоми

Американські біологині Е. Блек­ берн, К. Грейдер і генетик Д. Шостак

з’ясували, яким чином хромосоми зберігають свою цілісність під час поділу клітини. Причина цього – в кінцях хромосом, відомих, як теломери. За

ці дослідження вони стали лауреатами Нобелівської премії 2009 р. у галузі фізіології та медицини. Яке значення для людини мають ці та інші знання організації хромосом та каріотипу?

РЕЗУЛЬТАТ

1 – 6 балів 1. Що таке хромосоми? 2. Назвіть функції хромосом. 3. Що таке конденсація хромосом? 4. Назвіть рівні організації хромосом. 5. Що таке каріотип? 6. Назвіть правила організації каріотипу.

7 – 9 балів 7. Яка роль хромосом у спадковості? 8. Як відбувається конденсація хромосом? 9. Які особливості організації набору хромосом? 10 – 12 балів 10. Яке значення для людини мають знання організації хро-

мосом та каріотипу?

105

За збереження спадкової інформації відповідає ДНК, а РНК – лише посередник у реалізації цієї інформації.

Дитяча енциклопедія

§ 25. ТРАНСКРИПЦІЯ. ОСНОВНІ ТИПИ РНК

Основні поняття й ключові терміни: Експресія генів. ТРАНСКРИПЦІЯ. іРНК. тРНК. рРНК.

Пригадайте! Що таке РНК і ДНК?

Поміркуйте!

Експресії (від лат. expressio – вираження) бу-

 

вають різними. За створення нових поетичних

 

експресій в американській пісенній традиції лауреатом

 

Нобелівської премії з літератури у 2016 р. став Боб Ді-

 

лан. Всесвітньо відома картина «Синій кінь» прослави-

 

ла художню експресію німецького живописця Ф. Марка.

 

Літературна експресія властива творам таких відомих

 

українських письменників, як В. Стефаник, О. Турян-

Франц Марк.

ський, М. Хвильовий. А що таке експресія в молекулярній

біології?

Синій кінь. 1911

ЗМІСТ

Які особливості вирізняють біологічну експресію генів?

 

Експресія генів

процеси

 

 

 

1

2

 

використання спадкової

інформації

 

генів для синтезу функціональних

 

 

 

продуктів – молекул РНК та білків.

 

 

 

Якщо кінцевим продуктом експресії

 

 

 

генів є білок, то процес експресії на-

 

 

 

 

 

 

зивається біосинтезом білків, а ген –

 

Іл. 61. Експресія генів у

 

білковим. Інформація з таких генів пе-

 

 

молодій (1) і старій (2) клітинах

 

реписується на іРНК, що переносить

 

 

 

її до рибосом. На цих органелах у процесі трансляції синтезуються білки.

 

Якщо на генах ДНК відбувається синтез транспортних РНК, то це гени тРНК,

 

якщо синтез рибосомальних РНК – то це гени рРНК. Біосинтез РНК назива-

 

ється транскрипцією. Таким чином, завдяки експресії генів у клітинах з’явля-

 

ються білки, іРНК, тРНК і рРНК.

 

 

 

Процес експресії генів властивий усім не-

 

 

клітинним формам життя та клітинним організ-

 

 

мам, але першим для реалізації генетичної ін-

 

 

формації потрібна клітина хазяїна. Реалізація

 

 

спадкової інформації потребує великих затрат

 

 

енергії АТФ, задіює велику кількість ферментів

 

 

та структур клітини.

 

 

 

 

Експресія генів активно регулюється і є ос-

Іл. 62. Бліда поганка –

 

новою росту й розвитку клітин та їхньої адап-

 

отруйний гриб, що містить

 

тації до умов навколишнього середовища. На

аманітин

106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

реалізацію спадкової інформації впливають як внутрішні (гормони, фактори росту), так і зовнішні (температура, випромінювання, антибіотики­ ) (іл. 61). Так, гальмівну дію на синтез РНК чинить аманітин – отруйна речовина із блідої поганки, що діє на РНК-полімеразу і блокує синтез іРНК (іл. 62).

Основою експресії генів є реакції матричного синтезу це реакції синтезу нових молекул відповідно до плану, закладеного в структурі мо­ лекул, що вже існують. Матричний синтез є специфічною особливістю­ живого і забезпечує дуже швидке утворення необхідних продуктів.

Отже, експресія генів є реалізацією спадкової інформації клітин з утворенням РНК й білків, що відбувається з різною швидкістю в різ­ них клітинах під впливом внутрішніх та зовнішніх умов середовища.

Як відбувається транскрипція?

ТРАНСКРИПЦІЯ (від лат. transcriptio – переписування) – пере­дача ін­ формації про первинну структуру білка з молекули ДНК на іРНК, що відбу­ вається на основі принципу комплементарності. Транскрипція­ каталізуєть-

ся ферментами РНК-полімеразами і здійснюється в ядрі, а в прокаріотичних клітинах – у нуклеоїді.

За відкриття механізму синтезу РНК іспанський біохімік С. Очоа разом А. Корнбергом отримали Нобелівську премію з фізіології та медицини (1959).

Рівень транскрипції генів чітко регулюється за допомогою спеціальних білків (фактори транскрипції) та малих молекул РНК (явище РНК-інтерфе- ренції). Ці впливи мають велике значення для адаптації організмів до змін умов середовища, процесів розвитку, клітинного циклу та комунікації клітин.

Зазвичай процес транскрипції поділяється на 3 стадії. На початковій стадії транскрипції відбувається розплітання ДНК і зв’язування РНК-поліме- рази з промоторною послідовністю гена, що є сигналом для початку транскрипції. Наступною є стадія, під час якої нарощується ланцюг РНК, тобто відбувається послідовне приєднання рибонуклеотидів на основі принципу­ комплементарності. Кінцевою стадією­

транскрипції є стадія завершення зчи-

5'

ДНК

тування інформації з ДНК на РНК при

 

 

досягненні термінаторної послідов-

3'

 

ності гена. Результатом є утворення

 

первинної РНК (проРНК) (іл. 63).

 

РНК-полімераза

Після транскрипції в клітинах еука-

 

 

 

ріотів відбувається дозрівання

проР-

 

РНК

НК (процесинг).

У результаті

проце-

 

 

5'

сингу проРНК

перетворюється на

 

 

Іл. 63. Напрям транскрипції

зрілу інформаційну РНК (іРНК), яка

 

експортується з ядра до цитоплазми.

 

 

Отже, транскрипція – це процес синтезу РНК з використанням ДНК як матриці, що відбувається в усіх живих клітинах.

Чим і чому різняться різні типи РНК між собою?

У процесі транскрипції утворюються основні типи РНК – іРНК, тРНК,

 

рРНК.

107

 

Інформаційна (або матрична)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РНК (іРНК, або мРНК) може міститься

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в цитоплазмі, ядрі, мітохондріях, хло-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ропластах, утворювати з рибосомами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

комплекс – полісому. Вміст іРНК у клі-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тині – близько 5 %. Кількість нуклеоти-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дів коливається від 300 до 30 000, що

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

залежить від складності гена. Основні

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

функції іРНК – перенесення генетич-

 

Іл. 64. Схема будови полісоми

ної інформації від ДНК до рибосом та

(комплекс іРНК з рибосомами для

безпосередня участь у синтезі білкових

швидкого синтезу багатьох молекул

молекул (іл. 64).

 

 

 

 

 

 

 

одного виду білка)

 

 

 

Транспортні РНК (тРНК) станов-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лять близько 15 % усієї РНК клітини.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ці молекули

містяться в

цитоплазмі,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мітохондріях

і хлоро­пластах, склада-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ються

з 70 – 90

рибонуклеотидів. Ос-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

новна

функція

тРНК –

перенесення

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

амінокислот до рибосом,

на яких від-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бувається синтез білкових молекул.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• •

 

 

 

 

 

 

 

• • •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• •

 

 

 

 

 

Кожен вид тРНК є високо специфічним,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тобто переносить тільки конкретну амі-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нокислоту. Транспортна РНК має вто­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ринну

структуру, що підтримується

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

водневими зв’язками і формою нага-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дує листок конюшини. Біля верхівки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«листка» містяться три нуклеотиди, які

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

відповідають

певній амінокислоті за

 

Іл. 65. Будова молекули тРНК:

генетичним кодом. Вони називаються

 

 

 

1 – 4 – ділянки з’єднання

 

антикодоном. А з протилежного боку,

комплементарних рибонуклеотидів;

біля основи молекули тРНК, є ділян-

5 – ділянка приєднання амінокисло-

ка, до якої приєднується амінокислота

 

 

 

 

 

ти; 6 – антикодон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(іл. 65).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рибосомні РНК (рРНК) входять до складу рибосом прота еукаріо­ тичних клітин. Молекули рРНК становлять до 80 % усієї РНК клітини, містять 3 – 5 тисяч нуклеотидів і разом з білками забезпечують певне розташування іРНК і тРНК під час синтезу білкової молекули.

Отже, різні типи РНК різняться будовою, кількістю нуклеотидів, вмістом тому, що виконують різні функції.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на застосування знань

Застосуйте знання та за допомогою таблиці схарактеризуйте процес транскрипції.

108

Характеристика транскрипції у клітинах еукаріотів

Ознака

Характеристика

1.Де відбувається?

2.Вихідні речовини

3.Енергія, що використовується

4.Фермент, що каталізує

5.Основні стадії

6.Речовини, що здійснюють регуляцію

7.Результат

8.Якими є післятранскрипційні зміни?

9.Як здійснюється експорт РНК у цитоплазму?

Самостійна робота з таблицею

Розгляньте ілюстрацію типів РНК. За допомогою таблиці й підручника порівняйте типи РНК і сформулюйте висновок.

Ознака

іРНК

тРНК

рРНК

Функція

Вміст у клітині

Розміри

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Наука. Нобелівська премія та РНК

У 2006 р. Е. Файр та К. Мел­ ло отримали Нобелівську премію з фізіології та медицини «за відкриття РНК-інтерференції – пригнічення експресії генів дволанцюговою РНК». Ці вчені показали, що введення коротких РНК у клітини нематоди Caenorhabditis elegans пригнічувало реалізацію спадкової інформації гена. Оцініть значення знань транскрипції та РНК-інтерфе- ренції для медицини й біотехнології.

РЕЗУЛЬТАТ

1 – 6 балів 1. Що таке експресія генів? 2. Що є результатом експресії генів? 3. Що таке транс­крипція? 4. Яке значення транскрипції? 5. Назвіть основні типи РНК. 6. Які функції іРНК, тРНК й рРНК у клітині?

7 – 9 балів 7. Які особливості вирізняють біологічну експресію генів? 8. Як відбувається транскрипція? 9. Чим і чому різняться різні типи РНК між собою? 10 – 12 балів 10. Яке значення мають процеси регуляції транскрипції

для клітини?

109

6. Універсальність

Абетка життя містить всього 4 літери – А, Т, Г, Ц, але яка різноманітність слів та змісту речень!

Дитяча енциклопедія

§ 26. ГЕНЕТИЧНИЙ КОД. БІОСИНТЕЗ БІЛКА

Основні поняття й ключові терміни: ГЕНЕТИЧНИЙ КОД. БІОСИНТЕЗ БІЛКА. Трансляція.

Пригадайте! Що таке ДНК, РНК і білки? Що таке транскрипція?

Поміркуйте!

Код (від лат. codex – звіт законів) – си­ стема умовних знаків для передачі, об­ робки та збереження інформації. Наприклад, у

інтернаціональному­ телеграфному коді кожній літері чи цифрі відповідає певна комбінація тривалості імпульсів струму, а на письмі – крапок й тире. На сьогодні в суспільстві використовуються штрихкод, двійковий код, QR-код, PLU-код та ін. А що і як шифрується за допомогою генетичного коду?

ЗМІСТ

Які особливості генетичного коду?

ГЕНЕТИЧНИЙ КОД система запису спадкової інформації про амінокислотний склад білків у молекулах нуклеїнових кислот у вигляді по­ слідовностей нуклеотидів. Ця послідовність визначає порядок розташування амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі під час його синтезу.

Основними властивостями генетичного коду є:

 

 

триплетність – кожна амінокислота кодується по-

 

 

 

 

 

Властивості

слідовністю з 3 нуклеотидів – триплетом;

 

генетичного коду

однозначність, або специфічність, – кожний

 

 

1.

Триплентність

триплет кодує лише одну певну амінокислоту;

 

 

 

 

2.

Однозначність

надмірність, або виродженість, – одну аміно-

 

 

3.

Надмірність

кислоту можуть кодувати кілька різних триплетів

 

 

4.

Безперервність

(наприклад, лейцин кодується 6 триплетами), що

 

підвищує надійність генетичного коду;

5.

Колінеарність

безперервність – межі між триплетами не позначено, триплети йдуть один за одним. Проте слід

мати на увазі, що між генами існують ділянки, які не несуть генетичної інформації (спейсери), і лише відокремлюють одні гени від інших. Окрім того, на початку гена розташовується старт-кодон (у ДНК – триплет ТАЦ, у РНК – АУГ), у кінці генів – один із трьох стоп-кодонів (у ДНК – АТТ, АТЦ, АЦТ, у РНК – УАА, УАГ, УГА). Старт-кодон це триплет, що кодує амінокислоту метіонін (Мет*) і розпочинає утворення білка в процесі трансляції. Стоп-кодони (нонсенс-кодони) – це кодони, що сигналізу­ ють про завершення трансляції поліпептидного ланцюга;

колінеарність – лінійній послідовності нуклеотидів відповідає лінійна

послідовність амінокислот;

110