Menu Close

Яке зростання у Гени із серіалу Сашко та Таня

§ 22. Ген та його будова

• Під час досліджень вченими було виявлено гени, які впливають на рівень інтелекту.

• Вчені знайшли групу генів, що дають змогу деяким людям виглядати на 10 років молодше за свій вік.

• Вчені виявили в організмі людини гени, що відповідають за регенерацію органів і тканин.

Як організована спадкова інформація в клітинах?

Окрім інформації, яку клітина отримує із середовища, у неї є власна внутрішня спадкова інформація. Клітина її отримала від материнської клітини, і вона закодована у вигляді певної послідовності нуклеотидів у генах (іл. 51).

Іл. 51. Рівні організації спадкової інформації (ядро – хромосома – ген – ДНК)

ГЕН (від грец. генос – рід, походження) – це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК і визначає можливість розвитку ознаки. Карі очі людини, блакитний колір крові кальмара, товстий стовбур баобаба, отруйність мухомора зеленого – все це визначається властивостями закодованих білків, що синтезуються в клітинах.

Уявлення про ген як про спадковий фактор істотно змінювалися й доповнювалися. У 1865 р. Г. Мендель довів існування спадкових «задатків», які данський генетик В. Йогансен в 1909 р. назвав генами. У першій третині ХХ ст. завдяки генетичним дослідженням дрозофіл Т. Х. Морган установив, що гени лінійно розташовані в хромосомах ядра, вони можуть зазнавати мутацій, і під час передачі від батьків до нащадків відбувається їх перерозподіл – рекомбінація (іл. 52).

Іл. 52. Дрозофіла чорночерева (1) і нейроспора густа (2) – модельні організми для генетичних досліджень

На початку 40-х років XX ст. дослідження гриба нейроспори (Neurospora crassa) дало змогу сформулювати поняття про гени як ділянки ДНК, а відкриття Дж. Уотсоном і Ф. Кріком просторової структури ДНК у 1953 р. розпочало бурхливий розвиток молекулярної біології гена. Незабаром було розкрито способи запису генетичної інформації (Р. В. Холлі, Г. Г. Корана, М. В. Ніренберг) і механізми її збереження та реалізації (С. Очоа, А. Корнберг). У подальшому були досліджені особливості організації генетичного матеріалу у прокаріотів, еукаріотів і вірусів, клітинних органел – мітохондрій і хлоропластів, механізми контролю діяльності генів (Ф. Жакоб, А. Львов, Ж. Моно), відкрито мобільні генетичні елементи (Б. Мак-Клінток), переривчасту структуру генів (Р. Робертс, Ф. Шарп), розшифровано структуру геномів ряду організмів.

Уже понад 150 років науковці вивчають гени, зроблені наукові відкриття, що пояснюють структуру, властивості, взаємодію генів, але пошуки відповідей на запитання «Що таке ген?» тривають.

Отже, спадкова інформація записана на ДНК у вигляді генів, гени – в хромосомах, хромосоми організовані у ядрі, а ядро завдяки цій генетичній інформації організовує життєдіяльність клітини.

Які основні положення сучасної теорії гена?

Сучасна теорія гена ґрунтується на засадах нового напряму, який Дж. Уотсон (1928) назвав молекулярною біологією гена. Наукові знання, що сформувалися після багаторічних досліджень основ спадковості, узагальнено у вигляді теорії гена. Основні положення цієї теорії такі.

Іл. 53. Дж. Уотсон – один із авторів відкриття просторової структури ДНК

1. Ген займає певну ділянку (локус) у хромосомі. Хромосоми є матеріальними носіями спадковості.

2. Ген – частина молекули ДНК, яка має певну послідовність нуклеотидів і є функціональною одиницею спадкової інформації. Кількість нуклеотидів, які входять до складу різних генів, є різною.

3. Всередині гена можуть відбуватися рекомбінації (перерозподіл генетичного матеріалу) і мутації (зміни генетичного матеріалу).

4. Існують структурні й регуляторні гени. Структурні гени кодують синтез білків. Регуляторні гени контролюють і спрямовують діяльність структурних генів.

5. Ген не бере безпосередньої участі в синтезі білка, він є матрицею для утворення посередників – різних молекул РНК, які безпосередньо беруть участь у синтезі.

6. Розташування триплетів із нуклеотидів у структурних генах є відповідним (колінеарним) до амінокислот у поліпептидному ланцюзі, який кодується даним геном.

7. Молекули ДНК здатні до репарації, тому не всі пошкодження гена призводять до мутації.

8. Генотип складається з окремих генів, але функціонує як єдине ціле. На функцію генів впливають чинники як внутрішнього, так і зовнішнього середовища.

Отже, поняття ген є центральним для молекулярної біології й молекулярної генетики – наук, що дають змогу зрозуміти сутність життя на молекулярному рівні його організації.

Якими є функції, властивості й різноманітність генів?

Ген як одиниця спадковості забезпечує збереження спадкової інформації, бере участь у реалізації самоподвоєння інформації та регуляції метаболізму в клітині. Ці функції генів визначаються такими їхніми властивостями, як:

  • специфічність – ген містить спадкову інформацію лише про певний продукт або регулює синтез лише одного конкретного білка;
  • стабільність – гени здатні зберігати властивий їм порядок розташування нуклеотидів;
  • лабільність – гени здатні до змін і можуть мутувати;
  • взаємодія генів – гени здатні впливати один на одного за участі білків, що є продуктами реалізації закодованої у них спадкової інформації;
  • множинна дія генів – один ген може впливати на розвиток декількох ознак;
  • полімерна дія генів – декілька генів можуть впливати на формування однієї ознаки.

Накопичені знання про гени зумовлюють існування декількох варіантів класифікації. За розташуванням у клітинах виокремлюють ядерні гени й цитоплазматичні гени (розташовані в мітохондріях і хлоропластах). За функціональним значенням гени поділяють на структурні й регуляторні. Розміри регуляторних генів, як правило, незначні – кілька десятків пар нуклеотидів, структурних – сотні й тисячі нуклеотидів. За характером кодуючої інформації виокремлюють білок-кодувальні гени і РНК-кодувальні гени. За активністю розрізняють конститутивні й неконститутивні гени. Конститутивні гени – це гени, що постійно є активними, тому що білки, які ними кодуються, необхідні для постійної клітинної діяльності. Неконститутивні (адаптивні) гени – це гени, що стають активними якщо білок, який вони кодують, потрібний клітині.

Отже, ГЕН – це цілісна одиниця спадкового матеріалу у вигляді ділянки РНК чи ДНК, розташованого у ядрі (нуклеоїді) чи цитоплазмі, що кодує первинну структуру поліпептидного ланцюга чи молекул рРНК і тРНК або взаємодіє з регуляторним білком.

Завдання на застосування знань

Зіставте запропоновані визначення із поняттями, заповніть табличку відповідей та отримайте назву терміна, яким позначають процес реалізації спадкової інформації.

§ 39. ГЕНИ. РЕГУЛЯЦІЯ АКТИВНОСТІ ГЕНІВ

Основні поняття й ключові терміни: ГЕН. Структурні гени. Регуляторні гени. РЕГУЛЯЦІЯ АКТИВНОСТІ ГЕНІВ. Епігенетика.

Пригадайте! Що таке гени?

Новини науки

Група науковців довела, що восьминоги та інші головоногі молюски здатні редагувати власну іРНК для регуляції синтезу білків, не змінюючи самих генів. У такий спосіб відбуваються швидка модифікація білків і зміна їхніх функцій, що забезпечує пластичність поведінки. А що таке гени і як регулюється їхня активність?

Як організована діяльність генів?

ГЕН (від грец. genos — рід, походження) — це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК. Зазначимо, що є група неклітинних форм життя, в яких генетична інформація записана на РНК. Це РНК-вмісні віруси й віроїди.

Кожен ген містить кодувальну послідовність, де записана інформація про продукт, та певний набір регуляторних елементів, що контролюють його діяльність. Регуляторні послідовності можуть перебувати як у безпосередній близькості від кодувальної послідовності нуклеотидів (наприклад, промотори — ділянки, з яких починається транскрипція), так і на відстані (наприклад, енхансери — ділянки, що посилюють транскрипцію).

Накопичені знання про гени зумовлюють існування декількох варіантів класифікації. За розташуванням у клітинах виокремлюють ядерні гени й цитоплазматичні гени (розташовані в мітохондріях і хлоропластах).

За функціональним значенням гени поділяють на структурні й регуляторні. Структурні гени кодують білок або РНК, а регуляторні визначають початок, швидкість й послідовність процесів синтезу РНК на матриці ДНК. Розміри регуляторних генів, як правило, незначні — кілька десятків пар нуклеотидів, структурних — сотні й тисячі нуклеотидів.

За функціональним продуктом експресії виокремлюють білкові гени і РНК-гени. Білкові гени містять інформацію про первинну структуру білка, для біосинтезу на основі цих генів утворюються іРНК(або матричні мРНК). РНК-гени кодують велику кількість різних видів РНК, які не піддаються трансляції. Це транспортні РНК (тРНК), рибосомні РНК (рРНК), маленькі ядерні РНК (мяРНК), мікро-РНК (мкРНК).

За активністю розрізняють конститутивні й неконститутивні гени. Конститутивні гени — це гени, що є постійно активними, через те що білки, які ними кодуються, необхідні для постійної клітинної діяльності. Ці гени забезпечують синтез білків, ферментів і не потребують спеціальної регуляції. У багатоклітинних еукаріотів їх ще називають «генами домашнього господарства». Неконститутивні гени — це гени, які стають активними лише тоді, коли білок, який вони кодують, потрібний клітині. Вони регулюються клітиною або організмом і за участі кодованих білків забезпечують диференціацію клітин. Ці гени у клітинах еукаріотів називають «генами розкоші».

Отже, гени — це не тільки ділянки ДНК, що містять певну інформацію, а й система елементів, що забезпечує експресію цієї інформації.

Яке значення має регуляція активності генів для клітин?

РЕГУЛЯЦІЯ АКТИВНОСТІ ГЕНІВ — це складна сукупність молекулярних механізмів, завдяки яким клітини можуть збільшувати або зменшувати кількість функціональних продуктів експресії певних генів у відповідь на зміну зовнішніх умов. Життя будь-якої клітини визначається сукупністю її генів. Завдяки генам здійснюється будь-який прояв та будь-які зміни життєдіяльності на впливи чинників середовища. Клітина живе в змінних умовах середовища і має реагувати на ці впливи змінами своїх біохімічних процесів. Саме регуляція активності генів і забезпечує цю мінливість клітин без змін генотипу. А це, в свою чергу, зумовлює гнучкість властивостей живих систем і можливість пристосування до зміни умов середовища. Існує навіть наука про такі механізми — епігенетика.

Епігенетика — наука, що вивчає зміни експресії генів, що зумовлені механізмами, не пов’язаними зі змінами послідовності нуклеотидів ДНК. Такі зміни можуть залишатися видимими впродовж декількох клітинних поколінь або навіть кількох поколінь живих організмів. Якщо генетика вивчає процеси, що ведуть до змін у генах організмів, то епігенетика досліджує зміни активності генів, за яких структура ДНК залишається незмінною. Епігенетика вивчає процеси, що активують або пригнічують активність генів у відповідь на приймання їжі, фізичне навантаження, стрес тощо.

Вперше механізми зміни активності генів пояснили французькі науковці Ф. Жакоб і Ж. Моно у 1961 р. Вони запропонували концепцію оперона, згідно з якою на активність структурних генів у прокаріотичних клітинах впливає регуляторний ген, що відповідає за синтез регуляторних білків (іл. 94). Ці білки блокують транскрипцію, але з появою в клітині певного субстрату (наприклад, молочного цукру — лактози) вони інактивуються, що уможливлює транскрипцію й утворення функціонального продукту. Цим продуктом є ферменти, що розщеплюють лактозу й сприяють її засвоєнню.

Іл. 94. Схема регуляції активності генів згідно з концепцією оперона

Найкращим прикладом епігенетичних змін для еукаріотичних клітин є процес диференціації клітин. Одна запліднена яйцеклітина — зигота ділиться й диференціюється в різні види клітин, які наявні в живому організмі. Це здійснюється шляхом активації одних генів та пригнічення інших, а гіпотеза, що пояснює ці зміни, називається гіпотезою диференціальної активності генів.

Отже, завдяки регуляції активності генів відбуваються відповідна пристосованість клітин та одноклітинних організмів до змінних умов середовища та диференціація клітин під час розвитку багатоклітинних організмів.

Як регулюється активність генів в еукаріотичній клітині?

Клітини будь-якого еукаріотичного організму містять однакову генетичну інформацію, але під час їхнього розвитку вона реалізується вибірково. Одночасно усі гени, що є в геномі клітин, ніколи не «працюють», тобто активними усі гени водночас ніколи не бувають. Які ж механізми забезпечують регуляцію активності генів в еукаріотичних клітинах?

Регуляція активності генів згідно з концепцією оперона характерна лише для генів, розташованих у мітохондріях й пластидах. Система регуляції ядерних генів є набагато складнішою й різноманітнішою. Наявність ядра й нуклеосомної організації хроматину суттєво розширяє можливості регуляції. У еукаріотичних клітинах експресія генів регулюється на кожному з етапів — на рівні транскрипції, процесингу РНК, експорту РНК, трансляції й посттрансляційної модифікації білків. Найбільш універсальними епігенетичними механізмами регуляції є такі.

Регуляція за участі малих РНК. РНК-інтерференція — механізм регуляції, що здійснюється за допомогою малих (20—25 нуклеотидів) молекул РНК. Основними молекулами є маленькі ядерні РНК (мяРНК) та мікроРНК (мкРНК), які вже після транскрипції можуть вступати у взаємодію із комплементарними послідовностями іРНК та змінювати їхню активність.

Регуляція шляхом метилювання. Це найбільш досліджений механізм регуляції, пов’язаний із приєднанням метильної групи (СН3) до цитозину в складі нуклеотидів ДНК, що зазвичай пригнічує активність генів на рівні транскрипції.

Регуляція на рівні хроматину. Це найбільш універсальний спосіб регуляції за допомогою зміни стану хроматину впродовж життя клітини. Деконденсований еухроматин створює можливості для зчитування інформації з генів, а ущільнений конденсований гетерохроматин — блокує.

Отже, для еукаріотичних клітин характерні складні й різноманітні молекулярні епіегенетичні механізми, що змінюють активність генів і не зачіпають первинної структури ДНК.

Завдання на формування пошукових умінь

Зіставте прізвища вчених у галузі біології із модельними організмами, яких вони використовували, та отримайте назву групи білків, необхідних для утворення хроматину. Дайте коротку характеристику цій групі білків. Як відбувається регуляція активності генів за їхньої участі?

§ 39. Гени. Регуляція активності генів

Гени є основними одиницями спадковості, які передаються від батьків нащадкам. Вони складаються з послідовностей ДНК і розташовані одна за одною в певних місцях хромосом. Гени несуть інформацію, яка визначає ваші риси, які є рисами чи характеристиками, успадкованими від ваших батьків. Ці риси можуть бути фізичними рисами, як-от колір волосся та очей, або це можуть бути складніші риси, наприклад ризик розвитку певних захворювань.

Група науковців довела, що восьминоги та інші головоногі молюски здатні редагувати власну іРНК для регуляції синтезу білків, не змінюючи самих генів. У такий спосіб відбуваються швидка модифікація білків і зміна їхніх функцій, що забезпечує пластичність поведінки. А що таке гени і як регулюється їхня активність?

Гени є основними одиницями спадковості, які передаються від батьків нащадкам. Вони складаються з послідовностей ДНК і розташовані одна за одною в певних місцях хромосом. Гени несуть інформацію, яка визначає ваші риси, які є особливостями чи характеристиками, успадкованими від ваших батьків. Ці риси можуть бути фізичними рисами, як-от колір волосся та очей, або це можуть бути складніші риси, наприклад ризик розвитку певних захворювань. Активність генів регулюється різними способами. Наприклад, гени можна вмикати або вимикати у відповідь на певні сигнали або умови навколишнього середовища. Крім того, білки, які називаються факторами транскрипції, можуть зв’язуватися з ДНК і контролювати швидкість експресії гена. Крім того, до ДНК можна внести певні модифікації, наприклад метилювання та модифікацію гістонів, що може змінити активність генів. Нарешті, деякі гени регулюються некодуючими РНК, які діють як посередники між геном і навколишнім середовищем, дозволяючи більш точний контроль.

Зіставте прізвища вчених у галузі біології із модельними організмами, яких вони використовували, та отримайте назву групи білків, необхідних для утворення хроматину. Дайте коротку характеристику цій групі білків. Як відбувається регуляція активності генів за їхньої участі?

Активність генів регулюється різними механізмами, включаючи їх участь у факторах транскрипції, метилюванні ДНК, модифікації гістонів і регуляторних мікроРНК. Фактори транскрипції – це білки, які зв’язуються зі специфічними послідовностями ДНК і можуть активувати або пригнічувати експресію генів. Метилювання ДНК — це процес, за допомогою якого метильні групи додаються до певних генних послідовностей, що може заглушити гени та запобігти їх експресії. Модифікація гістонів – це процес, за допомогою якого певні білки додаються до ДНК, обгорнутої навколо білків гістонів, що також може впливати на експресію генів. Регуляторні мікроРНК — це малі некодуючі РНК, які можуть зв’язуватися з комплементарними послідовностями в мРНК інших генів, що може пригнічувати експресію генів. Усі ці механізми працюють разом, регулюючи активність генів.

Нині науковцям уже відомо, що компоненти харчових продуктів чинять вплив на епігенетичні процеси. Майже всі жінки знають, що під час вагітності дуже важливо вживати достатню кількість фолієвої кислоти. Епігенетика допомагає зрозуміти важливість цього вітаміну в раціоні. Справа в тому, що фолієва кислота впливає на метилювання ДНК. Що таке фолієва кислота і в чому полягає її зв’язок з метилюванням?

Фолієва кислота, також відома як вітамін B9, є важливим вітаміном, який міститься в різноманітних продуктах харчування. Це важливо для правильного росту та розвитку клітин, а також для виробництва еритроцитів. Фолієва кислота також важлива для метилювання ДНК, що є процесом, за допомогою якого метильні групи додаються до молекул ДНК і можуть впливати на експресію генів. Цей процес важливий для нормального розвитку і для профілактики деяких захворювань. Фолієва кислота необхідна для виробництва ферменту, який додає метильні групи до ДНК, і без її достатньої кількості метилювання ДНК порушується, що призводить до різноманітних проблем зі здоров’ям.

На сьогодні домінантним (переважаючим) у діагностиці й лікуванні будь-яких захворювань є підхід, який ґрунтується на тому, що після встановлення діагнозу всі подальші зусилля лікаря спрямовано на лікування хвороби без урахування індивідуальних особливостей пацієнта. Але майбутнє за персоніфікованою медициною. Що таке персоніфікована медицина і яке значення у її розвитку може мати генетика?

Персоналізована медицина – це вид медичної допомоги, який враховує індивідуальні особливості людини, такі як вік, стать, спосіб життя, сімейний анамнез і генетичний склад. Це допомагає пристосувати лікування до конкретних потреб людини, а не покладатися на загальні рекомендації, які можуть бути ефективними не для всіх. Генетика відіграє важливу роль у персоналізованій медицині, оскільки генетичне тестування може дати уявлення про ризик розвитку певних захворювань у людини та ефективність певних методів лікування. Наприклад, генетичне тестування може допомогти виявити мутації, які можуть підвищити ризик розвитку певних типів раку, і допомогти підібрати найбільш відповідне лікування для цієї особи. Крім того, деякі ліки можуть по-різному діяти на людей з певними варіантами генів, і генетичне тестування може допомогти визначити, які ліки будуть найбільш ефективними для конкретної людини.

1. Що таке гени?

Основною фізичною та функціональною одиницею спадковості є гени. Гени складаються з ДНК і містять інструкції, необхідні для створення білків і визначення фізичних рис, таких як колір очей і зріст. Гени передаються від батьків нащадкам і можуть бути успадковані, мутовані або змінені. Гени визначають такі характеристики, як колір волосся, колір очей, зріст та інші фізичні особливості. Гени також відіграють важливу роль у багатьох захворюваннях і станах, таких як рак, хвороби серця та діабет.

2. Що таке регуляторні й структурні гени?

Регуляторні гени — це гени, які кодують білки або інші молекули, які контролюють експресію інших генів, тоді як структурні гени кодують білки та більшість РНК, за винятком регуляторних факторів. Регуляторні гени контролюють експресію інших генів, активуючи або пригнічуючи їхню активність, тоді як структурні гени відповідають за виробництво білків та інших молекул, з яких складаються клітини, тканини та органи тіла.

3. Що таке регуляція активності генів?

Регуляція активності генів — це процес, за допомогою якого гени вмикаються або вимикаються у відповідь на певні сигнали або сигнали. Цей процес має важливе значення для правильного розвитку та функціонування організму, оскільки він дозволяє експресію певних наборів генів адаптувати до потреб організму в будь-якій ситуації. Регуляція активності генів може бути досягнута за допомогою різних механізмів, таких як метилювання ДНК, модифікація гістонів, ремоделювання хроматину та активність мікроРНК. У всіх випадках кінцевим результатом генної регуляції є здатність контролювати експресію конкретних генів у відповідь на навколишні або внутрішні сигнали.

4. Що таке епігенетика?

Епігенетика — це дослідження того, як клітини контролюють активність генів, не змінюючи фактичної послідовності своєї ДНК. Епігенетичні зміни — це хімічні модифікації ДНК, такі як метилювання ДНК або модифікація гістонів, які можуть впливати на експресію генів. Ці модифікації можуть передаватися дочірнім клітинам і зберігатися протягом тривалого періоду часу, навіть через поділ клітини. Епігенетичні зміни важливі для правильного розвитку та функціонування організму, оскільки вони дозволяють експресію певних наборів генів адаптувати до потреб організму в будь-якій ситуації.

5. Назвіть основний спосіб регуляції активності генів у прокаріотичних клітинах.

Основним методом регуляції активності генів у прокаріотичних клітинах є використання регуляторних білків. Регуляторні білки зв’язуються зі специфічними послідовностями ДНК поблизу гена, який необхідно регулювати, і або активують, або пригнічують експресію гена. Ці регуляторні білки, як правило, є невеликими молекулами або білками, і їх зв’язування з послідовністю ДНК призведе до зміни експресії гена. Зв’язування регуляторних білків часто модулюється малими молекулами або іншими білками, які дозволяють точно налаштовувати експресію генів у відповідь на навколишні або внутрішні сигнали.

6. Назвіть найбільш універсальні механізми регуляції активності генів в еукаріотичній клітині.

Найбільш універсальними механізмами регуляції активності генів в еукаріотичній клітині є фактори транскрипції та ремоделювання хроматину. Транскрипційні фактори — це білки, які зв’язуються зі специфічними послідовностями ДНК поблизу гена, що регулюється, і активують або пригнічують експресію гена. Ремоделювання хроматину — це процес, за допомогою якого структура хроматину, поєднання ДНК і білків, що утворюють хромосоми, змінюється, щоб зробити певні ділянки геному більш-менш доступними для транскрипції та інших процесів. Обидва ці процеси важливі для належної регуляції генів, оскільки вони дозволяють адаптувати експресію певних наборів генів до потреб організму в будь-якій ситуації.

7. Як організована діяльність генів?

Активність генів зазвичай організована в групи споріднених генів, які відомі як генні кластери або оперони. У прокаріотів ці генні кластери часто організовані разом на одному ланцюзі ДНК, і експресія генів у кластері координується регуляторними білками. В еукаріот кластери генів можуть бути розділені великими відстанями, але все ще міцно корелюють з точки зору експресії генів. Експресія генів також регулюється епігенетичними модифікаціями, такими як метилювання ДНК, модифікація гістонів і ремоделювання хроматину. Ці епігенетичні модифікації можуть впливати на експресію генів, змінюючи структуру хроматину, роблячи певні ділянки геному більш-менш доступними для транскрипції та інших процесів.

8. Яке значення має регуляція активності генів для клітин?

Регуляція активності генів необхідна для правильного розвитку та функціонування клітин. Контролюючи, які гени експресуються та коли, клітини можуть забезпечити вироблення потрібних білків у потрібний час, що забезпечує правильний розвиток і функціонування організму. Крім того, регуляція генів дозволяє адаптувати експресію певних наборів генів до потреб організму в будь-якій ситуації. Наприклад, клітини можуть увімкнути певні гени, коли присутні певні навколишні чи внутрішні сигнали, дозволяючи виробляти білки, необхідні організму для відповіді або адаптації до ситуації. Без належної регуляції експресії генів організми не зможуть реагувати або адаптуватися до навколишнього середовища, що призведе до зниження придатності та потенційно навіть до вимирання.

9. Як регулюється активність генів в еукаріотичній клітині?

В еукаріотичній клітині активність генів регулюється за допомогою комбінації транскрипційних і епігенетичних механізмів. Регуляція транскрипції опосередковується транскрипційними факторами, які зв’язуються зі специфічними послідовностями ДНК поблизу гена, що регулюється, і або активують, або пригнічують експресію гена. Епігенетичне регулювання здійснюється за допомогою хімічних модифікацій, таких як метилювання ДНК або модифікація гістонів, які можуть впливати на експресію генів, не змінюючи фактичної послідовності ДНК. Ці модифікації можуть передаватися дочірнім клітинам і зберігатися протягом тривалого періоду часу, навіть через поділ клітини. Як транскрипційна, так і епігенетична регуляція важливі для належної регуляції генів, оскільки вони дозволяють адаптувати експресію специфічних наборів генів до потреб організму в будь-якій ситуації.

10. Обґрунтуйте значення епігенетики для розвитку медицини та профілактики захворювань.

Епігенетика є ключовим напрямком досліджень для розвитку медицини та профілактики захворювань. Епігенетичні зміни — це спадкові модифікації геному, які можуть передаватися від одного покоління до наступного, і, як відомо, відіграють роль у багатьох захворюваннях, таких як рак і хвороба Альцгеймера. Розуміючи механізми епігенетичних змін, вчені можуть розробити більш ефективні методи лікування захворювань і, можливо, навіть знайти способи їх повної профілактики. Епігенетичні зміни також можна використовувати для виявлення факторів ризику захворювань і для розробки профілактичних стратегій, щоб зменшити ймовірність розвитку певного захворювання. Крім того, епігенетика може дати розуміння того, як фактори навколишнього середовища можуть впливати на розвиток захворювань, що може допомогти нам краще зрозуміти та запобігти їм.