ГДЗ по биологии, 10 класс, Пасечник, номер 25.1: Регуляция транскрипции и трансляции в клетке и организме

Все соматические клетки одного многоклеточного организма (за исключением половых и некоторых иммунных) содержат одинаковый набор ДНК . Это означает, что каждая клетка обладает полным геномом, то есть всеми генами, необходимыми для развития всего организма. Например, нейрон содержит те же гены, что и мышечная клетка или клетка печени.

Однако функции этих клеток кардинально различаются. Нейрон проводит нервные импульсы, а мышечная клетка сокращается. Такие разные функции требуют наличия специфических белков: ионных каналов у нейронов и актина/миозина у мышц. Если бы все гены работали одновременно во всех клетках, это привело бы к хаосу и гибели организма.

Ключевым этапом контроля является регуляция транскрипции — процесса синтеза матричной РНК (мРНК) на матрице ДНК. В каждой конкретной клетке активны только те участки ДНК, которые кодируют нужные ей белки.

• Гистоновая модификация: ДНК упакована вокруг гистонов. Ацетилирование гистонов ослабляет связь ДНК с белками, делая участок доступным для ферментов транскрипции. Метилирование ДНК обычно «выключает» ген.
• Транскрипционные факторы: Специальные белки связываются с промоторами и энхансерами генов, стимулируя или подавляя начало синтеза мРНК. Набор активных факторов уникален для каждого типа клеток.

Таким образом, из тысяч генов в одной клетке транскрибируются только сотни или тысячи, необходимых для её текущей работы и выживания.

Использование только части генов имеет два важных биологических смысла:

1. Энергетическая эффективность. Синтез белка — очень энергозатратный процесс. Клетке невыгодно тратить ресурсы на производство ненужных ей ферментов или структурных белков. Например, клетке кожи не нужно синтезировать инсулин, поэтому ген инсулина в ней молчит.
2. Специализация функций. Одновременная работа всех генов могла бы привести к синтезу несовместимых белков или нарушению сложных метаболических путей. Дифференцировка позволяет клеткам выполнять узкоспециализированные задачи, обеспечивая целостность организма.

Проверим логику: если бы использовались все гены, то все клетки были бы одинаковыми по составу белков, что противоречит факту существования тканей и органов. Эксперименты подтверждают наличие тканеспецифичных мРНК. Следовательно, вывод о том, что использование части генов обусловлено необходимостью дифференцировки и экономии ресурсов, верен.