Genas: genų tipai ir funkcijos

Perskaitykite šį straipsnį, kad sužinotumėte apie geną: genų tipus ir funkcijas!

Johanssenas įvedė terminą „genas“ 1909 m. Prieš jį Mendelis naudojo žodinį faktorių konkrečiam, atskiram dalelių paveldėjimo vienetui, kuris dalyvauja savybės išraiška. Johanssenas geną apibūdino kaip pagrindinį paveldėjimo vienetą, kurį galima priskirti tam tikram bruožui.

Morgano darbas pasiūlė, kad genas būtų trumpiausias chromosomos segmentas, kurį galima atskirti per kryžminimą, gali atlikti mutaciją ir paveikti vienos ar kelių požymių išraišką. Šiuo metu genas apibrėžiamas kaip paveldėjimo vienetas, susidedantis iš DNR arba chromosomos segmento, esančio tam tikroje vietoje (genų lokusas), kuris vykdo koduotą informaciją, susijusią su specifine funkcija ir gali patirti kryžminimą, taip pat mutaciją.

Genas yra:

i) genetinės medžiagos vienetas, galintis daugintis;

ii) tai yra rekombinacijos vienetas, ty galintis kirsti,

iii) genetinės medžiagos vienetas, kuris gali būti mutuojamas;

(iv) Paveldimumo vienetas, siejamas su somatine struktūra ar funkcija, dėl kurios atsiranda fenotipinė išraiška. Lewin (2000) geną apibrėžė kaip DNR seką, kuri koduoja difuzuojamą produktą.

Iš savo darbo Neurospora auxotrophs, Beadle ir Tatum (1948) pasiūlė vienos genų vieno fermento hipotezę ir apibrėžtą geną kaip paveldimos medžiagos vienetą, kuris nurodo vieną fermentą. Yanofsky ir kt. (1965) pastebėjo, kad tam tikri fermentai gali būti sudaryti iš daugiau nei vieno polipeptido.

Jie pakeitė vienos geno vieno fermento hipotezę viena geno vieno polipeptido hipoteze (genas yra paveldimos medžiagos vienetas, kuris nurodo vieno polipeptido sintezę). Iki to laiko tapo aišku, kad paveldima chromosomų medžiaga yra DNR ir kad genas yra linijinis DNR segmentas, vadinamas cistronu.

Todėl terminas cistron tapo geno sinonimu. Be to, genas arba cistronas gali ne tik sintezuoti polipeptidą, bet ir ribosominę arba perdavimo RNR. Cistron (arba genas) yra DNR segmentas, susidedantis iš bazinių sekų ruožo, kuris koduoja vieną polipeptidą, vieną perdavimo RNR (tRNR) arba vieną ribosominę RNR (rRNS) molekulę. Šiuo metu toks genas vadinamas struktūriniu genu.

Genų sistemoje taip pat yra keletas reguliavimo genų, kurie kontroliuoja struktūrinių genų funkcionavimą. Tačiau yra keletas išimčių, pvz., Persidengiančių genų, poli-baltymų genų, padalintų genų ir kt.

Genas arba cistronas turi daug vietų arba vietų, kuriose gali atsirasti mutacijų. Vieno nukleotido pakeitimas gali sukelti mutantinį fenotipą, pvz., Pjautuvo ląstelių anemija. Panašiai du defektiniai cistronai gali rekombinuoti, kad susidarytų laukinis cistronas. Nepaisant minėtų genų struktūrinių mutacinių ir pakartotinių savybių sąvokų pokyčių, funkcinė koncepcija išlieka tokia pati - paveldimumo vienetas.

Genų tipai:

1. Namų tvarkymas genais (konstituciniai genai):

Jie yra tie genai, kurie nuolat ekspresuojasi ląstelėje, nes jų produktai yra reikalingi normaliai ląstelių veiklai, pvz., Glikolizės genai, ATP-ase

2. Nekonstituciniai genai (prabangūs genai):

Genai ne visada išreiškia save ląstelėje. Jie įjungiami arba išjungiami pagal ląstelių veikimo reikalavimą, pvz., Nitratų reduktazės genas augaluose, laktozės sistema Escherichia coli. Ne konstituciniai genai yra dar dviejų tipų, indukuojami ir reprezentuojami.

3. Indukuojami genai:

Genai yra įjungiami reaguojant į cheminę medžiagą arba induktorių, kuris reikalingas genų aktyvumo veikimui, pvz., Nitrato reduktazei.

4. Atsparūs genai:

Jie yra tie genai, kurie ir toliau išreiškia save, kol cheminė medžiaga (dažnai galutinis produktas) slopina arba slopina jų aktyvumą. Galutinio produkto slopinimas vadinamas grįžtamojo ryšio represijomis.

5. Multigenai (kelių genų šeima):

Tai yra panašių ar beveik panašių genų grupė, skirta laikytis laiko ir audinių specifinių produktų, pvz., Globino genų šeimos (e, 5, (chromosomoje Nr. 11, 8 ir 8, chromosomoje), poreikio.

6. Pakartotiniai genai:

Genai atsiranda keliose kopijose, nes jų produktai reikalingi didesniu kiekiu, pvz., Histono genais, tRNR genais, rRNR genais, aktino genais.

7. Vieno kopijavimo genai:

Genai yra atskirose kopijose (kartais 2–3 kartus), pvz., Baltymų kodavimo genuose. Jie sudaro 60–70% funkcinių genų. Duplikacijos, mutacijos ir eksonų pertvarkymas gali sudaryti naujus genus.

8. Pseudogenes:

Jie yra genai, turintys homologiją su funkciniais genais, tačiau jie negali gaminti funkcinių produktų dėl interferuojančių nesąmonių kodonų, įterpimo, ištrynimo ir promotoriaus regionų inaktyvavimo, pvz., Keletas snRNA genų.

9. Perdirbti genai:

Jie yra eukariotiniai genai, kuriems trūksta intronų. Perdirbti genai susidarė greičiausiai dėl atvirkštinės transkripcijos arba retrovirusų. Perdirbti genai paprastai neveikia, nes jiems trūksta promotorių.

10. Splitas genai:

1977 m. Juos atrado daugelis darbuotojų, tačiau kreditas suteikiamas Sharp ir Roberts (1977). Skirti genai yra tie genai, kuriuose yra papildomų ar neesminių regionų, kuriuose yra esminių ar koduojančių dalių. Esminės dalys vadinamos intronais, distancinės DNR arba tarpinėmis sekomis (IVS). Esminės arba koduojančios dalys vadinamos eksonais. Transkribuoti introniniai regionai pašalinami prieš RNR išsiskyrimą į citoplazmą. Eukariotams būdingi suskaidyti genai.

Tačiau tam tikri eukariotiniai genai yra visiškai egzoniniai arba neskaidomi, pvz., Histono genai, interferono genai. Skirstomi genai taip pat buvo užfiksuoti prokariotuose, timidilato sintezės genuose ir ribonukleotidų reduktazės genuose T4. Genas, kuris skydliaukėje gamina kalcitoniną, pašalina hipotalamą neuropeptidu, pašalindamas egzoną. Adenovirusas taip pat turi mechanizmą, skirtą 15–20 skirtingų baltymų gamybai iš vieno transkripcijos vieneto diferenciniu splaissavimu.

11. Transposonai (šuolių genai; gyvatvorės ir Jokūbas, 1974):

Jie yra DNR segmentai, kurie gali šokinėti arba judėti iš vienos vietos genome į kitą. Pirmą kartą „Me Clintock“ (1951 m.) „Transposons“ aptiko kukurūzų atveju, kai ji nustatė, kad DNR segmentas persikėlė į genus, koduojančius pigmentinius branduolius ir pagamintus šviesios spalvos branduolius.

Transposonai turi pasikartojančią DNR, panašią arba apverstą, jų galuose, maždaug 5, 7 arba 9 nukleotidų ilgio. Fermentų perkėlimas atskiria segmentą nuo jo originalo, nutraukdamas pasikartojančias sekas jos galuose.

Yra daug transpozonų tipų. Žmonėms labiausiai paplitę transpozonų tipai priklauso „Alu“ šeimai (vietai, kurioje galima pjauti restrikciniu fermentu Alu I). Nukleotidų skaičius per transpozoną yra apie 300, kai genome yra apie 300 000 kopijų. Transpozonų perdavimas iš vienos vietos į kitą sukelia nukleotidų sekų perskirstymą genuose. Persijungimas į intronus dažnai keičia genų ekspresiją, pvz., Proto-onkogenus → onkogenus. Nauji genai gali išsivystyti exon shuffling. Kiti pokyčiai, kuriuos sukelia transpozonai, yra mutacijos, perterpiant, išbraukiant ir perkeliant.

12. Sutampa genai:

Ф x 174, genai  E ir К sutampa su kitais genais.

13. Struktūriniai genai:

Struktūriniai genai yra tie genai, kurie kodavo informaciją, susijusią su cheminių medžiagų, reikalingų ląstelinėms mašinoms, sintezei.

Cheminės medžiagos gali būti:

(a) polipeptidai struktūriniams baltymams formuoti (pvz., koloidinis protoplazmos kompleksas, ląstelių membranos, raiščių elastinas, sausgyslių kolagenas, kremzlės aktinas, mikrotubulų tubulinas ir tt). b) polipeptidai fermentų sintezei, \ t

c) transportavimo baltymai, tokie kaip eritrocitų hemoglobinas, lipidų transportuojantys baltymai, ląstelių membranų nešikliai ir kt.

d) Baltymų hormonai, pvz., insulinas, augimo hormonas, parathormonas, \ t

e) antikūnai, antigenai, tam tikri toksinai, kraujo krešėjimo faktoriai ir pan.

(f) Neatverstos RNR, tokios kaip tRNR, rRNR. Apskritai struktūriniai genai gamina mRNR polipeptidų / baltymų / fermentų arba nekoduojančių RNR sintezei.

14. Reguliavimo genai (reguliavimo sekos):

Reguliavimo genai neperrašo RNR ląstelių struktūrai ir veikimui kontroliuoti. Vietoj to jie valdo struktūrinių genų funkcijas. Svarbūs reguliuojami genai yra promotoriai, terminatoriai, operatoriai ir repressorą gaminantys arba reguliatoriaus genai. Represorius nedalyvauja ląstelių veikloje. Vietoj to jis reguliuoja kitų genų aktyvumą. Todėl repressorą gaminantis genas yra tarpinio pobūdžio.

15. Specifiniai audinių genai:

Jie yra genai, išreikšti tik tam tikruose specifiniuose audiniuose, o ne kituose.

Genų funkcijos:

i) genai yra genetinės medžiagos komponentai ir todėl yra paveldėjimo vienetai;

ii) jie kontroliuoja individų morfologiją ar fenotipą;

(iii) genų replikacija yra būtina ląstelių dalijimui,

(iv) genai turi paveldimą informaciją iš vienos kartos į kitą,

v) jie kontroliuoja organizmo struktūrą ir metabolizmą, \ t

vi) genų perskirstymas seksualinės reprodukcijos metu sukelia skirtumus,

vii) dėl kirtimo, sukuriami skirtingi ryšiai;

viii) genai patiria mutacijas ir keičia jų išraišką;

(ix) Nauji genai ir dėl to atsiranda naujų bruožų, atsirandančių dėl egzonų ir intronų pertvarkymo.

(x) genai keičia savo išraišką dėl padėties efekto ir transpozonų.

xi) Įvairių tipų ląstelių, audinių ir organų diferencijavimas ar formavimas įvairiose kūno dalyse yra kontroliuojamas tam tikrų genų išraiška ir kitų išraiška;

xii) Įvairių gyvenimo istorijos etapų kūrimą ar gamybą kontroliuoja genai.