- Какво представляват гените?
- История на гените
- Как работят гените?
- Типове гени
- Структура на ген
- Генетични мутации
- геном
- Генно инженерство и генна терапия
Обясняваме какво представляват гените, как работят, каква е тяхната структура и как са класифицирани. Генетична манипулация и мутации.
Какво представляват гените?
В биология, е известен като гени до минималната единица генетична информация, която съдържа ДНК на a Живо същество. Всички гени заедно съставляват генома, тоест генетичната информация на видове.
Всеки ген е молекулярна единица, която кодира специфичен функционален продукт, като a протеин. В същото време той е отговорен за предаването на такава информация на потомството на организма, тоест отговаря за наследяването.
Гените се намират в хромозомите (които от своя страна правят живота в ядро от нашето клетки). Всеки ген заема определена позиция, наречена локус, по протежение на гигантската последователна верига, която изгражда ДНК.
Погледнат по друг начин, генът не е нищо повече от кратък сегмент от ДНК, който се намира в хромозома винаги се намират на едно и също място, тъй като обикновено се срещат в двойки (известни като алели). Това означава, че за всеки конкретен ген има друг алел, копие.
Последното е много важно в наследство тъй като някои от физическите или физиологични черти могат да бъдат доминиращи (те са склонни да се проявяват) или рецесивни (те не са склонни да се проявяват). Първите са толкова мощни, че един ген от двата алела е достатъчен, за да се прояви, докато вторите изискват двата алела да бъдат идентични, за да се проявят.
както и да е Генетична информация Рецесивен може да бъде наследен, тъй като човек, който не проявява специфичен ген, все пак може да го предаде на своето потомство. Това се случва, когато някой с тъмни очи има дете със светли очи, обикновено като някой от неговите баба и дядо.
Както ще видите, информацията, съдържаща се в гените, може да определи много от нашите физически черти, като височина, цвят на косата и др. Но може да причини и вродени заболявания или дефекти, като тризомия 21 или синдром на Даун.
История на гените
Бащата на концепцията за наследство е австро-унгарският натуралист и монах Грегор Йохан Мендел (1822-1884), който определя в своите изследвания, че съществува набор от специфични черти, наследяеми от едно поколение на друго.
Появата им зависи от това, което той нарича „фактори“ и това, което познаваме днес като гени. Мендел предполага, че тези фактори са подредени линейно върху хромозомите на клетките, които все още не са били изследвани в дълбочина.
Въпреки това, през 1950 г. начинът и структура на ДНК, в известната си двойна спирала. Така се наложи идеята, че тези фактори, наричани сега "гени", не са нищо повече от кодиращ фрагмент от ДНК последователността, резултатът от който е синтеза на специфичен полипептид, тоест на фрагмент от протеин.
С това откритие на генетика и първите стъпки към него са направени знания и манипулацията на генетичен код.
Как работят гените?
Гените действат като шаблон или модел (според генетичния код), който определя вида на молекули и мястото, където трябва да отидат, за да съставят a макромолекула надарен със специфични функции в тялото.
По този начин гените са част от производствените механизми на самия живот. Това е сложен и саморегулиран процес, тъй като различни сегменти на самата ДНК действат като сигнали за начало, край, увеличаване или заглушаване на транскрипцията на съдържанието на гените.
Типове гени
Гените се различават според тяхната специфична роля в синтеза на протеини, както следва:
- Структурни гени. Тези, които съдържат кодиращата информация, тоест тази, която съответства на набора от аминокиселини за образуване на специфичен протеин.
- Регулаторни гени. Гени, на които липсва кодираща информация, но които вместо това изпълняват регулаторни и подреждащи функции, като по този начин определят мястото на началото и края на генетичната транскрипция или изпълняват специфични роли по време на генетичната транскрипция. митоза и на мейоза, или означаващ мястото, където трябва да се комбинират ензими или други протеини по време на синтеза.
Структура на ген
От молекулярна гледна точка гените са малко повече от последователност от нуклеотиди, които изграждат ДНК или РНК (аденин, гуанин, цитозин и тимин или урацил). Вашата конкретна поръчка отговаря на a комплект специфична аминокиселина, за образуване на макромолекула със специфична функция (протеини, например).
Въпреки това, гените са съставени от две части с различни функции, които са:
- Екзони. Областта на гена, която съдържа кодиращата ДНК, тоест специфичната последователност от азотни бази, които позволяват да се синтезира протеин.
- Интрони. Областта на гена, която съдържа некодираща ДНК, тоест, която не съдържа инструкции за протеинов синтез.
Генът може да има различен брой екзони и интрони, а в някои случаи, както в ДНК на организмите прокариоти (структурно по-проста от тази на еукариоти), гените нямат интрони.
Генетични мутации
По време на процеса на транскрипция на генетична информация от ДНК и нейното прекомпозиция в нов протеин, или също по време на етапите на дублиране и репликация на ДНК в клетъчно възпроизвеждане, е възможно, макар и не много често, да възникнат грешки.
В резултат на това една аминокиселина замества друга в протеина и в зависимост от вида на заместването и мястото в макромолекулата, където се намира заместващата аминокиселина, това може да е безобидна грешка или да предизвика заболявания, неразположения или дори ползи неочаквани. Тези видове спонтанни грешки са известни като мутации.
В мутации възникват спонтанно и играят важна роля в наследствеността и еволюция. Една мутация може да даде на вида идеална черта адаптират се по-добро за околната среда, като по този начин е облагодетелствано от естествен подбор, или напротив може да му придаде неблагоприятна черта и да го доведе до изчезване.
Само тези положителни черти се разпространяват в целия вид, тъй като предпочитаният индивид се възпроизвежда повече от други, в крайна сметка поражда нов вид.
геном
Геномът е съвкупността от всички гени, съдържащи се в хромозомите, тоест съвкупността от генетична информация на даден индивид или вид.
Геномът също е генотип, тоест невидимото и наследствено изражение, което до голяма степен произвежда физически и физиологични черти ( фенотип). Произходът на този термин идва от обединението на "ген" и "хромозома".
В диплоидни (2n) клетки, тоест в които има двойки хомоложни хромозоми, целият геном на организма се намира в две цели копия, докато в хаплоидни (n) клетки се намира само едно копие.
Последният е случаят на гамети или полови клетки, които осигуряват половината от генетичния товар на новороден индивидуален, допълвайки го с тази на другата гамета (мъжка и женска), за да изгради нов генетично нов индивид.
Генно инженерство и генна терапия
Тъй като функционирането на гените става все по-известно, геномът на цели видове е декодиран и са налични технологични инструменти за намеса в генетичната информация.
В момента се раждат нови биотехнологични възможности, като генно инженерство (или генетична манипулация) и генна терапия, за да назовем два известни случая.
Генетичното инженерство преследва "програмирането" на организми живи организми чрез манипулиране (добавяне, изтриване и т.н.) на техния генетичен код. За това се използва нанотехнологии или някои вирус генетично манипулирани.
По този начин е възможно да се получат видове животни или зеленчуци с желания фенотип, в по-екстремна версия на селективно развъждане (което правим с домашни животни). Генетичното инженерство играе важна роля в хранително-вкусовата промишленост, на Земеделие, на говедовъдство, и т.н.
От своя страна генната терапия е а метод атакувайте лекар за нелечими заболявания като рак или наследствени, като синдром на Wiskott-Aldrich. Състои се от вмъкване на елементи в генома на индивид, директно в неговите клетки или тъкани.
Например, в случай на тумори, "самоубийствени" гени се въвеждат в анормални клетки, които ги карат да се разпадат, карайки рака да се самоубие, докато се възпроизвежда. Тази техника обаче все още е в експериментален и/или ранен етап.