Gene: Typer og funksjoner av gen
Les denne artikkelen for å lære om genet: Typer og funksjoner av gen!
Begrepet gen ble introdusert av Johanssen i 1909. Forut for ham hadde Mendel brukt ordfaktoren for en bestemt, distinkt, partikkelformet arv som deltar i uttrykk for et trekk. Johanssen har definert gen som en elementær arv som kan tilordnes et bestemt trekk.
Morgan arbeid foreslo gen for å være det korteste segmentet av kromosom som kan skilles gjennom krysset over, kan gjennomgå mutasjon og påvirke uttrykk for en eller flere egenskaper. For tiden defineres et gen som en arv som er sammensatt av et segment av DNA eller kromosom som ligger på et bestemt sted (genlokus) som bærer kodet informasjon assosiert med en bestemt funksjon og kan gjennomgå krysset over samt mutasjon.
Et gen er:
(i) En enhet av genetisk materiale som er i stand til å replikere,
(ii) Det er en rekombinasjonsenhet, dvs. i stand til å krysse over,
(iii) En enhet av genetisk materiale som kan gjennomgå mutasjon,
(iv) En arvelighet som er knyttet til somatisk struktur eller funksjon som fører til fenotypisk ekspresjon. Lewin (2000) har definert gen for å være en sekvens av DNA som koder for et diffusibelt produkt.
Fra deres arbeid på Neurospora auxotrophs, Beadle og Tatum (1948) ble det foreslått engen-en-enzym-hypotese og definert gen som en enhet av arvelig materiale som spesifiserer et enkelt enzym. Yanofsky et al. (1965) observerte at visse enzymer kunne bestå av mer enn ett polypeptid.
De erstattet en-gen-en-enzymhypotesen med en gen-en-polypeptid-hypotese (genet er en enhet av arvelig materiale som spesifiserer syntesen av et enkelt polypeptid). Ved denne tiden ble det blitt klart at arvelig materiale av kromosom er DNA, og at et gen er lineært segment av DNA kalt cistron.
Derfor har termen cistron blitt synonym med genet. Videre kan et gen eller cistron ikke bare syntetisere et polypeptid, men også ribosomalt eller overførings-RNA. Cistron (eller gen) er et segment av DNA som består av en strekning av basesekvenser som koder for ett polypeptid, et overførings-RNA (tRNA) eller ett ribosomalt RNA (rRNA) molekyl. For tiden kalles et slikt strukturgen.
Det genetiske systemet inneholder også en rekke reguleringsgener som kontrollerer funksjonen av strukturgener. Imidlertid er det flere unntak, f.eks. Overlappende gener, poly-protein-gener, delte gener etc.
Et gen eller cistron har mange posisjoner eller steder der mutasjoner kan forekomme. En endring i enkelt nukleotid kan gi opphav til en mutant fenotype, for eksempel seglcelleanemi. På samme måte kan to defekte cistrons rekombinere for å danne en wild type cistron. Til tross for de ovennevnte endringene i begrepet strukturelle mutasjonelle og rekombinasjonsegenskaper av genet, forblir det funksjonelle konsept det samme - det er en enhet av arvelighet.
Typer gener:
1. Husholdende gener (konstitutive gener):
De er de genene som kontinuerlig uttrykker seg i en celle fordi deres produkter er nødvendige for de normale cellulære aktivitetene, for eksempel gener for glykolyse, ATP-ase
2. Ikke-konstitutive gener (Luxury Genes):
Generene uttrykker ikke alltid seg i en celle. De slås på eller av i henhold til kravet til mobilvirksomhet, for eksempel gen for nitratreduktase i planter, laktosesystem i Escherichia coli. Ikke-konstitutive gener er av ytterligere to typer, inducerbare og repressible.
3. Inducible Genes:
Generene er slått på som følge av tilstedeværelsen av et kjemisk stoff eller induktor som er nødvendig for funksjonen av produktet av genaktivitet, for eksempel nitrat for nitratreduktase.
4. Trykkbare gener:
De er de genene som fortsetter å uttrykke seg til et kjemikalie (ofte et sluttprodukt) hemmer eller undertrykker deres aktivitet. Inhibering av et sluttprodukt er kjent som tilbakemeldingstrykk.
5. Multigener (flere genfamilier):
Det er en gruppe like eller nesten liknende gener for å møte krav til tid og vevsspesifikke produkter, for eksempel globin-genfamilie (e, 5, (3 på kromosom 11, oc og 8 på kromosom 16).
6. Gjentatte gener:
Generene forekommer i flere eksemplarer fordi deres produkter kreves i større mengder, f.eks. Histon-gener, tRNA-gener, rRNA-gener, aktinegener.
7. Enkelt kopi gener:
Generene er til stede i enkeltkopier (noen ganger 2-3 ganger), for eksempel proteinkoding gener. De danner 60-70% av funksjonelle gener. Duplikasjoner, mutasjoner og exon reshuffling kan danne nye gener.
8. Pseudogener:
De er gener som har homologi til funksjonelle gener, men er ikke i stand til å produsere funksjonelle produkter på grunn av intervenerende nonsenskodoner, innsetting, deletjoner og inaktivering av promotorregioner, for eksempel flere av snRNA-gener.
9. Behandlede gener:
De er eukaryote gener som mangler introner. Behandlede gener har blitt dannet sannsynligvis på grunn av revers transkripsjon eller retrovirus. Behandlede gener er generelt ikke-funksjonelle da de mangler promotorer.
10. Split Genes:
De ble oppdaget i 1977 av mange arbeidere, men kreditt er gitt til Sharp og Roberts (1977). Split-gener er de genene som har ekstra eller ikke-essensielle regioner spredt med viktige eller kodende deler. De ikke-essensielle delene kalles introner, spacer-DNA eller mellomliggende sekvenser (IVS). Vesentlige eller kodende deler kalles exoner. Transkriberte introniske regioner fjernes før RNA går ut i cytoplasma. Split-gener er karakteristiske for eukaryoter.
Imidlertid er visse eukaryote gener helt eksoniske eller ikke-splitte, f.eks. Histon-gener, interferon-gener. Split-gener har også blitt registrert i prokaryoter, tymidylatsyntase-gen og ribonukleotidreduktase-gen i T4. Et gen som produserer kalsitonin i skjoldbruskkjertelen danner et neuropeptid i hypotalamus ved å fjerne en ekson. Adenovirus har også en mekanisme for å produsere 15-20 forskjellige proteiner fra en enkelt transkripsjonsenhet ved differensial spleising.
11. Transposons (Jumping Genes; Hedges and Jacob, 1974):
De er segmenter av DNA som kan hoppe eller flytte fra ett sted i genomet til et annet. Transposons ble først oppdaget av Me Clintock (1951) i tilfelle av mais da hun fant ut at et segment av DNA flyttet til gen som koder for pigmenterte kjerner og produserte lyse kjerne.
Transposoner har gjentatt DNA, enten lik eller invertert, i sine ender, noen 5, 7 eller 9-nukleotider lange. Enzymtransposase separerer segmentet fra sin opprinnelige ved å spalte de repeterende sekvensene i dens ender.
Det er mange typer transposons. Hos mennesker er de vanligste typene transposoner tilhørende Alu-familien (har et område for kutting av restriksjonsenzym Alu I). Antallet nukleotider per transposon er ca. 300 med ca. 300.000 eksemplarer i genomet. Passasje av transposoner fra ett sted til et annet medfører omlegging av nukleotidsekvenser i gener. Rehuffling i introner endrer ofte uttrykk for gener, f.eks. Protokogener → onkogener. Nye gener kan utvikles ved exon shuffling. Andre endringer forårsaket av transposoner er mutasjoner, gjennom innsetting, deletjoner og translokasjoner.
12. Overlappende gener:
I ф x 174 overlapper gener В E og К andre gener.
13. Strukturelle gener:
Strukturelle gener er de gener som har kodet informasjon for syntese av kjemiske stoffer som kreves for cellulær maskineri.
De kjemiske stoffene kan være:
(a) Polypeptider for dannelse av strukturelle proteiner (f.eks. kolloidalt kompleks av protoplasma, cellemembraner, elastin av ledbånd, kollagen av sener eller brusk, muskelaktin, tubulin av mikrotubuli, etc.). (b) Polypeptider for syntese av enzymer,
(c) Transportproteiner som hemoglobin av erytrocytter, lipidtransporterende proteiner, bærerproteiner av cellemembraner, etc.
(d) Proteinholdige hormoner, for eksempel insulin, veksthormon, parathyroidhormon,
(e) Antistoffer, antigener, visse toksiner, blodkoagulasjonsfaktorer, etc.
(f) Ikke-oversatte RNAer som tRNAer, rRNA. I stor grad produserer strukturelle gener enten mRNAer for syntese av polypeptider / proteiner / enzymer eller ikke-kodende RNAer.
14. Regulatory Genes (Regulatory Sequences):
Reguleringsgener transkriberer ikke RNA for kontroll av struktur og funksjon av cellene. I stedet styrer de funksjonene til strukturelle gener. De viktige reguleringsgenene er promotorer, terminatorer, operatører og repressorproduksjons- eller regulatorgener. Repressor deltar ikke i mobilaktivitet. I stedet regulerer det aktiviteten til andre gener. Derfor er repressor-produserende gen av mellomliggende natur.
15. Vevsspesifikke gener:
De er gener som kun uttrykkes i visse spesifikke vev og ikke i andre.
Genfunksjoner:
(i) Gener er komponenter av genetisk materiale og er dermed arv,
(ii) De kontrollerer morfologien eller fenotypen til individer,
(iii) Replikasjon av gener er avgjørende for celledeling,
(iv) Genene bærer arvelig informasjon fra en generasjon til den neste,
(v) De kontrollerer strukturen og stoffskiftet i kroppen,
(vi) Omlegging av gener på tidspunktet for seksuell reproduksjon gir variasjoner,
(vii) Ulike koblinger er produsert på grunn av krysset over,
(viii) Gen undergår mutasjoner og forandrer uttrykk,
(ix) Nye gener og dermed nye egenskaper utvikles på grunn av omplassering av exoner og introner.
(x) Gener endrer uttrykk på grunn av posisjonseffekt og transposoner.
(xi) Differensiering eller dannelse av forskjellige typer celler, vev og organer i ulike deler av kroppen styres ved ekspresjon av bestemte gener og ikke-uttrykk for andre,
(xii) Utvikling eller produksjon av forskjellige stadier i livshistorien styres av gener.
