Gen - apa itu? definisi

Apakah ungkapan gen? Apakah peranannya? Bagaimanakah mekanisme gen? Apakah prospek ia membuka di hadapan kita? Bagaimanakah peraturan gen dalam eukariot dan prokariot? Berikut adalah senarai pendek soalan yang akan ditangani dalam artikel ini.

maklumat umum

Gene Expression - adalah pemindahan nama proses maklumat genetik dari DNA melalui RNA untuk protein dan polypeptides. Mari kita membuat pemahaman penyimpangan kecil. Apakah gen? Ini polimer DNA linear yang dihubungkan dengan rantai panjang. Penggunaan protein yang mereka membentuk chromatin kromosom. Jika kita bercakap tentang seseorang, maka kita mempunyai empat puluh enam. Mereka berada kira-kira 50 000-10 000 gen dan 3.1 bilion pasangan bes. Bagaimana dipandu di sini? Panjang bahagian yang kerja yang sedang dilakukan, ditunjukkan dalam beribu-ribu dan berjuta-juta nukleotida. Satu kromosom mengandungi kira-kira 2000-5000 gen. Dalam satu segi agak berbeza - kira-kira 130 juta pasangan bes. Tetapi ini hanyalah anggaran yang sangat kasar, yang lebih atau kurang benar untuk urutan besar. Jika anda bekerja pada jarak yang pendek, nisbah akan dicabuli. Juga di tingkat ini boleh memberi kesan kepada badan, di mana kerja itu dijalankan material.

tentang gen

Mereka mempunyai panjang yang paling pelbagai. Di sini, sebagai contoh, globin - 1500 nukleotida. A dystrophin - untuk sebanyak 2 juta! unsur-unsur peraturan cis mereka mungkin dipadamkan daripada gen untuk jarak yang agak jauh. Oleh itu, dalam globin mereka pada jarak 50 dan 30 nukleotida dalam tysyach 5'- dan 3'-arah, masing-masing. Kehadiran apa-apa organisasi ketara merumitkan definisi kita sempadan antara mereka. Juga, gen mengandungi jumlah hujan yang vysokopovtoryayuschihsya urutan tanggungjawab fungsi yang kita masih belum difahami.

Untuk memahami struktur mereka yang dapat membayangkan bahawa 46 kromosom jilid berasingan, di mana maklumat disimpan. Mereka dikumpulkan ke dalam 23 pasang. Salah satu daripada dua unsur diwarisi daripada ibu bapa. "Teks," yang di "jumlah" berulang kali "baca semula" beribu-ribu generasi, yang membawa dalam banyak kesilapan dan perubahan (dipanggil mutasi). Dan mereka semua diwarisi oleh keturunannya. Sekarang terdapat maklumat teori cukup untuk memulakan menangani fakta bahawa gen menjelma. Fakta ini adalah topik utama artikel ini.

Teori operon

Ia adalah berdasarkan kepada kajian genetik, β-galactosidase induksi, yang mengambil bahagian dalam belahan hydrolytic laktosa. Ia digubal oleh Jacques Monod dan Fransua Zhakobom. Teori ini menjelaskan mekanisme untuk mengawal sintesis protein dalam prokariot. Juga memainkan peranan yang penting dan transkripsi. Teori ini ialah gen adalah protein yang berfungsi berkait rapat dengan proses metabolik, sering dikumpulkan bersama. Mereka membuat unit struktur dipanggil operons. kepentingan mereka adalah bahawa semua gen yang sebahagian daripadanya, yang dinyatakan secara serentak. Dalam erti kata lain, mereka boleh disalin, atau pun daripada mereka boleh "membaca". Dalam kes sedemikian, operon aktif atau pasif. gen tahap ungkapan boleh ditukar hanya jika terdapat satu set unsur-unsur individu.

Induksi sintesis protein

Mari kita bayangkan bahawa kita mempunyai sel yang dalam pertumbuhannya sebagai sumber penggunaan karbon glukosa. Jika ia berubah laktosa disaccharide, dalam beberapa minit anda boleh selamat bahawa ia telah disesuaikan dengan keadaan yang telah berubah. Bahawa terdapat penjelasan: sel boleh mengendalikan kedua-dua sumber pertumbuhan, tetapi salah seorang daripada mereka adalah lebih sesuai. Oleh itu, terdapat "penglihatan" kepada fabricable sebatian kimia. Tetapi sekiranya hilang dan digantikan dengan laktosa muncul itu, RNA polymerase yang bertanggungjawab diaktifkan dan mula memegang pengaruhnya kepada pengeluaran protein yang dikehendaki. Ia lebih teori, tetapi sekarang mari kita bercakap tentang bagaimana gen sebenar berlaku. Ini adalah sangat menarik.

Penganjuran chromatin

Bahan perenggan ini adalah model sel-sel dibezakan organisma multisel. Nukleus Chromatin disusun supaya hanya transkripsi kecil genom boleh didapati (kira-kira 1%). Tetapi walaupun ini, terima kasih kepada sel kepelbagaian dan kerumitan proses yang berlaku dalam mereka kita boleh mempengaruhi mereka. Pada masa ini, bagi orang yang ia boleh didapati kepada apa-apa kesan ke atas organisasi chromatin:

1. Menukar bilangan gen struktur.
2. Cekap menyalin bahagian yang berlainan kod.
3. Membina semula gen dalam kromosom.
4. Membuat pengubahsuaian dan rantai polipeptida disintesis.

Walau bagaimanapun, ungkapan cekap gen sasaran itu dicapai melalui teknologi pematuhan yang ketat. Tidak kira apa kerja yang sedang dilakukan, walaupun eksperimen pergi pada virus sedikit. Perkara utama - adalah untuk berpegang kepada pelan yang dirangka oleh campur tangan.

Menukar bilangan gen

Bagaimana ini boleh dilaksanakan? Marilah kita bayangkan yang kita berminat untuk kesan ke atas gen. Sebagai prototaip kami mengambil eukaryote material. Beliau telah keplastikan yang tinggi, kita boleh dengan itu membuat perubahan berikut:

1. Untuk meningkatkan bilangan gen. Ia digunakan dalam kes-kes di mana ia adalah perlu bahawa badan telah meningkat sintesis produk tertentu. Dalam keadaan seperti ini dikuatkan banyak unsur-unsur berguna genom manusia (contohnya, rRNA, tRNA, histones, dan sebagainya). laman-laman tersebut boleh mempunyai seiring dalam kromosom, malah melampaui mereka dalam jumlah 100.000-1.000.000 pasangan bes. Mari kita lihat aplikasi praktikal. Faedah kepada kita adalah gen metallothionein itu. produk protein boleh mengikat logam berat seperti zink, kadmium, merkuri dan tembaga dan masing-masing, untuk melindungi tubuh daripada keracunan mereka. pengaktifan berguna kepada orang-orang yang bekerja dalam keadaan yang tidak selamat. Jika seseorang ada peningkatan kepekatan logam berat yang dinyatakan sebelum ini, pengaktifan gen berlaku perlahan-lahan secara automatik.
2. Mengurangkan bilangan gen. Ia jarang kaedah peraturan digunakan. Tetapi di sini juga terdapat contoh-contoh. Salah satu yang paling terkenal - ia adalah sel-sel darah merah. Apabila mereka matang, teras runtuh dan pembawa kehilangan genom. Apa-apa proses kematangan dan limfosit diuji dan sel-sel plasma, pelbagai klon yang telah disintesis dirembeskan bentuk imunoglobulin.

gen penyusunan semula

Juga penting ialah kemungkinan bergerak dan menggabungkan bahan dengan mana ia mampu transkripsi dan replikasi. Proses ini dipanggil penggabungan semula genetik. Dengan apa mekanisme ia adalah mungkin? Mari kita mempertimbangkan jawapan kepada soalan ini di contoh antibodi. Mereka yang dicipta oleh B-limfosit, yang tergolong kepada beberapa jenis klon tertentu. Dan dalam kes daripada sentuhan dengan badan antigen mana antibodi melengkapi tapak aktif lampiran berlaku dengan percambahan berikutnya sel. Kenapa tubuh manusia mempunyai keupayaan untuk mencipta pelbagai protein? Ini dimungkinkan oleh penggabungan semula dan mutasi somatik. Tetapi ia boleh menjadi hasil daripada perubahan buatan manusia dalam struktur DNA.

perubahan RNA

Gene Expression - adalah proses di mana memainkan peranan asid ribonucleic ketara. Jika kita mengambil kira mRNA adalah perlu untuk ambil perhatian bahawa selepas struktur transkripsi utama boleh berbeza-beza. Urutan nukleotida dalam gen yang sama. Tetapi dalam tisu yang berbeza mRNA mungkin kelihatan penggantian, sisipan, atau hanya kerugian akan berlaku pasangan. Sebagai contoh dari alam semula jadi yang boleh membawa B apoprotein, yang dihasilkan dalam sel-sel usus kecil dan hati. Apa yang sedang mengedit perbezaan? Versi yang dihasilkan oleh usus, mempunyai 2152 asid amino. Manakala kandungan hati versi mempunyai 4563 baki! Dan walaupun perbezaan ini, kita mempunyai apa apoprotein B.

Perubahan dalam kestabilan mRNA

Kami telah hampir datang kepada kesimpulan bahawa ia adalah mungkin untuk menghabiskan protein dan polypeptides. Tetapi mari kita menghadapinya lagi melihat kestabilan mRNA bagaimana boleh diperbaiki. Untuk melakukan ini, pada mulanya ia mesti meninggalkan nukleus dan keluar dari sitoplasma. Ini dapat dicapai melalui liang yang sedia ada. Sebilangan besar mRNA yang dibelah oleh nucleases. Orang-orang yang melarikan diri nasib ini, menyusun kompleks dengan protein. Hayat mRNA eukariot berbeza ke atas pelbagai (sehingga beberapa hari). Jika menstabilkan mRNA, kemudian pada kadar tetap boleh diperhatikan bahawa peningkatan bilangan baru ditubuhkan produk protein. tahap gen dalam kes ini tidak berubah, tetapi yang lebih penting, badan akan beroperasi dengan lebih berkesan. Menggunakan teknik biologi molekul, produk akhir boleh dikodkan, yang akan mempunyai hayat yang ketara. Oleh itu, sebagai contoh, mungkin untuk mewujudkan β-globin berfungsi kira-kira sepuluh jam (ini adalah sangat banyak untuk itu).

kelajuan proses

Yang dianggap dalam sistem gen umum. Kini ia kekal hanya untuk menambah maklumat yang ada, pengetahuan berapa cepat proses, dan juga protein jangka hidup. Mari kita mengatakan bahawa kawalan gen akan mengadakan. Perlu diingatkan bahawa kesan ke atas kadar tidak dianggap kaedah utama kepelbagaian peraturan dan kuantiti produk protein. Walaupun perubahan dalam usaha untuk mencapai matlamat ini masih digunakan. Sebagai contoh sintesis produk protein dalam reticulocytes. pembezaan sel hematopoietik pada tahap yang dilucutkan nukleus (dan dengan itu DNA). Tahap peraturan gen secara umum dibina bergantung kepada beberapa jenis kemungkinan sambungan aktif mempengaruhi proses berterusan.

Tempoh

Apabila protein yang disintesis, masa di mana ia akan hidup bergantung kepada protease. Tidak boleh dipanggil tepat yang mungkin, kerana dalam kes ini adalah antara beberapa jam untuk beberapa tahun. kelajuan proteolysis berbeza-beza, bergantung kepada apa yang sel itu. Enzim yang boleh menjadi pemangkin proses cenderung untuk cepat "yang digunakan." Oleh kerana itu, mereka juga yang dicipta oleh badan dalam kuantiti yang besar. Juga seumur hidup protein yang boleh mempengaruhi keadaan fisiologi badan. Juga, jika keluaran yang cacat itu telah dibuat, ia akan cepat dihapuskan sistem perlindungan. Oleh itu, kita yakin boleh mengatakan bahawa satu-satunya perkara yang kita boleh memberitahu - ini adalah seumur hidup standard diperolehi di makmal.

kesimpulan

Kawasan ini sangat menjanjikan. Sebagai contoh, ungkapan gen asing boleh membantu untuk menyembuhkan penyakit keturunan, dan menghapuskan mutasi negatif. Walaupun kehadiran pengetahuan yang luas mengenai perkara ini, kita yakin boleh mengatakan bahawa manusia masih hanya pada awal-awal. kejuruteraan genetik hanya baru-baru belajar untuk memperuntukkan bahagian yang diperlukan nukleotida. 20 tahun yang lalu terdapat salah satu acara terbesar sains ini - telah dicipta Dolly domba. Kini, penyelidikan sedang dijalankan ke atas embrio manusia. Kita boleh berkata dengan yakin bahawa kita berada di ambang masa depan, di mana tidak ada penyakit dan kesusahan fisiologi. Tetapi sebelum kita mendapati diri kita di sana, anda mesti sangat baik untuk bekerja untuk faedah kemakmuran.