Gene: Các loại và chức năng của gen

Đọc bài viết này để tìm hiểu về Gene: Các loại và chức năng của Gene!

Thuật ngữ gen được Johanssen giới thiệu vào năm 1909. Trước đó, Mendel đã sử dụng yếu tố từ cho một đơn vị di truyền cụ thể, riêng biệt, có tính chất tham gia biểu hiện một đặc điểm. Johanssen đã định nghĩa gen là một đơn vị di truyền cơ bản có thể được gán cho một đặc điểm cụ thể.

Công trình của Morgan đề xuất gen là đoạn nhiễm sắc thể ngắn nhất có thể phân tách thông qua lai, có thể trải qua đột biến và biểu hiện ảnh hưởng của một hoặc nhiều tính trạng. Hiện tại, một gen được định nghĩa là một đơn vị di truyền bao gồm một đoạn DNA hoặc nhiễm sắc thể nằm ở một vị trí cụ thể (locus gen) mang thông tin được mã hóa liên quan đến một chức năng cụ thể và có thể trải qua quá trình đột biến cũng như đột biến.

Một gen là:

(i) Một đơn vị vật liệu di truyền có thể sao chép,

(ii) Đây là một đơn vị tái hợp, nghĩa là có khả năng trải qua,

(iii) Một đơn vị vật liệu di truyền có thể trải qua đột biến,

(iv) Một đơn vị di truyền kết nối với cấu trúc hoặc chức năng soma dẫn đến một biểu hiện kiểu hình. Lewin (2000) đã xác định gen là một chuỗi DNA mã hóa cho một sản phẩm khuếch tán.

Từ nghiên cứu của họ về Neurospora auxotrophs, Beadle và Tatum (1948) đã đề xuất giả thuyết một gen một gen và xác định gen là một đơn vị vật liệu di truyền chỉ định một enzyme duy nhất. Yanofsky và cộng sự (1965) đã quan sát thấy rằng một số enzyme nhất định có thể bao gồm nhiều hơn một polypeptide.

Họ đã thay thế giả thuyết một gen một gen bằng giả thuyết một gen một polypeptide (gen là một đơn vị vật liệu di truyền chỉ định tổng hợp một polypeptide đơn). Đến lúc này, người ta đã thấy rõ rằng vật liệu di truyền của nhiễm sắc thể là DNA và một gen là đoạn DNA tuyến tính gọi là cistron.

Do đó, thuật ngữ cistron đã trở thành từ đồng nghĩa với gen. Hơn nữa, một gen hoặc cistron không chỉ có thể tổng hợp một polypeptide mà còn cả ribosome hoặc RNA chuyển. Cistron (hoặc gen) là một đoạn DNA bao gồm một chuỗi các chuỗi cơ sở mã hóa cho một polypeptide, một RNA chuyển (tRNA) hoặc một phân tử RNA ribosome (rRNA). Hiện tại một gen như vậy được gọi là gen cấu trúc.

Hệ thống gen cũng chứa một số gen điều hòa kiểm soát hoạt động của các gen cấu trúc. Tuy nhiên, có một số trường hợp ngoại lệ, ví dụ, gen chồng chéo, gen đa protein, gen phân tách, v.v.

Một gen hoặc cistron có nhiều vị trí hoặc vị trí nơi đột biến có thể xảy ra. Một sự thay đổi trong một nucleotide có thể làm phát sinh kiểu hình đột biến, ví dụ như thiếu máu hồng cầu hình liềm. Tương tự, hai cistron bị lỗi có thể kết hợp lại để tạo thành một cistron kiểu hoang dã. Mặc dù có những thay đổi ở trên trong các khái niệm về tính năng đột biến cấu trúc và tái tổ hợp của gen, khái niệm chức năng vẫn giữ nguyên như vậy, nó là một đơn vị di truyền.

Các loại gen:

1. Gen giữ nhà (Gen liên tục):

Chúng là những gen liên tục biểu hiện trong một tế bào vì các sản phẩm của chúng là cần thiết cho các hoạt động bình thường của tế bào, ví dụ, các gen cho glycolysis, ATP-ase

2. Gen không cấu thành (Gen sang trọng):

Các gen không phải luôn luôn thể hiện trong một tế bào. Chúng được bật hoặc tắt theo yêu cầu của các hoạt động của tế bào, ví dụ, gen cho nitrat reductase trong thực vật, hệ thống đường sữa ở Escherichia coli. Các gen không cấu thành có hai loại nữa, cảm ứng và có thể ức chế.

3. Các gen cảm ứng:

Các gen được bật để đáp ứng với sự hiện diện của một chất hóa học hoặc chất cảm ứng cần thiết cho hoạt động của sản phẩm hoạt động của gen, ví dụ, nitrat cho khử nitrat.

4. Gen có thể ức chế:

Chúng là những gen tiếp tục thể hiện cho đến khi một hóa chất (thường là sản phẩm cuối cùng) ức chế hoặc kìm hãm hoạt động của chúng. Ức chế bởi một sản phẩm cuối cùng được gọi là ức chế phản hồi.

5. Đa nguồn (Họ nhiều gen):

Đây là một nhóm các gen tương tự hoặc gần giống nhau để đáp ứng yêu cầu về thời gian và các sản phẩm cụ thể của mô, ví dụ, họ gen globin (e, 5, (3, у trên nhiễm sắc thể 11, oc và 8 trên nhiễm sắc thể 16).

6. Gen lặp đi lặp lại:

Các gen xảy ra trong nhiều bản sao vì các sản phẩm của chúng được yêu cầu với số lượng lớn hơn, ví dụ, gen histone, gen tRNA, gen rRNA, gen actin.

7. Gen sao chép đơn:

Các gen có mặt trong các bản sao đơn (đôi khi 2 lần 3 lần), ví dụ, các gen mã hóa protein. Chúng tạo thành 60 707070% các gen chức năng. Sự nhân đôi, đột biến và tái cấu trúc exon có thể hình thành các gen mới.

8. Giả hành:

Chúng là các gen tương đồng với các gen chức năng nhưng không thể tạo ra các sản phẩm chức năng do các codon vô nghĩa, chèn vào, xóa và bất hoạt các vùng quảng bá, ví dụ như một số gen snRNA.

9. Gen đã xử lý:

Chúng là các gen sinh vật nhân chuẩn thiếu intron. Các gen được xử lý đã được hình thành có thể là do phiên mã ngược hoặc retrovirus. Các gen được xử lý thường không có chức năng vì chúng thiếu các chất xúc tiến.

10. Gen phân chia:

Chúng được phát hiện vào năm 1977 bởi nhiều công nhân nhưng tín dụng được trao cho Sharp và Roberts (1977). Các gen phân tách là những gen sở hữu các vùng phụ hoặc không quan trọng xen kẽ với các phần thiết yếu hoặc mã hóa. Các phần không quan trọng được gọi là intron, DNA spacer hoặc các chuỗi can thiệp (IVS). Các bộ phận thiết yếu hoặc mã hóa được gọi là exon. Các vùng nhiễm trùng được phiên mã được loại bỏ trước khi RNA đi vào tế bào chất. Các gen phân chia là đặc trưng của sinh vật nhân chuẩn.

Tuy nhiên, một số gen sinh vật nhân chuẩn hoàn toàn là exonic hoặc không phân chia, ví dụ, gen histone, gen interferon. Các gen phân chia cũng đã được ghi nhận ở prokaryote, gen tổng hợp thymidylate và gen reductase ribonucleotide trong T 4 . Một gen sản xuất calcitonin trong tuyến giáp tạo thành một neuropeptide ở vùng dưới đồi bằng cách loại bỏ một exon. Adenovirus cũng có một cơ chế để tạo ra 15 protein2020 khác nhau từ một đơn vị phiên mã bằng cách ghép vi sai.

11. Transpose (Nhảy gen; Hedges và Jacob, 1974):

Chúng là những đoạn DNA có thể nhảy hoặc di chuyển từ nơi này trong bộ gen sang nơi khác. Transpose được phát hiện lần đầu tiên bởi Me Clintock (1951) trong trường hợp của Maize khi cô phát hiện ra rằng một đoạn DNA chuyển sang mã hóa gen cho hạt nhân sắc tố và tạo ra hạt nhân có màu sáng.

Transpose sở hữu DNA lặp đi lặp lại, tương tự hoặc đảo ngược, ở đầu của chúng, một số 5, 7 hoặc 9-nucleotide dài. Enzyme transposease tách đoạn từ bản gốc của nó bằng cách cắt các chuỗi lặp đi lặp lại ở phần cuối của nó.

Có nhiều loại transpose. Ở người, các loại transpose phổ biến nhất thuộc về họ Alu (có vị trí cắt bằng enzyme hạn chế Alu I). Số lượng nucleotide trên mỗi transpose là khoảng 300 với khoảng 300.000 bản sao trong bộ gen. Việc truyền các transitor từ nơi này sang nơi khác mang lại sự sắp xếp lại các chuỗi nucleotide trong gen. Chia sẻ lại trong intron thường thay đổi biểu hiện của gen, ví dụ, proto-oncogenes → oncogenes. Các gen mới có thể phát triển bằng cách xáo trộn exon. Những thay đổi khác gây ra bởi transpose là đột biến, thông qua chèn, xóa và dịch.

12. Các gen chồng chéo:

Trong ф x 174, các gen В E và К trùng lặp với các gen khác.

13. Gen cấu trúc:

Các gen cấu trúc là những gen đã mã hóa thông tin để tổng hợp các chất hóa học cần thiết cho máy móc tế bào.

Các chất hóa học có thể là:

(a) Polypeptide để hình thành các protein cấu trúc (ví dụ, phức hợp keo của nguyên sinh chất, màng tế bào, elastin của dây chằng, collagen của gân hoặc sụn, actin của cơ bắp, tubulin của vi ống, v.v.). (b) Polypeptide để tổng hợp enzyme,

(c) Các protein vận chuyển như hemoglobin của hồng cầu, protein vận chuyển lipid, protein vận chuyển của màng tế bào, v.v.

(d) Hormon protein, ví dụ, insulin, hormone tăng trưởng, hormone tuyến cận giáp,

(e) Kháng thể, kháng nguyên, một số độc tố, yếu tố đông máu, v.v.

(f) Các RNA không dịch như tRNA, rRNA. Nói rộng ra, các gen cấu trúc hoặc tạo ra các mRNA để tổng hợp polypeptide / protein / enzyme hoặc RNA không mã hóa.

14. Gen quy định (Trình tự quy định):

Các gen điều hòa không phiên mã RNA để kiểm soát cấu trúc và hoạt động của các tế bào. Thay vào đó, họ kiểm soát các chức năng của gen cấu trúc. Các gen điều hòa quan trọng là các yếu tố thúc đẩy, kết thúc, vận hành và ức chế sản xuất hoặc điều hòa các gen. Repressor không tham gia vào hoạt động của tế bào. Thay vào đó, nó điều chỉnh hoạt động của các gen khác. Do đó, gen ức chế sản xuất có bản chất trung gian.

15. Các gen cụ thể của mô:

Chúng là những gen chỉ được biểu hiện trong một số mô cụ thể chứ không phải ở những mô khác.

Chức năng gen:

(i) Gen là thành phần của vật liệu di truyền và do đó là đơn vị di truyền,

(ii) Họ kiểm soát hình thái hoặc kiểu hình của các cá nhân,

(iii) Sao chép gen là điều cần thiết cho sự phân chia tế bào,

(iv) Các gen mang thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ tiếp theo,

(v) Họ kiểm soát cấu trúc và sự trao đổi chất của cơ thể,

(vi) Việc chia sẻ lại các gen tại thời điểm sinh sản hữu tính tạo ra các biến thể,

(vii) Các mối liên kết khác nhau được tạo ra do vượt qua,

(viii) Các gen trải qua các đột biến và thay đổi biểu hiện của chúng,

(ix) Các gen mới và do đó các đặc điểm mới phát triển do việc định hình lại các exon và intron.

(x) Các gen thay đổi biểu hiện của chúng do hiệu ứng vị trí và transpose.

(xi) Sự khác biệt hoặc hình thành các loại tế bào, mô và cơ quan khác nhau trong các bộ phận khác nhau của cơ thể được kiểm soát bởi sự biểu hiện của một số gen nhất định và không biểu hiện của người khác,

(xii) Sự phát triển hoặc sản xuất các giai đoạn khác nhau trong lịch sử sự sống được kiểm soát bởi các gen.