Совет 1: Что такое ген и геном

Развитие естественных наук в начале двадцатого века привело к выявлению основных принципов наследственности. Тогда же в оборот были введены термины, описывающие базовые понятия современной генетики. Это были «ген» и «геном».
Что такое ген и геном



Термином «ген» обозначают единицу наследственной информации, которая отвечает за формирование у организма-носителя какого либо свойства. Передача генов лежит в основе всего процесса размножения в живой природе. Данный термин впервые был употреблен ботаником Вильгельмом Йогансеном в 1909 году.

Сегодня известно, что генами являются определенные участки ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Каждый ген отвечает за передачу информации о строении какого-либо белка или рибонуклеиновой кислоты (РНК), которая, кроме всего прочего, участвует в процессе клеточного синтеза.

Обычно в состав гена входит не один участок ДНК. Структуры, непосредственно отвечающие за передачу наследственной информации, называются кодирующими последовательностями. Однако в ДНК существуют структуры, влияющие на проявление гена. Такие фрагменты называются регуляторными. Иными словами, гены состоят из кодирующих и регуляторных последовательностей, которые в ДНК располагаются отдельно.

Термин «геном» в 1920 году ввел в употребление Ганс Винклер. Изначально им обозначался набор генов одинарного непарного набора хромосом, присущего биологическому виду. Считалось, что геном полностью покрывает все свойства организмов отдельного вида. Однако дальнейшие исследования показали, что это не совсем верно, поэтому значение термина несколько изменилось.

Было выявлено, что в ДНК большинства организмов присутствует множество «мусорных», не кодирующих ничего последовательностей. Кроме того, часть генетической информации содержится в ДНК, расположенных вне ядра клетки (вне хромосом). А также часть генов, кодирующих один и тот же признак, могут отличаться по структуре. Таким образом, под термином «геном» сегодня понимают некий собирательный набор генов, содержащихся как в хромосомах, так и вне их. Он характеризует свойства некоторой популяции особей, однако генетический набор конкретного организма может весьма существенно отличаться от его генома.


Источники:
  • ген геном

Совет 2 : Ген, геном, хромосома: определение, структура, функции

Наследственность – это способность организма, которая передает морфологические, физиологические и биохимические признаки следующему поколению. Данные о таких признаках хранятся в хромосомах. Одинарный набор хромосом называется геномом, каждая хромосома содержит тысячи генов. А ген – это сегмент ДНК, где «записан» код, необходимый для синтеза белков.
Ген, геном, хромосома: определение, структура, функции

В процессе наследования передаются черты лица, цвет глаз и волос, особенности темперамента, обменных процессов – то, что остается на виду. Но наследственность воспроизводит и физические, химические особенности строения и работы основных биополимеров клеток, обеспечивает разнообразие признаков среди представителей одного вида, дает потомкам свойство отличаться от родителей. Наследственность, таким образом, не только передает одинаковые признаки, но создает изменчивость.

И весь этот процесс происходит благодаря существованию генов – сегментов ДНК, группа которых создает хромосому, а набор хромосом становится геномом.   

Ген

Ген представляет собой небольшой участок ДНК и наименьшую частицу информации о наследственности. В гене «записана» последовательность аминокислот, необходимая для построения белка и функциональной РНК, с которой потом синтезируется белок. Но именно ген определяет признаки, что получат потомки генеалогической цепи. И именно гены отвечают за то, как выглядит и работает каждая клетка в организме.

Информация, которая содержится в генах, не только определяет последовательность аминокислот, но и указывает, когда и как эти данные надо считывать. В гене есть и пустые участки, которые разделяют сведения о разных белках.

Гены имеют одну из двух форм:

  • структурную - те, что хранят информацию о строении белков и цепей РНК, в них последовательность нуклеотидов отражает расположение аминокислот;
  • функциональную – гены этой формы отвечают за структуру всех участков ДНК, за правильную последовательность и синхронность считывания информации.

Если последовательность нуклеотидов, «записанная» в гене, окажется случайно или целенаправленно измененной, возникнет мутация. Она может никак не повлиять на структуру белка, а может и полностью изменить его свойства. В последнем случае изменения коснутся всего организма.

Мутации бывают патогенными, когда врожденная болезнь не дает организму нормально развиваться, и летальными, при которых развитие не достигает жизнеспособного состояния. Однако такие мутации – редкость. Большинство из них никак не влияют на организм, хотя случаются постоянно.

Мутации подразделяются на два вида: делеции и дупликации. Делеция - это потеря участка хромосомы с конкретной информацией. Такое изменение может даже оказаться полезным, потому что в результате организм найдет способ защититься от бактерии чумы или вируса иммунодефицита.

Дупликация удваивает определенный участок хромосомы, т.е. «записанная» в генах информация повторяется. Из-за этого она хуже подвергается селекции, накапливает мутации и приобретает способность изменить организм.

Но каждый ген имеет ряд свойств, которые помогают сохранить стабильность жизни организма. К таким свойствам относятся:

  • дискретность, т.е. способность, которая не дает генам смешиваться;
  • стабильность – способность гена сохранять структуру и свойства;
  • лабильность – способность гена подстроиться под враждебные условия;
  • аллельность – существование двух форм одного гена;
  • специфичность – способность одного гена передавать по наследству только один признак;
  • амплификация – возможность существования многих копий одного гена в ДНК.

Хромосома

Хромосома состоит из длинной молекулы ДНК, она находится в ядре эукариотической клетки и является способом упаковки генетического материала. Хромосомы заметны в микроскоп при делении клеток. Полный набор хромосом называется кариотипом, он специфичен для каждого конкретного вида. А в одной хромосоме человека находится около 3 миллиардов пар генов.  

Обязательные составляющие хромосомы:

  • центромера – участок хромосомы, который связывает сестринские хроматиды, он участвует в ходе деления клеточного ядра и контроле экспрессии генов;
  • теломера – концевой участок хромосомы, который выполняет защитную работу и не может соединяться с другими хромосомами;
  • точка репликации – это фрагмент молекулы нуклеиновой кислоты, с которой начинается ее возобновление.

Хромосомы подразделяются на три вида, в зависимости от положения центромеры:

  • акроцентрические – центромера находится полярно центру хромосомы;
  • субметацентрические – куда участки хромосомы до и после центромеры имеют неодинаковую длину;
  • метацентрические – центромера точно посредине хромосомы.

Аномалии хромосом

Аномалии хромосом могут быть трех типов: анеуплоидия, полиплоидия и хромосомные аберрации.

Анеуплоидия – это мутация, при которой в кариотип добавляется лишняя хромосома или пропадает одна из необходимых. Последствия этой аномалии нередко становятся летальными для не рожденного плода или приводят к серьезным врожденным дефектам.

Полиплоидия – мутация, характерная для растений, грибов или водорослей. При ней количество хромосом возрастает кратно, часто это приводит к образованию нового вида растения.

Хромосомные аберрации – это перестройки в структуре хромосом под воздействием окружающей среды.

Геном

Геном содержит указания о построении тела, работе его органов, физиологических изменениях. Он объединяет гаплоидный набор хромосом - 23 пары, весь генетический материал. А в основе генома находится молекула ДНК.

Геном любого живого организма содержит два вида закодированной информации – это данные о структуре РНК и последовательности нуклеиновых кислот и инструкции, которые решают, когда и где этим данным проявиться по мере развития организма.

Гены занимают небольшую часть генома, однако являются основой для него, потому что информация в генах кодирует построение белков, а именно из белков состоят тела живых существ. Геном хранит данные о генетическом аппарате, участвующем в функционировании генов, содержит элементы, помогающие его репликации и служащие компактной упаковке ДНК в ядро, а также «эгоистичные» участки, функция которых пока не ясна.

Таким образом, геном – это вся совокупность последовательностей ДНК, которые представлены в хромосомах клеточных ядер конкретного вида организмов.

По размерам геномы подразделяются на две группы:

  • компактные, у которых обнаружено не более 10 миллионов оснований, а вся совокупность генов коррелирует с размером (вирусы, прокариоты);
  • обширные, которые состоят из 100 миллионов и более оснований, а основания не имеют взаимосвязи между их длиной и числом генов.
Совет полезен?
Поиск
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500