Что такое ген

7 августа 2020

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru.

Это короткое слово (ген с др. греч. – «род») – основа генетики, науки о наследственности и изменчивости живых организмов, основоположником которой считается австрийский биолог Г.Мендель.

Ген

Термин «ген» вошёл в употребление в начале XX века с подачи датского биолога В.Йогансена, который кратко охарактеризовал его как структурную и функциональную единицу наследственности.

Ген — это...

В молекулярной биологии под «геном» понимается участок молекулы ДНК, несущей информацию о строении молекулы белка или молекулы РНК. Эти молекулы в основном и определяют рост и развитие организма.

Ген определяет наличие определённого признака или участвует в формировании ряда признаков. У человека основной набор признаков формируется путём взаимодействия нескольких генов. Потеря или изменение гена (мутация) ведёт к изменению признака, который контролируется этим геном.

Мутация гена может быть случайной или целенаправленной, но в любом случае она меняет последовательность нуклеотидов (строительных белков) в ДНК.

Изменение последовательности, в свою очередь, отражается на биологических характеристиках белка или РНК, что может вызвать аномальное функционирование организма, включая заболевание или даже летальный исход на эмбриональном уровне.

Функции и свойства генов

Ген, будучи элементарной единицей наследственной информации, выполняет ряд функций и обладает специфическими свойствами.

К функциям гена относится:

  1. хранение наследственной информации;
  2. регулирование биосинтеза белка и иных клеточных ферментов;
  3. контроль над жизнедеятельностью клетки.

По функционалу гены подразделяются на две большие группы: структурные и функциональные.

Структурные гены кодируют клеточные белки и осуществляют контроль над развитием признаков посредством синтеза (это как?) ферментов. Они также содержат информацию о гистонах (ядерных белках) и последовательности нуклеотидов в РНК.

По своему строению они бывают независимыми (уникальными), повторяющимися (тандемными) и прерывистыми. Без присутствия этих генов существование клетки невозможно.

Среди функциональных (регуляторных) генов выделяют гены-регуляторы, гены-операторы и гены-модуляторы. Они управляют работой структурных генов (усиливают или ослабляют их действие), а также контролируют синтез РНК.

Среди многочисленных свойств гена отметим следующие:

  1. Дискретность – гены не смешиваются.
  2. Специфичность – ген кодирует конкретный признак.
  3. Стабильность – при передаче из поколения в поколение ген сохраняет свою структуру.
  4. Лабильность – способность к мутации.
  5. Способность к рекомбинации (генетическому обмену).
  6. Способность к амплификации (увеличению числа копий).

Дрейф генов

Согласно закону генетического равновесия (закон Харди-Вайнберга) распределение генов в идеальной популяции остаётся неизменным из поколения в поколение.

Например, в популяции растений число «деток» с генами «высокорослости» должно быть таким же, как и у родителей. Но идеальных популяций в природе практически не существует ввиду происходящих в окружающей среде случайных событий.

В связи с этим частота аллелей (различных форм одного и того же гена) в реальной популяции при смене поколений может изменяться под воздействием непредвиденных факторов.

Это явление получило название «дрейф генов», или эффект Райта (в честь американского генетика С.Райта, который ввёл в научный оборот этот термин).

Действие механизма дрейфа генов происходит следующим образом. При размножении в популяции образуются диплоидные клетки – зиготы. При этом в новом поколении нередко случается смещение частот аллелей по отношению к предыдущему поколению.

Генетический дрейф носит произвольный характер и зависит лишь от математической вероятности.

Доминантный (dominant) и рецессивный (recessive) ген

Доминантный — это преобладающий ген, подавляющий проявление других форм определённого гена (аллелей). Он обеспечивает проявление определённых признаков у гомозиготных (с одинаковыми аллельными генами) или гетерозиготных (с разными аллельными генами) особей в первом поколении.

Работа доминантного гена не зависит от присутствия или отсутствия в организме другого гена.

Рецессивный ген проявляется исключительно в гомозиготных потомках второго и последующих поколений, а в гетерозиготных особях он подавляется доминантным геном.

Из этого определения также следует, что:

  1. а) в присутствии доминантного гена рецессивный ген проявляться не может;
  2. б) формируемые рецессивным геном признаки проявятся лишь в том случае, если гомозиготный потомок получит идентичную репликацию этого гена от обоих родителей.

Таким образом, для формирования фенотипа организма достаточно, чтобы доминантный ген был у одного из родителей, а вот рецессивный ген должен обязательно наследоваться от «папы и мамы».

Экспрессия генов

Под этим термином подразумевается воспроизведение наследственной информации, которая закодирована в последовательности нуклеотидов.

Передача этой информации происходит за счёт синтеза белка. Согласно молекулярной теории процесс протекает по следующей цепочке:

Схема

Где иРНК – разновидность РНК, переносящая генетический код.

Перенос генетической информации с ДНК на иРНК получил название «транскрипция». Она служит отправной точкой экспрессии.

Направление транскрипции находится под контролем особого участка ДНК, представляющего собой специфическую последовательность нуклеотидов.

Многие гены содержат экзоны – кодирующие участки, несущие информацию о первичной структуре белка. Экзоны разделены некодирующими участками – интронами. В процессе транскрипции с гена считывается РНК, в которой находятся эти участки.

Ген и геном

Термин «геном», предложенный немецким биологом Г.Винклером, означает совокупность генов. При этом ген рассматривается не как аллеля, а как нуклеотидная последовательность ДНК в клетках с одинарным набором хромосом.

Таким образом, геном представляет собой не индивидуальную, а видовую характеристику, то есть у особей одного вида имеется набор одних и тех же генов.

Геном, являясь наследственным признаком организма, хранится в хромосомах, количество которых уникально для каждого вида. В геноме может насчитываться как несколько сотен (у вирусов), так и несколько десятков тысяч (у растений) генов.

По данным современных исследователей, геном человека, состоящий из 46 хромосом, содержит от 22 до 25 тыс.генов.

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

Использую для заработка

Комментарии и отзывы

Павел

Гены человека не так уж и сильно отличаются от генов животных и растений, что лишний раз доказывает существование общего далёкого предка, какого-нибудь одноклеточного, от которого все остальные организмы и произошли.

Марьяна

Гены — удивительная штука, им ничего не противопоставишь, многие так и говорят, мол, гены, ничего не поделаешь 🙂 Интересно, когда в чернокожей семье рождается белый ребенок и наоборот. Загадочные гены!

Текст комментария или отзыва:

* Нажимая на кнопку "Добавить комментарий" или "Подписаться" Вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

Подписаться на новые комментарии к этой статье