تلعب الجينات (على سبيل المثال: jeenz ) دورًا مهمًا في تحديد السمات الجسدية - كيف ننظر - والكثير من الأشياء الأخرى المتعلقة بنا. إنها تحمل معلومات تجعلك من أنت وكيف تبدو: شعر مجعد أو مستقيم ، أرجل طويلة أو قصيرة ، حتى كيف قد تبتسم أو تضحك. تنتقل العديد من هذه الأشياء من جيل إلى آخر في الأسرة عن طريق الجينات.
في نهاية هذا الدرس ، ستعرف
الجين عبارة عن سلسلة من النيوكليوتيدات في الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي (RNA) التي تشفر تخليق منتج جيني ، إما RNA أو بروتين. يتكون الكروموسوم من خيط طويل من الحمض النووي يحتوي على العديد من الجينات. يمكن أن يحتوي الكروموسوم البشري على ما يقرب من 500 مليون زوج أساسي من الحمض النووي مع آلاف الجينات.
في علم الأحياء ، يشير الجين إلى سلسلة من النيوكليوتيدات في ترميز الحمض النووي الريبي أو الحمض النووي للجزيء الذي له وظيفة. أثناء التعبير عن الجين ، يتم نسخ الحمض النووي أولاً إلى RNA. يمكن أن يعمل الحمض النووي الريبي بشكل مباشر أو يمكن أن يكون القالب الوسيط لبروتين يؤدي وظيفة. يشكل انتقال الجينات إلى نسل الكائن الحي أساس وراثة السمات المظهرية. تشكل هذه الجينات تسلسلات مختلفة للحمض النووي تُعرف بالأنماط الجينية . تحدد الطرز الوراثية مع العوامل البيئية والتنموية ما سيكون عليه النمط الظاهري. تتأثر معظم السمات البيولوجية بالجينات المتعددة (العديد من الجينات المختلفة) والتفاعلات بين البيئة والجينات. تظهر بعض الصفات الوراثية مثل لون العين ، وبعضها لا يشبه فصيلة الدم.
من الممكن أن تكتسب الجينات طفرات في تسلسلها. هذا يؤدي إلى متغيرات مختلفة تسمى الأليلات في السكان. تقوم هذه الأليلات بترميز نسخ مختلفة قليلاً من البروتين الذي يسبب سمات نمطية. تتطور الجينات نتيجة الانتقاء الطبيعي أو بقاء الأصلح والانجراف الجيني للأليلات.
فيما يلي رسم توضيحي يصور الشريط الحلزون المزدوج للحمض النووي.
ترمز معظم الكائنات الحية جيناتها في خيوط طويلة من الحمض النووي. يرمز DNA للحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين. يتكون الحمض النووي من سلسلة تتكون من أربعة أنواع من الوحدات الفرعية للنيوكليوتيدات ، كل منها مكون من خمسة كربون سكر (2-ديوكسيريبوز) ، ومجموعة فوسفات ، وواحدة من القواعد الأربع: الأدينين ، الثايمين ، السيتوزين ، والجوانين.
تلتف سلسلتان من الحمض النووي حول بعضهما البعض لتشكيل حلزون مزدوج للحمض النووي مع توجيه القواعد إلى الداخل وقاعدة الأدينين المقترنة بالثيمين والجوانين إلى السيتوزين. تحدث خصوصية الاقتران الأساسي لأن الأدينين والثيمين يتماشيان مع تكوين رابطتين هيدروجينيتين. من ناحية أخرى ، يشكل السيتوزين والجوانين ثلاث روابط هيدروجينية. يجب أن يكون الخيطان الموجودان في اللولب المزدوج مكملين مع تسلسلهما الأساسي المطابق بحيث يتم إقران الأدينين في أحد الخيوط مع الثايمين في الخيط الآخر ، وهكذا.
يبدأ التعبير عن الجينات المشفرة في الحمض النووي عن طريق نسخ الجين إلى الحمض النووي الريبي ، وهو نوع ثانٍ من الحمض النووي يتكون مونومراته من ريبوز السكر بدلاً من ديوكسيريبوز كما في الحمض النووي. يحتوي الحمض النووي الريبي أيضًا على اليوراسيل الأساسي بدلاً من الثايمين. جزيئات الحمض النووي الريبي هي جزيئات أحادية الجديلة وهي أقل استقرارًا من الحمض النووي. تتكون الجينات التي تشفر البروتينات من سلسلة من تسلسلات ثلاثية النوكليوتيدات تعرف باسم الكودونات. يحدد الكود الجيني المراسلات أثناء ترجمة البروتين بين الكودونات والأحماض الأمينية. الشفرة الجينية هي نفسها تقريبًا لجميع الكائنات الحية المعروفة.
تتكون بنية الجين من العديد من العناصر التي يكون تسلسل تشفير البروتين الفعلي غالبًا جزءًا صغيرًا منها. وتشمل هذه مناطق الحمض النووي التي لم يتم نسخها وكذلك المناطق غير المترجمة من الحمض النووي الريبي.
تحتوي الجينات على تسلسل تنظيمي يتحكم في متى وأين يحدث التعبير لمنطقة ترميز البروتين. أولاً ، تتطلب الجينات تسلسل محفز . يتم التعرف على المروج والالتزام بعوامل النسخ التي تجند وتساعد بوليميريز الحمض النووي الريبي على الارتباط بالمنطقة لبدء النسخ. يحدث التعرف عادةً كتسلسل إجماعي مثل مربع TATA. يمكن أن يحتوي الجين على أكثر من محفز واحد ، مما ينتج عنه رنا مرسال (mRNA) يختلف في مدى امتداده في النهاية 5. الجينات عالية النسخ لها تسلسل محفز "قوي" والجينات الأخرى لها محفزات "ضعيفة" تشكل ارتباطات ضعيفة مع عوامل النسخ وتبدأ النسخ بشكل أقل تكرارًا. تعتبر مناطق محفزات حقيقيات النوى أكثر تعقيدًا ويصعب تحديدها من المروجين بدائية النواة.
تزيد المعززات النسخ عن طريق ربط البروتين المنشط الذي يساعد بعد ذلك على تجنيد بوليميراز الحمض النووي الريبي في المحفز ؛ وعلى العكس من ذلك ، فإن كاتمات الصوت تربط بروتينات الكابح وتجعل الحمض النووي أقل توفرًا لبوليميراز RNA. يحتوي pre-mRNA المنسوخ على مناطق غير مترجمة في كلا الطرفين والتي تحتوي على موقع ربط الريبوسوم ، وكودونات البداية والتوقف. وبالإضافة إلى ذلك، فإن معظم حقيقية النواة تحتوي على الإنترونات غير المترجمة التي يتم إزالتها قبل أن يتم ترجمتها إلى exons. التسلسلات في نهايات الإنترونات تملي مواقع لصق لتوليد الرنا المرسال النهائي الناضج الذي يشفر البروتين أو منتج الحمض النووي الريبي
يوجد أدناه بنية جين ترميز البروتين حقيقية النواة.
يتم تنظيم العديد من جينات بدائية النواة في أوبرا ، مع تسلسلات ترميز بروتين متعددة يتم نسخها كوحدة. يتم نسخ الجينات الموجودة في الأوبرون على أنها مرنا مستمر ، ويشار إليها باسم مرنا متعدد الكتل. في هذا السياق ، فإن مصطلح cistron يعادل الجين. غالبًا ما يتم التحكم في نسخ mRNA في أوبرا بواسطة مثبط يمكن أن يحدث في حالة نشطة أو غير نشطة اعتمادًا على وجود مستقلبات معينة. عندما يكون نشطًا ، يرتبط القامع بتسلسل الحمض النووي في بداية المشغل ، ويسمى منطقة المشغل ، ويقمع نسخ المشغل ؛ عندما يكون القامع غير نشط ، يمكن أن يحدث النسخ من الأوبرا. عادةً ما يكون لمنتجات جينات الأوبون وظائف ذات صلة وتشارك في نفس الشبكة التنظيمية.
يوجد أدناه هيكل مشغل بدائية النواة لجينات ترميز البروتين.
