ยีน (เช่น: jeenz ) มีบทบาทสำคัญในการกำหนดลักษณะทางกายภาพ — รูปลักษณ์ของเรา — และสิ่งอื่น ๆ มากมายเกี่ยวกับเรา สิ่งเหล่านี้มีข้อมูลที่ทำให้คุณเป็นตัวของตัวเองและหน้าตาของคุณ เช่น ผมหยิกหรือผมตรง ขายาวหรือสั้น แม้ว่าคุณจะยิ้มหรือหัวเราะอย่างไร หลายสิ่งหลายอย่างเหล่านี้ถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปสู่อีกรุ่นหนึ่งในครอบครัวโดยยีน
เมื่อจบบทเรียนนี้ คุณจะรู้ว่า
ยีนคือลำดับของนิวคลีโอไทด์ใน DNA หรือ RNA ที่เข้ารหัสการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ยีน ไม่ว่าจะเป็น RNA หรือโปรตีน โครโมโซมประกอบด้วยสายดีเอ็นเอยาวที่มียีนจำนวนมาก โครโมโซมของมนุษย์สามารถมี DNA คู่เบสได้ประมาณ 500 ล้านคู่ โดยมียีนหลายพันตัว
ในทางชีววิทยา ยีนหมายถึงลำดับของนิวคลีโอไทด์ในอาร์เอ็นเอหรือการเข้ารหัส DNA สำหรับโมเลกุลที่มีหน้าที่ ระหว่างการแสดงออกของยีน DNA จะถูกคัดลอกไปยัง RNA ก่อน RNA สามารถทำงานโดยตรงหรืออาจเป็นเทมเพลตระดับกลางสำหรับโปรตีนที่ทำหน้าที่ การถ่ายทอดยีนไปยังลูกหลานของสิ่งมีชีวิตเป็นพื้นฐานของการสืบทอดลักษณะฟีโนไทป์ ยีนเหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นลำดับดีเอ็นเอที่แตกต่างกันซึ่งเรียกว่า จีโนไทป์ จีโนไทป์ร่วมกับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมและพัฒนาการเป็นตัวกำหนดว่าฟีโนไทป์จะเป็นอย่างไร ลักษณะทางชีวภาพส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากโพลียีน (ยีนที่แตกต่างกันจำนวนมาก) และปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม ลักษณะทางพันธุกรรมบางอย่างมองเห็นได้เหมือน สีตา และบางลักษณะไม่เหมือนกับ กรุ๊ปเลือด
เป็นไปได้ที่ยีนจะได้รับการกลายพันธุ์ตามลำดับ สิ่งนี้นำไปสู่ตัวแปรต่าง ๆ ที่เรียกว่า อัลลีล ในประชากร อัลลีลเหล่านี้เข้ารหัสเวอร์ชันที่แตกต่างกันเล็กน้อยของโปรตีนที่ทำให้เกิดลักษณะฟีโนไทป์ ยีนมีวิวัฒนาการอันเป็นผลมาจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติหรือการอยู่รอดของอัลลีลที่เหมาะสมที่สุดและทางพันธุกรรม
นี่คือภาพประกอบที่แสดงถึงเกลียวคู่ของดีเอ็นเอ
สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่เข้ารหัสยีนของพวกมันในสาย DNA ยาว DNA ย่อมาจากกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก ดีเอ็นเอประกอบด้วยสายโซ่ที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยของนิวคลีโอไทด์สี่ประเภท แต่ละประเภทประกอบด้วยน้ำตาลคาร์บอนห้า (2-ดีออกซีไรโบส) กลุ่มฟอสเฟต และหนึ่งในสี่เบส ได้แก่ อะดีนีน ไทมีน ไซโตซีน และกัวนีน
สาย DNA สองสายพันกันเพื่อสร้างเกลียวคู่ของ DNA โดยที่เบสชี้เข้าด้านใน และจับคู่เบสอะดีนีนกับไทมีนและกวานีนกับไซโตซีน ความจำเพาะของการจับคู่เบสเกิดขึ้นเนื่องจากอะดีนีนและไทมีนเรียงตัวกันเพื่อสร้างพันธะไฮโดรเจนสองพันธะ ในทางกลับกัน Cytosine และ guanine ก่อให้เกิดพันธะไฮโดรเจนสามพันธะ เกลียวสองเกลียวในเกลียวคู่ต้องประกอบกันด้วยลำดับเบสที่ตรงกัน โดยที่อะดีนีนของเกลียวหนึ่งถูกจับคู่กับไทมีนของอีกเกลียวหนึ่ง และอื่นๆ
การแสดงออกของยีนที่เข้ารหัสใน DNA เริ่มต้นด้วยการถ่ายทอดยีนเป็น RNA ซึ่งเป็นกรดนิวคลีอิกชนิดที่สองที่มีโมโนเมอร์ทำจากน้ำตาลไรโบสมากกว่าดีออกซีไรโบสเหมือนในดีเอ็นเอ RNA ยังมีเบสยูราซิลแทนที่ไทมีน โมเลกุลอาร์เอ็นเอมีสายเดี่ยวและมีความเสถียรน้อยกว่าดีเอ็นเอ ยีนที่เข้ารหัสโปรตีนประกอบด้วยชุดของลำดับสามนิวคลีโอไทด์ที่เรียกว่าโคดอน รหัสพันธุกรรมระบุการติดต่อระหว่างการแปลโปรตีนระหว่างโคดอนและกรดอะมิโน รหัสพันธุกรรมเกือบจะเหมือนกันสำหรับสิ่งมีชีวิตที่รู้จักทั้งหมด
โครงสร้างของยีนประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่าง ซึ่งลำดับการเข้ารหัสโปรตีนที่เกิดขึ้นจริงมักเป็นเพียงส่วนเล็กๆ ซึ่งรวมถึงบริเวณ DNA ที่ไม่ได้คัดลอกมารวมถึงบริเวณที่ไม่ได้แปลของ RNA
ยีนมีลำดับการควบคุมที่ควบคุมเวลาและตำแหน่งที่การแสดงออกเกิดขึ้นสำหรับบริเวณที่กำหนดรหัสโปรตีน ขั้นแรก ยีนต้องการ ลำดับโปรโมเตอร์ โปรโมเตอร์ได้รับการยอมรับและผูกพันโดย ปัจจัยการถอดรหัส ที่รับสมัครและช่วยให้ RNA polymerase ผูกมัดกับภูมิภาคเพื่อเริ่มการถอดรหัส การรับรู้มักจะเกิดขึ้นเป็น ลำดับฉันทามติ เช่นกล่องทาทา ยีนสามารถมีโปรโมเตอร์ได้มากกว่าหนึ่งตัว ส่งผลให้มีสาร RNA ของผู้ส่งสาร (mRNA) ที่แตกต่างกันออกไปว่าพวกมันขยายออกไปได้ไกลแค่ไหนในปลาย 5' ยีนที่มีการถ่ายทอดเสียงสูงมีลำดับโปรโมเตอร์ที่ "แข็งแกร่ง" และยีนอื่นๆ มีโปรโมเตอร์ที่ "อ่อนแอ" ซึ่งก่อให้เกิดความสัมพันธ์ที่อ่อนแอกับปัจจัยการถอดรหัสและเริ่มการถอดรหัสไม่บ่อยนัก บริเวณโปรโมเตอร์ของยูคาริโอตนั้นซับซ้อนและระบุได้ยากกว่าโปรคาริโอตโปรคาริโอต
สารเพิ่มประสิทธิภาพ เพิ่มการถอดรหัสโดยการผูกโปรตีนกระตุ้นซึ่งจะช่วยคัดเลือก RNA polymerase ให้กับโปรโมเตอร์ ในทางกลับกัน ตัวเก็บเสียง จะจับกับโปรตีนที่กดทับและทำให้ DNA พร้อมใช้งานสำหรับ RNA polymerase น้อยลง pre-mRNA ที่ถอดความแล้วประกอบด้วย บริเวณที่ไม่ได้แปล ที่ปลายทั้งสองซึ่งมีไซต์การจับไรโบโซม เทอร์มิเนเตอร์ และโคดอนเริ่มต้นและหยุด นอกจากนี้ยูคาริโอส่วนใหญ่มี introns แปลซึ่งจะถูกลบออกก่อน exons แปลง ลำดับที่ปลายอิน ตรอนจะ กำหนดตำแหน่งประกบเพื่อสร้าง mRNA ที่โตเต็มที่สุดท้ายซึ่งเข้ารหัสโปรตีนหรือผลิตภัณฑ์อาร์เอ็นเอ
ด้านล่างเป็นโครงสร้างของยีนเข้ารหัสโปรตีนยูคาริโอต
ยีนโปรคาริโอตจำนวนมากถูกจัดระเบียบเป็นโอเปอ รอน โดย มีลำดับการเข้ารหัสโปรตีนหลายลำดับซึ่งคัดลอกมาจากหน่วย ยีนในโอเปอรอนถูกคัดลอกเป็น mRNA ต่อเนื่อง เรียกว่า polycistronic mRNA ในบริบทนี้ คำว่า cistron เทียบเท่ากับยีน การถอดความของ mRNA ของโอเปอรอนมักถูกควบคุมโดยตัวยับยั้งที่สามารถเกิดขึ้นได้ในสถานะใช้งานหรือไม่ใช้งานขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของสารที่จำเพาะ เมื่อเปิดใช้งาน ตัวยับยั้งจะจับกับลำดับดีเอ็นเอที่จุดเริ่มต้นของโอเปอเรเตอร์ ซึ่งเรียกว่าบริเวณโอเปอเรเตอร์ และยับยั้งการถอดความของโอเปอรอน เมื่อตัวยับยั้งไม่ได้ใช้งานการถอดรหัสของโอเปอเรเตอร์สามารถเกิดขึ้นได้ ผลิตภัณฑ์ของยีนโอเปอรอนมักมีหน้าที่ที่เกี่ยวข้องและเกี่ยวข้องกับเครือข่ายการกำกับดูแลเดียวกัน
ด้านล่างนี้คือโครงสร้างของโปรคาริโอตโอเปอรอนของยีนเข้ารหัสโปรตีน
