Классификация генов - Перспективная наука геномика
Существует несколько классификаций генов. Большинство ученых придерживается двух приведенных ниже классификаций. Первая постулирует о наличии двух типов генов.
Гены "домашнего хозяйства" (house-keeping genes);
Гены "роскоши".
Гены "домашнего хозяйства постоянно находятся в активном состоянии. Их активность в малой степени зависти от состояния внешней среды (организма), т. е. практически не регулируется. Эти гены кодируют белки-ферменты, которые принимают участие в жизненно важных для клетки метаболических процессах. Например, таких как гликолиз, цепь передачи электронов, синтез ДНК, аминокислот и т. д. В сущности, эти гены полностью обеспечивают жизнедеятельность клетки.
Гены "роскоши" контролируют строго специализированные, специфические функции клетки. Эти гены контролируют белки, которые обеспечивают функционирование физиологических систем организма - его защитных свойств, процессов дыхания, выделения, кровоснабжения, пищеварения и т. д.). К таким генам относятся гены, контролирующие синтез гемоглобина, иммуноглобулина и др. В отличии от генов "домашнего хозяйства" "гены роскоши" находятся под жестким контролем организма и имеют сложный аппарат регуляции.
Вторая классификация генов предусматривает наличие двух типов генов:
Структурные гены;
Регуляторные гены.
Оба типа генов транскрибируют различные типы РНК.
Структурные гены Все структурные гены транскрибируют несколько видов РНК - информационная РНК, транспортная РНК( тРНК),рибосомальная РНК (рРНК) и т. д. В зависимости от типа синтезируемых (или транскрибируемых) на них РНК они подразделяются на:
Гены, на которых синтезируется иРНК. Таких генов около 30 тысяч. Именно эти гены несут информацию о последовательности аминокислот в полипептиде. Многие из них уникальные. Однако есть гены имеющие копии. Как правило, число копий не превышает двух.
Гены, с которых транскрибируется тРНК. Эти гены не несут информацию о структуре белка. Их функция заключается в синтезе достаточного количества тРНК способных обеспечить транспорт аминокислот в рибосомы для синтеза белка. Число индивидуальных тРНК - около 50. Столько же и типов генов, кодирующих тРНК. Однако, общее число генов тРНК значительно больше. Это связано с тем, что каждый ген, кодирующий тРНК, представлен не в одном экземпляре, а повторяется множество число раз.
Гены, с которых транскрибируются рРНК. Эти гены, также как и предыдущие, не кодируют структуру полипептида, а синтезируют несколько разновидностей РНК (на генах эукариот синтезируется три разновидности РНК). Однако число генов, кодирующих рРНК, намного больше трех. Как и в предыдущем случае, это связано с высокой повторяемостью каждого типа гена.
Все три типа гена объединяет одно - все они являются активными участниками синтеза белка.
В настоящее время в геноме человека насчитывается примерно 30 тысяч структурных генов. Длина всей ДНК в клетке человека примерно 1,5 метра, ДНК всех генов в ней занимает всего 3 - 10 %. Остальную часть ДНК составляет протеин-некодирующие гены или по-другому регуляторные гены. В одну группу эти гены объединяет то, что они регулируют активность структурных генов. Пока нет общепризнанной классификации этих генов, но можно выделить:
Гены, с которых транскрибируются регуляторные РНК. Они не принимают непосредственного участия в синтезе белка, а регулируют отдельные стороны этого процесса (транскрипцию, процессинг и т. д.). Так, например, относительно недавно открыт новый класс регуляторных РНК, которые назвали - малые ядерные РНК (мяРНК). Эти РНК имеют небольшой молекулярный вес, их несколько десятков, но и с каждым годом открываются новые. Удивительным оказалось то, что мяРНК обладают ферментативной активностью и принимают участие в разнообразных генетических процессах, например в процессе созревания РНК. Как ферменты они получили название - рибозимы.
Так выяснено, что РНК транскрибируемая с гена Н19 влияет на злокачественное перерождение клеток. А РНК синтезируемая на гене HFF участвует в метаболизме железа. В последнем случае интересно то, что РНК синтезируется одновременно на обеих нитях гена (на смысловой и антисмысловой). Рибозим, синтезированный на смысловой нити, регулирует синтез мРНК, которая транскрибируется с противоположной (антисмысловой) нити.
Гены, которые несут информацию о структуре регуляторного белка. На них транскрибируется иРНК. Этим они похожи на структурные гены. Однако, есть одно существенное отличие - на этих генах кодируется информация о регуляторномбелке, который принимает участие в регуляции активности различных генетических процессов (транскрипции, трансляции, репликации, репарации и т. д.) протекающих в клетке. Эти белки способны взаимодействовать с регуляторными областями ДНК (например с оператором) или связываться с РНК - или ДНК-полимеразой. Белки носят различные название, например факторы транскрипции, трансляции, терминации и др.
Участки гена, на которые садятся регуляторные белки. Например, к таким генам они относят промотор (на нем осаждается РНК-полимераза), оператор (на нем осаждаются регуляторные белки), терминатор (в некоторых случаях на нем осаждается белки прекращающие синтез иРНК) и т. д.Сразу же отметим, что последний тип генов не подходит под классификацию генов Сингера М. и Берга П. (1998). И вопрос, считать ли такие последовательности ДНК генами, остается открытым. Некоторые авторы относят такие последовательности к "регуляторным зонам". Мы так же будем придерживаться этого положения.
Наука геномика изучает геном в разных направлениях:
Структурная геномика занимается секвенированием геномов, выделение и изучением генов
Сравнительная геномика изучает сходства и различия в организации геномов разных организмов с целью выяснения общих закономерностей их строения и функционирования.
Функциональная геномика необходима для изучение геномов с целью определения биологической функции всех генов и их продуктов, а также взаимодействий между генами.
Экологическая геномика изучает изменения генома в процессе приспособления организма факторам среды;
Метагеномика изучает геном микроорганизмов из природных выборок, биопленок и также исследует палеогеномные остатков вымерших животных.
Рассмотрим методы структурной геномики.
Похожие статьи
-
Понятие ген - Перспективная наука геномика
Структурной и функциональной единицей генома является ген. Ген контролирует развитие определенного признака или свойства организма. Совокупность генов...
-
Введение - Перспективная наука геномика
В конце ХХ века началось интенсивное развитие молекулярной биологии, что создало предпосылки для планомерного изучения структуры геномов разных видов...
-
Метод Сэнгера - Перспективная наука геномика
Второй метод, наиболее известный и популярный, разработанн Сэнгером и носящий его имя, основан не на химическом, а на ферментативном подходе. Cэнгер...
-
Заключение - Перспективная наука геномика
Благодаря тому, что генетический код универсален и все живые организмы способны расшифровывать генетическую информацию других организмов и осуществлять...
-
Поствакцинационный иммунитет - иммунитет, который развивается после введения вакцины. Вакцинация не всегда бывает эффективной. Вакцины теряют свои...
-
Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) - Перспективная наука геномика
В 1985 году К. Мюллис с сотрудниками разработали метод клонирования последовательностей ДНК in vitro, который получил название полимеразной цепной...
-
Метод гибридизации - Перспективная наука геномика
Гибридизация - метод выделения специфических последовательностей нуклеотидов. При нагревании водного раствора ДНК до 100оС и доведения рН до 13...
-
Энергия - Естествознание - единая наука о природе
Земля планета солнечной энергии. "Живая сила" Лейбница. Основы термодинамики. Энтропия. Демон Максвела. На нашей планете основным источником энергии...
-
Научное познание: структура и методы - Естествознание - единая наука о природе
Структура научного познания Понятие метода и методологии (и границы научного метода) Классификация методов научного познания Главное назначение научной...
-
Патология. Факторы риска. Профилактика - Естествознание - единая наука о природе
Научное познание материя человек В результате механических, физических, химических, биологических, а для человека и психических воздействий на живой...
-
Форма этих организмов удлиненно-веретенообразная или нитевидная. Кожно-мускульный мешок состоит из многослойной, плотной, эластичной и нерастяжимой...
-
Альтруизм в отношении со своими соплеменниками - Естествознание - единая наука о природе
Слияние отдельных групп в более крупные объединения для выполнения ряда важнейших функций: охрана, охота, земледелие, то есть формирования общественных...
-
В многоклеточном организме все сложные проявления жизни возникают в результате координированной активности составляющих его клеток. Задача цитолога -...
-
Введение - Неклассическая наука и ее концептуальные основы
Если проследить развитие науки в западноевропейской культуре, начиная с XVI в. - времени становления классической науки, то можно увидеть изменения...
-
Онкогенные вирусы. классификация - Частная микробиология
РНК-содержащие: семейство Retroviridae. ДНК-содержащие: семейства Papillomaviridae, Polyomaviridae, Adenoviridae 12, 18, 31, Hepadnaviridae,...
-
- Валлеровское перерождение (реакция на пересечение нерва) - Атрофия и дегенерация аксона (аксонопатия) - Сегментарная демиелинизация (миелинопатия)...
-
Наука о паразитических простейших - возбудителях болезней человека, носит название медицинская протозоология. Морфологическая характеристика. Тело...
-
Теория оперона - Регуляция экспрессии генов у прокариот
На основании генетических исследований индукции в-галактозидазы, участвующей в клетках E. coli, в гидролитическом расщеплении лактозы, Франсуа Жакоб и...
-
Происхождение человека - Биология как естественная наука
Происхождение человека является одной из фундаментальных переменных проблем современного научного познания. Долгое время существовал традиционный подход...
-
Эволюционная биология. История эволюционного учения - Биология как естественная наука
Эволюционная биология - раздел биологии, изучающий происхождение видов от общих предков, наследственность и изменчивость их признаков, размножение и...
-
Современная биология и физико-химические методы - Биология как естественная наука
На протяжении всей истории развития биологии физические и химические методы были важнейшим инструментом исследования биологических явлений и процессов...
-
Предпосылки к естественной классификации - Эволюция состава организмов
Человечество вообще любит систематизировать полученные знания. Вернее, это диктуется необходимостью, поскольку лишь классификация тех или иных фактов и...
-
Наука как основной фактор ноосферы - Концепция ноосферы и ее научный статус
Необычен подход В. И. Вернадского к науке. Он ее рассматривал как геологическую и историческую силу, изменяющую биосферу и жизнь человечества. Она...
-
Физика как наука, цели, задачи и методы исследования - Физическая картина мира
Физика - наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи, а также законы ее...
-
Медицинская геномика - Геном человека
В Соединенных Штатах болезни и другие аномальные состояния, которые вызываются мутантными аллелями одиночных генов, встречаются примерно у одного из 100...
-
В тонкой кишке человека паразитирует единственный вид простейших - лямблия Lamblia intestinalis (кл. Жгутиковые) - возбудитель лямблиоза, которым чаще...
-
Классификация мутаций - Мутация
1. По способу возникновения. Различают спонтанные и индуцированные мутации Спонтанные происходят в природе крайне редко с частотой 1-100 на миллион...
-
Классификация (подробнее о некоторых из простейших), Жгутиковые - Характеристика простейших
Жгутиковые Жгутиковые -- жизненная форма протистов. Используют жгутики для локомоции или создания токов воды, приносящих пищу. Среди жгутиконосцев много...
-
Важной закономерностью развития науки принято считать единство процессов дифференциации и интеграции научного знания. Современную науку недаром называют...
-
Классификация основных витаминов - Витамины и их значение
Витамин В1 (Тиамин) играет первостепенную роль в обмене углеводов: чем выше уровень их потребления, тем больше требуется тиамина. При отсутствии его...
-
Естествознание на современном этапе - Естествознание - единая наука о природе
(современное естествознание) Современная наука ведет свой отчет с 10-20-х гг. ХХ в. Для нее характерна ассоциация математических, гуманитарных и...
-
Биология и ее предмет. История биологии - Биология как естественная наука
Биология (от греч. bios - жизнь, logos - наука) - наука о жизни, об общих закономерностях существования и развития живых существ. Предметом ее изучения...
-
Неклассическая наука - Неклассическая наука и ее концептуальные основы
Начиная с Маха, концепции классического знания ставятся под сомнение: в самом ли деле знание есть точная копия реальности? Возникли вопросы, в результате...
-
Ген. Взаимосвязь между геном и признаком - Биосинтез белков. Ген и его роль в синтезе белков
Долгое время ген рассматривали как минимальную часть наследственного материала (генома), обеспечивающую развитие определенного признака у организмов...
-
Введение - Биосинтез белков. Ген и его роль в синтезе белков
Способность клеток поддерживать высокую упорядоченность своей организации в хаотичной Вселенной зависит от генетической информации, которая реализуется,...
-
Классификация факторов внешней среды и их нормирование - Здоровье человека
Классификация факторов внешней среды Основные факторы внешней среды, воздействующие па поведение организации, могут быть разделены па четыре категории:...
-
Как изолированные, так и сочетанные поражения опдъязычного нерва встречаются очень редко. Основные виды невропатии, чаще являющейся компрессионной, можно...
-
Кохлеарные и вестибулярные невропатии - Классификация заболеваний периферической нервной системы
Кохлеарные и вестибулярные порции VIII нерва изолированно или совместно вовлекаются в процесс при воспалительных, травматических и других процессах в...
-
Представление о сущности жизни в истории науки - Материальная сущность жизни
Исторически сложились две противоположные точки зрения по вопросу о сущности жизни. По философским понятиям их можно оценить как материалистическую и...
-
Биосинтез белка - Этические принципы научных исследований
Проходит в рибосоме, к которой подходит и-РНК, прикрепляется в функциональной зоне рибосомы. Одновременно в рибосоме помещается 2 триплета и-РНК. В...
Классификация генов - Перспективная наука геномика