- ยีนคืออะไร?
- ประวัติยีน
- ยีนทำงานอย่างไร?
- ประเภทยีน
- โครงสร้างของยีน
- การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม
- จีโนม
- พันธุวิศวกรรมและยีนบำบัด
เราอธิบายว่ายีนคืออะไร ทำงานอย่างไร โครงสร้างเป็นอย่างไร และจำแนกอย่างไร การจัดการและการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม
ยีนคืออะไร?
ใน ชีววิทยาเป็นที่รู้จักกันในนามยีนถึงหน่วยขั้นต่ำของข้อมูลทางพันธุกรรมที่มี DNA ของ สิ่งมีชีวิต. ยีนทั้งหมดรวมกันเป็นจีโนม กล่าวคือ ข้อมูลทางพันธุกรรมของ สายพันธุ์.
ยีนแต่ละตัวเป็นหน่วยโมเลกุลที่เข้ารหัสผลิตภัณฑ์ที่ทำหน้าที่เฉพาะ เช่น a โปรตีน. ในขณะเดียวกันก็มีหน้าที่ในการส่งข้อมูลดังกล่าวไปยังลูกหลานของสิ่งมีชีวิตนั่นคือมีหน้าที่ในการสืบทอด
ยีนพบได้ในโครโมโซม (ซึ่งจะทำให้ชีวิตใน แกน ของพวกเรา เซลล์). ยีนแต่ละตัวมีตำแหน่งเฉพาะที่เรียกว่า โลคัส, ตามห่วงโซ่ลำดับขนาดมหึมาที่ประกอบขึ้นเป็น ดีเอ็นเอ.
ในอีกทางหนึ่ง ยีนเป็นเพียงส่วนสั้นๆ ของ DNA ซึ่งพบได้ใน โครโมโซม มักจะอยู่ในที่เดียวกันเสมอ เนื่องจากมักเกิดขึ้นเป็นคู่ (เรียกว่าอัลลีล) นั่นหมายความว่าสำหรับยีนเฉพาะแต่ละตัวจะมีอัลลีลอีกตัวหนึ่ง สำเนา
อย่างหลังมีความสำคัญมากใน มรดก เนื่องจากลักษณะทางกายภาพหรือทางสรีรวิทยาบางอย่างอาจมีลักษณะเด่น (มักปรากฏให้เห็น) หรือมีลักษณะด้อย (มักไม่ปรากฏ) ยีนแรกนั้นทรงพลังมากจนยีนหนึ่งของอัลลีลทั้งสองก็เพียงพอที่จะแสดงออก ในขณะที่ยีนหลังต้องการให้อัลลีลทั้งสองเหมือนกันเพื่อที่จะแสดงออก
อย่างไรก็ตาม ข้อมูลทางพันธุกรรม ภาวะถดถอยสามารถสืบทอดได้เนื่องจากบุคคลที่ไม่มียีนเฉพาะสามารถถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้ นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคนที่มีตาสีเข้มมีลูกที่มีตาสว่าง ซึ่งมักจะเหมือนกับปู่ย่าตายายคนหนึ่งของเขา
อย่างที่คุณเห็น ข้อมูลที่มีอยู่ในยีนสามารถกำหนดลักษณะทางกายภาพของเราได้หลายอย่าง เช่น ส่วนสูง สี ของเส้นผม เป็นต้น แต่ก็สามารถทำให้เกิดโรคหรือข้อบกพร่องที่มีมา แต่กำเนิดเช่น trisomy 21 หรือดาวน์ซินโดรม
ประวัติยีน
บิดาแห่งแนวคิดเรื่องมรดกคือนักธรรมชาติวิทยาชาวออสเตรีย - ฮังการีและพระภิกษุ Gregor Johann Mendel (1822-1884) ซึ่งกำหนดในการศึกษาของเขาว่ามีลักษณะเฉพาะที่สืบทอดมาจากรุ่นหนึ่งไปยังอีกรุ่นหนึ่ง
การปรากฏตัวของพวกเขาขึ้นอยู่กับสิ่งที่เขาเรียกว่า "ปัจจัย" และสิ่งที่เรารู้จักในปัจจุบันว่าเป็นยีน เมนเดลสันนิษฐานว่าปัจจัยเหล่านี้ถูกจัดเรียงเป็นเส้นตรงบนโครโมโซมของเซลล์ ซึ่งยังไม่มีการศึกษาในเชิงลึก
อย่างไรก็ตามในปี 1950 ทางและ โครงสร้างดีเอ็นเอในเกลียวคู่อันโด่งดัง ดังนั้น แนวคิดนี้จึงถูกกำหนดว่าปัจจัยเหล่านี้ ซึ่งปัจจุบันเรียกว่า "ยีน" ไม่ได้เป็นเพียงส่วนเข้ารหัสของลำดับดีเอ็นเอ ซึ่งเป็นผลมาจากการสังเคราะห์พอลิเปปไทด์จำเพาะ นั่นคือ ชิ้นส่วนของโปรตีน
ด้วยการค้นพบนี้ พันธุศาสตร์ และก้าวแรกไปสู่มัน ความรู้ และการยักย้ายถ่ายเทของ รหัสพันธุกรรม.
ยีนทำงานอย่างไร?
ยีนทำงานเป็นแม่แบบหรือรูปแบบ (ตามรหัสพันธุกรรม) ซึ่งกำหนดประเภทของ โมเลกุล และที่ที่ควรไปเพื่อประกอบเป็น โมเลกุลใหญ่ มีคุณสมบัติเฉพาะภายในร่างกาย
เมื่อมองในลักษณะนี้ ยีนเป็นส่วนหนึ่งของกลไกการผลิตของชีวิตเอง เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและควบคุมตนเองได้ เนื่องจากส่วนต่างๆ ของ DNA เองทำงานเป็นสัญญาณสำหรับการเริ่มต้น การสิ้นสุด การเพิ่มขึ้น หรือการปิดเสียงของการถอดความเนื้อหาของยีน
ประเภทยีน
ยีนแตกต่างกันไปตามบทบาทเฉพาะในการสังเคราะห์โปรตีน ดังนี้
- ยีนโครงสร้าง ข้อมูลเหล่านั้นที่มีข้อมูลการเข้ารหัส นั่นคือ สิ่งที่สอดคล้องกับชุดของกรดอะมิโนเพื่อสร้างโปรตีนจำเพาะ
- ยีนควบคุม ยีนที่ไม่มีข้อมูลการเข้ารหัส แต่กลับทำหน้าที่ควบคุมและสั่งการแทน จึงกำหนดตำแหน่งเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการถอดรหัสพันธุกรรม หรือทำหน้าที่เฉพาะในระหว่างการถอดความทางพันธุกรรม ไมโทซิส และ ไมโอซิส, หรือ หมายถึง สถานที่ที่ควรจะนำมารวมกัน เอนไซม์ หรือโปรตีนอื่นๆ ในระหว่างการสังเคราะห์
โครงสร้างของยีน
จากมุมมองของโมเลกุล ยีนเป็นมากกว่าลำดับของนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบเป็น DNA หรือ RNA (adenine, guanine, cytosine และ thymine หรือ uracil) คำสั่งซื้อเฉพาะของคุณสอดคล้องกับ a ชุด กรดอะมิโนจำเพาะ เพื่อสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ของหน้าที่จำเพาะ (เช่น โปรตีน)
อย่างไรก็ตาม ยีนประกอบด้วยสองส่วนที่มีหน้าที่ต่างกัน ได้แก่
- เอ็กซอน บริเวณของยีนที่มีการเข้ารหัส DNA นั่นคือลำดับเฉพาะของเบสไนโตรเจนที่ยอมให้โปรตีนถูกสังเคราะห์
- อินตรอน. บริเวณของยีนที่มี DNA ที่ไม่เข้ารหัส กล่าวคือ ไม่มีคำแนะนำในการสังเคราะห์โปรตีน
ยีนอาจมีจำนวนเอ็กซอนและอินตรอนต่างกัน และในบางกรณี เช่นเดียวกับในดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิต โปรคาริโอต (โครงสร้างง่ายกว่าของ ยูคาริโอต) ยีนขาดอินตรอน
การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม
ในระหว่างกระบวนการถอดความข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA และจัดองค์ประกอบใหม่เป็นโปรตีนใหม่ หรือระหว่างขั้นตอนของการทำซ้ำและการจำลองแบบของ DNA ใน การสืบพันธุ์ของเซลล์เป็นไปได้แม้ว่าจะไม่เกิดขึ้นบ่อยนัก แต่สำหรับข้อผิดพลาดที่จะเกิดขึ้น
กรดอะมิโนตัวหนึ่งเข้ามาแทนที่อีกตัวหนึ่งภายในโปรตีน ดังนั้น ขึ้นอยู่กับชนิดของการแทนที่และตำแหน่งในโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีกรดอะมิโนทดแทนอยู่ อาจเป็นความผิดพลาดที่ไม่เป็นอันตราย หรือทำให้เกิดโรค อาการเจ็บป่วย หรือแม้กระทั่ง ประโยชน์ที่คาดไม่ถึง ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นเองประเภทนี้เรียกว่าการกลายพันธุ์
ดิ การกลายพันธุ์ เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและมีบทบาทสำคัญในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและ วิวัฒนาการ. การกลายพันธุ์สามารถทำให้สปีชีส์มีลักษณะที่เหมาะสมกับ ปรับ ดีต่อสิ่งแวดล้อมจึงเป็นที่โปรดปรานของ การคัดเลือกโดยธรรมชาติหรือในทางตรงข้าม มันสามารถให้ลักษณะที่ไม่เอื้ออำนวยและนำไปสู่การสูญพันธุ์ได้
เฉพาะลักษณะทางบวกเหล่านั้นเท่านั้นที่แผ่กระจายไปทั่วสปีชีส์ในขณะที่บุคคลที่ชื่นชอบมีการแพร่พันธุ์มากกว่าลักษณะอื่น ในที่สุดก็ทำให้เกิดสปีชีส์ใหม่
จีโนม
จีโนมคือชุดของยีนทั้งหมดที่มีอยู่ในโครโมโซม นั่นคือจำนวนรวมของข้อมูลทางพันธุกรรมของบุคคลหรือสปีชีส์ที่กำหนด
จีโนมยังเป็น จีโนไทป์นั่นคือการแสดงออกที่มองไม่เห็นและเป็นกรรมพันธุ์ซึ่งส่วนใหญ่ก่อให้เกิดลักษณะทางกายภาพและทางสรีรวิทยา ( ฟีโนไทป์). ที่มาของคำนี้มาจากการรวมกันของ "ยีน" และ "โครโมโซม"
ในเซลล์ดิพลอยด์ (2n) กล่าวคือซึ่งมีโครโมโซมคล้ายคลึงกันเป็นคู่พบจีโนมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตในสำเนาทั้งหมดสองชุดในขณะที่พบเพียงสำเนาเดียวในเซลล์เดี่ยว (n)
อย่างหลังคือกรณีของ gametes หรือเซลล์เพศซึ่งให้ภาระทางพันธุกรรมครึ่งหนึ่งของเซลล์ใหม่ รายบุคคลเสร็จสิ้นด้วย gamete อื่น (ชายและหญิง) เพื่อสร้างบุคคลใหม่ทางพันธุกรรม
พันธุวิศวกรรมและยีนบำบัด
เมื่อการทำงานของยีนเป็นที่รู้จักมากขึ้นเรื่อยๆ จีโนมของทั้งสปีชีส์ก็ถูกถอดรหัสและเครื่องมือทางเทคโนโลยีก็พร้อมที่จะเข้าไปแทรกแซงข้อมูลทางพันธุกรรม
ในปัจจุบัน ทางเลือกทางเทคโนโลยีชีวภาพใหม่เกิดขึ้นแล้ว เช่น พันธุวิศวกรรม (หรือการดัดแปลงพันธุกรรม) และการบำบัดด้วยยีน เพื่อระบุชื่อกรณีที่มีชื่อเสียงสองกรณี
พันธุวิศวกรรมแสวงหา "การเขียนโปรแกรม" ของ สิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตโดยการจัดการ (เพิ่ม ลบ ฯลฯ) รหัสพันธุกรรมของพวกมัน สำหรับสิ่งนี้มันถูกใช้ นาโนเทคโนโลยี หรือบางส่วน ไวรัส ดัดแปลงพันธุกรรม
จึงสามารถหาพันธุ์ได้ สัตว์ หรือ ผัก ด้วยฟีโนไทป์ที่ต้องการ ในการเพาะพันธุ์แบบคัดเลือกรุ่นสุดโต่ง (ซึ่งเราทำกับ สัตว์เลี้ยง). พันธุวิศวกรรมมีบทบาทสำคัญใน อุตสาหกรรมอาหาร, บน ทำนา, ที่ การเลี้ยงวัวฯลฯ
ยีนบำบัดคือ กระบวนการ โจมตีแพทย์สำหรับโรคที่รักษาไม่หายเช่นมะเร็งหรือกรรมพันธุ์เช่น Wiskott-Aldrich Syndrome ประกอบด้วยการแทรกองค์ประกอบในจีโนมของแต่ละบุคคลโดยตรงในเซลล์หรือเนื้อเยื่อ
ตัวอย่างเช่น ในกรณีของเนื้องอก ยีน "การฆ่าตัวตาย" จะถูกนำเข้าสู่เซลล์ที่ผิดปกติซึ่งทำให้พวกมันสลายตัว ส่งผลให้มะเร็งฆ่าตัวเองในขณะที่แพร่พันธุ์ อย่างไรก็ตาม เทคนิคนี้ยังอยู่ในขั้นทดลองและ/หรือขั้นต้น