Skip to main content
Global

9.3: גנים לאורך הכרומוזומים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208366

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    הגנום מחולק בדרך כלל לכרומוזומים, שהם מולקולות DNA מובחנות יחד עם כל שאר המולקולות המתחברות אליהם בתא. מולקולות קשורות אלה, בעיקר חלבונים, מעורבות בארגון ה- DNA, זיהוי גנים ויזום או עיכוב הביטוי שלהם. לאורגניזם יכול להיות כרומוזום אחד או רבים. לכל כרומוזום יש רצף ייחודי וגנים ספציפיים מאורגנים באותו סדר לאורך כרומוזום מסוים. לדוגמה, לכרומוזום 4 שלך יהיו אותם גנים באותו רצף לאורכו כמו אלה של כל (או לפחות הרוב המכריע) של האנשים שפגשת אי פעם. ההבדל הוא שסביר להניח שיהיו לך גרסאות שונות של הגנים האלה, אללים שונים. לאור זה, רוב האורגניזמים המקרוסקופיים (כולל בני אדם) הם דיפלואידים ולכן יש להם שני עותקים של כל כרומוזום, למעט הכרומוזומים שקובעים מין, כרומוזומי X ו- Y בבני אדם. אז אולי יש לך שני אללים שונים לכל גן מסוים. לרוב הבדלי הרצף הללו לא תהיה השפעה ניכרת על התהליכים המולקולריים, הפיזיולוגיים או ההתנהגותיים שלך. עם זאת, לחלקם תהיה השפעה, ואלה מהווים בסיס להבדלים גנטיים בין אורגניזמים. עם זאת, ההשפעות שלהם יושפעו משאר הגנום שלך, כך שלרוב התכונות אין קשר פשוט בין גנוטיפ לפנוטיפ.

    בבני אדם, רק ~ 5% מכלל ה- DNA הגנומי מעורב בקידוד פוליפפטידים. קשה יותר להעריך את כמות ה-DNA המשמשת לוויסות ביטוי גנים, אך ברור שהרבה מהגנום (כולל 50% הכוללים טרנספוזונים מתים) אינו מתפקד ישירות. עם זאת, ארגון גנים יכול להיות מורכב למדי. אנו יכולים לראות דוגמה למורכבות זו על ידי התבוננות באורגניזמים עם גנום "יעיל" יותר. בעוד שלבני אדם יש כ -25,000 גנים בכ -3.2 x 10 9 זוגות בסיס של DNA (כ -1 גן לכל 128,000 זוגות בסיס של DNA), הכרומוזום המעגלי היחיד של החיידק אי - קולי (זן K-12) מכיל 4,377 גנים ב -4,639,221 זוגות בסיסים של DNA, מתוכם 4,290 מקודדים לפוליפפטידים והשאר RNAs 261. זה בערך גן אחד לכל 1000 זוגות בסיסים של DNA.

    בפרוקריוטים ובאוקריוטים, גנים יכולים להיות ממוקמים על כל אחד מהגדילים של מולקולת ה-DNA, המכונה בדרך כלל (באופן שרירותי) גדילי "+" ו-"-" של המולקולה. בהתחשב בכך שהגדילים הם אנטי מקבילים, גן על גדיל "+" פועל בכיוון ההפוך מגן על גדיל "-". אנו יכולים להמחיש מצב זה באמצעות euryarchaea פיקרופילוס טורידוס. אורגניזם ארכאי זה יכול לגדול בתנאים קיצוניים, סביב pH 0 ועד ~ 65 מעלות צלזיוס הגנום שלו הוא 1,545,900 זוגות בסיסים של DNA באורך והוא מקודד 1,535 פוליפפטידים (מסגרות קריאה פתוחות), המופצים באופן שווה למדי על גדילי + ו- 262.

    בעוד שרוב הגנים הפרוקריוטים ממוקמים בתוך כרומוזום מעגלי מרכזי יחיד, המצב מסובך על ידי נוכחותן של מולקולות DNA מעגליות נפרדות וקטנות יותר המכונות פלסמידים. בניגוד לכרומוזום של האורגניזם, ניתן להשיג או לאבד פלסמידים (בדרך כלל). עם זאת, מכיוון שפלסמידים מכילים גנים, ייתכן שאורגניזם יהיה תלוי או מכור לפלסמיד. לדוגמה, פלסמיד יכול לשאת גן שהופך את המארח שלו לעמיד לאנטיביוטיקה מסוימת. בהתחשב בכך שרוב האנטיביוטיקה מקורה כמולקולות המיוצרות על ידי אורגניזם אחד כדי להרוג או לעכב את צמיחתם של אחרים, אם אורגניזם חי בנוכחות אנטיביוטיקה, אובדן פלסמיד המכיל את הגן המתאים לעמידות לאנטיביוטיקה יהיה קטלני. לחלופין, פלסמידים יכולים לפעול באנוכיות. לדוגמה, נניח שפלסמיד נושא את הגנים המקודדים ל"מודול התמכרות "(עליו דנו בעבר.) כאשר הפלסמיד קיים נוצרים גם רעלן וגם אנטי רעלן. עם זאת, אם הפלסמיד הולך לאיבוד, הסינתזה של האנטי-רעלן הבלתי יציב נפסקת, בעוד שהרעלן היציב נמשך, הופך לפעיל (ללא עכבות) והורג את המארח. כפי שאתה יכול להתחיל לחשוד, המורכבות האקולוגית של פלסמידים והמארחים שלהם אינם פשוטים.

    בדומה לכרומוזום המארח לפלסמידים יש רצף "מקור שכפול" משלהם הנדרש לתחילת סינתזת ה- DNA; זה מאפשר להם לשכפל ללא תלות בכרומוזום הראשי. ניתן להעביר פלסמידים מתא לתא או כאשר התא מתחלק (העברה אנכית) או בין תאים "לא קשורים" באמצעות מה שמכונה שידור אופקי. אם אתה חושב על הניסויים של גריפית 'בדלקת ריאות, היכולת של ה-DNA מחיידקים מתים מסוג S להפוך חיידקים מסוג R (ולהפוך אותם לפתוגניים) היא דוגמה להעברה אופקית.

    תורמים וייחוסים