Gena definitia actuala
Reprezinta
un segment din molecula de ADN (cromozomial sau mitocondrial)
sau ARN (la retrovirusuri) ce detine informatia genetica necesara
sintezei unui polipeptid.
Gena - definitia
Def. dupa Merriam Webster Online Dictionary: O secventa
specifica de nucleotide ADN sau ARN, care de obicei este localizata
pe un cromozom si care este unitatea functionala de ereditate, ce
controleaza transmiterea si expresia unui caracter specificand
structura unui polipeptid particular iar uneori, in mod special, a
unei proteine sau regland functia altor componente
informationale/genetice.
Gena - definitie In
1909 Wilhelm Johannsen, un biolog danez, stabileste terminologia
fundamentala geneticii: genele sunt unitati ereditare particulare;
genotipul este constitutia genetica a unui organism; fenotipul este
reprezentat de totalitatea caracteristicilor
mostenite/ereditare.
Gena -definitie In
1941 Beadle si Tatum prin experimentele lor rasplatite cu un
Nobel - au reluat o teorie mai veche (1901), dar ignorata, a lui
Archibald Garrod: O gena specifica producerea unei enzime
http://www.genomenewsnetwork.org/resources/timeline/1941_Beadle_Tatum.php
Gena - definitie Biologia
moleculara moderna a condus la modificarea ipotezei: o gena - o
enzima , in o gena - un polipeptid. Motivele pentru aceasta sunt:
A. Proteinele pot fi alcatuite din mai multe polipeptide; B. O gena
poate fi citita de mai multe ori; astfel o gena poate codifica mai
multe polipeptide (identice sau nu).
Gena - definitie Dar
genele codifica nu numai polipeptide, ci si ARNuri functionale,
precum ARNr, ARNt sau chiar XIST-ARN. De aceea este considerata
astazi mai corecta definitia urmatoare: Gena este un segment
cromozomial raspunzator de formare unui anumit produs
functional.
Particularitatiile genei dupa Thomas Hunt Morgan
E unitatea de functie (cistron), cu localizare pe cromozom,
avand rol in determinismul genetic prin exprimarea fenotipica a
unui caracter E unitatea de recombinare (recon),deoarece prin
procesul de crossing-over, genele alelomorfe (gene cu acelasi locus
si functie genetica pe cromozomii omologi) isi inverseaza pozitia,
diversificand si amplificand genotipul indivizilor din populatie E
unitatea de mutatie (muton) deoarece reprezinta segmentul din
cromozom, care modificindu-si structura genetica da nastere la
forme alelice cu aparitia de structuri proteice si caractere
noi
Gena - definitie Reconul
si mutonul sunt insa mai mici decat cistronul! Daca cistronul se
suprapune notiunii de gena, astazi se cunoaste faptul ca unitatea
de recombinare cat si cea mutationala pot fi uneori reprezentate de
o singura baza azotata fiind deci cu mult mai mici decat
gena!(medical-dictionary.thefreedictionary.com)
Gena
ocupa o pozitie si un spatiu pe cromozom denumit LOCUS au
dispozitie liniara si continua pe cromozom fiind strict delimitate
functionalde pe acelasi cromozom sunt dispuse nlnuit (linkage
genic) si se transmit grupat
Genele
Genele
Gena in mozaic Organizarea
genei este diferita la eucariote fata de procariote eucariote
informatia genetica nu este continua
La
Caracterul
discontinuu este dat de alternanta de exoni/introni
Exonul Este
o regiune intragenica exprimata fenotipic Sunt secvente
transcrise in ARNm precursor si pastrate in ARNm matur E format
dintr-o secventa ADN care codifica o parte (domeniu) a unui lant
polipeptidic Are intre 100-300pb
Numarul exonilor variaza de la o gena la alta (intre 2 si mai
mult de 50), precum si la organisme diferite Nu este obligatoriu ca
exonii sa fie intotdeauna parti codante ale genei (desi sunt
prezenti in ARNm matur, informatia genetica nu este transcrisa in
structura proteinei; ex. Exonul 1 in gena pentru insulina)Recent
s-a constat ca gene diferite pot avea unul sau mai multi exoni
identici, in consecinta, diferite proteine complexe, nenrudite, pot
avea unele domenii identice Au rol informational
Intronul
Este secventa interpusa intre exoni care reprezinta regiunea
intragenica necodificatoare Sunt secvente necodante, transcrise
initial in ARNm precursor, dar decupate precis si indepartate
ulterior din ARNm matur (proces de maturare/matisare/splicing)
Majoritatea intronilor incep cu dinucleotidele (5)GT si se termina
cu AG(3); aceste perechi de nucleotide au rolul unor semnale pentru
decuparea precisa a intronilor
Marimea intronilor este variabila, neconcordanta cu cea a
exonilor; frecvent este mult mai mare decat exonul (65-100000 pb)
Numarul intronilor este cu unul mai mic decat cel al exonilor din
gena respectiva, deoarece orice gena incepe cu un exon. Pot lipsi
in unele gene ( ex. Genele pentru histone, angiotensina, receptori
adrenergici, ADN mitocondrial) Au rol spatiator Maresc rata de
recombinare a exonilor prin rearanjamente posttrancriptionale ale
genei (matisare alternativa)
Proprietatile genelor Specificitatea
genei Penetranta genei:completa/incompleta Expresivitatea genei
Poligenia Pleiotropia (polifenia)
Specificitatea Este
determinata de ordonarea particulara a nucleotidelor, care o
structureaza biochimic, ca dimensiune si functie genetica
Specificitatea confera unei gene (alele = forma alternativa a unei
gene) capacitatea de controla strict sinteza unui polipeptid
Specificitatea Fiecare
gena codifica alt polipeptid Astfel gena -globinei specifica
lantul de -globin din alcatuirea hemoglobinei, iar gena huntingtina
codifica proteina cu acelasi nume.
Penetrana Reprezinta
frecventa indivizilor dintr-o populatie la care s-a exprimat
fenotipic caracterul controlat de o gena (autozomal dominanta).
Defineste probabilitatea unei gene mutante de a se manifesta
fenotipic (indiferent de intensitate) Este o notiune cantitativa de
tipul totul sau nimic
Multe gene au penetranta COMPLETA, adica se manifesta ori de
cite ori exista in genotip
Exista si gene care au penetranta INCOMPLETA, sau redusa. In
aceste cazuri, unele persoane poseda gena anormala, care nu se
exprima fenotipic, dar care se transmite la urmasi, unde se poate
exprima. Cauzele penetrantei incomplete nu sunt clare dar se
discuta efectul antagonic al unor gene/factori de mediu.
Penetranta
De exemplu, mutatiile genei responsibila de boala Huntington au
95% penetranta, deoarece 5% dintre purtatorii genei/alelei
(autosomal dominante) care provoaca b.
Huntington nu o dezvolta, in timp ce 95% se imbolnavesc.
Penetranta = numarul persoanelor ce exprima caracterul autosomal
dominant raportate la numarul total (homozigoti +
heterozigoti) de persoane purtatoarele ale genei in
aceapopulatie
Boli cu penetranta redusa/incompleta:
Camptodactilia (flexia fixa a degetelor) Anoftalmia
Microftalmia
In acest arbore genealogic segrega o gena cu transmitere
autozomal dominanta (= apare in fiecare generatie si se transmite
independent de sexul persoanei);
Expresivitatea
Reprezinta gradul (intensitatea sau severitatea) de manifestare
clinica (fenotipica) a unei gene mutante la bolnavii din aceeasi
familie sau dintro populatie. Spre deosebire de penetranta,
expresivitatea este o notiune calitativa. Poate interesa spectrul
anomaliilor, vrsta de debut a bolii sau a unor elemente componente,
severitatea.
Ex. de expresivitate variabila este alela pentru polidactilie la
om (indivizii purtatori pot prezenta hexadactilie numai la mini,
sau numai la picioare, sau la toate membrele, sau doar bonturi
digitale la un membru.
Poligenia
Reprezinta fenomenul prin care anumite caractere fenotipice
complexe (normale/anormale) sunt produse prin actiunea mai multor
gene ne-alele (situate pe loci diferiti), care au efecte
cantitative mici si nsumate In acest caz abaterea de la regula o
genaun caracter, este aparenta, deoarece fiecare gena determina o
parte din caracterul final
Nr. de gene care participa la realizarea caracterului respectiv
variaza de la o persoana la alta, si de aceea distribuia
caracterului in populatie corespunde unei curbe de tip
GausianGenele care produc caracterul actioneaza independent unele
de altele ( nu exista relatii tipice de dominanta, recesivitate,
epistazie) Expresia fenotipica a genelor poate fi influentata si de
factorii de mediu (poarta denumirea de caracter multifactorial; ex.
Talie, tensiune arteriala, inteligenta)
Pleiotropie (polifenie) Reprezinta
fenomenul prin care o singura gena (dominanta) sau o pereche de
gene recesive produc efecte fenotipice diverse in mai multe sisteme
de organe si funcii
Ex.
Sd.Marfan caracterizat prin 3 categorii de semne: 1)Modificari
scheletice: membre lungi, degete lungi si fine (arahnodactilie),
hiperlaxitate articulara, cifoza/scolioza, piept excavat,
etc.2)Modificari oculare: subluxatie/ectopie de cristalin,
miopie/hipermetropie forte, etc. 3)Modificari cardiovasculare:
anevrisme de aorta, prolaps de valva mitrala
Toate
aceste modificari se datoreaza unei singure mutatii genice ce se
transmite autozomal dominant. Mutatia determina un defect in
structura primara a fibrilinei (componenta majora a tesutului
conjunctiv) acest caz legatura dintre mutatia genica si
manifestarile clinice este evidenta si vorbim de PLEIOTROPIE
RELAIONAL
In
Dar
in majoritatea afectiunilor pleiotrope aceasta legatura nu este
intotdeauna evidenta si vorbim de PLEIOTROPIE NERELAIONALex. Sd.
Bardet-Biedl (datorat unei mutatii recesive a unei perechi de gene
alele), caracterizat prin: polidactilie, obezitate, surditate,
hipogonadism, disfunctie renala, retinita pigmentara, retard
mental.
commons.wikimedia.org/wiki/File:BBS_Organs.jpg
Tipuri de gene Gene
domestice (comune,ubicuitare, house-keeping) Gene specifice Gene
candidate Pseudogene Gene egoiste
Gene house-keeping
Sunt un grup restrans de gene ce codifica proteine ubicuitare,
indispensabile funciior celulare (sinteza proteica, producerea de
energie) Reprezinta 1/5 din numarul total de gene la om, si peste
90% din genele exprimate in orice tip celular Sunt bogate in
secvente GC, deci formeaza eucromatina Transcrierea lor este
continua dar la un nivel scazut Nu au in componenta lor secventa
-TATAPromotorul este alcatuit din una sau mai multe secvente de tip
GC box; situsuri la care se fixeaza un factor special de iniiere a
transcripiei (Sp1)
Gene specifice
Circa 4/5 din genele umane au o expresie limitata spatial sau
temporal Limitare spatial= st la baza diferentierii sau
specializarii celulare=exprimare specifica in anumite tesuturi (ex.
Muscular, neuronal); in anumite linii celulare (ex. Celule derivate
din creasta neurala) Limitare temporala=expresia unor gene in
anumite stadii ale dezvoltarii organismului (ex.tipuri de Hb
normale)
Gene candidate
Sunt genele suspectate de a fi responsabile de anumite boli
ereditare Acestea pot fi monofactoriale (boala fiind determinanta
de o gena ce comporta o anomalie proteica ex.nanism hipofizar det.
de gena care controleaza sinteza somathormonului) sau poligenice Ca
urmare trebuie stabilit in ce masura o gena este candidata in
afectiunea respectiva
Pseudogene
Sunt gene care si-au pierdut functia iniial Se noteza cu litera
greceasca psi- Au aparut prin duplicarea unor gene originale sau
prin revers transcriptie, sau fragmentele de gene ce apar prin
deletii sau recombinari ale genei iniiale Sunt nefuncionale
datorita unei alterari a structurii lor (absenta codon initiator,
exces de codoni nonsens,absenta regiunii promotor) Ex. -Gena NF1
(neurofibromatoza tip I) are cel putin 11 pseudogene -Gena PKD1
(boala polichistica renala a adultului) are 3 fragmente de gena, a
circa 70% din gena normala
Gene egoiste Sunt
secvente din structura ADN-ului care au numai functia de
replicare semiconservativa La om 10-20% din ADN reprezinta genele
active, restul de 80-90% ar reprezenta ADN-ul nefuctional alcatuit
din gene egoiste Nu servesc organismului sau celulei Ele sunt
secvete care se repeta de mai multe ori intr-o molecula de ADN
Linearitatea genelor in cromozomi Experimentul Yanofski
Genele
au o dispozitie lineara in cromozomi Experimentul are la baza
procedeul de suprimare prin acoperire Cu un fascicul de Rx s-a
distrus punctiform molecula de ADN la bacteriofagi: la unii in zona
A, la altii in zona B (zona A zona B)
Prin aceasta distructie atat cei cu zona A cit si cei cu zona B
distruse si-au pierdut capacitatea de replicare a moleculei de ADN
(de multiplicare in celule bacteriene) In schimb, prin asocierea
lor in aceeasi bacterie, este capatata functia de
replicareExplicatie: zona A distrusa din primul bacteriofag este
suplinita de zona (gena), ce corespunde ca pozitie, din molecula de
ADN a celui de-al doilea bacteriofag. Acelasi lucru s-a intimplat
si la cei cu zona B. Acest fenomen nu este posibil decat cu o
sigura conditie: daca secvenele (genele) din moleculele ADN de
acelasi tip sau din cromozomii omologii au dispoziie lineara Ex: La
om Hb Lepor: gena hibrid
30,
