Классификация генов

Накопленные знания о структуре, функциях, характере взаимодейст-вия, экспрессии, мутабильности и других свойствах генов породили несколь-ко вариантов классификации генов.

По месту локализации генов в структурах клетки различают распо-ложенные в хромосомах ядра ядерные гены и цитоплазматические гены, ло-кализация которых связана с хлоропластами и митохондриями.

По функциональному значению различают структурные гены, харак-теризующиеся уникальными последовательностями нуклеотидов, кодирую-щих свои белковые продукты, которые можно идентифицировать с помощью мутаций, нарушающих функцию белка, и регуляторные гены – последова-тельности нуклеотидов, не кодирующие специфические белки, а осуществ-ляющие регуляцию действия гена (ингибирование, повышение активности и др.).

По влиянию на физиологические процессы в клетке различают ле-тальные, условно летальные, супервитальные гены, гены-мутаторы, гены-антимутаторы и др.

Следует отметить, что любые биохимические и биологические процес-сы в организме находятся под генным контролем. Деление клеток (митоз, мейоз) контролируется несколькими десятками генов; группы генов осуществляют контроль восстановления генетических повреждений ДНК (репарация).

Онкогены и гены-супрессоры опухолей (от греч. onkos – нарост, опу-холь и ген) – участвуют в процессах нормального деления клеток; гены, обу-словливающие превращение нормальных клеток эукариот в злокачествен-ные. Индивидуальное развитие организма (онтогенез) контролируется мно-гими сотнями генов.

Согласно схеме Сеймона Бензера, генетический материал разделяется на цистроны – единицы функции, мутоны – единицы мутации и реконы – единицы рекомбинации.

Все эти единицы характеризуются разным количеством пар нуклеоти-дов. Бензер высказал верное предположение, что все три единицы не что иное, как разные по протяженности участки молекул нуклеиновых кислот.

Гены делятся на две категории:

структурные – кодирующие строение определенных белков (именно они определяют строение рибосомальных РНК);

функциональные (акцепторные) – служащие местами специфического присоединения белков-репрессоров и белков-активаторов. К акцепторным генам относятся: ген-оператор, ген-промотор, ген-терминатор.

Ген-оператор координирует проявление соседних генов, составляю-щих оперон. Оперон – это функциональная генетическая единица размером, средним между размерами гена и хромосомы, располагается линейно и кон-тролирует обычно родственные биохимические функции.

Ген-промотор – это стартовые точки на ДНК, которым присоединяют-ся РНК-полимеразы с тем, чтобы начать транскрипцию.

Ген-терминатор – ген, прекращающий определенные действия других генов.

Хромосома (от древнегреческого «цвет» и «тело») – постоянный компонент ядра, отличающийся особой структурой, индивидуальностью, функцией и способностью к самовоспроизведению, что обеспечивает их преемственность, а тем самым и передачу наследственной информации от одного поколения растительных и животных организмов к другому.

Размеры хромосом у разных организмов варьируют в широких пределах. Длина хромосом может колебаться от 0, 2 до 50 мкм.

Число хромосом у различных объектов также значительно колеблется, но характерно для каждого вида животных или растений. (Пример: папоротник ужовник 500, тутовое дерево 308, ель сибирская 24)

Совокупность числа, величины и морфологии хромосом называется кариотипом данного вида. Хромосомы животных и растений представляют собой палочковидные структуры разной длины с постоянной толщиной, у большей части хромосом имеется зона первичной перетяжки, которая делит хромосому на два плеча.

В области первичной перетяжки находится центромера (центр и греч. mé ros – часть), где расположен кинетохор (от греч. kinetó s – движущийся и choros – место), это как бы механический центр хромосомы, к которому прикрепляются нити веретена деления клетки. Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку – это морфологический признак, позволяющий идентифицировать отдельные хромосомы в наборе. От первичной перетяжки отличаются отсутствием заметного угла между сегментами хромосомы. Вторичные перетяжки бывают короткими и длинными и локализуются в разных точках по длине хромосомы.

В конце интерфазы каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. Каждая из них, в свою очередь, состоит из двух половинок – полухроматид или хромонем. Хромонемы содержат уплотненные участки – хромомеры, которые в световом микроскопе имеют вид темноокрашенных гранул. Их число, положение и величина в обеих хроматидах одинаковы и для каждой хромосомы относительно постоянны. Когда говорят о морфологии хромосом, то принимают во внимание следующие признаки: длину плеч, положение центромеры, наличие вторичной перетяжки или спутника. Спутники разных хромосом отличаются по форме, величине и длине нити, соединяющей их с основным телом. Метафазная хромосома (хромосомы изучаются в метафазу митоза) состоит из двух хроматид. Концы хромосом называются теломерами. (от др. – греч. τ έ λ ο ς – конец и μ έ ρ ο ς – часть) – концевые участки хромосом. Теломерные участки хромосом характеризуются отсутствием способности к соединению с другими хромосомами или их фрагмента-ми и выполняют защитную функцию. Термин «теломера» предложил Гурман Меллер в 1932 г. В зависимости от положения центромеры выделяют хромосомы:

а) метацентрические (равноплечие); б) субметацентрические (умеренно неравноплечие); в) акроцентрические (резко неравноплечие) хромосомы.