Gena

GenaGena reprezint un ansamblu liniar de secvene nucleotidice care codific pentru o molecul de ARN funcional, respectiv pentru un lan polipeptidic. De asemenea, gena reprezint o unitate de transcripie.

Gena prezint trei caractere importante:

este o unitate funcional deoarece determin caracteristici ereditare;

este o unitate mutaional deoarece structura chimic a unei gene se poate modifica prin mutaie ducnd la apariia unui csracter nou;

este o unitate de recombinare deoarece n urma procesului de crossing-over are loc un schimb reciproc de gene ntre cromatidele (nesurori ale) cromozomilor omologi.

Dup funcie, genele pot fi:

a) gene structurale;

b) gene operatoare;

c) gene reglatoare.

Genele structurale codific sinteza lanurilor polipeptidice ale proteinelor cu rol structural sau enzimatic, genele operatoare declaneaz sau nu activitatea genelor structurale, iar genele reglatoare controleaz si dirijeaz activitatea genelor operatoare i structurale. (NB. Este structura operonului lactoza= g. str.+ g.promotoare+g. op la bacterii)Structura genei

Gena prezint o caten codificatoare, catena denumit sens cu direcia 5-3 i o catena anti-sens cu direcia 3-5, care reprezint catena matri pentru sinteza ARN-ului. Catena de ARNpremesager va avea o structur identic cu a catenei sens i complementar cu a catenei anti-sens.

Gena prezint la un capt o secven care nu codific i nu este transcriptibil i care se numete promotor, iar cellalt capt prezint, de asemenea, o secven necodificatoare i netranscriptibil denumit terminator (codoni STOP). ntre promotor i terminator se gsete unitatea funcional (gena structural) a genei, care este transcris n ARN-ul premesager.

Promotorul

Promotorul este reprezentat de o secven de circa 200 de perechi de baze care prezint n poziiile 30, 75 i 90 trei secvene nucleotidice denumite consens, respectiv:

n poziia 30 se gsete cutia TATA, denumit i cutia Hogness. Aceast secven este cea care determin primul nucleotid care va fi transcris n ARN-ul mesager.

n poziia 75 se gsete cutia CAT, iar

n poziia 90 se gsete cutia GC.NB Dragotoiu: GC = CpG islands; TATA si CAT sunt zone bogate in aceste baze azotate, numele sunt generice, variantele fiind multiple: CAAT, CAAATT, TAAATA, etc

Dup promotor, urmeaz situsul de iniiere a transcripiei (in slide SIT sau inr), apoi se gsete o secven care este transcris, dar nu este translatat notat cu 5UTR (untranslated region). Aceast secven conine codonul de iniiere: ATG ( NB:codon universal de initiere a transcriptiei, respectiv AUG = codon univ. de initiere a translatiei). Acest codon de iniiere semnaleaz nceperea procesului de translaie, adic acest codon codific primul aminoacid al lanului polipeptidic =(NB) metionina, care in multe polipeptide este eliminata. Dup aceast secven urmeaz primul exon.

TerminatorulDup ultimul exon al genei, se gsete o alt secven 3UTR care, de asemenea, nu este translatat i a crei structur ncepe cu unul dintre codonii stop (sau terminatori): TAA, TAG, TGA. Aceti codoni semnaleaz oprirea procesului de translaie, respectiv ncetarea sintezei proteice. La o distan de circa 15-30 de nucleotide, se gsete un situs la nivelul cruia are loc desprinderea molecului de ARN sintetizat de pe catena matri de ADN. Acest situs poart denumirea de situs de poliadenilare.ARN-ul premesager se transform n ARN matur dup urmtoarele procese:

1. matisarea (procesul de splicing) reprezint decuparea i ndeprtarea intronilor i asamblarea exonilor;

2. la captul 5 al ARN-ului premesager, denumit i transcript primar, se adaug o secven de 7-metil guanin denumit structura cap cu rol n protejarea captului 5;3. la captul 3 are loc un process de poliadenilare.

Regiunea central a genei, denumit i cadrul de citire, are o structur discontinu, fiind reprezentat de o alternan de secvene informaionale denumite exoni i secvene noninformaionale denumite introni.

ExoniiExonii sunt secvene prezente n structura ARN-ului premesager i n strucutra ARN-ului matur.

Exonii au rolul de a codifica sinteza unitilor funcionale i structural din structura proteinelor denumite domenii.??????Legat de numrul exonilor, s-a observat c numrul exonilor variaz de la o zon la alta fiind cuprins ntre 2 i peste 50. De asemenea, s-a mai observat c exist gene n care unii exoni nu sunt translatai, dei ei exist n structura ARN-ului mesager matur: de exemplu, exonul 1 din structura primar a insulinei nu este translatat.????Exist gene diferite, care prezint n structura lor unul sau mai muli exoni identici.

Exonii au rol informational.

Intronii

Intronii sunt secvene, care se rentlnesc n ARN-ul premesager i lipsesc n ARN-ul matur. Majoritatea intronilor prezint la un capt guanin,timin (GT), iar la cellalt capt adenin, guanin (AG). Mrimea intronilor este, de regul, mai mare dect a exonilor pe care i separ. Numrul intronilor este cu unul mai mic dect al exonilor (NB: orice gena incepe cu un exon!).

Gena pentru distrofin prezint 73 exoni i 73 introni, iar gena pentru factorul VIII de coagulare a sngelui este alctuit din 26 de exoni i 25 de introni.??????Exist i gene lipsite de introni, cum este cazul histogenelor sau genele din structura ADN-ului mitocondrial. ????Genele sunt localizate pe cromozomi astfel nct fiecare cromozom prezint un numr specific de gene dispuse ntr-o ordine bine stabilit, iar regiunea ocupat de gen pe cromozom poart denumirea de locus, cu pluralul loci.

Gena se gsete n natur n stare normal, numit i gena slbatic. O gen slbatic poate suferi mutaii, rezultnd una sau mai multe variante ale ei (polialelism).Cuplul allelic este reprezentat de genele situate pe loci omologi. Alelele unui cuplu allelic pot fi identice, determinnd un genotip homozigot sau pot fi diferite, determinnd un genotip heterozigot. Relaiile ntre genele alele

Au fost descrise urmtoarele relaii ntre genele alele:

relaia de dominan gena dominant notat cu liter mare se exprim n fenotip att n stare homozigot, ct i n stare heterozigot;

relaia de recesivitate gena recesiv notat cu liter mica se exprim n fenotip doar n stare homozigot;

relaia de codominan cnd dou gene dominante sunt situate pe loci omologi i se exprim ambele n fenotip.

Trei alele situate 9q34.1 - q34.2 sunt implicate n determinismul genetic al sistemului ABO: IA, IB i i:a. IA i IB sunt codominante;

b. IA i IB sunt dominante fa de i;

c. i este recesiv.

NB

Relaiile ntre genele nealele

NB

n situaia n care nu exist gena dominant H, atunci nu se va sintetiza antigenul H, ceea ce face ca existena unei gene dominante IA sau IB s fie inutil n sinteza antigenelor A sau B. Aici intervine fenomenul de epistazie.

La genotipul indivizilor cu dou gene recesive h n care nu se sintetizeaz niciun antigen este descris fenomenul de epistazie, adic o gen recesiv poate inhiba efectul unei gene dominante nealelice.NB- de completat de la LP

Fenomenul de linkage reprezint procesul prin care gene de pe acelai cromozom (NB gene sintenice) situate apropiate ca poziie se transmit nlnuit (mpreun).NB textul la acest subiect este scris pe slide-uri!!!!!nsuiri legate de funcia genelor

Specificitatea este reprezentat de nsuirea particular a nucleotidelor pe o anumit secven din structura primar a ADN-ului corespunztoare structurii unei gene. (nb o gena ( un anumit polipeptid!)Pleiotropia este proprietatea unor gene mutante de a determina efecte fenotipice diverse (in diferite tesuturi, organe). Pleiotropia este caracteristic sindroamelor. Sindromul Marfan, transmis autosomal dominant prezint caracteristici pleiotrope: modificri oculare reprezentate de dislocare de cristalin, anevrism aortic, curbare a sternului, ct i modificri la nivelul minilor reprezentate de arahnodactilie.NB vezi lp.

Expresivitatea reprezint gradul diferit de manifestare n fenotip a genei mutante la membrii unei familii, de exemplu polidactilia (boal cu transmitere autosomal dominant). La unele persoane poate s apar prin prezena unuia sau mai multor degete suplimentare, la altele prin unirea degetelor (sindactilie), prin absena unuia sau a mai multor degete (adactilie) sau prin prezena unui bont (excrescen crnoas).NB: aceeasi forma, ex hexadactilia la o mana, la o mana si un picior, numai la picioare, etcPoligenia este caracterizat de faptul c, un caracter apare n urma aciunii mai multor gene. Exist caractere poligenice/NBmultifactoriale normale precum greutatea, nlimea, inteligena, culoarea ochilor i a pielii i exist i caractere poligenice/NBmultifactoriale patologice precum luxaia congenital de sold, diabetul zaharat, ulcerul sau spina bifida. NB Acestea sunt considerate si caractere multifactoriale.NB aici intra si penetranta genei dominante