Gene: tipos e funções do gene

Leia este artigo para aprender sobre o Gene: Tipos e Funções do Gene!

O termo gene foi introduzido por Johanssen em 1909. Antes dele, Mendel usou o fator palavra para uma unidade particulada específica de herança que participa da expressão de um traço. Johanssen definiu o gene como uma unidade elementar de herança que pode ser atribuída a um traço particular.

O trabalho de Morgan sugeriu que o gene seja o segmento mais curto do cromossomo que pode ser separado através do cruzamento, pode sofrer mutação e influenciar a expressão de um ou mais traços. Atualmente, um gene é definido como uma unidade de herança composta de um segmento de DNA ou cromossomo situado em um locus específico (locus gênico) que transporta informação codificada associada a uma função específica e pode sofrer tanto crossing-over quanto mutação.

Um gene é:

(i) Uma unidade de material genético capaz de se replicar,

(ii) é uma unidade de recombinação, ou seja, capaz de passar por

(iii) Uma unidade de material genético que pode sofrer mutação,

(iv) Uma unidade de hereditariedade ligada à estrutura ou função somática que leva a uma expressão fenotípica. Lewin (2000) definiu gene como uma sequência de DNA que codifica para um produto difusível.

A partir de seu trabalho em Neurospora auxotrophs, Beadle e Tatum (1948) propuseram uma hipótese monogênica de um gene e definiram o gene como uma unidade de material hereditário que especifica uma única enzima. Yanofsky et al (1965) observaram que certas enzimas poderiam ser compostas por mais de um polipeptídeo.

Eles substituíram a hipótese de um gene de uma enzima com uma hipótese de um polipeptídeo de gene (o gene é uma unidade de material hereditário que especifica a síntese de um único polipeptídeo). A essa altura, ficou claro que o material hereditário do cromossomo é o DNA e que um gene é um segmento linear do DNA chamado cistron.

Portanto, o termo cistron tornou-se sinônimo de gene. Além disso, um gene ou cistrão pode não só sintetizar um polipéptido mas também RNA ribossómico ou de transferência. O cistron (ou gene) é um segmento de DNA que consiste em um trecho de sequências de bases, os códigos de um polipeptídeo, uma molécula de RNA de transferência (tRNA) ou uma molécula de RNA ribossômico (rRNA). Atualmente, esse gene é chamado gene estrutural.

O sistema genético também contém vários genes reguladores que controlam o funcionamento de genes estruturais. No entanto, existem várias exceções, por exemplo, genes sobrepostos, genes de poliproteínas, genes divididos, etc.

Um gene ou cistron tem muitas posições ou locais onde mutações podem ocorrer. Uma alteração no nucleotídeo único pode dar origem a um fenótipo mutante, por exemplo, anemia falciforme. Da mesma forma, dois cistrons defeituosos podem se recombinar para formar um cistron do tipo selvagem. Apesar das mudanças acima nos conceitos de características mutacionais estruturais e re-combinacionais do gene, o conceito funcional permanece o mesmo - é uma unidade de hereditariedade.

Tipos de Genes:

1. Genes Residentes (Genes Constitutivos):

Eles são aqueles genes que estão constantemente se expressando em uma célula porque seus produtos são necessários para as atividades celulares normais, por exemplo, genes para glicólise, ATP-ase.

2. Genes Não Constitutivos (Genes de Luxo):

Os genes nem sempre estão se expressando em uma célula. Eles são ligados ou desligados de acordo com a exigência de atividades celulares, por exemplo, gene para redutase de nitrato em plantas, sistema de lactose em Escherichia coli. Genes não constitutivos são de dois tipos adicionais, indutíveis e repressíveis.

3. Genes Indutíveis:

Os genes são ativados em resposta à presença de uma substância química ou indutor que é necessária para o funcionamento do produto da atividade gênica, por exemplo, nitrato para a redutase do nitrato.

4. Genes Repressíveis:

Eles são aqueles genes que continuam a se expressar até que um produto químico (freqüentemente um produto final) iniba ou reprima sua atividade. A inibição por um produto final é conhecida como repressão por feedback.

5. Multigenes (Família de Múltiplos Genes):

É um grupo de genes semelhantes ou quase semelhantes para atender às exigências de produtos específicos do tempo e do tecido, por exemplo, família de genes da globina (e, 5, (3, no cromossomo 11, oc e 8 no cromossomo 16).

6. Genes repetidos:

Os genes ocorrem em várias cópias porque seus produtos são necessários em maior quantidade, por exemplo, genes de histonas, genes de RNAt, genes de RNAr, genes de actina.

7. Genes de cópia única:

Os genes estão presentes em cópias únicas (ocasionalmente 2 a 3 vezes), por exemplo, genes codificadores de proteínas. Eles formam 60 a 70% dos genes funcionais. Duplicações, mutações e reshuffling de exons podem formar novos genes.

8. Pseudogenes:

São genes que têm homologia com genes funcionais, mas são incapazes de produzir produtos funcionais devido a codões, inserções, deleções e inativação sem sentido de intervenção de regiões promotoras, por exemplo, vários genes de snRNA.

9. Genes Processados:

Eles são genes eucarióticos que não possuem introns. Os genes processados ​​foram formados provavelmente devido à transcrição reversa ou retrovírus. Genes processados ​​são geralmente não funcionais, uma vez que não possuem promotores.

10. Genes divididos:

Eles foram descobertos em 1977 por muitos trabalhadores, mas o crédito é dado a Sharp e Roberts (1977). Genes divididos são aqueles genes que possuem regiões extras ou não essenciais intercaladas com partes essenciais ou codificadoras. As partes não essenciais são chamadas de introns, DNA espaçador ou seqüências intervenientes (IVS). Peças essenciais ou de codificação são chamadas de exons. As regiões intrônicas transcritas são removidas antes que o RNA passe para o citoplasma. Genes divididos são característicos de eucariotos.

No entanto, certos genes eucarióticos são completamente exônicos ou não-separados, por exemplo, genes de histonas, genes de interferon. Genes divididos também foram registrados em procariotos, no gene da timidilato sintase e no gene da ribonucleotídeo redutase em T ₄ . Um gene que produz calcitonina na tireóide forma um neuropeptídeo no hipotálamo removendo um exon. O adenovírus também tem um mecanismo para produzir 15-20 proteínas diferentes a partir de uma única unidade de transcrição por splicing diferencial.

11. Transposons (Jumping Genes; Hedges e Jacob, 1974):

Eles são segmentos de DNA que podem saltar ou se mover de um lugar no genoma para outro. Transposons foram descobertos pela primeira vez por Me Clintock (1951) no caso do milho quando ela descobriu que um segmento de DNA mudou-se para o gene que codifica os grãos pigmentados e produziu grãos claros.

Os transposons possuem DNA repetitivo, seja semelhante ou invertido, em suas extremidades, com 5, 7 ou 9 nucleotídeos de comprimento. A enzima transposase separa o segmento do seu original cortando as seqüências repetitivas em suas extremidades.

Existem muitos tipos de transposons. Nos seres humanos os tipos mais comuns de transposons pertencem à família Alu (tendo um local para o corte pela enzima de restrição Alu I). O número de nucleotídeos por transposon é de cerca de 300, com cerca de 300.000 cópias no genoma. Passagem de transposons de um lugar para outro traz o rearranjo de seqüências de nucleotídeos em genes. O rearranjo em íntrons freqüentemente altera a expressão de genes, por exemplo, proto-oncogenes → oncogenes. Novos genes podem se desenvolver pelo embaralhamento do exon. Outras alterações causadas por transposons são mutações, através de inserções, deleções e translocações.

12. Genes sobrepostos:

Em ф x 174, os genes E e Ê se sobrepõem a outros genes.

13. Genes Estruturais:

Genes estruturais são aqueles genes que codificam informações para a síntese de substâncias químicas necessárias para o maquinário celular.

As substâncias químicas podem ser:

(a) Polipéptidos para a formação de proteínas estruturais (por exemplo, complexo coloidal de protoplasma, membranas celulares, elastina de ligamentos, colagénio de tendões ou cartilagem, actina de músculos, tubulina de microtúbulos, etc.). b) Polipéptidos para a síntese de enzimas,

(c) Transportar proteínas como hemoglobina de eritrócitos, proteínas transportadoras de lipídios, proteínas transportadoras de membranas celulares, etc.

d) Hormônios proteicos, por exemplo, insulina, hormônio do crescimento, hormônio da paratireoide,

(e) Anticorpos, antígenos, certas toxinas, fatores de coagulação do sangue, etc.

(f) RNAs não traduzidos como tRNAs, rRNA. De um modo geral, os genes estruturais produzem ARNm para a síntese de polipéptidos / proteínas / enzimas ou ARN não codificantes.

14. Genes Regulatórios (Seqüências Regulatórias):

Os genes reguladores não transcrevem RNAs para controlar a estrutura e o funcionamento das células. Em vez disso, eles controlam as funções dos genes estruturais. Os genes reguladores importantes são promotores, terminadores, operadores e genes produtores ou reguladores do repressor. O repressor não participa da atividade celular. Em vez disso, regula a atividade de outros genes. Portanto, o gene produtor de repressores é de natureza intermediária.

15. Genes Específicos de Tecido:

São genes que são expressos apenas em certos tecidos específicos e não em outros.

Funções Gene:

(i) Os genes são componentes do material genético e são, portanto, unidades de herança,

(ii) controlam a morfologia ou fenótipo dos indivíduos,

(iii) A replicação de genes é essencial para a divisão celular,

(iv) os genes carregam as informações hereditárias de uma geração para outra,

(v) Eles controlam a estrutura e metabolismo do corpo,

(vi) o rearranjo de genes no momento da reprodução sexual produz variações,

vii) São produzidas ligações diferentes devido ao crossing-over,

(viii) Os genes sofrem mutações e mudam de expressão,

(ix) Novos genes e consequentemente novas características se desenvolvem devido ao rearranjo de exons e introns.

(x) Genes mudam sua expressão devido ao efeito de posição e transposons.

(xi) A diferenciação ou formação de diferentes tipos de células, tecidos e órgãos em várias partes do corpo é controlada pela expressão de certos genes e pela não expressão de outros,

(xii) O desenvolvimento ou produção de diferentes estágios na história de vida é controlado por genes.