Класифікація генів - структурна і функціональна

ГМО, перинатальна діагностика, розшифровка ДНК, клонування - дуже багато технологій сьогодення і майбутнього пов`язано саме з цією наукою. Класифікація генів дала можливість вивчити їх функції і можливості зміни. Отже, що відомо про них сьогодні?

Гени

У кожній клітині будь-якого живого організму міститься вся інформація про нього. У теорії цього має бути достатньо, щоб можна було відтворити його точну копію. І все завдяки ДНК, фактично що є генетичним паспортом. Розташовуючи його зразками, можна вивести давно зниклі види тварин і рослин і зупинити вимирання тих, хто перебуває під загрозою.

Ген - це елементарна одиниця спадкового матеріалу. Вони складаються в якісь більші частини, а ті, в свою чергу, складають молекули ДНК. По суті, кожен її шматочок - це елемент коду у вигляді послідовності нуклеотидів, в якій і зашифрована вся інформація про організм. І наука, що досліджує те, що це за відомості, які функції окремих одиниць, в чому полягає структурно-функціональна класифікація генів та інші суміжні питання, відносно молода, але вже встигла довести свою необхідність і показати величезний потенціал.

Вивчення

Про те, що діти успадковують деякі риси своїх батьків і більш далеких родичів, відомо давно. Однак протягом тривалого часу було абсолютно незрозуміло, який механізм передачі інформації про зовнішність, характер, хворобах від батьків дітям, онукам і подальшим нащадкам. На цьому етапі варто згадати знаменитого Менделя, який сформулював закони успадкування тих чи інших ознак, хоч і не знав, яким чином це відбувається.

Прорив в галузі вивчення генів став питанням часу з моменту появи мікроскопів. У клітин були виявлені ядра, в які людству вдалося заглянути через лічені десятки років. Найцікавіше, що відкриття впродовж тривалого часу перебувало у вчених буквально під носом, але вони вперто його не помічали.

Справа в тому, що ДНК вперше було виділено ще в 1868 році. Але аж до початку XX століття багато біологів були впевнені, що ця речовина має функцію накопичення запасів фосфору в організмі, а не грає роль сховища повної закодованої інформації про нього. Приблизно в середині століття були проведені деякі експерименти, які довели, що саме є головним призначенням ДНК. Але спосіб передачі та структура речовини залишалися невідомими.

Розшифровка геному

На підставі досліджень Моріса Уїлкінса і Розалінд Франклін в 1953 році Френсіс Крік і Джеймс Уотсон припустили, що ДНК являє собою подвійну спіраль. Пізніше ця гіпотеза була доведена, за що вчені отримали Нобелівську премію.

Тепер перед наукою постало завдання розшифровки генетичного року, яка дозволила б відповісти на численні запитання. І тут у справу вступили не тільки біологи, а й фізики з математиками. Спосіб кодування протягом десятка років залишався загадкою, було ясно лише те, що він триплетний, тобто включає три компоненти-нуклеотиду. У 1965 році нарешті став зрозумілий сенс всіх одиниць, названих кодонами. Шифр був зламаний.

Однак це не означає, що для вчених не залишилося загадок. Дослідження і раніше тривають, але класифікація генів і їх вивчення дали більше розуміння природи деяких захворювань і способів їх лікування. Тепер люди, здавши кров, можуть з`ясувати, які їм загрожують недуги, високий ризик успадкувати ті чи інші проблеми зі здоров`ям від своїх батьків і передати їх дітям. Це сприяло серйозному просуванню в багатьох областях медицини.

Функції гена

Коли призначення ДНК стало очевидно, вчених зацікавило питання про те, який же сенс має кожна одиниця коду, за що вона відповідає, які процеси в організмі запускає. І ось уже кілька десятиліть пошуком відповідей займаються багато дослідників. За весь цей час стало зрозуміло, по-перше, що ген - це не неподільна одиниця спадкової інформації, а по-друге, що понятійний апарат вчених дуже потребує доповнення.

Було введено ще кілька термінів, які дозволили більш повно відображати словесно ті процеси, які спостерігаються на практиці. Але функції гена все так і залишилися в досить туманною формулюванні - синтез білків і поліпептидів. Кожна ділянка ДНК відповідає за своє конкретне речовина, а як це відбивається на організмі, в більшості випадків сказати складно. Дослідникам ще належить попрацювати, щоб можна було сказати, що ті або інші гени, наприклад, відповідають за колір очей, гарну шкіру і деякі особливості в роботі серця. Все ускладнюється деякими властивостями ДНК.

Класифікації

Очевидно, що кожна одиниця ДНК виконує якісь певні завдання, нехай вони поки і невідомі людству. Виходячи з цієї передумови склалася сучасна структурно-функціональна класифікація генів. Вона використовується найчастіше, але є й інші, більш вузькоспеціалізовані і враховують якісь конкретні властивості тих чи інших ділянок ДНК. У загальному і цілому мається на увазі така класифікація генів: структурні і регуляторні (функціональні). Кожна з цих різновидів, в свою чергу, може ділитися на групи. Наприклад, серед регуляторів розрізняють модифікатори, супресори, інгібітори і т.д.

Також використовується розподіл генів за критерієм впливу на життєздатність, що припускає летальні, напівлетальні і нейтральні одиниці.

Принципові відмінності

Трохи вище була розглянута загальноприйнята класифікація генів. Структурні та функціональні частини ДНК, згідно з нею, протиставляються один одному, але насправді все зовсім не так. Вони не можуть працювати окремо, і кожна з цих груп по-своєму важлива.

Структурні гени відповідають за безпосередній синтез основних білків та амінокислот. Регулятори само впливають на їх роботу, контролюють їх включення і виключення в процесі розвитку організму, а також займаються створенням інших допоміжних речовин. За характером свого впливу на структурну частину вони діляться на інгібітори, супресори, інтенсифікатори і модифікатори. Їх активність дозволяє прискорити або загальмувати розвиток тих чи інших ознак.

Властивості

Кожна одиниця ДНК має низку характерних рис, які дозволяють в порівняно невеликий молекулі білка закодувати всю інформацію про організм:

1. Дискретність. Кожен ген діє як самостійна одиниця.
2. Стабільність. Якщо не присутні мутації, ті чи інші частини ДНК передаються майбутнім поколінням в незмінному вигляді.
3. Специфічність. Кожен ген діє на розвиток певної ознаки.
4. Дозованість. Зміна кількості гена в організмі призводить до порушень (наприклад, синдром Дауна - збільшення кількості хромосом).
5. Плейотропія. Можливість одного гена сприяти розвитку кількох ознак.

Ще дуже багато чого належить дізнатися. Так, вчені домоглися багато чого, прочитавши ДНК, розуміння покращився і тоді, коли була сформована класифікація генів. Структурна та регуляторна частини, що працюють разом, усвідомлення механізму кодування - останні сторіччя стало справжнім бумом розвитку біології. Але належить дізнатися ще дуже багато.

Перспективи розвитку науки

Незважаючи на те що генетика є порівняно молодою наукою, вже зараз очевидно, що її чекає велике майбутнє. Лікування хвороб, які вважалися безнадійними, поліпшення властивостей рослин і тварин, що дозволяє розвивати сільське господарство, відновлення біологічного різноманіття - все це можливо вже зараз. Основний фактор, що стримує подальше вивчення, експерименти і втілення в життя, - етика. Моральні проблеми, з якими зіткнеться людство, навчившись керувати інформацією, закодованою ДНК, поки не зовсім зрозумілі.