سازمان ژن و بیان آن
اصطلاح ژنتیک از واژه ای یونانی به معنای ازدیاد کردن و کلمه ژن از آخرین بخش اصطلاح پن ژن داروین گرفته شده است . ژنتیک دانش بنیادین علوم زیستی است ، زیرا بدون ژنها حیات وجود ندارد . امروزه علم ژنتیک با سرعت بی سابقه ای در حال رشد است . مهندسی ژنتیک نیز در حال حاضر به واقعیت تبدیل شده است . و تمامی پیشرفتهای اخیر مربوط به واحدهای وراثتی ، یعنی دی اکسی ریبونوکلئیک اسید ( DNA ) است .
DNA ماده ژنتیکی :
DNAمعمولا اصلاعات ژنتیکی را در همه سلولهای زنده رمز می کند . DNA از دو رشته که در جهت مخالف باهم پیوند داده و به دور هم پیچیده که یک مارپیچ دو رشته ای تشکیل می دهند ،
ساخته شده است . هر رشته از اسکلت فسفات – قند که به وسیله پیوند کووالانسی یه یکی از چهار نوع باز مختلف آدنین ، گوانین ، سیتوزین و تیمین متصل شده است ، تشکیل می شود . به ترکیب یک قند ، باز و فسفات ، نوکلئوتید می گویند ، تعداد زیادی نوکلئوتید ،
رشته را به وجود می آورد . بازها با پیوند هیدروژنی به هم متصل می شوند . آدنین و تیمین با دو پیوند هیدروژنی و سیتوزین و گوانین با سه پیوند هیدروژنی به هم متصل می شوند . این ویژگی جهت بازها سبب می شود که DNA به دقت همانندسازی شود ، و سبب می شود که DNA به عنوان مخزن اطلاعات ژنتیکی عمل کند .
در جریان همانندسازی DNA مارپیج از هم بازشده و هرکدام از رشته ها به عنوان الگو برای ساخت رشته مکمل عمل می کنند . رشته جدید در جهت ‘5 به ‘3 ساخته می شود . آنزیم DNA پلیمراز این واکنش را کاتالیز می کند .
در قطب مخالف یکسری از قطعات کوتاه منفصل ( قطعات اوکازاکی ) تشکیل می شود که متعاقبا به وسیله آنزیم DNAلیگاز به هم متصل می شوند .
DNA می تواند به صورت خطی یا حلقوی باشد . ویروس های بر خلاف ارگانیزم های سلولی دارای ساختار ژنومی متنوع خطی یا حلقوی ، تک رشته یا دو رشته ای و DNA یا RNA هستند . بعضی از ویروس ها مانند DNA ویروس توموری SV40 ، دارای ژنوم DNA دو رشته ای هستند . ژنوم یک سلول پروکاریوت مانند E.coli از یک مولکول DNA حلقوی غول پیکر تشکیل شده است . مولکول DNA که در میتوکندری سلولهای یوکاریوتی پیدا می شود نیز حلقوی است اگر چه DNA کروموزومی نرمال به صورت خطی است .
یک محصول DNA دو رشته ای حلقوی که درآن هرکدام از رشته ها سالم است ، اصطلاحا DNAحلقوی بسته نامیده می شود . اگر یکی از دو رشته شکسته باشد اصطلاحا مولکول حلقوی باز نامیده می شود .
دو انتهای باز هنگامی که برای تشکیل مجدد ساختار حلقوی به هم متصل می شود ، شکل ابرمارپیچ به خود می گیرد .
خاصیت DNAحلقوی از نظر تکنیکی مهم است ، زیرا انواع حلقه باز وبسته را می توان به کمک ویژگی ابرمارپیچی طبیعی از مولکول های دیگر جدا نمود .
اطلاعات ژنتیکی موجود در DNA ، تولید پروتئین های ساختاری و آنزیم های سازنده سلول را هدایت می کنند . تولید پروتئین ها ( یا سنتز پروتئین ) از دو مرحله رونویسی و ترجمه تشکیل شده است .
رونویسی عبارت است از تولید RNA به وسیله نسخه برداری از روی اطلاعات ژنتیکی DNA رونویسی از نظر بنیادین مشابه همانندسازی DNA است . جز اینکه در رونویسی تنها یکی از دو رشته DNA نسخه برداری می شود .
RNA از دو نظر با DNA تفاوت دارد ، در RNA به جای قند دی اکسی ریبوز ، قند ریبوز به جای باز تیمین ، باز اورسیل وجود دارد .
سه نوع RNA شامل : mRNA پیامبر یا پیک ، rRNA ریبوزومی و tRNA ناقل وجود دارد که همگی از روی DNA رونویسی می شوند . mRNA حامل اطلاعات ژنتیکی بوده و تنها چند درصد از کل RNA سلول را تشکیل می دهد .
توالی نوکلئوتیدی mRNA به صورت مجموعه ای از مرزهای سه تایی خوانده می شود ( رمز ژنتیکی ) هر روز مشخص می کند که چه اسیدآمینه وارد زنجیره پپتیدی در حال ساخت شود به این ترتیب اطلاعات mRNA به زبان پروتئین ، که از بیست اسید آمینه طبیعی تشکیل یافته ، ترجمه می شود .
اساس پروکاریوت ها و یوکاریوت ها از سازوکارهای مشابهی برای رمزگشایی اطلاعات موجود در DNA خود استفاده می کنند اگر چه تفاوتهای زیادی در ساختار سلولی و در اندازه و سازمان ژنومشان وجود دارد .
