ما هي الجينات و تاريخها و أنواعها؟

الجينات في علم الأحياء ، يُعرف الحد الأدنى من وحدة المعلومات الجينية الموجودة في الحمض النووي للكائن الحي بالجينات . تشكل جميع الجينات معًا الجينوم ، أي المعلومات الجينية للأنواع .

كل جين عبارة عن وحدة جزيئية تقوم بتشفير منتج وظيفي معين ، مثل البروتين . في الوقت نفسه ، فهي مسؤولة عن نقل المعلومات المذكورة إلى نسل الكائن الحي ، أي أنها مسؤولة عن الوراثة .

توجد الجينات داخل الكروموسومات (والتي بدورها تصنع الحياة في نواة خلايانا ) . يحتل كل جين موقعًا محددًا ، يسمى الموضع ، على طول السلسلة المتسلسلة العملاقة التي تتكون منها الحمض النووي .

إذا نظرنا إلى الجين بطريقة أخرى ، فهو ليس أكثر من قطعة قصيرة من الحمض النووي ، والتي توجد داخل الكروموسوم الموجود دائمًا في نفس المكان ، نظرًا لأنها تحدث عادةً في أزواج مزدوجة (تعرف باسم الأليلات). هذا يعني أنه لكل جين محدد يوجد أليل آخر ، نسخة.

هذا الأخير مهم جدًا في الوراثة لأن بعض الصفات الجسدية أو الفسيولوجية يمكن أن تكون مهيمنة (تميل إلى إظهار نفسها) أو متنحية (لا تميل إلى إظهار نفسها). الأول قوي جدًا لدرجة أن جينًا واحدًا من الأليلين كافٍ للظهور ، بينما يتطلب الأخير أن يكون الأليلين متطابقين من أجل الظهور.

ومع ذلك ، يمكن أن يتم توريث المعلومات الوراثية المتنحية ، حيث لا يزال بإمكان الشخص الذي لا يعبر عن جين معين أن ينقلها إلى نسله. هذا ما يحدث عندما يكون لدى شخص بعيون داكنة طفل بعيون فاتحة ، عادة مثل أحد أجداده.

كما سنرى ، يمكن للمعلومات الموجودة في الجينات أن تحدد العديد من سماتنا الجسدية ، مثل الطول ، ولون الشعر ، وما إلى ذلك. ولكن يمكن أن يسبب أيضًا أمراضًا أو عيوبًا خلقية ، كما هو الحال مع التثلث الصبغي 21 أو متلازمة داون.

تاريخ الجينات

كان والد مفهوم الميراث هو عالم الطبيعة والراهب النمساوي المجري جريجور يوهان مندل (1822-1884) ، الذي حدد في دراساته أن هناك مجموعة من السمات المحددة التي يمكن أن تُورث من جيل إلى آخر.

وكان مظهره يعتمد على ما أسماه “عوامل” والتي نعرفها الآن باسم الجينات. افترض مندل أن هذه العوامل مرتبة خطيًا في كروموسومات الخلايا ، والتي لم تتم دراستها بعمق بعد.

ومع ذلك ، في عام 1950 ، تم اكتشاف شكل وبنية الحمض النووي في حلزون مزدوج شهير . وهكذا ، سادت فكرة أن هذه العوامل ، التي تسمى الآن “الجينات” ، لم تكن أكثر من جزء ترميز من تسلسل الحمض النووي ، والنتيجة كانت تخليق بولي ببتيد معين ، أي جزء من بروتين.

مع هذا الاكتشاف ، ولد علم الوراثة وتم اتخاذ الخطوات الأولى نحو فهم الشفرة الجينية والتلاعب بها .

كيف تعمل الجينات؟

تعمل الجينات كقالب أو نمط (وفقًا للرمز الجيني) ، والذي يحدد نوع الجزيئات والمكان الذي يجب أن تذهب إليه ، من أجل تكوين جزيء ضخم له وظائف محددة داخل الكائن الحي.

إذا نظرنا إليها بهذه الطريقة ، فإن الجينات هي جزء من آليات التصنيع للحياة نفسها . إنها عملية معقدة وذاتية التنظيم ، حيث تعمل أجزاء مختلفة من الحمض النووي نفسه كإشارات لبدء نسخ المحتوى الجيني أو إنهائه أو زيادته أو إسكاته.

أنواع الجينات

يتم تمييز الجينات حسب دورها المحدد في تخليق البروتين على النحو التالي:

• الجينات الهيكلية. تلك التي تحتوي على معلومات الترميز ، أي تلك التي تتوافق مع مجموعة الأحماض الأمينية لتكوين بروتين معين.
• الجينات التنظيمية. الجينات التي تفتقر إلى معلومات الترميز ، ولكنها تؤدي وظائف تنظيمية وترتيب ، وبالتالي تحديد مكان بداية ونهاية النسخ الجيني ، أو تؤدي أدوارًا محددة أثناء الانقسام والانقسام الاختزالي ، أو التي تشير إلى المكان الذي يجب أن تجمع فيه الإنزيمات أو البروتينات الأخرى أثناء التوليف .

بنية الجين

الجينات ، من وجهة نظر جزيئية ، هي أكثر بقليل من سلسلة من النيوكليوتيدات التي تشكل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي (الأدينين ، الجوانين ، السيتوزين ، الثايمين أو اليوراسيل). يتوافق ترتيبها المحدد مع مجموعة محددة من الأحماض الأمينية ، وبالتالي تشكل جزيءًا ضخمًا له وظيفة محددة (البروتينات ، على سبيل المثال).

ومع ذلك ، تتكون الجينات من جزأين لهما وظائف مختلفة ، وهما:

• إكسونس. منطقة الجين التي تحتوي على الحمض النووي المشفر ، أي التسلسل الدقيق للقواعد النيتروجينية التي تسمح بتوليف البروتين.
• الإنترونات. منطقة الجين التي تحتوي على DNA غير مشفر ، أي التي لا تحتوي على تعليمات لتخليق البروتين.

يمكن أن يكون للجين عدد مختلف من exons و introns ، وفي بعض الحالات ، كما هو الحال في الحمض النووي للكائنات بدائية النواة (أبسط هيكليًا من تلك الموجودة في حقيقيات النوى ) ، تفتقر الجينات إلى introns.

الطفرات الجينية

أثناء عملية نسخ المعلومات الجينية من الحمض النووي ، وإعادة تكوينه في بروتين جديد ، أو أيضًا أثناء مراحل تكرار الحمض النووي وتكرار تكاثر الخلايا ، من الممكن ، على الرغم من أنه ليس شائعًا جدًا ، حدوث أخطاء .

يحل أحد الأحماض الأمينية محل آخر داخل البروتين ، نتيجة لذلك ، واعتمادًا على نوع الاستبدال وأين يوجد الحمض الأميني البديل في الجزيء الكبير ، قد يكون خطأ غير ضار ، أو قد يؤدي إلى مرض أو مرض أو حتى فائدة. غير متوقع. تُعرف هذه الأنواع من الأخطاء العفوية بالطفرات .

تحدث الطفرات بشكل عفوي وتلعب دورًا مهمًا في الوراثة والتطور . يمكن للطفرة أن تعطي نوعًا ما سمة مثالية للتكيف بشكل أفضل مع بيئته ، وبالتالي يتم تفضيله من خلال الانتقاء الطبيعي ، أو على العكس من ذلك ، يمكن أن يمنحه سمة غير مواتية ويدفعه إلى الانقراض.

تنتشر تلك السمات الإيجابية فقط من خلال الأنواع حيث يتكاثر الفرد المفضل أكثر من غيره ، مما يؤدي في النهاية إلى ظهور نوع جديد.

الجينوم

الجينو م هو مجموعة كل الجينات الموجودة في الكروموسومات ، أي مجموع المعلومات الجينية لفرد أو نوع معين.

الجينو م هو أيضًا النمط الجيني ، أي التعبير غير المرئي والوراثي الذي ينتج جزءًا كبيرًا من السمات الجسدية والفسيولوجية ( النمط الظاهري ). أصل هذا المصطلح يأتي من اتحاد “الجين” و “الكروموسوم”.

في الخلايا ثنائية الصبغيات (2n) ، أي حيث توجد أزواج من الكروموسومات المتجانسة ، يوجد الجينوم الكامل للكائن الحي في نسختين كاملتين ، بينما في الخلايا أحادية الصيغة الصبغية (n) توجد نسخة واحدة فقط.

هذا الأخير هو حالة الأمشاج أو الخلايا الجنسية ، التي توفر نصف الحمل الجيني لفرد جديد ، وتكمله بحمل الأمشاج الأخرى (ذكر وأنثى) لبناء فرد جديد وراثيًا.

الهندسة الوراثية والعلاج الجيني

مع معرفة المزيد والمزيد حول كيفية عمل الجينات ، تم فك شفرة جينوم الأنواع بأكملها وأصبحت الأدوات التكنولوجية للتدخل في المعلومات الجينية متاحة .

حاليًا ، وُلدت خيارات جديدة للتكنولوجيا الحيوية ، مثل الهندسة الوراثية (أو التلاعب الجيني) والعلاج الجيني ، لتسمية حالتين مشهورتين.

تسعى الهندسة الوراثية إلى “برمجة” الكائنات الحية عن طريق التلاعب (إضافة ، وحذف ، وما إلى ذلك) شفرتها الجينية.

لهذا الغرض ، يتم استخدام تقنية النانو أو بعض الفيروسات التي تم التلاعب بها جينيًا .

وبالتالي ، من الممكن الحصول على أنواع حيوانية أو نباتية ذات نمط ظاهري مرغوب ، في نسخة أكثر تطرفًا من التربية الانتقائية (وهو ما نفعله مع الحيوانات الأليفة ).

تلعب الهندسة الوراثية دورًا مهمًا في صناعة الأغذية والزراعة والثروة الحيوانية وما إلى ذلك.

من جانبه ، يعد العلاج الجيني طريقة طبية لمهاجمة الأمراض المستعصية مثل السرطان أو الأمراض الوراثية

مثل متلازمة ويسكوت ألدريتش. وهو يتألف من إدخال عناصر في جينوم الفرد مباشرة في خلاياه أو أنسجته.

على سبيل المثال ، في حالة الأورام ، يتم إدخال الجينات “الانتحارية” في الخلايا غير الطبيعية التي تؤدي بها إلى تفكك نفسها

مما يتسبب في القضاء على السرطان عن طريق التكاثر. ومع ذلك ، لا تزال هذه التقنية في مراحل تجريبية و / أو أولية.