Budowa i funkcje genów

Geny to podstawowe jednostki dziedziczności, które dzielimy na geny kodujące białka (odpowiadające za budowę łańcuchów polipeptydowych) oraz geny kodujące RNA (tworzące różne rodzaje RNA, z wyjątkiem mRNA). Ich struktura nie jest jednolita!

U eukariontów (organizmów z jądrem komórkowym) geny mają budowę nieciągłą, składającą się z eksonów (fragmentów kodujących białko) oraz intronów (odcinków niekodujących). Dodatkowo każdy gen otoczony jest częściami regulatorowymi, które kontrolują tempo i miejsce odczytywania informacji genetycznej. Taka budowa jest charakterystyczna dla genów nieciągłych.

Z kolei u prokariotów (np. bakterii) spotykamy głównie geny ciągłe - bez intronów, zawierające wyłącznie sekwencje kodujące. Znacznie prostszy układ, prawda?

💡 Geny zawierają nie tylko informację o budowie cząsteczki, ale także instrukcje dotyczące tempa jej wytwarzania, miejsca docelowego, czy warunków degradacji!

Genom to kompletna informacja genetyczna komórki. Oprócz genów zawiera także DNA pozagenowy, w tym sekwencje powtarzalne (długie fragmenty powtarzające się w DNA) oraz pseudogeny (fragmenty przypominające geny, ale niefunkcjonalne). U bakterii genom składa się zwykle z jednego kolistego chromosomu i mniejszych cząsteczek DNA zwanych plazmidami, które nadają dodatkowe, choć niekoniecznie niezbędne do życia cechy.

Organizacja genomów

Plazmidy bakteryjne mogą kodować różne przydatne cechy - od wytwarzania toksyn zabijających inne bakterie (plazmid Col E1 u pałeczki okrężnicy), przez oporność na antybiotyki (RP4 u pałeczki ropy błękitnej), po zdolność wywoływania narośli na korzeniach roślin (Ti u Agrobacterium tumefaciens).

W organizmach wielokomórkowych rozróżniamy dwa rodzaje komórek: komórki linii somatycznej (diploidalne, budujące ciało, rozmnażające się przez mitozę) oraz komórki linii płciowej (uczestniczące w wytwarzaniu haploidalnych gamet poprzez mejozę).

Materiał genetyczny w jądrze komórkowym jest odpowiednio upakowany dzięki strukturze chromatyny. Najpierw DNA nawija się na białka histonowe tworząc nukleosomy (I stopień upakowania), które następnie łączą się w grubsze włókna. W zależności od stopnia upakowania wyróżniamy:

• Euchromatynę - luźno upakowana, zawiera aktywne geny
• Heterochromatynę - ściśle upakowana, zawiera nieaktywne geny i DNA pozagenowy

⚡ Wirusy mają niezwykle zróżnicowane genomy! Mogą zawierać DNA lub RNA, być jedno- lub dwuniciowe, a ich geny mogą nawet na siebie zachodzić, co pozwala upakować więcej informacji w mniejszej przestrzeni.

Genomy wirusów różnią się pod względem rodzaju kwasu nukleinowego (DNA lub RNA), liczby nici (jedno- lub dwuniciowe) oraz struktury (liniowe lub koliste). Mimo niewielkiej liczby genów, wirusy potrafią skutecznie wykorzystywać mechanizmy genetyczne zakażonych komórek do własnych celów.