Ce este gena ?

Gena este unul dintre cele mai interesante personaje ale biologiei moderne. Aceasta pentru ca insasi existenta vietii pe Pamant este legata de prezenta genelor , care contin programul genetic nun numai al structurii lor caracteristice materiei vii , dar si al functionarii celulelor si respectiv organismelor.

Cunoscutul savant danez W. Johansen , care a elaborat notiunea de gena in anul 1909 , intelegea prin aceasta unitate discreta a ereditatii organismelor , indivizibila si localizata in cromozomi. Marile progrese ale biologiei moleculare din ultimele decenii au schimbat aproape total imaginea noastra despre gene , care au devenit niste structui celulare sau virale , ale caror functii sunt tot mai bine cunsocute. In ultima vreme unele gene au fost izolate , sintetizate artificial , recombinate si transferate de la un organism la altul si chiar de la o specie la alta.

Genetica , stiinta ereditatii , a luat fiint in anul 1900 odata cu redescoperirea legilor ereditatii elaborate de Gregor Mendel . In perioada care a trecut de atunci , eforturile geneticienilor au fost axate spre descoperirea substratului material al ereditatii , al genelor care prezentau o aoreola de mister. Ce este gena ? Din ce este alcatuita ? Cum functioneaza ? Cum se transimte de la o celula la alta si de la o generatie la alta ?

Iata cateva intrebari la care nu s-a putut da raspuns decat in ultima vreme , dupa ce s-a descoperit ca acizii nucleici constituie , de fapt , substratul material al ereditatii organismelor.

Gena poate fi definita in prezent drept un segment din macromolecula din ADN sau ARN care cuprinde o secventa anumita din nucleotide , ce actionaeza ca unitate functionala si contine informatia genetica necesara sintezei unei catene polipeptidice sau unei alte molecule. Este bine cunsocut in prezent rolul extrem de important al proteinelor in realizarea structurilor materiei vii si metabiolismului celular. Viaa nu este posibila in absenta proteinelor. Acestea , desi sunt extrem de diverse in natura , in prezent fiin cunoscute peste 100.000 de tipuri de proteine vegetale si animale , sunt alcatuite exclusiv din 20 de tipuri de aminoacizi.

Prin combinarea diferita a acestor aminoacizi si prin aranjarea lor intr-o anumita ordine rezulta multitudinea de proteine din natura. Genele in esenta contin programul nu numai al autoreproducerii lor la descendent (replicatie) , dar si al alcatuirii acestor proteine , adica al ordinii de succesiune a diferitilor aminoacizi.

Una din marile reazizari ale biologiei contemporane o constituie descifrarea codului genetic. Dupa cum se stie , macromolecula de AND este formata din doua catene polinucleotidice caomplementare si rasucite elicoidal una in jurul celeilalte. Fiecare catena este formata dintr-o inlantuire de patru tipuri de nucleotide , care insa , tinand seama de marimea macromoleculei , se pot succede intr-o infinitate de tipuri. Secventa extrem de variata a nucleotidelor in cadrul macromoleculelor de acizi nucleici determina capacitatea acestora da a inregistra biochimic informatia genetica a vietuitoarelor.

Codul genetic constituie un adevarat alfabet al vietii , fiecare organism viu avand propriul sau program genetic alcatuit dintr-un numar mai mic sau mai mare de gene care determina proactic toate caracteristicile strucutrale si functionale ale organismelor.

3

Cercetarile privind codul genetic au aratat ca o secventa de trei nucleotide (codon) determina prezenta unui anumit aminoacid in molecula proteica. Daca tinem seama ca in ADN exista patru tipuri de nucleotide , prin combinarea lor cate trei se poate realiza un total de 64 combinatii ( 4 = 64 ) . Aceasta inseamna ca exista 64 de codoni , dintre care numai 61 servesc pentru codificarea celro 20 de aminoacizi , iar ceilalti trei codoni sunt utilizati pentru a marca inceputul sau sfarsitul mesajelor genetice , deci pentru punctuatie.

Din cele relatate reiese evident ca un anumit aminoacid poate fi codificat de mai multi codoni fapt care determina ceea ce se cheama degenerarea codului genetic. In sfarsit , un fapt important ce trebuie subliniat era universalitatea codului genetic , ceea ce inseamna ca el este idenic la toate organismele vii , de la cele mai simple la cele mai evoluate , inclusiv omul.

In ceea ce priveste dimensiunile genelor , ele sunt foarte variate , in functie de marimea mesajului genetic pe care il contin. Cunsocutul genetician american J. Watson , laureat al premiului Nobel pe anul1962 , a calculat ca la bacterii , tinand seama de marimea medie a moleculelor proteice , o gena poate fi alcatuita dintr-o secventa , variind intre 900 si 1500 de nucleotide.

Numarul de gene pe care il poseda diferite organisme este si el foarte variabil in functie de complexitatea structurala si functionala a organismelor respective. Cele mai mici virusuri au un program genetic alcatuit din numai cateva gene , bacteriile au 2000-3000 de gene , iar mamiferele au cateva zeci de mii de gene. Dupa aproximarile actuale , programul genetic al speciei umane este alcatuit din 30.000-40.000 de gene sau chiar mai mult.

Cercetarile de genetica moleculara din ultimii ani au dus la elaborarea dogmei centrale a geneticii , conform caruia informatia genetica se gaseste in ADN prin transcriptie ea este transferata ARN-ului iar prin translatie (traducere) este decodificata si tyransformata intr-o secventa de aminoacizi. Fluxul de informatii ar fi deci unidirectional , de tip ADN ARN PROTEINE.

Bibliografie :

"Genetica" de Raicu Petre

"Genele si ingineria genetica" de Raicu Petre