همه چیز در مورد ژنتیک! ژنتیک چیست؟

همه چیز در مورد ژنتیک …

ژنتیک شاخه ای از زیست شناسی است که به مطالعه ژن ها، تغییرات ژنتیکی و وراثت موجودات زنده می پردازد. مندل “وراثت در صفات” را مورد مطالعه قرار داد که الگویی در نحوه انتقال صفات از والدین به فرزندان است. وی مشاهده کرد که ارگانیسم ها (گیاهان نخود فرنگی) از به صورت گسسته “واحدهای ارثی” از صفات به ارث می برند. این اصطلاح، که هنوز هم امروزه مورد استفاده قرار می گیرد، تعریفی تا حدودی مبهم از چیزی است که از آن به عنوان ژن یاد می شود.
وراثت صفات و مکانیسمهای ارثی مولکولی ژنها هنوز هم اصول اصلی ژنتیک در قرن بیست و یکم هستند، اما ژنتیک مدرن فراتر از ارث به مطالعه عملکرد و رفتار ژنها رسیده است. ساختار و عملکرد ژن، تنوع و توزیع در متن سلول، ارگانیسم و در چارچوب جمعیت مورد مطالعه قرار می گیرد. ژنتیک زمینه های مختلفی از جمله ژنتیک مولکولی، اپی ژنتیک و ژنتیک جمعیت ایجاد کرده است.
محیط داخل سلولی یا خارج سلولی یک سلول زنده یا ارگانیسم ممکن است رونویسی از یک ژن را روشن یا خاموش کند. یک نمونه کلاسیک دو دانه ذرت مشابه ژنتیکی هستند با اینکه یکی در آب و هوای معتدل و دیگری در آب و هوای خشک قرار دارد. به همین دلیل میانگین ارتفاع دو ساقه ذرت از نظر ژنتیکی برابر می باشد اما یکی در آب و هوای خشک به دلیل کمبود آب و مواد مغذی موجود در محیط آن فقط در نیمی از ارتفاع ساقه ذرت در هوای معتدل رشد می کند.

ژنتیک مولکولی

اگرچه ژن ها در کروموزوم ها وجود داشتند، اما کروموزوم ها از پروتئین و DNA تشکیل شده اند. به همین دلیل دانشمندان نمی دانند که کدام یک از این دو عامل وراثت است. در سال 1928، فردریک گریفیت پدیده دگرگونی (transformation) را کشف کرد. شانزده سال بعد، در سال 1944، آزمایش Avery-MacLeod-McCarty ، DNA را به عنوان مولکولی مسئول دگرگونی شناسایی کرد. آزمایش Hershey-Chase در سال 1952 تأیید كرد كه DNA (بجای پروتئین) ماده ژنتیکی ویروسهایی است كه باكتریها را آلوده می كنند و شواهد دیگری ارائه می دهند كه DNA مولكول مسئول ارث است. جیمز واتسون و فرانسیس کریک با استفاده از کریستالوگرافی با اشعه ایکس ساختار DNA را تعیین کردند. Rosalind Franklin و موریس ویلکینز نشان دادند DNA از ساختار مارپیچی برخوردار است. این ساختار نشان داد که اطلاعات ژنتیکی در توالی نوکلئوتیدها در هر رشته از DNA وجود دارد. این ساختار همچنین یک روش ساده برای تکثیر را پیشنهاد می کند: اگر رشته ها از هم جدا شوند، رشته های دختری جدید را می توان برای هر یک بر اساس دنباله رشته قدیمی بازسازی کرد. این خاصیت همان چیزی است که به DNA ماهیت نیمه محافظه کارانه خود می دهد که در آن یک رشته DNA جدید از رشته اصلی والدین ساخته می شود.
در سالهای اخیر، دانشمندان سعی کردند درک کنند که چگونه DNA روند تولید پروتئین را کنترل می کند. کشف شده که سلول ها از DNA به عنوان الگویی برای ایجاد پیام رسان RNA (mRNA)، مولکولهایی با نوکلئوتیدهای بسیار شبیه به DNA استفاده می کند. دنباله نوکلئوتیدی RNA پیام رسان برای ایجاد یک دنباله اسید آمینه در پروتئین استفاده می شود. این ترجمه بین توالی نوکلئوتیدی و توالی اسیدهای آمینه به عنوان کد ژنتیکی شناخته شده است.

ژن چیست؟

ژن واحد اصلی فیزیکی و عملکردی وراثت است. ژن ها از DNA ساخته شده اند. برخی از ژن ها به عنوان دستورالعمل برای ساختن مولکول هایی به نام پروتئین عمل می کنند. با این حال، بسیاری از ژن ها پروتئین را کد نمی کنند. در انسان، ژن ها از چند صد پایه DNA تا بیش از 2 میلیون پایه متفاوت هستند. پروژه ژنوم انسانی تخمین زده است كه انسانها بین 20،000 تا 25،000 ژن داشته باشند.
هر فرد دو نسخه از هر ژن دارد، یکی از آنها از هر والدین به ارث می رسد. بیشتر ژن ها در همه افراد یکسان هستند، اما تعداد کمی از ژن ها (کمتر از 1 درصد از کل) بین افراد کمی متفاوت است. آللها اشکال مختلف این ژن ها هستند که در بعضی از توالی ها ی DNA با هم اختلاف دارند. این اختلافات کوچک به ویژگیهای جسمی منحصر به فرد هر شخص کمک می کند.
دانشمندان با دادن نامهای منحصر به فرد به ژن ها، آن ها را ردیابی می کنند. از آنجا که نام ژن ها می تواند طولانی باشد، ژن ها نیز به نمادها اختصاص می یابند، که ترکیبی کوتاه از حروف (و بعضی اوقات اعداد) هستند که یک نسخه مختصر از نام ژن را نشان می دهد.