stringtranslate.com

ژن

در زیست شناسی ، کلمه ژن دو معنی دارد. ژن مندلی واحد اساسی وراثت است . ژن مولکولی دنباله ای از نوکلئوتیدها در DNA است که برای تولید یک RNA عملکردی رونویسی می شود . دو نوع ژن مولکولی وجود دارد: ژن های کد کننده پروتئین و ژن های غیر کد کننده. [1] [2] [3]

در طول بیان ژن (سنتز RNA یا پروتئین از یک ژن)، DNA ابتدا در RNA کپی می شود . RNA می تواند مستقیماً کاربردی باشد یا الگوی واسطه ای برای سنتز یک پروتئین باشد.

انتقال ژن ها به فرزندان ارگانیسم ، اساس وراثت صفات فنوتیپی از نسلی به نسل دیگر است. این ژن‌ها توالی‌های DNA مختلفی را می‌سازند که با هم ژنوتیپ نامیده می‌شوند ، که مختص هر فرد معینی است، در مخزن ژنی جمعیت یک گونه خاص . ژنوتیپ همراه با عوامل محیطی و رشدی در نهایت فنوتیپ فرد را تعیین می کند.

بیشتر صفات بیولوژیکی تحت تأثیر ترکیبی پلی ژن ها (مجموعه ای از ژن های مختلف) و برهمکنش های ژن-محیط رخ می دهند . برخی از صفات ژنتیکی فورا قابل مشاهده هستند، مانند رنگ چشم یا تعداد اندام ها، برخی دیگر مانند گروه خونی ، خطر ابتلا به بیماری های خاص، یا هزاران فرآیند بیوشیمیایی اساسی که زندگی را تشکیل می دهند، قابل مشاهده نیستند .

یک ژن می‌تواند جهش‌هایی را در توالی خود به دست آورد که منجر به انواع مختلفی به نام آلل در جمعیت شود . این آلل ها نسخه های کمی متفاوت از یک ژن را رمزگذاری می کنند که ممکن است باعث ایجاد صفات فنوتیپی متفاوت شود. [4] ژن ها به دلیل انتخاب طبیعی یا بقای مناسب ترین و رانش ژنتیکی آلل ها تکامل می یابند .

واژه ژن توسط گیاه شناس دانمارکی ، فیزیولوژیست گیاهی و ژنتیک ویلهلم یوهانسن در سال 1909 معرفی شد .

تعاریف

روش های مختلفی برای استفاده از واژه "ژن" بر اساس جنبه های مختلف توارث، انتخاب، عملکرد بیولوژیکی یا ساختار مولکولی آنها وجود دارد، اما اکثر این تعاریف به دو دسته تقسیم می شوند، ژن مندلی یا ژن مولکولی. [1] [6] [7] [8] [9]

ژن مندلی ژن کلاسیک ژنتیک است و به هر صفت ارثی اشاره دارد. این همان ژنی است که در The Selfish Gene توضیح داده شده است . [10] بحث‌های کامل‌تر درباره این نسخه از یک ژن را می‌توان در مقاله‌های ژنتیک و دیدگاه ژن محوری تکامل یافت .

تعریف ژن مولکولی بیشتر در بیوشیمی، زیست شناسی مولکولی و بیشتر ژنتیک استفاده می شود - ژنی که بر اساس توالی DNA توصیف می شود. [1] تعاریف مختلفی از این ژن وجود دارد که برخی از آنها گمراه کننده یا نادرست هستند. [6] [11]

کار بسیار اولیه در زمینه ای که تبدیل به ژنتیک مولکولی شد ، این مفهوم را مطرح کرد که یک ژن یک پروتئین را می سازد (در اصل "یک ژن - یک آنزیم"). [12] [13] با این حال، ژن‌هایی که RNA‌های سرکوب‌گر را تولید می‌کنند در دهه 1950 پیشنهاد شدند [14] و در دهه 1960، کتاب‌های درسی از تعاریف ژن مولکولی استفاده می‌کردند که شامل مواردی بود که مولکول‌های RNA عملکردی مانند RNA ریبوزومی و tRNA (ژن‌های غیر کدکننده) را مشخص می‌کردند. و همچنین ژن های کد کننده پروتئین. [15]

این ایده از دو نوع ژن هنوز هم بخشی از تعریف ژن در اکثر کتاب های درسی است. به عنوان مثال،

وظیفه اصلی ژنوم تولید مولکول های RNA است. بخش‌های انتخابی از توالی نوکلئوتیدی DNA در یک توالی نوکلئوتیدی RNA متناظر کپی می‌شود، که یا پروتئینی را کد می‌کند (اگر mRNA باشد) یا یک RNA ساختاری، مانند RNA انتقالی (tRNA) یا RNA ریبوزومی (rRNA) را تشکیل می‌دهد. مولکول هر ناحیه از مارپیچ DNA که یک مولکول RNA عملکردی تولید می کند، یک ژن را تشکیل می دهد. [16]

ما یک ژن را به عنوان یک توالی DNA که رونویسی می شود تعریف می کنیم. این تعریف شامل ژن هایی می شود که پروتئین ها را کد نمی کنند (همه رونوشت ها RNA پیام رسان نیستند). این تعریف معمولاً مناطقی از ژنوم را که رونویسی را کنترل می کنند، اما خودشان رونویسی نمی کنند، حذف می کند. ما با استثناهایی در تعریف خود از ژن مواجه خواهیم شد - در کمال تعجب، هیچ تعریفی وجود ندارد که کاملاً رضایت بخش باشد. [17]

یک ژن یک توالی DNA است که یک محصول قابل انتشار را کد می کند. این محصول ممکن است پروتئین باشد (همانطور که در اکثر ژن ها وجود دارد) یا ممکن است RNA باشد (مانند ژن هایی که برای tRNA و rRNA کد می کنند). ویژگی مهم این است که محصول به دور از محل سنتز خود منتشر می شود تا در جای دیگر عمل کند. [18]

بخش‌های مهم این تعاریف عبارتند از: (1) اینکه یک ژن با یک واحد رونویسی مطابقت دارد. (2) که ژن ها هم mRNA و هم RNA های غیر کد کننده را تولید می کنند. و (3) توالی های تنظیمی بیان ژن را کنترل می کنند اما بخشی از خود ژن نیستند. با این حال، یک بخش مهم دیگر از تعریف وجود دارد که در کتاب ایجاد حس ژن ها توسط کوستاس کامپوراکیس تاکید شده است .

بنابراین در این کتاب من ژن‌ها را به‌عنوان توالی‌های DNA کدکننده اطلاعات برای محصولات عملکردی، اعم از پروتئین‌ها یا مولکول‌های RNA، در نظر خواهم گرفت. منظور من از "اطلاعات رمزگذاری" این است که توالی DNA به عنوان الگویی برای تولید یک مولکول RNA یا پروتئینی استفاده می شود که عملکردی را انجام می دهد. [6]

تاکید بر عملکرد ضروری است زیرا بخش‌هایی از DNA وجود دارد که رونوشت‌های غیرعملکردی تولید می‌کنند و به عنوان ژن واجد شرایط نیستند. اینها شامل نمونه‌های واضحی مانند شبه‌زایی رونویسی شده و همچنین نمونه‌های کمتر آشکار مانند RNA ناخواسته تولید شده به عنوان نویز به دلیل خطاهای رونویسی است. برای واجد شرایط بودن به عنوان یک ژن واقعی، با این تعریف، باید ثابت کرد که رونوشت دارای عملکرد بیولوژیکی است. [6]

گمانه زنی های اولیه در مورد اندازه یک ژن معمولی بر اساس نقشه برداری ژنتیکی با وضوح بالا و اندازه پروتئین ها و مولکول های RNA بود. طول 1500 جفت پایه در آن زمان (1965) معقول به نظر می رسید. [15] این مبتنی بر این ایده بود که ژن DNA است که مستقیماً مسئول تولید محصول عملکردی است. کشف اینترون ها در دهه 1970 به این معنی بود که بسیاری از ژن های یوکاریوتی بسیار بزرگتر از اندازه محصول عملکردی بودند. برای مثال، ژن‌های کدکننده پروتئین پستانداران معمولی، حدود 62000 جفت باز هستند (منطقه رونویسی شده) و از آنجایی که حدود 20000 مورد از آنها وجود دارد، حدود 35 تا 40 درصد از ژنوم پستانداران (از جمله ژنوم انسان) را اشغال می‌کنند. [19] [20] [21]

علی‌رغم اینکه هم ژن‌های کدکننده پروتئین و هم ژن‌های غیرکدکننده بیش از ۵۰ سال است که شناخته شده‌اند، هنوز تعدادی کتاب درسی، وب‌سایت‌ها و انتشارات علمی وجود دارند که ژن را به‌عنوان یک توالی DNA که پروتئین را مشخص می‌کند، تعریف می‌کنند. به عبارت دیگر، این تعریف به ژن‌های کدکننده پروتئین محدود می‌شود. در اینجا نمونه ای از مقاله اخیر در American Scientist است.

... برای ارزیابی واقعی اهمیت بالقوه ژن های de novo، ما بر تعریف دقیق کلمه "ژن" تکیه کردیم که تقریباً هر متخصصی می تواند با آن موافق باشد. اول، برای اینکه یک توالی نوکلئوتیدی به عنوان یک ژن واقعی در نظر گرفته شود، یک چارچوب خواندن باز (ORF) باید وجود داشته باشد. ORF را می توان به عنوان "خود ژن" در نظر گرفت. با یک علامت شروع مشترک برای هر ژن شروع می شود و با یکی از سه سیگنال خط پایان ممکن پایان می یابد. یکی از آنزیم‌های کلیدی در این فرآیند، RNA پلیمراز، مانند قطاری روی یک ریل مونوریل در امتداد رشته DNA می‌پیچد و آن را به شکل RNA پیام‌رسان خود رونویسی می‌کند. این نکته ما را به دومین معیار مهم خود می رساند: یک ژن واقعی ژنی است که هم رونویسی و هم ترجمه شود. یعنی ابتدا از یک ژن واقعی به عنوان الگویی برای ساخت RNA پیام رسان گذرا استفاده می شود که سپس به پروتئین ترجمه می شود. [22]

این تعریف محدود به قدری رایج است که مقالات اخیر بسیاری را ایجاد کرده است که این «تعریف استاندارد» را مورد انتقاد قرار داده و خواستار تعریف گسترده جدیدی است که شامل ژن‌های غیر کدکننده باشد. با این حال، برخی از نویسندگان مدرن هنوز ژن‌های غیرکدکننده را تایید نمی‌کنند، اگرچه این تعریف به اصطلاح "جدید" بیش از نیم قرن است که به رسمیت شناخته شده است. [23] [24] [25]

اگرچه برخی از تعاریف می توانند به طور گسترده تری نسبت به تعاریف دیگر قابل استفاده باشند، پیچیدگی اساسی زیست شناسی به این معناست که هیچ تعریفی از یک ژن نمی تواند تمام جنبه ها را به طور کامل نشان دهد. همه ژنوم ها DNA نیستند (به عنوان مثال ویروس های RNA )، [26] اپرون های باکتریایی چندین ناحیه کد کننده پروتئین هستند که به mRNA های بزرگ منفرد رونویسی می شوند، پیرایش جایگزین یک ناحیه ژنومی را قادر می سازد تا چندین محصول ناحیه را رمزگذاری کند و ترانس اسپلایس mRNA ها را از توالی کدگذاری کوتاه تر به هم متصل می کند. در سراسر ژنوم [27] [28] [29] از آنجایی که تعاریف مولکولی عناصری مانند اینترون‌ها، پروموتورها و سایر نواحی تنظیم‌کننده را حذف می‌کنند ، این‌ها در عوض به عنوان "مرتبط" با ژن در نظر گرفته می‌شوند و بر عملکرد آن تأثیر می‌گذارند.

گاهی اوقات از یک تعریف عملیاتی حتی گسترده‌تر برای دربرگرفتن پیچیدگی این پدیده‌های متنوع استفاده می‌شود، جایی که یک ژن به عنوان اتحادی از توالی‌های ژنومی تعریف می‌شود که مجموعه منسجمی از محصولات عملکردی بالقوه با هم تداخل دارند. [30] این تعریف، ژن ها را بر اساس محصولات عملکردی آنها (پروتئین ها یا RNA) به جای مکان های DNA خاص آنها، با عناصر تنظیمی که به عنوان مناطق مرتبط با ژن طبقه بندی می شوند، دسته بندی می کند . [30]

تاریخچه

کشف واحدهای موروثی گسسته

عکس گرگور مندل
گرگور مندل

وجود واحدهای ارثی گسسته برای اولین بار توسط گرگور مندل (1822-1884) پیشنهاد شد. [31] از سال 1857 تا 1864، در برنو ، امپراتوری اتریش (جمهوری چک امروزی)، او الگوهای وراثت را در 8000 گیاه نخود خوراکی رایج مطالعه کرد ، و صفات متمایز را از والدین تا فرزندان ردیابی کرد. او اینها را از نظر ریاضی به عنوان 2 n  ترکیب توصیف کرد که در آن n تعداد ویژگی های متفاوت در نخود اصلی است. اگرچه او از واژه ژن استفاده نکرد ، اما نتایج خود را بر حسب واحدهای ارثی گسسته ای توضیح داد که منجر به ویژگی های فیزیکی قابل مشاهده می شود. این توصیف تمایز ویلهلم یوهانسن بین ژنوتیپ (ماده ژنتیکی یک موجود زنده) و فنوتیپ (ویژگی های قابل مشاهده آن ارگانیسم) را نشان می دهد. مندل همچنین اولین کسی بود که دسته بندی مستقل ، تمایز بین صفات غالب و مغلوب ، تمایز بین هتروزیگوت و هموزیگوت و پدیده وراثت ناپیوسته را نشان داد.

قبل از کار مندل، نظریه غالب وراثت نظریه ترکیبی وراثت بود ، [32] که پیشنهاد می‌کرد که هر یک از والدین مایعات را در فرآیند لقاح سهیم می‌کنند و صفات والدین با هم ترکیب و مخلوط می‌شوند تا فرزندان تولید کنند. چارلز داروین نظریه ای در مورد وراثت ارائه داد که او آن را pangenesis نامید ، از یونانی pan ("همه، کل") و پیدایش ("تولد") / genos ("منشا"). [33] [34] داروین اصطلاح gemule را برای توصیف ذرات فرضی که در طول تولیدمثل با هم مخلوط می‌شوند استفاده کرد.

کار مندل پس از اولین انتشار آن در سال 1866 تا حد زیادی مورد توجه قرار نگرفت، اما در اواخر قرن نوزدهم توسط هوگو دو وریس ، کارل کورنز و اریش فون تچرماک که (ادعا می‌کردند) در تحقیقات خود به نتایج مشابهی رسیده‌اند، دوباره کشف شد. [35] به طور خاص، در سال 1889، هوگو دو وریس کتاب خود را به نام Intracellular Pangenesis منتشر کرد ، [36] که در آن فرض کرد که شخصیت‌های مختلف حامل‌های ارثی فردی دارند و وراثت صفات خاص در موجودات به صورت ذرات است. دی وری این واحدها را پس از نظریه پانژنز داروین در سال 1868، "pangenes" (به آلمانی Pangens ) نامید.

بیست سال بعد، در سال 1909، ویلهلم یوهانسن اصطلاح "ژن" [5] و در سال 1906، ویلیام بیتسون ، " ژنتیک " [37] [30] را معرفی کرد، در حالی که ادوارد استراسبورگر ، در میان دیگران، هنوز از اصطلاح "پانژن" استفاده می کرد. برای واحد فیزیکی و عملکردی اساسی وراثت. [36] : مقدمه مترجم، viii 

کشف DNA

پیشرفت در درک ژن ها و وراثت در طول قرن بیستم ادامه یافت. دئوکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) با آزمایشات در دهه 1940 تا 1950 نشان داده شد که مخزن مولکولی اطلاعات ژنتیکی است. [38] [39] ساختار DNA توسط Rosalind Franklin و Maurice Wilkins با استفاده از کریستالوگرافی اشعه ایکس مورد مطالعه قرار گرفت ، که باعث شد جیمز دی واتسون و فرانسیس کریک مدلی از مولکول DNA دو رشته‌ای را منتشر کنند که بازهای نوکلئوتیدی جفت شده آن نشان دهنده یک فرضیه قانع کننده برای مکانیسم تکثیر ژنتیکی [40] [41]

در اوایل دهه 1950، دیدگاه غالب این بود که ژن‌های یک کروموزوم مانند موجودات مجزا عمل می‌کنند که مانند مهره‌هایی روی یک رشته قرار گرفته‌اند. آزمایش‌های بنزر با استفاده از جهش‌یافته‌های معیوب در ناحیه rII باکتریوفاژ T4 (1955-1959) نشان داد که ژن‌های منفرد ساختار خطی ساده‌ای دارند و احتمالاً معادل بخش خطی DNA هستند. [42] [43]

در مجموع، این مجموعه از تحقیقات، جزم اصلی زیست شناسی مولکولی را ایجاد کرد ، که بیان می کند که پروتئین ها از RNA ترجمه می شوند ، که از DNA رونویسی می شود . از آن زمان نشان داده شده است که این جزم استثنایی دارد، مانند رونویسی معکوس در رتروویروس ها . مطالعه مدرن ژنتیک در سطح DNA به عنوان ژنتیک مولکولی شناخته می شود .

در سال 1972، والتر فیرز و تیمش اولین کسانی بودند که توالی یک ژن را تعیین کردند: پروتئین پوششی MS2 باکتریوفاژ . [44] توسعه بعدی توالی یابی DNA با پایان زنجیره در سال 1977 توسط فردریک سانگر، کارایی توالی یابی را بهبود بخشید و آن را به یک ابزار معمول آزمایشگاهی تبدیل کرد. [45] یک نسخه خودکار از روش سانگر در مراحل اولیه پروژه ژنوم انسانی استفاده شد . [46]

سنتز مدرن و جانشینان آن

نظریه هایی که در اوایل قرن بیستم برای ادغام ژنتیک مندلی با تکامل داروینی ایجاد شد، سنتز مدرن نامیده می شود ، اصطلاحی که توسط جولیان هاکسلی معرفی شد . [47]

این دیدگاه از تکامل توسط دیدگاه ژن محوری جورج سی ویلیامز از تکامل مورد تاکید قرار گرفت . او پیشنهاد کرد که ژن مندلی واحدی از انتخاب طبیعی است با این تعریف: "آن چیزی که با فرکانس قابل ملاحظه ای جدا می شود و دوباره ترکیب می شود." [48] ​​: 24  ایده مرتبط با تأکید بر مرکزیت ژن های مندلی و اهمیت انتخاب طبیعی در تکامل توسط ریچارد داوکینز رایج شد . [10] [49]

توسعه نظریه خنثی تکامل در اواخر دهه 1960 منجر به این شد که رانش ژنتیکی تصادفی بازیگر اصلی تکامل است و نظریه خنثی باید فرضیه صفر تکامل مولکولی باشد. [50] این منجر به ساخت درختان فیلوژنتیک و توسعه ساعت مولکولی شد که اساس تمام تکنیک‌های تاریخ‌یابی با استفاده از توالی‌های DNA است. این تکنیک‌ها محدود به توالی‌های ژنی مولکولی نیستند، بلکه می‌توانند بر روی تمام بخش‌های DNA در ژنوم استفاده شوند.

پایه مولکولی

نمودار ساختار شیمیایی DNA نشان می دهد که چگونه مارپیچ دوتایی از دو زنجیره ستون فقرات قند-فسفات با پایه هایی به سمت داخل و به طور خاص باز جفت A به T و C به G با پیوندهای هیدروژنی تشکیل شده است.
ساختار شیمیایی یک قطعه چهار جفت باز از یک مارپیچ دوگانه DNA . زنجیره‌های ستون فقرات قند - فسفات در جهت مخالف با پایه‌ها به سمت داخل حرکت می‌کنند و پایه‌های A به T و C به G را با پیوندهای هیدروژنی جفت می‌کنند .

DNA

اکثریت قریب به اتفاق موجودات، ژن های خود را در رشته های طولانی DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) رمزگذاری می کنند. DNA از یک زنجیره ساخته شده از چهار نوع زیر واحد نوکلئوتیدی تشکیل شده است که هر کدام از یک قند پنج کربنه ( 2-دئوکسی ریبوز )، یک گروه فسفات و یکی از چهار باز آدنین ، سیتوزین ، گوانین و تیمین تشکیل شده است . [51] : 2.1 

دو زنجیره DNA به دور یکدیگر می‌پیچند و یک مارپیچ دوگانه DNA را تشکیل می‌دهند که ستون فقرات فسفات-شکر در اطراف مارپیچ است، و بازها به سمت داخل با بازهای آدنین به تیمین و گوانین به سیتوزین متصل می‌شوند. ویژگی جفت بازها به این دلیل است که آدنین و تیمین برای تشکیل دو پیوند هیدروژنی در یک راستا قرار می گیرند ، در حالی که سیتوزین و گوانین سه پیوند هیدروژنی را تشکیل می دهند. بنابراین، دو رشته در یک مارپیچ دوتایی باید مکمل یکدیگر باشند ، به طوری که توالی پایه‌های آنها به گونه‌ای باشد که آدنین‌های یک رشته با تیمین‌های رشته دیگر جفت شوند و غیره. [51] : 4.1 

به دلیل ترکیب شیمیایی بقایای پنتوز بازها، رشته های DNA جهت دار هستند. یک انتهای یک پلیمر DNA حاوی یک گروه هیدروکسیل در معرض روی دئوکسی ریبوز است . این به عنوان انتهای 3' مولکول شناخته می شود. انتهای دیگر شامل یک گروه فسفات در معرض . این پایان 5 دقیقه است . دو رشته یک مارپیچ دوگانه در جهات مخالف یکدیگر قرار دارند. سنتز اسید نوکلئیک، از جمله همانندسازی و رونویسی DNA در جهت 5'→3' رخ می دهد، زیرا نوکلئوتیدهای جدید از طریق یک واکنش کم آبی اضافه می شوند که از 3' هیدروکسیل به عنوان نوکلئوفیل استفاده می کند . [52] : 27.2 

بیان ژن های کدگذاری شده در DNA با رونویسی ژن به RNA ، نوع دوم اسید نوکلئیک که بسیار شبیه DNA است، اما مونومرهای آن حاوی ریبوز قند به جای دئوکسی ریبوز است، آغاز می شود . RNA همچنین حاوی اوراسیل پایه به جای تیمین است . مولکول های RNA نسبت به DNA پایداری کمتری دارند و معمولاً تک رشته ای هستند. ژن هایی که پروتئین ها را رمزگذاری می کنند از یک سری توالی سه نوکلئوتیدی به نام کدون تشکیل شده اند که به عنوان "کلمات" در "زبان" ژنتیکی عمل می کنند. کد ژنتیکی مطابقت را در طول ترجمه پروتئین بین کدون ها و اسیدهای آمینه مشخص می کند . کد ژنتیکی برای همه موجودات شناخته شده تقریباً یکسان است. [51] : 4.1 

کروموزوم ها

کاریوگرام میکروگرافیک مرد انسان که 23 جفت کروموزوم را نشان می دهد. بزرگ‌ترین کروموزوم‌ها حدود 10 برابر کوچک‌ترین کروموزوم‌ها هستند. [53]
کاریوگرام شماتیک یک انسان، با نوارها و باندهای فرعی مشروح . نواحی تیره و سفید را روی باند G نشان می دهد . این 22 کروموزوم همولوگ ، هر دو نسخه مذکر (XY) و ماده (XX) کروموزوم جنسی (پایین سمت راست)، و همچنین ژنوم میتوکندری (در پایین سمت چپ) را نشان می‌دهد.

کل مکمل ژن در یک ارگانیسم یا سلول به عنوان ژنوم آن شناخته می شود که ممکن است روی یک یا چند کروموزوم ذخیره شود . یک کروموزوم از یک مارپیچ DNA منفرد و بسیار طولانی تشکیل شده است که هزاران ژن روی آن رمزگذاری شده است. [51] : 4.2  ناحیه کروموزوم که یک ژن خاص در آن قرار دارد، مکان آن نامیده می شود . هر مکان حاوی یک آلل از یک ژن است. با این حال، اعضای یک جمعیت ممکن است آلل های متفاوتی در جایگاه داشته باشند که هر کدام دارای توالی ژنی کمی متفاوت هستند.

اکثر ژن‌های یوکاریوتی روی مجموعه‌ای از کروموزوم‌های خطی و بزرگ ذخیره می‌شوند. کروموزوم ها در داخل هسته به صورت پیچیده با پروتئین های ذخیره ای به نام هیستون ها بسته بندی می شوند تا واحدی به نام نوکلئوزوم را تشکیل دهند . DNA بسته بندی شده و متراکم شده به این روش کروماتین نامیده می شود . [51] : 4.2  روشی که در آن DNA روی هیستون ها ذخیره می شود، و همچنین اصلاحات شیمیایی خود هیستون، تعیین می کند که آیا یک منطقه خاص از DNA برای بیان ژن در دسترس است یا خیر . علاوه بر ژن‌ها، کروموزوم‌های یوکاریوتی حاوی توالی‌هایی هستند که تضمین می‌کنند DNA بدون تخریب نواحی انتهایی کپی می‌شود و در طول تقسیم سلولی به سلول‌های دختر طبقه‌بندی می‌شود: منشاء همانندسازی ، تلومرها و سانترومر . [51] : 4.2  منشا همانندسازی، نواحی دنباله‌ای هستند که همانندسازی DNA برای ایجاد دو نسخه از کروموزوم آغاز می‌شود. تلومرها امتداد طولانی توالی‌های تکراری هستند که انتهای کروموزوم‌های خطی را می‌پوشانند و از تخریب مناطق کدکننده و تنظیم‌کننده در طول همانندسازی DNA جلوگیری می‌کنند . طول تلومرها هر بار که ژنوم تکثیر می شود کاهش می یابد و در روند پیری نقش دارد . [54] سانترومر برای اتصال الیاف دوک برای جدا کردن کروماتیدهای خواهر به سلول های دختر در طول تقسیم سلولی مورد نیاز است . [51] : 18.2 

پروکاریوت ها ( باکتری ها و باستانی ها ) به طور معمول ژنوم خود را در یک کروموزوم منفرد، بزرگ و دایره ای ذخیره می کنند . به طور مشابه، برخی از اندامک های یوکاریوتی حاوی یک کروموزوم حلقوی باقیمانده با تعداد کمی ژن هستند. [51] : 14.4  پروکاریوت ها گاهی اوقات کروموزوم خود را با دایره های کوچک دیگری از DNA به نام پلاسمیدها تکمیل می کنند که معمولاً تنها چند ژن را رمزگذاری می کنند و بین افراد قابل انتقال هستند. برای مثال، ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی معمولاً روی پلاسمیدهای باکتریایی کدگذاری می‌شوند و می‌توانند از طریق انتقال افقی ژن بین سلول‌های منفرد، حتی سلول‌های گونه‌های مختلف، منتقل شوند . [55]

در حالی که کروموزوم های پروکاریوت ها نسبتاً از نظر ژن متراکم هستند، کروموزوم های یوکاریوت ها اغلب حاوی مناطقی از DNA هستند که هیچ عملکرد واضحی ندارند. یوکاریوت های تک سلولی ساده دارای مقادیر نسبتا کمی از چنین DNA هستند، در حالی که ژنوم موجودات چند سلولی پیچیده ، از جمله انسان، حاوی اکثریت مطلق DNA بدون عملکرد مشخص است. [56] این DNA اغلب به عنوان " DNA ناخواسته " نامیده می شود . با این حال، تجزیه و تحلیل های جدیدتر نشان می دهد که، اگرچه DNA کد کننده پروتئین به سختی 2٪ از ژنوم انسان را تشکیل می دهد ، حدود 80٪ از بازهای موجود در ژنوم ممکن است بیان شوند، بنابراین اصطلاح "DNA ناخواسته" ممکن است یک نام اشتباه باشد. [27]

ساختار و عملکرد

ساختار

ساختار یک ژن کد کننده پروتئین از عناصر بسیاری تشکیل شده است که توالی کد کننده پروتئین واقعی اغلب تنها بخش کوچکی از آنهاست. اینها شامل اینترون ها و نواحی ترجمه نشده mRNA بالغ هستند. ژن‌های غیر کدکننده همچنین می‌توانند حاوی اینترون‌هایی باشند که در طول پردازش برای تولید RNA عملکردی بالغ حذف می‌شوند.

همه ژن ها با توالی های تنظیمی مرتبط هستند که برای بیان آنها لازم است. اول، ژن ها به یک توالی پروموتر نیاز دارند . پروموتر توسط فاکتورهای رونویسی که جذب و به اتصال RNA پلیمراز به منطقه برای شروع رونویسی کمک می کنند، شناسایی و متصل می شود. [51] : 7.1  تشخیص معمولاً به عنوان یک توالی اجماع مانند جعبه TATA رخ می دهد . یک ژن می‌تواند بیش از یک پروموتور داشته باشد، در نتیجه RNA‌های پیام‌رسان ( mRNA ) ایجاد می‌شود که در میزان گسترش آنها در انتهای 5' متفاوت است. [58] ژن‌های بسیار رونویسی‌شده دارای توالی‌های پروموتر «قوی» هستند که ارتباط قوی با عوامل رونویسی ایجاد می‌کنند و در نتیجه رونویسی را با سرعت بالایی آغاز می‌کنند. ژن‌های دیگر دارای محرک‌های ضعیفی هستند که ارتباط ضعیفی با عوامل رونویسی ایجاد می‌کنند و رونویسی را کمتر آغاز می‌کنند. [51] : 7.2  شناسایی نواحی پروموتور یوکاریوتی بسیار پیچیده تر و دشوارتر از پروموترهای پروکاریوتی است . [51] : 7.3 

علاوه بر این، ژن‌ها می‌توانند دارای مناطق تنظیمی بسیاری از کیلوبازها در بالادست یا پایین دست ژن باشند که بیان را تغییر می‌دهند. اینها با اتصال به فاکتورهای رونویسی عمل می کنند که سپس باعث می شود DNA حلقه بزند تا توالی تنظیمی (و فاکتور رونویسی محدود) به محل اتصال RNA پلیمراز نزدیک شود. [59] برای مثال، تقویت‌کننده‌ها رونویسی را با اتصال پروتئین فعال‌کننده افزایش می‌دهند که سپس به جذب RNA پلیمراز به پروموتر کمک می‌کند. برعکس خفه کن ها به پروتئین های سرکوبگر متصل می شوند و DNA را برای RNA پلیمراز کمتر در دسترس قرار می دهند. [60]

RNA پیام‌رسان بالغ تولید شده از ژن‌های کدکننده پروتئین، دارای مناطق ترجمه‌نشده در دو انتها است که حاوی محل‌های اتصال برای ریبوزوم‌ها ، پروتئین‌های متصل‌کننده RNA ، miRNA و همچنین کدون‌های پایان‌دهنده و شروع و توقف هستند . [61] علاوه بر این، اکثر فریم‌های خواندن باز یوکاریوتی حاوی اینترون‌های ترجمه‌نشده هستند که حذف می‌شوند و اگزون‌هایی که در فرآیندی به نام اتصال RNA به یکدیگر متصل می‌شوند . در نهایت، انتهای رونوشت‌های ژنی توسط سایت‌های برش و پلی‌آدنیلاسیون (CPA) تعریف می‌شوند ، جایی که pre-mRNA جدید تولید شده جدا می‌شود و رشته‌ای از حدود 200 آدنوزین مونوفسفات در انتهای 3' اضافه می‌شود. دم poly (A) mRNA بالغ را از تخریب محافظت می کند و عملکردهای دیگری نیز دارد که بر ترجمه، محلی سازی و انتقال رونوشت از هسته تأثیر می گذارد. اتصال و به دنبال آن CPA، mRNA بالغ نهایی را تولید می کند که پروتئین یا محصول RNA را کد می کند. [62]

بسیاری از ژن‌های غیر کدکننده در یوکاریوت‌ها مکانیسم‌های پایان رونویسی متفاوتی دارند و دم پلی (A) ندارند.

بسیاری از ژن‌های پروکاریوتی به اپرون‌ها سازمان‌دهی می‌شوند ، با توالی‌های کدکننده پروتئین‌های متعدد که به‌صورت یک واحد رونویسی می‌شوند. [63] [64] ژن‌های یک اپرون به‌عنوان یک RNA پیام‌رسان پیوسته رونویسی می‌شوند که به آن mRNA پلی سیسترونیک گفته می‌شود . اصطلاح سیسترون در این زمینه معادل ژن است. رونویسی mRNA یک اپرون اغلب توسط یک رپرسور کنترل می شود که بسته به وجود متابولیت های خاص می تواند در حالت فعال یا غیرفعال رخ دهد. [65] هنگامی که فعال است، رپرسور به یک توالی DNA در ابتدای اپرون، به نام ناحیه عملگر ، متصل می شود و رونویسی اپرون را سرکوب می کند . هنگامی که رپرسور غیرفعال است، رونویسی اپرون ممکن است رخ دهد (مثلاً اپرون لاک را ببینید ). محصولات ژن های اپرون معمولاً عملکردهای مرتبطی دارند و در یک شبکه نظارتی درگیر هستند . [51] : 7.3 

پیچیدگی

اگرچه بسیاری از ژن‌ها ساختارهای ساده‌ای دارند، مانند بسیاری از بیولوژی، سایر ژن‌ها می‌توانند کاملاً پیچیده باشند یا نمایانگر موارد لبه‌ای غیرعادی باشند. ژن‌های یوکاریوتی اغلب اینترون‌ها دارند که اغلب بسیار بزرگ‌تر از اگزون‌هایشان هستند، [66] [67] و این اینترون‌ها حتی می‌توانند ژن‌های دیگری را نیز درون خود داشته باشند . [68] تقویت‌کننده‌های مرتبط ممکن است با فاصله زیادی کیلوبازی یا حتی روی کروموزوم‌های کاملاً متفاوت که از طریق تماس فیزیکی بین دو کروموزوم عمل می‌کنند، فاصله داشته باشند. [69] [70] یک ژن می‌تواند چندین محصول عملکردی مختلف را با پیوند جایگزین رمزگذاری کند، و برعکس، ژن ممکن است در کروموزوم‌ها تقسیم شود، اما آن رونوشت‌ها با ترانس اسپلایسینگ در یک توالی عملکردی به هم متصل می‌شوند . [71] همچنین ممکن است ژن‌های همپوشانی برخی از توالی DNA خود را، چه روی رشته‌های مخالف یا همان رشته (در یک چارچوب خواندن متفاوت، یا حتی در چارچوب خواندن یکسان) به اشتراک بگذارند. [72]

بیان ژن

در همه موجودات، دو مرحله برای خواندن اطلاعات رمزگذاری شده در DNA یک ژن و تولید پروتئین مشخص شده مورد نیاز است. ابتدا DNA ژن به RNA پیام رسان ( mRNA ) رونویسی می شود . [51] : 6.1  دوم اینکه mRNA به پروتئین ترجمه می شود. [51] : 6.2  ژن های کد کننده RNA هنوز باید مرحله اول را طی کنند، اما به پروتئین ترجمه نمی شوند. [73] فرآیند تولید یک مولکول بیولوژیکی عملکردی RNA یا پروتئین را بیان ژن و مولکول حاصل را محصول ژنی می نامند .

کد ژنتیکی

یک مولکول RNA متشکل از نوکلئوتیدها. گروه های سه نوکلئوتید به عنوان کدون نشان داده می شوند که هر کدام مربوط به یک اسید آمینه خاص است.
شماتیک یک مولکول RNA تک رشته ای که مجموعه ای از کدون های سه پایه را نشان می دهد . هر کدون سه نوکلئوتیدی وقتی به پروتئین ترجمه می شود به یک اسید آمینه مربوط می شود .

توالی نوکلئوتیدی DNA یک ژن، توالی اسید آمینه یک پروتئین را از طریق کد ژنتیکی مشخص می کند . مجموعه‌ای از سه نوکلئوتید که به نام کدون شناخته می‌شوند ، هر کدام مربوط به یک اسید آمینه خاص هستند. [51] : 6  این اصل که سه پایه متوالی کد DNA برای هر اسید آمینه در سال 1961 با استفاده از جهش‌های تغییر چارچوب در ژن rIIB باکتریوفاژ T4 نشان داده شد [74] (به آزمایش کریک، برنر و همکاران مراجعه کنید ).

علاوه بر این، یک " کدون شروع " و سه " کدون توقف " شروع و پایان ناحیه کد کننده پروتئین را نشان می دهد . 64 کدون ممکن (چهار نوکلئوتید ممکن در هر یک از سه موقعیت، بنابراین 43  کدون ممکن) و تنها 20 اسید آمینه استاندارد وجود دارد . از این رو کد اضافی است و کدون های متعدد می توانند اسید آمینه یکسانی را مشخص کنند. مطابقت بین کدون ها و اسیدهای آمینه تقریباً در بین همه موجودات زنده شناخته شده جهانی است. [75]

رونویسی

رونویسی یک مولکول RNA تک رشته ای به نام RNA پیام رسان را تولید می کند که توالی نوکلئوتیدی آن مکمل DNA ای است که از آن رونویسی شده است. [51] : 6.1  mRNA به عنوان یک واسطه بین ژن DNA و محصول نهایی پروتئین آن عمل می کند. DNA این ژن به عنوان الگویی برای تولید mRNA مکمل استفاده می شود . mRNA با توالی رشته کد کننده DNA ژن مطابقت دارد زیرا به عنوان مکمل رشته الگو سنتز می شود . رونویسی توسط آنزیمی به نام RNA پلیمراز انجام می شود که رشته الگو را در جهت 3' به 5' می خواند  و RNA را از 5' تا 3' سنتز می کند . برای شروع رونویسی، پلیمراز ابتدا یک ناحیه پروموتور ژن را شناسایی کرده و به آن متصل می کند. بنابراین، یک مکانیسم اصلی تنظیم ژن ، مسدود کردن یا جدا کردن ناحیه پروموتر است، یا با اتصال محکم توسط مولکول‌های سرکوبگر که به طور فیزیکی پلیمراز را مسدود می‌کنند یا با سازماندهی DNA به طوری که منطقه پروموتر در دسترس نباشد. [51] : 7 

در پروکاریوت ها ، رونویسی در سیتوپلاسم رخ می دهد . برای رونوشت های بسیار طولانی، ترجمه ممکن است در انتهای 5' RNA آغاز شود در حالی که انتهای 3' هنوز در حال رونویسی است. در یوکاریوت ها ، رونویسی در هسته، جایی که DNA سلول ذخیره می شود، رخ می دهد. مولکول RNA تولید شده توسط پلیمراز به عنوان رونوشت اولیه شناخته می شود و قبل از اینکه برای ترجمه به سیتوپلاسم صادر شود، تحت تغییرات پس از رونویسی قرار می گیرد. یکی از تغییرات انجام شده، پیوند اینترون ها است که توالی هایی در ناحیه رونویسی شده هستند که پروتئینی را کد نمی کنند. مکانیسم‌های پیوند جایگزین می‌توانند منجر به رونوشت‌های بالغ از یک ژن شوند که توالی‌های متفاوتی دارند و بنابراین برای پروتئین‌های مختلف کدگذاری می‌شوند. این یک شکل اصلی تنظیم در سلول های یوکاریوتی است و همچنین در برخی از پروکاریوت ها رخ می دهد. [51] : 7.5  [76]

ترجمه

یک ژن کد کننده پروتئین در DNA در حال رونویسی و ترجمه به یک پروتئین عملکردی یا یک ژن غیر کد کننده پروتئین در حال رونویسی به یک RNA عملکردی
ژن‌های کدکننده پروتئین به یک واسطه mRNA رونویسی می‌شوند ، سپس به یک پروتئین کاربردی ترجمه می‌شوند . ژن‌های کدکننده RNA به یک RNA غیر کدکننده عملکردی رونویسی می‌شوند ( PDB : 3BSE، 1OBB، 3TRA ).

ترجمه فرآیندی است که طی آن یک مولکول mRNA بالغ به عنوان الگویی برای سنتز پروتئین جدید استفاده می شود . [51] : 6.2  ترجمه توسط ریبوزوم ها ، کمپلکس های بزرگ RNA و پروتئین که مسئول انجام واکنش های شیمیایی برای افزودن اسیدهای آمینه جدید به زنجیره پلی پپتیدی در حال رشد با تشکیل پیوندهای پپتیدی هستند ، انجام می شود . کد ژنتیکی سه نوکلئوتید در یک زمان، در واحدهایی به نام کدون ، از طریق برهمکنش با مولکول های تخصصی RNA به نام RNA انتقالی (tRNA) خوانده می شود. هر tRNA دارای سه باز جفت نشده به نام آنتی کدون است که مکمل کدونی است که روی mRNA می خواند. tRNA نیز به صورت کووالانسی به اسید آمینه مشخص شده توسط کدون مکمل متصل است. هنگامی که tRNA به کدون مکمل خود در یک رشته mRNA متصل می شود، ریبوزوم محموله اسید آمینه خود را به زنجیره پلی پپتیدی جدید متصل می کند که از انتهای آمینه به انتهای کربوکسیل سنتز می شود . در طول سنتز و پس از آن، بیشتر پروتئین های جدید قبل از اینکه بتوانند عملکرد سلولی خود را انجام دهند، باید تا ساختار سه بعدی فعال خود جمع شوند . [51] : 3 

مقررات

ژن‌ها طوری تنظیم می‌شوند که تنها زمانی بیان می‌شوند که محصول مورد نیاز است، زیرا بیان بر اساس منابع محدودی انجام می‌شود. [51] : 7  یک سلول بیان ژن خود را بسته به محیط خارجی خود (مثلاً مواد مغذی موجود ، دما و سایر تنش‌ها )، محیط داخلی خود (مثلاً چرخه تقسیم سلولی ، متابولیسم ، وضعیت عفونت )، و نقش خاص خود در صورتی که در یک چند سلولی باشد تنظیم می‌کند. ارگانیسم بیان ژن را می توان در هر مرحله تنظیم کرد: از شروع رونویسی ، پردازش RNA ، تا اصلاح پس از ترجمه پروتئین. تنظیم ژن های متابولیسم لاکتوز در E. coli ( لاک اپرون ) اولین مکانیسمی بود که در سال 1961 توصیف شد. [77]

ژن های RNA

یک ژن کد کننده پروتئین معمولی ابتدا در RNA به عنوان واسطه در ساخت محصول پروتئینی نهایی کپی می شود. [51] : 6.1  در موارد دیگر، مولکول‌های RNA محصولات عملکردی واقعی هستند، مانند سنتز RNA ریبوزومی و RNA انتقالی . برخی از RNA های شناخته شده به عنوان ریبوزیم قادر به عملکرد آنزیمی هستند ، در حالی که برخی دیگر مانند microRNA ها و ریبوسوئیچ ها نقش تنظیمی دارند. توالی های DNA که چنین RNA هایی از آنها رونویسی می شوند به عنوان ژن های RNA غیر کد کننده شناخته می شوند . [73]

برخی از ویروس ها کل ژنوم خود را به شکل RNA ذخیره می کنند و اصلاً حاوی DNA نیستند. [78] [79] از آنجا که آنها از RNA برای ذخیره ژن ها استفاده می کنند، میزبان سلولی آنها ممکن است پروتئین های خود را به محض آلوده شدن و بدون تاخیر در انتظار رونویسی سنتز کنند. [80] از سوی دیگر، رتروویروس‌های RNA ، مانند HIV ، نیاز به رونویسی معکوس ژنوم خود از RNA به DNA قبل از سنتز پروتئین‌هایشان دارند.

ارث

تصویری از وراثت اتوزومال مغلوب. هر یک از والدین یک آلل آبی و یک آلل سفید دارند. هر یک از 4 فرزند آنها یک آلل را از هر یک از والدین به ارث می برند به طوری که یک فرزند دارای دو آلل آبی، یک کودک دارای دو آلل سفید و دو فرزند دارای یک آلل از هر آلل هستند. فقط کودکی که هر دو آلل آبی دارد این صفت را نشان می دهد زیرا این صفت مغلوب است.
وراثت ژنی که دارای دو آلل مختلف (آبی و سفید) است. این ژن روی یک کروموزوم اتوزومی قرار دارد . آلل سفید مغلوب آلل آبی است. احتمال هر نتیجه در نسل کودکان یک چهارم یا 25 درصد است.

ارگانیسم ها ژن های خود را از والدین خود به ارث می برند. موجودات غیرجنسی به سادگی یک نسخه کامل از ژنوم والدین خود را به ارث می برند. موجودات جنسی دو نسخه از هر کروموزوم دارند زیرا یک مجموعه کامل را از هر والدین به ارث می برند. [51] : 1 

وراثت مندلی

با توجه به وراثت مندلی ، تغییرات در فنوتیپ یک موجود زنده (ویژگی های فیزیکی و رفتاری قابل مشاهده) تا حدی به دلیل تغییرات در ژنوتیپ آن (مجموعه خاصی از ژن ها) است. هر ژن یک صفت خاص را با توالی متفاوتی از یک ژن ( آلل ها ) مشخص می کند که باعث ایجاد فنوتیپ های مختلف می شود. بیشتر موجودات یوکاریوتی (مانند گیاهان نخودی که مندل روی آنها کار کرد) برای هر صفت دو آلل دارند که یکی از هر والدین به ارث رسیده است. [51] : 20 

آلل ها در یک مکان ممکن است غالب یا مغلوب باشند . آلل های غالب هنگامی که با هر آلل دیگری برای همان صفت جفت شوند، فنوتیپ های متناظر خود را ایجاد می کنند، در حالی که آلل های مغلوب تنها زمانی که با کپی دیگری از همان آلل جفت شوند، فنوتیپ متناظر خود را ایجاد می کنند. اگر ژنوتیپ‌های موجودات را بشناسید، می‌توانید تعیین کنید که کدام آلل‌ها غالب و کدام‌ها مغلوب هستند. به عنوان مثال، اگر آلل مشخص کننده ساقه های بلند در گیاهان نخود بر آلل مشخص کننده ساقه های کوتاه غالب باشد، گیاهان نخودی که یک آلل بلند را از یکی از والدین و یک آلل کوتاه را از والدین دیگر به ارث می برند نیز ساقه بلند خواهند داشت. کار مندل نشان داد که آلل‌ها به‌طور مستقل در تولید گامت‌ها یا سلول‌های زایا ترکیب می‌شوند و تنوع در نسل بعدی را تضمین می‌کنند. اگرچه وراثت مندلی مدل خوبی برای بسیاری از صفات تعیین شده توسط ژن های منفرد (از جمله تعدادی از اختلالات ژنتیکی شناخته شده ) باقی می ماند، اما شامل فرآیندهای فیزیکی همانندسازی DNA و تقسیم سلولی نمی شود. [81] [82]

تکثیر DNA و تقسیم سلولی

رشد، نمو و تولیدمثل موجودات متکی بر تقسیم سلولی است . فرآیندی که طی آن یک سلول منفرد به دو سلول دختر معمولاً یکسان تقسیم می شود . برای این کار ابتدا باید یک کپی تکراری از هر ژن در ژنوم در فرآیندی به نام همانندسازی DNA تهیه شود . [51] : 5.2  کپی ها توسط آنزیم های تخصصی به نام DNA polymerases ساخته می شوند که یک رشته از DNA دو مارپیچی را که به عنوان رشته الگو شناخته می شود "خوانده" می شود و یک رشته مکمل جدید را سنتز می کند. از آنجایی که مارپیچ دوگانه DNA با جفت شدن بازها به هم متصل می شود ، توالی یک رشته به طور کامل توالی مکمل آن را مشخص می کند. از این رو تنها یک رشته باید توسط آنزیم خوانده شود تا یک کپی واقعی تولید شود. فرآیند تکثیر DNA نیمه محافظه کارانه است . یعنی کپی ژنوم به ارث رسیده توسط هر سلول دختر حاوی یک رشته DNA اصلی و یک رشته جدید سنتز شده است. [51] : 5.2 

سرعت تکثیر DNA در سلول‌های زنده ابتدا به‌عنوان نرخ ازدیاد طول DNA فاژ T4 در E. coli آلوده به فاژ اندازه‌گیری شد و مشخص شد که بسیار سریع است. [83] در طول دوره افزایش نمایی DNA در 37 درجه سانتیگراد، سرعت ازدیاد طول 749 نوکلئوتید در ثانیه بود.

پس از تکمیل تکثیر DNA، سلول باید به طور فیزیکی دو نسخه از ژنوم را جدا کرده و به دو سلول مجزای غشایی تقسیم شود. [51] : 18.2  در پروکاریوت ها  ( باکتری ها و باستانی ها ) این معمولاً از طریق یک فرآیند نسبتاً ساده به نام شکافت دوتایی اتفاق می افتد ، که در آن هر ژنوم دایره ای به غشای سلولی متصل می شود و به سلول های دختر جدا می شود زیرا غشاء داخل غشاء می شود تا سیتوپلاسم را به دو قسمت تقسیم کند. دو بخش متصل به غشاء شکافت دوتایی در مقایسه با سرعت تقسیم سلولی در یوکاریوت ها بسیار سریع است . تقسیم سلولی یوکاریوتی فرآیند پیچیده تری است که به عنوان چرخه سلولی شناخته می شود . تکثیر DNA در مرحله ای از این چرخه به نام فاز S رخ می دهد ، در حالی که فرآیند جداسازی کروموزوم ها و شکافتن سیتوپلاسم در فاز M اتفاق می افتد . [51] : 18.1 

وراثت مولکولی

تکثیر و انتقال مواد ژنتیکی از یک نسل سلول به نسل دیگر، مبنایی برای وراثت مولکولی و پیوند بین تصاویر کلاسیک و مولکولی ژن ها است. ارگانیسم ها ویژگی های والدین خود را به ارث می برند زیرا سلول های فرزندان حاوی نسخه هایی از ژن های سلول های والدین خود هستند. در ارگانیسم هایی که به صورت غیرجنسی تولید مثل می کنند ، فرزندان یک کپی ژنتیکی یا کلون ارگانیسم والد خواهند بود. در ارگانیسم‌های در حال تولید مثل جنسی ، شکل تخصصی تقسیم سلولی به نام میوز، سلول‌هایی به نام گامت یا سلول‌های زایا را تولید می‌کند که هاپلوئید هستند یا فقط یک کپی از هر ژن را شامل می‌شوند. [51] : 20.2  گامت های تولید شده توسط ماده ها تخمک یا تخمک و آنهایی که توسط مردان تولید می شوند اسپرم نامیده می شوند . دو گامت با هم ترکیب می شوند و یک تخمک بارور شده دیپلوئیدی را تشکیل می دهند ، یک سلول منفرد که دارای دو دسته ژن است که یک نسخه از هر ژن از مادر و یکی از پدر است. [51] : 20 

در طی فرآیند تقسیم سلولی میوز، گاهی اوقات رویدادی به نام نوترکیبی ژنتیکی یا تلاقی می‌تواند رخ دهد که در آن طول DNA روی یک کروماتید با طول DNA روی کروماتید غیر خواهر همولوگ مربوطه مبادله می‌شود. این می تواند منجر به دسته بندی مجدد آلل های مرتبط دیگر شود. [51] : 5.5  اصل مندلی طبقه بندی مستقل بیان می کند که هر یک از دو ژن والدین برای هر صفت به طور مستقل به گامت ها تقسیم می شوند. کدام آللی که ارگانیسم برای یک صفت به ارث می برد، با کدام آلل برای صفت دیگر ارتباطی ندارد. این در واقع فقط برای ژن هایی صادق است که در یک کروموزوم قرار ندارند یا در یک کروموزوم بسیار دور از یکدیگر قرار دارند. هر چه دو ژن به یک کروموزوم نزدیک‌تر باشند، ارتباط نزدیک‌تری با گامت‌ها دارند و اغلب با هم ظاهر می‌شوند (معروف به پیوند ژنتیکی ). [84] ژن هایی که بسیار نزدیک هستند اساسا هرگز از هم جدا نمی شوند زیرا بسیار بعید است که یک نقطه متقاطع بین آنها رخ دهد. [84]

تکامل مولکولی

جهش

همانندسازی DNA در اکثر موارد بسیار دقیق است، با این حال خطاها ( جهش ) رخ می دهد. [51] : 7.6  میزان خطا در سلول های یوکاریوتی می تواند به 10-8 در هر نوکلئوتید در هر تکرار باشد ، [ 85 ] [ 86] در حالی که برای برخی از ویروس های RNA می تواند تا 10-3 باشد . [87] این بدان معناست که هر نسل، هر ژنوم انسانی حدود 30 جهش جدید را جمع آوری می کند. [88] جهش‌های کوچک می‌توانند در اثر تکثیر DNA و پیامدهای آسیب DNA ایجاد شوند و شامل جهش‌های نقطه‌ای که در آن یک باز منفرد تغییر می‌کند و جهش‌های تغییر چارچوب که در آن یک باز منفرد وارد یا حذف می‌شود، باشد. هر یک از این جهش‌ها می‌توانند ژن را با استفاده از حس نادرست (تغییر یک کدون برای رمزگذاری یک اسید آمینه متفاوت) یا بی معنی (یک کدون توقف زودرس ) تغییر دهند. [۸۹] جهش‌های بزرگ‌تر می‌توانند به دلیل اشتباهات در نوترکیب ایجاد شوند و باعث ناهنجاری‌های کروموزومی از جمله تکرار ، حذف، بازآرایی یا وارونگی بخش‌های بزرگ کروموزوم شوند. علاوه بر این، مکانیسم های ترمیم DNA می توانند خطاهای جهشی را هنگام ترمیم آسیب فیزیکی به مولکول ایجاد کنند. تعمیر، حتی با جهش، برای بقا مهمتر از بازیابی یک کپی دقیق است، به عنوان مثال هنگام تعمیر شکستگی های دو رشته ای . [51] : 5.4 

هنگامی که چندین آلل مختلف برای یک ژن در جمعیت یک گونه وجود داشته باشد، چند شکلی نامیده می شود . اکثر آلل های مختلف از نظر عملکردی معادل هستند، با این حال برخی از آلل ها می توانند صفات فنوتیپی متفاوتی را ایجاد کنند . شایع ترین آلل یک ژن نوع وحشی و آلل های نادر جهش یافته نامیده می شود . تنوع ژنتیکی در فراوانی های نسبی آلل های مختلف در یک جمعیت به دلیل انتخاب طبیعی و رانش ژنتیکی است . [90] آلل نوع وحشی لزوماً نیای الل‌های کمتر رایج نیست و لزوماً مناسب‌تر هم نیست .

بیشتر جهش‌های درون ژن‌ها خنثی هستند و تأثیری بر فنوتیپ ارگانیسم ندارند ( جهش‌های خاموش ). برخی از جهش‌ها توالی اسید آمینه را تغییر نمی‌دهند زیرا کدون‌های متعدد همان اسید آمینه را رمزگذاری می‌کنند ( جهش‌های مترادف ). جهش‌های دیگر می‌توانند خنثی باشند اگر منجر به تغییرات توالی اسید آمینه شوند، اما پروتئین همچنان مانند اسید آمینه جدید عمل می‌کند (مثلاً جهش‌های محافظه‌کارانه ). با این حال، بسیاری از جهش‌ها مضر یا حتی کشنده هستند و با انتخاب طبیعی از جمعیت حذف می‌شوند. اختلالات ژنتیکی نتیجه جهش های مضر است و می تواند به دلیل جهش خود به خودی در فرد مبتلا یا ارثی باشد. در نهایت، بخش کوچکی از جهش‌ها مفید هستند، تناسب اندام را بهبود می‌بخشند و برای تکامل بسیار مهم هستند، زیرا انتخاب جهت آنها منجر به تکامل تطبیقی ​​می‌شود . [51] : 7.6 

همسانی توالی

رابطه بین ژن ها را می توان با مقایسه توالی DNA آنها اندازه گیری کرد. اگر سطح شباهت از حداقل مقدار بیشتر شود، می توان نتیجه گرفت که ژن ها از یک اجداد مشترک منشاء می گیرند. همولوگ هستند . [۹۱] [۹۲] ژن‌هایی که به‌واسطه نسب مستقیم از یک اجداد مشترک مرتبط هستند، ژن‌های ارتولوگ هستند - آنها معمولاً در یک مکان در گونه‌های مختلف یافت می‌شوند. ژن هایی که در نتیجه یک رویداد تکراری ژن به هم مرتبط هستند، ژن های پارولوژی هستند. [93] [94]

غالباً فرض بر این است که عملکرد ژن‌های ارتولوگ بیشتر از ژن‌های پارالوگ شبیه‌تر است، اگرچه تفاوت حداقل است. [95] [96]

منشا ژن های جدید

سرنوشت تکاملی ژن های تکراری

رایج‌ترین منبع ژن‌های جدید در دودمان یوکاریوتی ، تکثیر ژنی است که تنوع تعداد کپی یک ژن موجود در ژنوم را ایجاد می‌کند. [97] [98] ژن‌های حاصله (پارالوگ‌ها) ممکن است از نظر توالی و عملکرد متفاوت باشند. مجموعه‌ای از ژن‌هایی که از این طریق تشکیل می‌شوند، یک خانواده ژنی را تشکیل می‌دهند . تکرار ژن ها و از بین رفتن در یک خانواده رایج است و منبع اصلی تنوع زیستی تکاملی است . [99] گاهی اوقات، تکرار ژن ممکن است منجر به یک کپی غیرعملکردی از یک ژن شود، یا یک نسخه عملکردی ممکن است در معرض جهش هایی باشد که منجر به از دست دادن عملکرد می شود. به چنین ژن های غیرعملکردی، شبه ژن می گویند . [51] : 7.6 

ژن‌های "یتیم" که توالی آنها هیچ شباهتی به ژن‌های موجود نشان نمی‌دهد، کمتر از ژن‌های تکراری رایج هستند. ژنوم انسان شامل 18 [100] تا 60 [101] ژن بدون هیچ همولوگ قابل شناسایی در خارج از انسان است. ژن‌های یتیم عمدتاً از ظهور de novo از توالی‌هایی که قبلاً کدگذاری نشده بودند ، یا تکثیر ژن و به دنبال آن تغییر سریع توالی به وجود می‌آیند که رابطه اصلی غیرقابل تشخیص می‌شود. [102] ژن‌های De novo معمولاً از نظر ساختار کوتاه‌تر و ساده‌تر از ژن‌های یوکاریوتی هستند و اینترون‌های کمی دارند. [97] در طول دوره های زمانی طولانی تکاملی، تولد ژن de novo ممکن است مسئول بخش قابل توجهی از خانواده های ژنی محدود شده از نظر طبقه بندی باشد. [103]

انتقال افقی ژن به انتقال ماده ژنتیکی از طریق مکانیسمی غیر از تولید مثل اشاره دارد . این مکانیسم منبع مشترکی از ژن‌های جدید در پروکاریوت‌ها است که گاهی اوقات تصور می‌شود بیشتر به تنوع ژنتیکی کمک می‌کند تا تکثیر ژن. [104] این یک وسیله رایج برای گسترش مقاومت آنتی بیوتیکی ، حدت و عملکردهای متابولیکی تطبیقی ​​است. [55] [105] اگرچه انتقال افقی ژن در یوکاریوت ها نادر است، نمونه های محتمل از ژنوم های پروتیست و جلبک حاوی ژن هایی با منشاء باکتریایی شناسایی شده است . [106] [107]

ژنوم

ژنوم کل ماده ژنتیکی یک موجود زنده است و هم ژن ها و هم توالی های غیر کد کننده را شامل می شود . [108] ژن های یوکاریوتی را می توان با استفاده از FINDER حاشیه نویسی کرد. [109]

تعداد ژن ها

نشان دادن تعداد ژن های گیاهان معرف (سبز)، مهره داران (آبی)، بی مهرگان (نارنجی)، قارچ ها (زرد)، باکتری ها (بنفش) و ویروس ها (خاکستری). یک قسمت سمت راست نشان می دهد که ژنوم های کوچکتر 100 برابر در سطح منطقه گسترش یافته اند. [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117]

اندازه ژنوم و تعداد ژن‌هایی که کدگذاری می‌کند بین موجودات زنده متفاوت است. کوچکترین ژنوم ها در ویروس ها ، [118] و ویروئیدها (که به عنوان یک ژن RNA غیر کدکننده منفرد عمل می کنند) رخ می دهد. [119] برعکس، گیاهان می‌توانند ژنوم‌های بسیار بزرگی داشته باشند، [120] که برنج حاوی بیش از 46000 ژن کدکننده پروتئین است. [114] تعداد کل ژن های کد کننده پروتئین ( پروتئوم زمین ) 5 میلیون توالی تخمین زده می شود. [121]

اگرچه تعداد جفت‌های پایه DNA در ژنوم انسان از دهه 1950 شناخته شده است، اما تعداد تخمینی ژن‌ها در طول زمان به عنوان تعاریف ژن‌ها تغییر کرده و روش‌های تشخیص آنها اصلاح شده است. پیش‌بینی‌های نظری اولیه از تعداد ژن‌های انسانی در دهه‌های 1960 و 1970 بر اساس تخمین‌های بار جهش و تعداد mRNA‌ها بود و این تخمین‌ها حدود 30000 ژن کدکننده پروتئین بود. [122] [123] [124] در طول دهه 1990 حدود 100000 ژن حدس زده شد و داده های اولیه در مورد شناسایی mRNA ها ( برچسب های توالی بیان شده ) بیش از ارزش سنتی 30000 ژن را که در کتاب های درسی در طول دوره گزارش شده بود، نشان می داد. دهه 1980 [125]

توالی‌های پیش‌نویس اولیه ژنوم انسان، پیش‌بینی‌های قبلی حدود 30000 ژن کدکننده پروتئین را تأیید کرد، اما این تخمین با پروژه حاشیه‌نویسی GENCODE در حال انجام به حدود 19000 کاهش یافته است . [126] تعداد ژن‌های غیر کدکننده با قطعیت مشخص نیست، اما آخرین تخمین‌های Ensembl حاکی از 26000 ژن غیر کدکننده است. [127]

ژن های ضروری

عملکرد ژن در حداقل ژنوم ارگانیسم مصنوعی ، Syn 3 [128]

ژن‌های ضروری مجموعه‌ای از ژن‌هایی هستند که تصور می‌شود برای بقای ارگانیسم حیاتی هستند. [129] این تعریف در دسترس بودن فراوان همه مواد مغذی مربوطه و عدم وجود تنش های محیطی را فرض می کند. تنها بخش کوچکی از ژن های موجود زنده ضروری است. در باکتری ها، تخمین زده می شود که 250 تا 400 ژن برای اشریشیا کلی و باسیلوس سوبتیلیس ضروری است که کمتر از 10 درصد از ژن های آنها است. [130] [131] [132] نیمی از این ژن‌ها در هر دو ارگانیسم ارتولوگ هستند و تا حد زیادی در سنتز پروتئین نقش دارند . [132] در مخمر جوانه زن Saccharomyces cerevisiae تعداد ژن های ضروری کمی بیشتر است، در 1000 ژن (20٪ از ژن های آنها). [133] اگرچه اندازه‌گیری تعداد در یوکاریوت‌های بالاتر دشوارتر است، اما تخمین زده می‌شود که موش‌ها و انسان‌ها حدود 2000 ژن ضروری (حدود 10 درصد از ژن‌هایشان) دارند. [134] ارگانیسم مصنوعی، Syn 3 ، دارای حداقل ژنوم از 473 ژن ضروری و ژن های شبه ضروری (برای رشد سریع ضروری است)، اگرچه 149 ژن عملکرد ناشناخته دارند. [128]

ژن‌های ضروری شامل ژن‌های خانه‌دار (برای عملکرد سلولی اساسی) [۱۳۵] و همچنین ژن‌هایی که در زمان‌های مختلف در رشد ارگانیسم‌ها یا چرخه زندگی بیان می‌شوند، هستند . [136] ژن های خانه داری به عنوان کنترل های تجربی در هنگام تجزیه و تحلیل بیان ژن استفاده می شوند ، زیرا آنها به طور اساسی در سطح نسبتاً ثابتی بیان می شوند.

نامگذاری ژنتیکی و ژنومی

نامگذاری ژن توسط کمیته نامگذاری ژن HUGO (HGNC)، کمیته ای از سازمان ژنوم انسانی ، برای هر ژن انسانی شناخته شده در قالب یک نام و نماد ژن تایید شده ( مخفف فرم کوتاه ) ایجاد شد ، که می توان از طریق یک پایگاه داده نگهداری شده توسط HGNC. نمادها به گونه ای انتخاب می شوند که منحصر به فرد باشند و هر ژن فقط یک نماد دارد (اگرچه نمادهای تایید شده گاهی تغییر می کنند). نمادها ترجیحاً با سایر اعضای یک خانواده ژنی و با همولوگ‌ها در گونه‌های دیگر، به‌ویژه موش، به دلیل نقش آن به‌عنوان یک ارگانیسم مدل معمول ، سازگاری دارند . [137]

مهندسی ژنتیک

مقایسه اصلاح نباتات متداول با اصلاح ژنتیکی تراریخته و سیسژنیک

مهندسی ژنتیک اصلاح ژنوم یک موجود زنده از طریق بیوتکنولوژی است . از دهه 1970، تکنیک‌های مختلفی برای افزودن، حذف و ویرایش ژن‌های موجود در یک موجود زنده توسعه یافته است. [138] تکنیک‌های مهندسی ژنوم که اخیراً توسعه یافته‌اند، از آنزیم‌های نوکلئاز مهندسی شده برای ایجاد ترمیم هدفمند DNA در کروموزوم استفاده می‌کنند تا یک ژن را در هنگام ترمیم شکستگی مختل یا ویرایش کنند. [139] [140] [141] [142] اصطلاح مرتبط زیست شناسی مصنوعی گاهی اوقات برای اشاره به مهندسی ژنتیک گسترده یک موجود زنده استفاده می شود. [143]

مهندسی ژنتیک اکنون یک ابزار تحقیقاتی معمول با موجودات مدل است . برای مثال، ژن‌ها به راحتی به باکتری‌ها اضافه می‌شوند [144] و دودمان موش‌های حذفی با اختلال در عملکرد یک ژن خاص برای بررسی عملکرد آن ژن استفاده می‌شوند. [145] [146] بسیاری از موجودات از نظر ژنتیکی برای کاربرد در کشاورزی ، بیوتکنولوژی صنعتی و پزشکی اصلاح شده اند .

برای موجودات چند سلولی، معمولاً جنین مهندسی می شود که به ارگانیسم اصلاح شده ژنتیکی بالغ تبدیل می شود . [147] با این حال، ژنوم سلول ها در یک ارگانیسم بالغ را می توان با استفاده از تکنیک های ژن درمانی برای درمان بیماری های ژنتیکی ویرایش کرد.

همچنین ببینید

مراجع

نقل قول ها

  1. ^ abc Orgogozo V، Peluffo AE، Morizot B (2016). "ژن مندلی" و "ژن مولکولی": دو مفهوم مرتبط واحدهای ژنتیکی" (PDF) . مباحث جاری در زیست شناسی رشد . 119 : 1-26. doi :10.1016/bs.ctdb.2016.03.002. PMID  27282022. S2CID  24583286.
  2. ↑ "ژن چیست؟: MedlinePlus Genetics". مدلاین پلاس . 17 سپتامبر 2020 . بازبینی شده در 4 ژانویه 2021 .
  3. ^ هیرش ED (2002). فرهنگ لغت جدید سواد فرهنگی . بوستون: هاتون میفلین. شابک 0-618-22647-8. OCLC  50166721.
  4. ↑ Elston RC، Satagopan JM، Sun S (2012). "اصطلاحات ژنتیک". ژنتیک انسانی آماری . روش ها در زیست شناسی مولکولی. جلد 850. مطبوعات هومانا. صفحات 1-9. doi :10.1007/978-1-61779-555-8_1. شابک 978-1-61779-554-1. PMC  4450815 . PMID  22307690.
  5. ^ ab Johannsen W (1909). Elemente der exakten Erblichkeitslehre [ عناصر نظریه دقیق وراثت ] (به آلمانی). ینا، آلمان: گوستاو فیشر. ص 124.از ص. 124: "Dieses "etwas" in den Gameten bezw. in der Zygote, ... – kurz, was wir eben Gene nennen wollen – bedingt sind." (این «چیزی» در گامت‌ها یا در زیگوت، که اهمیت حیاتی برای شخصیت ارگانیسم دارد، معمولاً با اصطلاح کاملاً مبهم آنلاگن [primordium، از کلمه آلمانی Anlage برای «طرح، چیدمان، طرح خشن» نامیده می‌شود. ] بسیاری از اصطلاحات دیگر، متأسفانه در ارتباط نزدیکتر با برخی از نظرات فرضی، پیشنهاد شده است به خوبی انتخاب شده است، زیرا یک کلمه مرکب حاوی ریشه های pan (شکل خنثی Πας all, every) و gen (از γί-γ(ε)ν-ομαι، برای تبدیل شدن به معنای دومی است. ژن ] در اینجا فقط این ایده اساسی را مورد توجه قرار می دهد - [یعنی] یک ویژگی در ارگانیسم در حال رشد را می توان تعیین کرد یا تحت تأثیر "چیزی" در گامت ها - هیچ فرضیه ای در مورد ماهیت این "چیزی" وجود ندارد "باید توسط آن فرض یا حمایت شود. به همین دلیل به نظر می رسد ساده ترین استفاده از ژن آخرین هجا از کلمه معروف داروین است که به تنهایی مورد توجه ما است، تا با آن، فقیر، مبهم را جایگزین کنیم. کلمه Anlage . بنابراین ما به سادگی "ژن" و "ژن" را برای "pangene" و "pangenes" خواهیم گفت. کلمه ژن کاملاً عاری از هرگونه فرضیه است. این فقط بیانگر این واقعیت است که در هر صورت بسیاری از صفات ارگانیسم توسط «شرایط»، «بنیادها»، «طرح‌ها» خاص، قابل تفکیک و در نتیجه مستقل تعیین می‌شوند – به طور خلاصه، دقیقاً همان چیزی که می‌خواهیم ژن بنامیم.)
  6. ^ abcd Kampourakis K (2017). ایجاد حس ژن ها کمبریج، انگلستان: انتشارات دانشگاه کمبریج.
  7. ↑ Gericke N، Hagberg M (5 دسامبر 2006). "تعریف مدل های تاریخی عملکرد ژن و ارتباط آنها با درک دانش آموزان از ژنتیک". علم و آموزش 16 (7-8): 849-881. Bibcode :2007Sc&Ed..16..849G. doi :10.1007/s11191-006-9064-4. S2CID  144613322.
  8. ^ Meunier R (2022). "دانشنامه فلسفه استنفورد: ژن". دایره المعارف فلسفه استنفورد . بازبینی شده در 28 فوریه 2023 .
  9. ^ Kellis M، Wold B، Snyder MP، Bernstein BE، Kundaje A، Marinov GK، و همکاران. (آوریل 2014). "تعریف عناصر عملکردی DNA در ژنوم انسان". مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا . 111 (17): 6131-8. Bibcode :2014PNAS..111.6131K. doi : 10.1073/pnas.1318948111 . PMC 4035993 . PMID  24753594. 
  10. ^ ab Dawkins R (1976). ژن خودخواه آکسفورد، انگلستان: انتشارات دانشگاه آکسفورد.
  11. ↑ استولتز کی، گریفیث پی (2004). "ژن ها: تحلیل های فلسفی در معرض آزمایش". تاریخ و فلسفه علوم زیستی . 26 (1): 5-28. doi :10.1080/03919710412331341621. JSTOR  23333378. PMID  15791804.
  12. ↑ Beadle GW، Tatum EL (نوامبر 1941). "کنترل ژنتیکی واکنش های بیوشیمیایی در نوروسپورا". مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا . 27 (11): 499-506. Bibcode :1941PNAS...27..499B. doi : 10.1073/pnas.27.11.499 . PMC 1078370 . PMID  16588492. 
  13. ↑ Horowitz NH، Berg P، Singer M، Lederberg J، Susman M، Doebley J، Crow JF (ژانویه 2004). "یک صدمین سالگرد: جورج دبلیو بیدل، 1903-1989". ژنتیک . 166 (1): 1-10. doi :10.1534/genetics.166.1.1. PMC 1470705 . PMID  15020400. 
  14. ↑ جادسون اچ اف (1996). هشت روز خلقت (ویرایش گسترش یافته). پلین ویو، نیویورک (ایالات متحده): انتشارات آزمایشگاهی Cold Spring Harbor.
  15. ^ ab Watson JD (1965). زیست شناسی مولکولی ژن . نیویورک، نیویورک، ایالات متحده: WA Benjamin, Inc.
  16. ↑ آلبرتز بی، بری دی، لوئیس جی، راف ام، رابرتز کی، واتسون جی دی (1994). بیولوژی مولکولی سلول: ویرایش سوم . لندن، انگلستان: Garland Publishing, Inc. ISBN 0-8153-1619-4.
  17. ↑ Moran LA، Horton HR، Scrimgeour KG، Perry MD (2012). اصول بیوشیمی: ویرایش پنجم . Upper Saddle River، نیوجرسی، ایالات متحده: پیرسون.
  18. ↑ لوین بی (2004). ژن هشتم . Upper Saddle River، NJ، ایالات متحده: Pearson/Prentice Hall.
  19. ↑ Piovesan A، Pelleri MC، Antonaros F، Strippoli P، Caracausi M، و Vitale L (2019). "درباره طول، وزن و محتوای GC ژنوم انسان". یادداشت های تحقیقاتی BMC . 12 (1): 106-173. doi : 10.1186/s13104-019-4137-z . PMC 6391780 . PMID  30813969. 
  20. ↑ Hubé F و Francastel C (2015). "اینترون پستانداران: هنگامی که آشغال تنوع مولکولی ایجاد می کند". مجله بین المللی علوم مولکولی . 16 (3): 4429-4452. doi : 10.3390/ijms16034429 . PMC 4394429 . PMID  25710723. 
  21. ↑ فرانسیس دبلیو آر و ورهاید جی (2017). "نسبت های مشابه اینترون ها به توالی بین ژنی در ژنوم حیوانات". زیست شناسی و تکامل ژنوم . 9 (6): 1582-1598. doi :10.1093/gbe/evx103. PMC 5534336 . PMID  28633296. 
  22. ↑ مورتولا ای، لانگ ام (2021). "تبدیل آشغال به ما: ژن ها چگونه متولد می شوند". دانشمند آمریکایی 109 : 174-182.
  23. ↑ هاپکین کی (2009). "تعریف تکامل یافته ژن: با کشف اینکه تقریباً تمام ژنوم رونویسی شده است، تعریف "ژن" نیاز به تجدید نظر دیگری دارد. علوم زیستی . 59 : 928-931. doi :10.1525/bio.2009.59.11.3. S2CID  88157272.
  24. ↑ پیرسون اچ (2006). "ژن چیست؟" طبیعت . 441 (7092): 399-401. Bibcode :2006Natur.441..398P. doi : 10.1038/441398a . PMID  16724031. S2CID  4420674.
  25. ↑ Pennisi E (2007). "نیروهای مطالعه DNA در مورد معنای ژن بودن دوباره فکر می کنند." علم . 316 (5831): 1556-1557. doi : 10.1126/science.316.5831.1556 . PMID  17569836. S2CID  36463252.
  26. ↑ Wolf YI، Kazlauskas D، Iranzo J، Lucía-Sanz A، Kuhn JH، Krupovic M، و همکاران. (نوامبر 2018). Racaniello VR (ویرایش). "منشا و تکامل ویروس RNA جهانی". mBio​ 9 (6). اریک دلوارت، لوئیس انجوانس: e02329-18. doi :10.1128/mBio.02329-18. PMC 6282212 . PMID  30482837. 
  27. ^ ab Pennisi E (ژوئن 2007). ژنومیکس. نیروهای مطالعه DNA به معنای ژن بودن دوباره فکر می کنند. علم . 316 (5831): 1556-7. doi : 10.1126/science.316.5831.1556 . PMID  17569836. S2CID  36463252.
  28. ↑ Marande W، Burger G (اکتبر 2007). "DNA میتوکندری به عنوان یک پازل ژنومی". علم . 318 (5849). AAAS: 415. Bibcode :2007Sci...318..415M. doi :10.1126/science.1148033. PMID  17947575. S2CID  30948765.
  29. ^ Parra G، Reymond A، Dabbouseh N، Dermitzakis ET، Castelo R، Thomson TM، و همکاران. (ژانويه 2006). "کایمریسم پشت سر هم به عنوان وسیله ای برای افزایش پیچیدگی پروتئین در ژنوم انسان". تحقیقات ژنومی 16 (1): 37-44. doi :10.1101/gr.4145906. PMC 1356127 . PMID  16344564. 
  30. ^ abc Gerstein MB، Bruce C، Rozowsky JS، Zheng D، Du J، Korbel JO، و همکاران. (ژوئن 2007). "ژن، post-ENCODE چیست؟ تاریخچه و تعریف به روز". تحقیقات ژنومی 17 (6): 669-81. doi : 10.1101/gr.6339607 . PMID  17567988.
  31. ↑ Noble D (سپتامبر 2008). "ژن ها و علت". معاملات فلسفی سری A، علوم ریاضی، فیزیک و مهندسی . 366 (1878): 3001-15. Bibcode :2008RSPTA.366.3001N. doi : 10.1098/rsta.2008.0086 . PMID  18559318.
  32. ↑ "ترکیب وراثت - یک مرور کلی | موضوعات ScienceDirect".
  33. ^ "پیدایش" . فرهنگ لغت انگلیسی آکسفورد (ویرایش آنلاین). انتشارات دانشگاه آکسفورد (اشتراک یا عضویت در موسسه شرکت کننده الزامی است.)
  34. ↑ Magner LN (2002). تاریخچه علوم زیستی (ویرایش سوم). مارسل دکر ، مطبوعات CRC . ص 371. شابک 978-0-203-91100-6.
  35. ^ Henig RM (2000). راهب در باغ: نابغه گمشده و پیدا شده گرگور مندل، پدر علم ژنتیک . بوستون: هاتون میفلین. صفحات 1-9. شابک 978-0395-97765-1.
  36. ^ ab de Vries H (1889). Intracellulare Pangenese [ Pangenesis درون سلولی ] (به آلمانی). ترجمه شده توسط Gager CS . ینا: Verlag von Gustav Fischer.ترجمه شده در سال 1908 از آلمانی به انگلیسی توسط شرکت انتشارات دادگاه باز، شیکاگو، 1910
  37. ↑ Bateson W (1906). "پیشرفت تحقیقات ژنتیک". در Wilks W (ویرایش). گزارش سومین کنفرانس بین المللی 1906 در ژنتیک . لندن، انگلستان: انجمن سلطنتی باغبانی. ص 90-97. ... خود علم [یعنی مطالعه اصلاح نژاد و هیبریداسیون گیاهان] هنوز نامی ندارد، و ما فقط می‌توانیم دنباله‌روی خود را با پریفرازیس پیچیده و اغلب گمراه‌کننده توصیف کنیم. برای رفع این مشکل، برای بررسی این کنگره، اصطلاح ژنتیک را پیشنهاد می‌کنم ، که به اندازه کافی نشان می‌دهد که کار ما به روشن کردن پدیده‌های وراثت و تنوع اختصاص دارد: به عبارت دیگر، فیزیولوژی تبار، با تأثیر ضمنی بر مسائل نظری تکامل گرا و نظام گرا، و کاربرد در مسائل عملی پرورش دهندگان، اعم از حیوانات یا گیاهان.
  38. ↑ Avery OT، Macleod CM، McCarty M (فوریه 1944). "مطالعات در مورد ماهیت شیمیایی مواد القا کننده تبدیل انواع پنوموکوک: القای تبدیل توسط یک کسر اسید دزوکسی ریبونوکلئیک جدا شده از پنوموکوک نوع III". مجله پزشکی تجربی . 79 (2): 137-58. doi :10.1084/jem.79.2.137. PMC 2135445 . PMID  19871359. تجدید چاپ: Avery OT, MacLeod CM, McCarty M (فوریه 1979). "مطالعات در مورد ماهیت شیمیایی ماده القا کننده تبدیل انواع پنوموکوکی. القاء تبدیل توسط یک کسر اسید دزوکسی ریبونوکلئیک جدا شده از پنوموکوک نوع III". مجله پزشکی تجربی . 149 (2): 297-326. doi :10.1084/jem.149.2.297. PMC 2184805 . PMID  33226. 
  39. ↑ Hershey AD, Chase M (مه 1952). "عملکردهای مستقل پروتئین ویروسی و اسید نوکلئیک در رشد باکتریوفاژ". مجله فیزیولوژی عمومی . 36 (1): 39-56. doi :10.1085/jgp.36.1.39. PMC 2147348 . PMID  12981234. 
  40. ↑ جادسون اچ (1979). هشتمین روز خلقت: سازندگان انقلاب در زیست شناسی . مطبوعات آزمایشگاهی Cold Spring Harbor. صص 51-169. شابک 978-0-87969-477-7.
  41. ↑ Watson JD، Crick FH (آوریل 1953). "ساختار مولکولی اسیدهای نوکلئیک: ساختاری برای اسید نوکلئیک دئوکسی ریبوز" (PDF) . طبیعت . 171 (4356): 737-8. Bibcode :1953Natur.171..737W. doi :10.1038/171737a0. PMID  13054692. S2CID  4253007.
  42. ↑ بنزر اس (ژوئن 1955). "ساختار ظریف یک منطقه ژنتیکی در باکتریوفاژ". مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا . 41 (6): 344-54. Bibcode :1955PNAS...41..344B. doi : 10.1073/pnas.41.6.344 . PMC 528093 . PMID  16589677. 
  43. ↑ بنزر اس (نوامبر 1959). "درباره توپولوژی ساختار ظریف ژنتیکی". مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا . 45 (11): 1607-20. Bibcode :1959PNAS...45.1607B. doi : 10.1073/pnas.45.11.1607 . PMC 222769 . PMID  16590553. 
  44. ↑ Min Jou W, Haegeman G, Ysebaert M, Fiers W (مه 1972). "توالی نوکلئوتیدی ژن کد کننده پروتئین پوششی باکتریوفاژ MS2". طبیعت . 237 (5350): 82-8. Bibcode :1972Natur.237...82J. doi : 10.1038/237082a0. PMID  4555447. S2CID  4153893.
  45. ↑ Sanger F, Nicklen S, Coulson AR (دسامبر 1977). "توالی یابی DNA با مهار کننده های پایان دهنده زنجیره". مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا . 74 (12): 5463-7. Bibcode :1977PNAS...74.5463S. doi : 10.1073/pnas.74.12.5463 . PMC 431765 . PMID  271968. 
  46. ↑ آدامز جی یو (2008). "تکنولوژی های توالی یابی DNA". دانش آموزش طبیعت . SciTable. 1 (1). گروه نشر طبیعت: ۱۹۳.
  47. ↑ هاکسلی جی (1942). تکامل: سنتز مدرن . کمبریج، ماساچوست: MIT Press. شابک 978-0262513661.
  48. ^ ویلیامز جی سی (2001). انطباق و انتخاب طبیعی، نقد برخی از اندیشه های تکاملی کنونی (ویرایش آنلاین). پرینستون: انتشارات دانشگاه پرینستون. شابک 9781400820108.
  49. داوکینز آر (1989). فنوتیپ توسعه یافته (ویرایش شومیز). آکسفورد: انتشارات دانشگاه آکسفورد. شابک 978-0-19-286088-0.
  50. ↑ Duret L (2008). "نظریه خنثی: فرضیه پوچ تکامل مولکولی". آموزش طبیعت . 1 : 218.
  51. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag ah ai Alberts B , Johnson A, Lewis J , Raff M , Roberts K, Walter P (2002). زیست شناسی مولکولی سلول (ویرایش چهارم). نیویورک: علم گارلند. شابک 978-0-8153-3218-3.
  52. ↑ Stryer L، Berg JM، Tymoczko JL (2002). بیوشیمی (ویرایش پنجم). سانفرانسیسکو: WH Freeman. شابک 978-0-7167-4955-4.
  53. ↑ Bolzer A، Kreth G، Solovei I، Koehler D، Saracoglu K، Fauth C، و همکاران. (مه 2005). "نقشه های سه بعدی از همه کروموزوم ها در هسته های فیبروبلاست نر انسان و روزت های پرومتافاز". زیست شناسی PLOS . 3 (5): e157. doi : 10.1371/journal.pbio.0030157 . PMC 1084335 . PMID  15839726.  باز کردن نماد دسترسی
  54. ↑ بریگ ام، اشمیت کالیفرنیا (مارس 2006). "پیری ناشی از انکوژن: ترمز کردن رشد تومور". تحقیقات سرطان . 66 (6): 2881-4. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-05-4006 . PMID  16540631.
  55. ^ ab Bennett PM (مارس 2008). "مقاومت آنتی بیوتیکی رمزگذاری شده پلاسمید: کسب و انتقال ژن های مقاومت آنتی بیوتیکی در باکتری ها". مجله فارماکولوژی بریتانیا . 153 (ضمیمه 1): S347-57. doi :10.1038/sj.bjp.0707607. PMC 2268074 . PMID  18193080. 
  56. کنسرسیوم بین المللی توالی ژنوم انسانی (اکتبر 2004). "پایان دادن توالی یوکروماتیک ژنوم انسان". طبیعت . 431 (7011): 931-45. Bibcode :2004Natur.431..931H. doi : 10.1038/nature03001 . PMID  15496913.
  57. ^ اب شافعی، توماس؛ لو، روهان (2017). "ساختار ژن یوکاریوتی و پروکاریوتی". ویکی مجله پزشکی 4 (1). doi : 10.15347/wjm/2017.002 . ISSN  2002-4436.
  58. ↑ مرتضوی الف، ویلیامز BA، مک کیو کی، شفر ال، وولد بی (ژوئیه ۲۰۰۸). "نقشه برداری و کمی سازی رونوشت پستانداران توسط RNA-Seq". روش های طبیعت . 5 (7): 621-8. doi :10.1038/nmeth.1226. PMID  18516045. S2CID  205418589.
  59. ↑ Pennacchio LA، Bickmore W، Dean A، Nobrega MA، Bejerano G (آوریل 2013). "تقویت کننده ها: پنج سوال ضروری". بررسی های طبیعت. ژنتیک . 14 (4): 288-95. doi : 10.1038/nrg3458. PMC 4445073 . PMID  23503198. 
  60. ↑ Maston GA، Evans SK، Green MR (2006). "عناصر تنظیم کننده رونویسی در ژنوم انسان". بررسی سالانه ژنومیک و ژنتیک انسانی . 7 : 29-59. doi : 10.1146/annurev.genom.7.080505.115623 . PMID  16719718.
  61. ↑ Mignone F، Gissi C، Liuni S، Pesole G (28 فوریه 2002). "مناطق ترجمه نشده mRNA ها". زیست شناسی ژنوم . 3 (3): REVIEWS0004. doi : 10.1186/gb-2002-3-3-reviews0004 . PMC 139023 . PMID  11897027. 
  62. ↑ Bicknell AA، Cenik C، Chua HN، Roth FP، Moore MJ (دسامبر 2012). "اینترون ها در UTR ها: چرا باید از نادیده گرفتن آنها دست برداریم". مقاله های زیستی . 34 (12): 1025-34. doi : 10.1002/bies.201200073 . PMID  23108796. S2CID  5808466.
  63. ↑ Salgado H، Moreno-Hagelsieb G، Smith TF، Collado-Vides J (ژوئن 2000). "اپرون ها در اشریشیا کلی: تجزیه و تحلیل ژنومی و پیش بینی". مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا . 97 (12): 6652-7. Bibcode :2000PNAS...97.6652S. doi : 10.1073/pnas.110147297 . PMC 18690 . PMID  10823905. 
  64. ↑ بلومنتال تی (نوامبر 2004). "اپرون ها در یوکاریوت ها". خلاصه در ژنومیکس عملکردی و پروتئومیکس . 3 (3): 199-211. doi : 10.1093/bfgp/3.3.199 . PMID  15642184.
  65. ↑ Jacob F, Monod J (ژوئن ۱۹۶۱). مکانیسم های تنظیمی ژنتیکی در سنتز پروتئین ها. مجله زیست شناسی مولکولی . 3 (3): 318-56. doi :10.1016/S0022-2836(61)80072-7. PMID  13718526. S2CID  19804795.
  66. ^ Pozzoli U، Menozzi G، Comi GP، Cagliani R، Bresolin N، Sironi M (ژانویه 2007). "اندازه اینترون در پستانداران: پیچیدگی با اقتصاد سازگار است". روند در ژنتیک 23 (1): 20-24. doi :10.1016/j.tig.2006.10.003. PMID  17070957.
  67. ↑ Marais G، Nouvellet P، Keightley PD، Charlesworth B (مه 2005). "اندازه اینترون و تکامل اگزون در مگس سرکه". ژنتیک . 170 (1): 481-485. doi :10.1534/genetics.104.037333. PMC 1449718 . PMID  15781704. 
  68. ↑ Kumar A (سپتامبر 2009). مروری بر ژن‌های تودرتو در ژنوم‌های یوکاریوتی. سلول یوکاریوتی . 8 (9): 1321–1329. doi :10.1128/EC.00143-09. PMC 2747821 . PMID  19542305. .
  69. ↑ Spilianakis CG، Lalioti MD، Town T، Lee GR، Flavell RA (ژوئن 2005). "ارتباطات بین کروموزومی بین جایگاه های بیان شده جایگزین". طبیعت . 435 (7042): 637-645. Bibcode :2005Natur.435..637S. doi :10.1038/nature03574. PMID  15880101. S2CID  1755326.
  70. ↑ Williams A، Spilianakis CG، Flavell RA (آوریل 2010). "ارتباط بین کروموزومی و تنظیم ژن در ترانس". روند در ژنتیک 26 (4): 188-197. doi :10.1016/j.tig.2010.01.007. PMC 2865229 . PMID  20236724. 
  71. ^ لی کیو، لی سی، زو زی، هوانگ سی، چنگ اچ، ژو آر (مارس 2016). "بینش تکاملی در مورد پیوند RNA ترانس در مهره داران". زیست شناسی و تکامل ژنوم . 8 (3): 562-577. doi : 10.1093/gbe/evw025. PMC 4824033 . PMID  26966239. 
  72. ↑ Wright BW، Molloy MP، Jaschke PR (مارس 2022). "همپوشانی ژن ها در ژنوم های طبیعی و مهندسی شده". بررسی های طبیعت. ژنتیک . 23 (3): 154-168. doi :10.1038/s41576-021-00417-w. PMC 8490965 . PMID  34611352. 
  73. ^ ab Eddy SR (دسامبر 2001). "ژن های غیر کد کننده RNA و دنیای مدرن RNA". بررسی های طبیعت. ژنتیک . 2 (12): 919-29. doi :10.1038/35103511. PMID  11733745. S2CID  18347629.
  74. ↑ Crick FH، Barnett L، Brenner S، Watts-Tobin RJ (دسامبر 1961). "ماهیت کلی کد ژنتیکی پروتئین ها". طبیعت . 192 (4809): 1227-32. Bibcode :1961Natur.192.1227C. doi : 10.1038/1921227a0. PMID  13882203. S2CID  4276146.
  75. ↑ کریک اف اچ (اکتبر ۱۹۶۲). "کد ژنتیکی". علمی آمریکایی 207 (4). WH Freeman and Company: 66–74. Bibcode :1962SciAm.207d..66C. doi :10.1038/scientificamerican1062-66. PMID  13882204.
  76. ^ Woodson SA (مه 1998). "اتو کردن پیچ خوردگی ها: پیوند و ترجمه در باکتری ها". ژن و توسعه 12 (9): 1243-7. doi : 10.1101/gad.12.9.1243 . PMID  9573040.
  77. ↑ Jacob F , Monod J (ژوئن ۱۹۶۱). مکانیسم های تنظیمی ژنتیکی در سنتز پروتئین ها. مجله زیست شناسی مولکولی . 3 (3): 318-56. doi :10.1016/S0022-2836(61)80072-7. PMID  13718526. S2CID  19804795.
  78. ↑ Koonin EV، Dolja VV (ژانویه 1993). "تکامل و طبقه بندی ویروس های RNA رشته مثبت: پیامدهای تجزیه و تحلیل مقایسه ای توالی های اسید آمینه". بررسی های انتقادی در بیوشیمی و زیست شناسی مولکولی . 28 (5): 375-430. doi :10.3109/10409239309078440. PMID  8269709.
  79. ↑ دومینگو ای (2001). "ژنوم ویروس RNA". eLS​ doi :10.1002/9780470015902.a0001488.pub2. شابک 978-0470016176.
  80. ↑ Domingo E، Escarmís C، Sevilla N، Moya A، Elena SF، Quer J، و همکاران. (ژوئن 1996). "مفاهیم اساسی در تکامل ویروس RNA". مجله FASEB . 10 (8): 859-64. doi : 10.1096/fasebj.10.8.8666162 . PMID  8666162. S2CID  20865732.
  81. ↑ Miko I (2008). "گرگور مندل و اصول وراثت". دانش آموزش طبیعت . SciTable. 1 (1). گروه نشر طبیعت: ۱۳۴.
  82. ^ چیال اچ (2008). "ژنتیک مندلی: الگوهای وراثت و اختلالات تک ژنی". دانش آموزش طبیعت . SciTable. 1 (1). گروه نشر طبیعت: ۶۳.
  83. ↑ McCarthy D, Minner C, Bernstein H, Bernstein C (اکتبر 1976). "نرخ افزایش طول DNA و توزیع نقطه رشد فاژ نوع وحشی T4 و یک موتانت کهربایی تاخیری DNA". مجله زیست شناسی مولکولی . 106 (4): 963-81. doi :10.1016/0022-2836(76)90346-6. PMID  789903.
  84. ^ ab Lobo I، Shaw K (2008). "کشف و انواع پیوند ژنتیکی". دانش آموزش طبیعت . SciTable. 1 (1). گروه نشر طبیعت: ۱۳۹.
  85. ↑ Nachman MW، Crowell SL (سپتامبر 2000). "برآورد نرخ جهش در هر نوکلئوتید در انسان". ژنتیک . 156 (1): 297-304. doi :10.1093/genetics/156.1.297. PMC 1461236 . PMID  10978293. 
  86. ^ Roach JC، Glusman G، Smit AF، Huff CD، Hubley R، Shannon PT، و همکاران. (آوریل 2010). "تحلیل وراثت ژنتیکی در چهار خانواده با توالی یابی کل ژنوم". علم . 328 (5978): 636-9. Bibcode :2010Sci...328..636R. doi :10.1126/science.1186802. PMC 3037280 . PMID  20220176. 
  87. ↑ Drake JW، Charlesworth B، Charlesworth D، Crow JF (آوریل 1998). "میزان جهش خودبخودی". ژنتیک . 148 (4): 1667-86. doi :10.1093/genetics/148.4.1667. PMC 1460098 . PMID  9560386. 
  88. ↑ پیریتز، رید ای.، بروس آر. کورف، و وین دبلیو. گرودی، ویراستاران. اصول و عملکرد امری و ریموین در ژنتیک پزشکی و ژنومیک: مبانی. انتشارات دانشگاهی، 2018.
  89. ↑ «چه نوع جهش های ژنی ممکن است؟». مرجع خانه ژنتیک . کتابخانه ملی پزشکی ایالات متحده 11 مه 2015 . بازبینی شده در 19 مه 2015 .
  90. ↑ اندروز کالیفرنیا (2010). "انتخاب طبیعی، رانش ژنتیکی و جریان ژن در جمعیت های طبیعی به صورت مجزا عمل نمی کنند". دانش آموزش طبیعت . SciTable. 3 (10). گروه نشر طبیعت: ۵.
  91. ↑ پترسون سی (نوامبر 1988). "همسانی در زیست شناسی کلاسیک و مولکولی". زیست شناسی مولکولی و تکامل . 5 (6): 603-25. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040523 . PMID  3065587.
  92. ↑ Graur D (2016). تکامل مولکولی و ژنوم ساندرلند MA (ایالات متحده): Sinauer Associates, Inc. ISBN 9781605354699.
  93. ↑ Graur D (2016). تکامل مولکولی و ژنوم ساندرلند MA (ایالات متحده): Sinauer Associates, Inc. ISBN 9781605354699.
  94. ↑ جنسن RA (2001). "ارتولوگ ها و پارالوگ ها - ما باید آن را به درستی دریافت کنیم". زیست شناسی ژنوم . 2 (8): INTERACTIONS1002. doi : 10.1186/gb-2001-2-8-interactions1002 . PMC 138949 . PMID  11532207. 
  95. ↑ Studer RA، Robinson-Rechavi M (مه 2009). "چقدر می توانیم مطمئن باشیم که ارتولوگ ها مشابه هستند، اما پارالوگ ها متفاوت هستند؟" روند در ژنتیک 25 (5): 210-6. doi :10.1016/j.tig.2009.03.004. PMID  19368988.
  96. ↑ Altenhoff AM، Studer RA، Robinson-Rechavi M، Dessimoz C (2012). "رفع حدس ارتولوگ: ارتولوگ ها تمایل دارند ضعیف، اما به طور قابل توجهی از نظر عملکرد شبیه تر از پارالوگ ها باشند". زیست شناسی محاسباتی PLOS . 8 (5): e1002514. Bibcode : 2012PLSCB...8E2514A. doi : 10.1371/journal.pcbi.1002514 . PMC 3355068 . PMID  22615551.  باز کردن نماد دسترسی
  97. ^ ab Guerzoni D، McLysight A (نوامبر 2011). "منشاء نوین ژن های انسانی". ژنتیک PLOS . 7 (11): e1002381. doi : 10.1371/journal.pgen.1002381 . PMC 3213182 . PMID  22102832.  باز کردن نماد دسترسی
  98. ↑ Reams AB, Roth JR (فوریه 2015). "مکانیسم های تکثیر و تکثیر ژن". چشم انداز هاربر سرد اسپرینگ در زیست شناسی . 7 (2): a016592. doi :10.1101/cshperspect.a016592. PMC 4315931 . PMID  25646380. 
  99. ↑ Demuth JP, De Bie T, Stajich JE, Cristianini N, Hahn MW (دسامبر 2006). "تکامل خانواده های ژنی پستانداران". PLOS ONE . 1 (1): e85. Bibcode :2006PLoSO...1...85D. doi : 10.1371/journal.pone.0000085 . PMC 1762380 . PMID  17183716.  باز کردن نماد دسترسی
  100. ↑ Knowles DG, McLysaght A (اکتبر ۲۰۰۹). "منشا جدید جدید ژن های کد کننده پروتئین انسانی". تحقیقات ژنومی 19 (10): 1752-9. doi :10.1101/gr.095026.109. PMC 2765279 . PMID  19726446. 
  101. ↑ Wu DD، Irwin DM، Zhang YP (نوامبر ۲۰۱۱). "منشاء نوین ژن های کد کننده پروتئین انسانی". ژنتیک PLOS . 7 (11): e1002379. doi : 10.1371/journal.pgen.1002379 . PMC 3213175 . PMID  22102831.  باز کردن نماد دسترسی
  102. ↑ McLysaght A, Guerzoni D (سپتامبر 2015). "ژن های جدید از توالی غیر کد کننده: نقش ژن های کد کننده پروتئین de novo در نوآوری تکاملی یوکاریوتی". معاملات فلسفی انجمن سلطنتی لندن. سری B، علوم زیستی . 370 (1678): 20140332. doi :10.1098/rstb.2014.0332. PMC 4571571 . PMID  26323763. 
  103. ↑ Neme R, Tautz D (فوریه 2013). "الگوهای فیلوژنتیکی ظهور ژن های جدید از مدلی از تکامل نو مکرر پشتیبانی می کند". BMC Genomics . 14 (1): 117. doi : 10.1186/1471-2164-14-117 . PMC 3616865 . PMID  23433480. 
  104. ↑ Treangen TJ، Rocha EP (ژانویه 2011). "انتقال افقی، نه تکراری، باعث گسترش خانواده های پروتئینی در پروکاریوت ها می شود." ژنتیک PLOS . 7 (1): e1001284. doi : 10.1371/journal.pgen.1001284 . PMC 3029252 . PMID  21298028.  باز کردن نماد دسترسی
  105. ↑ Ochman H، Lawrence JG، Groisman EA (مه 2000). "انتقال ژن جانبی و ماهیت نوآوری باکتریایی". طبیعت . 405 (6784): 299-304. Bibcode :2000Natur.405..299O. doi : 10.1038/35012500. PMID  10830951. S2CID  85739173.
  106. ^ Keeling PJ، Palmer JD (اوت 2008). "انتقال ژن افقی در تکامل یوکاریوتی". بررسی های طبیعت. ژنتیک . 9 (8): 605-18. doi :10.1038/nrg2386. PMID  18591983. S2CID  213613.
  107. ^ Schönknecht G، Chen WH، Ternes CM، Barbier GG، Shrestha RP، Stanke M، و همکاران. (مارس 2013). "انتقال ژن از باکتری ها و باستانی ها تکامل یک یوکاریوت اکستروموفیل را تسهیل کرد". علم . 339 (6124): 1207-10. Bibcode :2013Sci...339.1207S. doi :10.1126/science.1231707. PMID  23471408. S2CID  5502148.
  108. ^ ریدلی، ام (2006). ژنوم . نیویورک، نیویورک: هارپر پرنیال. شابک 0-06-019497-9 
  109. ↑ Banerjee S، Bhandary P، Woodhouse M، Sen TZ، Wise RP، Andorf CM (آوریل 2021). "FINDER: یک بسته نرم افزاری خودکار برای حاشیه نویسی ژن های یوکاریوتی از داده های RNA-Seq و توالی های پروتئین مرتبط". BMC بیوانفورماتیک . 44 (9): e89. doi : 10.1186/s12859-021-04120-9 . PMC 8056616 . PMID  33879057. 
  110. ^ واتسون، جی دی، بیکر تی، بل اس پی، گان ای، لوین ام، لوسیک آر. (2004). "Ch9-10"، بیولوژی مولکولی ژن، ویرایش پنجم، Peason Benjamin Cummings; CSHL را فشار دهید.
  111. ↑ «Integr8 – آمار ژنوم A.thaliana».
  112. ↑ «درک مبانی». پروژه ژنوم انسان بازبینی شده در 26 آوریل 2015 .
  113. ↑ «نامه انتشار WS227». WormBase. 10 آگوست 2011. بایگانی شده از نسخه اصلی در 28 نوامبر 2013 . بازبینی شده در 19 نوامبر 2013 .
  114. ^ ab Yu J، Hu S، Wang J، Wong GK، Li S، Liu B، و همکاران. (آوریل 2002). "توالی پیش نویس ژنوم برنج (Oryza sativa L. ssp. indica)". علم . 296 (5565): 79-92. Bibcode :2002Sci...296...79Y. doi :10.1126/science.1068037. PMID  11935017. S2CID  208529258.
  115. ↑ اندرسون اس، بانکیر AT، بارل بی‌جی، دی بروین ام.اچ، کولسون آر، دروین جی، و همکاران. (آوریل 1981). "توالی و سازماندهی ژنوم میتوکندری انسان". طبیعت . 290 (5806): 457-65. Bibcode :1981Natur.290..457A. doi : 10.1038/290457a0. PMID  7219534. S2CID  4355527.
  116. ^ آدامز MD، Celniker SE، Holt RA، Evans CA، Gocayne JD، Amanatides PG، و همکاران. (مارس 2000). "توالی ژنوم مگس سرکه ملانوگاستر". علم . 287 (5461): 2185-95. Bibcode :2000Sci...287.2185.. CiteSeerX 10.1.1.549.8639 . doi :10.1126/science.287.5461.2185. PMID  10731132. 
  117. ↑ Pertea M، Salzberg SL (2010). "بین مرغ و انگور: تخمین تعداد ژن های انسان". زیست شناسی ژنوم . 11 (5): 206. doi : 10.1186/gb-2010-11-5-206 . PMC 2898077 . PMID  20441615. 
  118. ↑ Belyi VA، Levine AJ، Skalka AM (دسامبر 2010). توالی‌هایی از ویروس‌های DNA تک رشته‌ای اجدادی در ژنوم مهره‌داران: parvoviridae و circoviridae بیش از 40 تا 50 میلیون سال قدمت دارند. مجله ویروس شناسی . 84 (23): 12458-62. doi :10.1128/JVI.01789-10. PMC 2976387 . PMID  20861255. 
  119. ↑ فلورس آر، دی سریو اف، هرناندز سی (فوریه 1997). "ویرویدها: ژنوم های غیر کد کننده". سمینارهای ویروس شناسی 8 (1): 65-73. doi :10.1006/smvy.1997.0107.
  120. ↑ Zonneveld BJ (2010). "دارنده رکورد جدید برای حداکثر اندازه ژنوم در Eudicots و Monocots". مجله گیاه شناسی . 2010 : 1-4. doi : 10.1155/2010/527357 .
  121. ↑ Perez-Iratxeta C، Palidwor G، Andrade-Navarro MA (دسامبر 2007). "به سوی تکمیل پروتئوم زمین". گزارش های EMBO 8 (12): 1135-41. doi :10.1038/sj.embor.7401117. PMC 2267224 . PMID  18059312. 
  122. ↑ مولر اچ جی (1966). "ماده ژنی به عنوان آغازگر و پایه سازماندهی زندگی". طبیعت شناس آمریکایی 100 (915): 493-517. doi :10.1086/282445. JSTOR  2459205. S2CID  84202145.
  123. ^ اوهنو اس (1972). «دی‌ان‌ای «آشغال» زیادی در ژنوم ما وجود دارد». سمپوزیوم بروکهاون در زیست شناسی . 23 : 366-370. PMID  5065367.
  124. ↑ Hatje K، Mühlhausen S، Simm D، Killmar M (2019). "ژنوم انسان کدگذاری پروتئین: حاشیه نویسی میوه های آویزان بالا". مقاله های زیستی . 41 (11): 1900066. doi : 10.1002/bies.201900066 . PMID  31544971. S2CID  202732556.
  125. ^ Schuler GD، Boguski MS ، Stewart EA، Stein LD، Gyapay G، Rice K، و همکاران. (اکتبر 1996). "نقشه ژنی ژنوم انسان". علم . 274 (5287): 540-6. Bibcode :1996Sci...274..540S. doi :10.1126/science.274.5287.540. PMID  8849440. S2CID  22619.
  126. ^ Chi KR (اکتبر 2016). "سمت تاریک ژنوم انسان". طبیعت . 538 (7624): 275-277. Bibcode :2016Natur.538..275C. doi : 10.1038/538275a . PMID  27734873.
  127. ↑ "مجموعه انسانی و حاشیه نویسی ژن". Ensembl . 2022 . بازبینی شده در 28 فوریه 2023 .
  128. ^ ab Hutchison CA، Chuang RY، Noskov VN، Assad-Garcia N، Deerinck TJ، Ellisman MH، و همکاران. (مارس 2016). "طراحی و سنتز ژنوم حداقل باکتری". علم . 351 (6280): aad6253. Bibcode :2016Sci...351.....H. doi : 10.1126/science.aad6253 . PMID  27013737.
  129. ^ گلس جی، اسد-گارسیا ان، آلپروویچ ان، یوسف اس، لوئیس ام آر، معروف ام، و همکاران. (ژانويه 2006). "ژن های ضروری یک باکتری حداقل". مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا . 103 (2): 425-30. Bibcode :2006PNAS..103..425G. doi : 10.1073/pnas.0510013103 . PMC 1324956 . PMID  16407165. 
  130. ^ Gerdes SY، Scholle MD، Campbell JW، Balázsi G، Ravasz E، Daugherty MD، و همکاران. (اکتبر 2003). "تعیین تجربی و تجزیه و تحلیل سطح سیستم ژن های ضروری در اشریشیا کلی MG1655". مجله باکتری شناسی . 185 (19): 5673-84. doi :10.1128/jb.185.19.5673-5684.2003. PMC 193955 . PMID  13129938. 
  131. ^ بابا تی، آرا تی، هاسگاوا ام، تاکای وای، اوکومورا وای، بابا ام، و همکاران. (2006). "ساخت اشریشیا کلی K-12 درون قاب، جهش یافته های تک ژنی: مجموعه Keio". زیست شناسی سیستم های مولکولی . 2 : 2006.0008. doi : 10.1038/msb4100050. PMC 1681482 . PMID  16738554. 
  132. ^ ab Juhas M، Reuß DR، Zhu B، Commichau FM (نوامبر 2014). ژن‌های ضروری باسیلوس سوبتیلیس و اشریشیا کلی و حداقل کارخانه‌های سلولی پس از یک دهه مهندسی ژنوم. میکروبیولوژی . 160 (Pt 11): 2341-2351. doi : 10.1099/mic.0.079376-0 . PMID  25092907.
  133. ^ تو زی، وانگ ال، زو ام، ژو ایکس، چن تی، سان اف (فوریه 2006). "درک بیشتر ژن های بیماری های انسانی با مقایسه با ژن های خانه داری و سایر ژن ها". BMC Genomics . 7 : 31. doi : 10.1186/1471-2164-7-31 . PMC 1397819 . PMID  16504025.  باز کردن نماد دسترسی
  134. ↑ جورجی بی، وویت بی‌اف، بوکان ام (مه ۲۰۱۳). "از موش تا انسان: تجزیه و تحلیل ژنومیک تکاملی ارتولوگ های انسانی ژن های اساسی". ژنتیک PLOS . 9 (5): e1003484. doi : 10.1371/journal.pgen.1003484 . PMC 3649967 . PMID  23675308.  باز کردن نماد دسترسی
  135. ↑ Eisenberg E, Levanon EY (اکتبر ۲۰۱۳). "ژن های خانه داری انسان، بازبینی شده". روند در ژنتیک 29 (10): 569-74. doi :10.1016/j.tig.2013.05.010. PMID  23810203.
  136. ↑ آمستردام A، هاپکینز N (سپتامبر 2006). "راهبردهای جهش زایی در گورخرماهی برای شناسایی ژن های دخیل در توسعه و بیماری". روند در ژنتیک 22 (9): 473-8. doi :10.1016/j.tig.2006.06.011. PMID  16844256.
  137. ↑ «درباره HGNC». پایگاه داده نام ژن انسان HGNC . کمیته نامگذاری ژن HUGO بایگانی شده از نسخه اصلی در 26 مارس 2023 . بازبینی شده در 14 مه 2015 .
  138. ↑ Cohen SN، Chang AC (مه 1973). "دایره سازی و تکثیر مستقل یک قطعه DNA برش خورده با فاکتور R در ترانسفورمنت های اشریشیا کلی". مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا . 70 (5): 1293-7. Bibcode :1973PNAS...70.1293C. doi : 10.1073/pnas.70.5.1293 . PMC 433482 . PMID  4576014. 
  139. ↑ Esvelt KM، Wang HH (2013). "مهندسی در مقیاس ژنوم برای سیستم ها و زیست شناسی مصنوعی". زیست شناسی سیستم های مولکولی . 9 (1): 641. doi :10.1038/msb.2012.66. PMC 3564264 . PMID  23340847. 
  140. ↑ Tan WS، Carlson DF، Walton MW، Fahrenkrug SC، Hackett PB (2012). "ویرایش دقیق ژنوم حیوانات بزرگ". پیشرفت در ژنتیک جلد 80 . جلد 80. صص 37–97. doi :10.1016/B978-0-12-404742-6.00002-8. شابک 9780124047426. PMC  3683964 . PMID  23084873.
  141. ↑ پوچتا اچ، فاوزر اف (2013). هدف گذاری ژن در گیاهان: 25 سال بعد. مجله بین المللی زیست شناسی رشدی . 57 (6-8): 629-37. doi : 10.1387/ijdb.130194hp . PMID  24166445.
  142. ↑ Ran FA، Hsu PD، Wright J، Agarwala V، Scott DA، Zhang F (نوامبر 2013). "مهندسی ژنوم با استفاده از سیستم CRISPR-Cas9". پروتکل های طبیعت 8 (11): 2281-2308. doi :10.1038/nprot.2013.143. PMC 3969860 . PMID  24157548. 
  143. ↑ کیتلسون جی تی، وو جی سی، اندرسون جی سی (اوت 2012). "موفقیت ها و شکست ها در مهندسی ژنتیک مدولار". نظر فعلی در زیست شناسی شیمیایی . 16 (3-4): 329-36. doi :10.1016/j.cbpa.2012.06.009. PMID  22818777.
  144. ↑ برگ پی، مرتز جی (ژانویه 2010). "تأملات شخصی در مورد منشاء و ظهور فناوری DNA نوترکیب". ژنتیک . 184 (1): 9-17. doi :10.1534/genetics.109.112144. PMC 2815933 . PMID  20061565. 
  145. ^ آستین سی پی، باتی جی اف، بردلی آ، بوکان ام، کاپچی ام، کالینز اف اس، و همکاران. (سپتامبر 2004). "پروژه ناک اوت موش". ژنتیک طبیعت . 36 (9): 921-4. doi : 10.1038/ng0904-921. PMC 2716027 . PMID  15340423. 
  146. ↑ Guan C، Ye C، Yang X، Gao J (فوریه 2010). "مروری بر تلاش های حذفی موش در مقیاس بزرگ". پیدایش . 48 (2): 73-85. doi :10.1002/dvg.20594. PMID  20095055. S2CID  34470273.
  147. ^ دنگ سی (اکتبر 2007). "در جشن جایزه نوبل دکتر ماریو آر. کاپکی". مجله بین المللی علوم زیستی . 3 (7): 417-9. doi :10.7150/ijbs.3.417. PMC 2043165 . PMID  17998949. 

منابع

کتاب درسی اصلی
فصل های مرجع زیست شناسی مولکولی سلول
واژه نامه
فصل 1: سلول ها و ژنوم ها
1.1: ویژگی های جهانی سلول های روی زمین
فصل 2: ​​شیمی سلولی و بیوسنتز
2.1: اجزای شیمیایی یک سلول
فصل 3: پروتئین ها
فصل 4: DNA و کروموزوم ها
4.1: ساختار و عملکرد DNA
4.2: DNA کروموزومی و بسته بندی آن در فیبر کروماتین
فصل 5: همانندسازی، ترمیم و نوترکیب DNA
5.2: مکانیسم های تکثیر DNA
5.4: ترمیم DNA
5.5: نوترکیبی عمومی
فصل 6: سلول ها چگونه ژنوم را می خوانند: از DNA تا پروتئین
6.1: DNA به RNA
6.2: RNA به پروتئین
فصل 7: کنترل بیان ژن
7.1: مروری بر کنترل ژن
7.2: موتیف های اتصال به DNA در پروتئین های تنظیم کننده ژن
7.3: نحوه عملکرد سوئیچ های ژنتیکی
7.5: کنترل های پس از رونویسی
7.6: ژنوم ها چگونه تکامل می یابند
فصل 14: تبدیل انرژی: میتوکندری و کلروپلاست
14.4: سیستم های ژنتیکی میتوکندری و پلاستیدها
فصل 18: مکانیک تقسیم سلولی
18.1: مروری بر فاز M
18.2: میتوز
فصل 20: سلول های زاینده و لقاح
20.2: میوز

در ادامه مطلب

لینک های خارجی