Genetica: korte aantekeningen over genen en enzymen

Lees dit artikel om meer te weten te komen over de genetica: korte aantekeningen over genen en enzymen

Archibald Garrod (1902) was de eerste die hint dat genen werken via enzymen. Hij bestudeerde een aantal erfelijke menselijke stoornissen en ontdekte dat het aangeboren fouten van het metabolisme of het falen van de metabole machinerie van het organisme zijn om een ​​bepaalde functie uit te voeren vanwege de vorming van defecte enzymen die geassocieerd zijn met overerving van defecte genen.

Hoffelijkheid van afbeelding: ninds.nih.gov/img/genes_brain8.jpg

Garrod (1902) bestudeerde alkaptonurie, een genetische aandoening of ziekte van de mens die wordt gekenmerkt door de bruine of zwarte kleur van de blootgestelde urine. Hij kwam tot de conclusie door rasanalyse dat de ziekte werd veroorzaakt door de overerving van een paar recessieve genen. Alkapton of homogentizezuur wordt bij de mens geproduceerd door het niet-metabolisme van tyrosine. Het wordt gewoonlijk door een oxidase-enzym gekataboliseerd om COz en H2-0 te produceren. Bij personen die lijden aan alkaptonurie, is het oxidase-enzym (alkaptonoxidase) afwezig.

Als gevolg daarvan hoopt homo-gentisinezuur of alkapton zich op in het lichaam. Een deel ervan wordt uitgescheiden in de urine. Na staan ​​wordt het zuur geoxideerd tot een bruin zwart product vergelijkbaar met melanine. Alkali of zeep intensiveert het verdonkerende effect. Het bruinzwarte product hoopt zich ook op in het lichaam in bindweefsel en kraakbeen.

Het verandert oogwit, neus en oren in grijs of blauw zwart. Vanwege continue depositie van alkapton in bindweefsel ontwikkelt zich in de loop van de jaren een type artritis. Schouder, heup en wervelkolom worden met name beïnvloed. Het pigment kan ook worden afgezet in slagaders en hartkleppen, waardoor hun de-functioneert.

One-Gene One-Enzyme Hypothesis:

Het is de hypothese van Beadle en Tatum (1948) waarin wordt gesteld dat een gen een structurele of functionele eigenschap beheerst door de synthese van een specifiek eiwit of enzym dat door de laatste wordt gevormd te regelen. Ze kwamen tot deze conclusie door de volgende observaties, (a) Pedel en medewerkers vonden dat de rode-ogenkleur van Drosophila melanogaster wordt beheerst door twee genen en wordt veroorzaakt door het mengen van bruin en vermiljoen pigmenten. Een stuk larven dat bestemd is om vermiljoenoog te vormen, kan worden gemaakt om rode ogen te produceren als het in de lichaamsholte van rode ogen wordt geplaatst omdat de laatste zijn enzym levert voor bruine kleur dat de transplantatie mist, (b) in 1944, Pedel en Tatum bestraalden Neurospora crassa met röntgenstralen en verkregen een aantal voedingsmutanten, auxotrophen genaamd.

Een auxotroof of voedingsmutant is die mutant die niet in staat is om zijn eigen metabolieten te bereiden op basis van de grondstoffen die van buitenaf worden verkregen. Daarom kan het niet in een natuurlijke omgeving leven, maar kan het in cultuur worden gehouden door de vereiste metabolieten aan te bieden. Het wildtype wordt prototroph genoemd. Een prototroof of wildtype is het normale individu dat alle complexe metabolieten die voor zijn groei nodig zijn, kan synthetiseren uit grondstoffen die van buiten zijn verkregen. Het kan groeien in het laboratorium op minimaal medium bestaande uit ammoniak, suiker, zouten en biotine.

Beadle en Tatum (Fig. 6.15) vonden drie soorten auxotrofen die aminozuren ornithine, citrulline en arginine nodig hebben. De prototrofen bleken aminozuur arginine in hun lichaam te hebben. Vanzelfsprekend is het gesynthetiseerd uit ammoniak en suiker van het minimale medium.

Auxotroof die ornithine nodig heeft vanwege de groei ervan, bevat geen arginine en sterft als gevolg van eiwitgebrek. Wanneer het wordt geleverd met ornithine, blijkt het arginine te bezitten. Auxotroof waarvoor citrulline nodig is, heeft ornithine maar geen arginine. Wanneer citrulline wordt geleverd, krijgt de auxotroof arginine. De voedingsmutant die arginine vereist, bevat zowel ornithine als citrulline. Het lijkt erop dat arginine wordt gesynthetiseerd uit ammoniak en suiker van het minimale medium door ten minste drie stappen die elk een eigen enzym vereisen.

Beadle en Tatum redeneerden dat defecte enzymen het gevolg zijn van defecte of mutante genen. Vandaar dat genen hun effect tot expressie brengen door de synthese van enzymen te regelen. In 1948 stelden Beadle en Tatum voor dat een gen de synthese van één enzym reguleert. Ze kregen de Nobelprijs voor dit werk in 1958. Zo richtten Beadle en Tatum de nieuwe wetenschap op van biochemische genetica.

One-Gene One-Polypeptide Hypothesis:

Eén gen één enzymhypothese heeft enkele gebreken:

(i) Alle genen produceren geen enzymen of hun componenten. Sommigen van hen controleren andere genen,

(ii) Enzymen zijn over het algemeen eiwitachtig van aard, maar alle eiwitten zijn geen enzymen,

(iii) Sommige RNA's vertonen ook enzymactiviteit,

(iv) Een eiwit of enzymmolecuul kan uit een of meer typen polypeptiden bestaan. Yanofsky et al (1965) vonden dat het enzym tryptofaansynthetase van bacterie Escherichia coli uit twee afzonderlijke polypeptiden bestaat, A en B. Polypeptide A is van het a-type terwijl polypeptide of van het β-type is.

De synthese van de twee polypeptiden wordt geregeld door verschillende genen, trp A en trp B. Een verandering in elk van de twee genen veroorzaakt inactivatie van tryptofaansynthetase door niet-synthese van a- of ß-polypeptide. Inactivering van het enzym stopt de synthese van tryptofaan uit indool 3-glycerolfosfaat en serine. Een vergelijkbare situatie wordt gevonden in het geval van de vorming van hemoglobinemoleculen.

Hemoglobine bestaat uit vier polypeptiden, 2α en 2β. De synthese van de twee typen polypeptiden wordt geregeld door twee verschillende genen die zich op verschillende chromosomen bevinden. Daarom werd één gen-één-enzymhypothese veranderd in één polypeptide-hypothese. De hypothese stelt dat een structureel gen de synthese van een enkel polypeptide specificeert.