gènas (gr. genos – giminė, kilmė), pagrindinis fizinis ir funkcinis paveldimumo vienetas, perduodantis iš kartos į kartą genetinę informaciją, užkoduotą deoksiribonukleorūgšties (DNR), daugelio virusų ribonukleorūgšties (RNR) molekulėje. Geną sudaro specifinė DNR (arba atitinkamai RNR) nukleotidų seka, lemianti konkrečią pernašos ribonukleorūgštį (tRNR), ribosominę ribonukleorūgštį (rRNR), informacinę (matricinę) ribonukleorūgštį (mRNR) arba kurią kitą RNR (pvz., mažąsias branduolio arba citoplazmos RNR). Genas, kuris koduoja mRNR, lemia baltymo aminorūgščių seką. Geno dalis, nuo kurios sintetinama RNR, vadinama transkribuojamąja, pati RNR sintezė – transkripcija. Kita geno dalis yra reguliacinė, nuo kurios prasideda (inicijuojama) geno transkripcija, reguliuojama jo veikla. Pirmasis transkripcijos nukleotidas vadinamas iniciacijos, arba pradžios, tašku ir žymimas +1. Transkripcijos kryptimi geno nukleotidai nurodomi +, o priešinga kryptimi nuo iniciacijos taško – ženklu didėjančia seka. Šioje geno dalyje yra įvairaus dydžio, bent 80–120 nukleotidų porų (n.p.) seka, vadinama promotoriumi, su kuriuo sąveikauja RNR polimerazė ir kiti baltymai, būtini transkripcijos pradžiai. Pagal promotoriaus vietą ir nukleotidų seką eukariotų genai skirstomi į 3 grupes. Nuo kiekvienos grupės RNR sintetina skirtingos RNR polimerazės: I RNR polimerazė – rRNR, kuri kartu su specifiniais baltymais sudaro ribosomas, II RNR polimerazė – mRNR (ant jos ribosomose vyksta baltymo sintezė), III RNR polimerazė – visas mažąsias RNR, iš jų tRNR, prie kurių specifiškai prijungiamos aminorūgštys ir pernešamos į vietą ant mRNR (baltymų biosintezė).
Genai reguliuojami labai sudėtingai, ypač mRNR genai. Kuris genas ir kada veikia, o kuris yra neveiklus, priklauso nuo kitų nukleotidų sekų, esančių – ženklo (reguliacinėje) dalyje. Šias sekas atpažįsta baltymai, vadinamieji transkripcijos veiksniai, kuriuos koduoja specialūs reguliaciniai genai. Transkripcijos veiksnių yra keletas grupių, skirtingai sąveikaujančių su DNR: genas aktyvinamas arba slopinamas. Aktyvinančius transkripcijos veiksnius koduojantys genai vadinami aktyvikliais, slopinančius transkripcijos veiksnius – epistaziniais genais, supresoriais, inhibitoriais. Daugelis genų ląstelėje neveiklūs; tai daugiausia priklauso nuo chromatino sandaros pokyčių chromosomose. Chromatino sandarą reguliuoja specialūs genai ir aplinkos veiksniai. Visi genai, kurie turi įtakos konkretų požymį lemiančių genų veiklai, vadinami modifikuojančiaisiais genais.
Ląstelėje visą laiką yra veiklūs konstituciniai genai. Jiems priskiriami vadinamieji namų ūkio genai, būtini ląstelės gyvybinei veiklai. Kiti genai, lemiantys organizmo prisitaikymą prie kintančių sąlygų (pvz., aukštos temperatūrosros, šviesos trukmės ir intensyvumo), apibendrintai vadinami adaptaciniais genais, pagal prisitaikymą – konkrečiu pavadinimu, pvz., šiluminio šoko genai. Raidos, audinių specifiniai genai aktyvūs tik tam tikru raidos metu arba tik tam tikrose ląstelėse, audiniuose; jie lemia ląstelių diferenciaciją, organų raidą. Šie ir adaptaciniai genai dar vadinami prabangos genais.
Koduojančioji ir transkribuojamoji geno dalis sudėtinga (ypač eukariotų), sudaryta iš įvairios paskirties sekų. Vienos sekos lemia baltymų biosintezės pradžią, intronų sekos pašalinamos, egzonų – paliekamos (splaisingas), todėl geno dydis labai įvairus, priklauso nuo reguliacinės ir transkribuojamosios dalių dydžio, koduojamojo baltymo arba RNR. Didžiausias žinomas yra žmogaus raumenų distrofijos genas, kuris koduoja baltymą distrofiną. Jo vien transkribuojamąją dalį sudaro 2 mln. nukleotidų porų, turi daugiau kaip 60 intronų.
Genai chromosomose išsidėstę vienas paskui kitą (linijiškai), bet yra ir sanklotinių genų, kai vienas genas persikloja su kitu ar yra kito viduje. Chromosomoje genų skaičius nevienodas, priklauso nuo chromosomų, genų dydžio, kitų netranskribuojamų nukleotidų sekų, iš jų ir pseudogenų. Visi vienoje chromosomoje esantys genai paveldimi kartu (genų sankiba). Diploidinėse ląstelėse yra po du tapačius arba artimos nukleotidų sekos alelius, pasireiškia jų sąveika (dominavimas). Dažniausiai vienas jų būna dominuojantysis, o antrasis – recesyvusis. Kiekvienas genas chromosomoje turi savo vietą – lokusą. Pasikeitus geno vietai kinta ir jo veikla (geno padėties efektas). Nealeliniai genai yra arba skirtingose chromosomose, arba tos pačios chromosomos skirtinguose lokusuose. Genų yra ir kitose genetinėse struktūrose, kurios turi DNR; jose visi genai yra sukibę.
Požymį dažniausiai lemia ne vienas genas. Jų veikla yra suderinta, kontroliuojama aplinkos veiksnių ir reguliacinių genų. Atsaką į pakitusias aplinkos sąlygas lemia įvairus genų skaičius, pvz., į šiluminį šoką reaguoja >150 genų. Vieną procesą, požymį lemiantys genai gali būti sutelkti vienoje vietoje, sudaryti genų sankaupą (klasterį). Sankaupa, nuo kurios sintetinama viena bendra RNR, vadinama operonu. RNR pirmtakė (pre RNR) arba sukarpoma į atskiras RNR (pvz., pre‑rRNR), arba nuo jos (vadinamos policistronine) sintetinami keli baltymai. Genai chromosomose dažniau yra pavieniai. Juos vienija bendros reguliacinės sekos ir reguliatoriai. Šie genai sudaro reguloną. Genas gali būti kelių regulonų sudėtyje, t. y. lemti ne vieną požymį arba procesą (tikroji pleotropija). Šio geno didesnė reguliacinė dalis, jis gali turėti du ar daugiau promotorių.
Daugelis genų genome yra unikalūs. Kai kurie jų kartojasi keletą, kelias dešimtis, šimtus ar net tūkstantį kartų ir gali sudaryti kartotinių genų sankaupas (pvz., rRNR genų operono). Genų skaičių lemia tai, kiek ląstelei reikia geno produkto (RNR arba baltymų). Kai kuriose ląstelėse genų skaičius gali padidėti (amplifikacija) arba sumažėti (diminucija). Genų, kurių veikla sumuojasi ir nuo jų skaičiaus priklauso požymio išraiška, vadinami poligenais. Komplementarūs genai lemia tą patį požymį, bet jų koduojami baltymai veikia vienas paskui kitą, katalizuoja to paties proceso tarpines grandis. Literatūroje genai žymimi raidžių simboliais. Geno buvimą 1865 įrodė G. J. Mendelis (Čekija), terminą 1909 pirmasis pavartojo W. L. Johannsenas (Danija).
3163