Vad är skillnaden mellan en gen och en DNA-molekyl?

I boken står det att en gen är ett recept på en proteinmolekyl. Betyder det att en gen är ena halvan av spiralen - alltså den halvan som åker ut ur kärnan för att kopieras?

Nej, det betyder att det är en liten del av ena halvan.

En DNA-molekyl består av väldigt många gener. Generna har ett direkt orsakssamband till produktion av olika proteiner.

Det är inte direkt relevant för kopieringsfunktionen av DNA.

Det finns alltså mycket stora delar av DNAt som inte kan avkodas av ribosomer via RNA och inte kodar för några proteiner. Det är denna del som inte består av gener.

Den genetiska koden är känd, man vet alltså vilka kombinationer av tre nukleotider i DNAt kodar för vilka aminosyror. Det finns sen sekvenser för att starta/stoppa osv. Men stora delar av arvsmassan följer inte detta mönster och är således inte gener.

Vad är dom då?

Killgissar på sk. skräp-DNA

Promotorregioner, enhanchers, centro- och teleomerer, interna kontrollregioner med information till exempelvis splicing, silencers, insulatorer, responselement, BRE, TATA-boxar, en flora av olika typer av repets (repitetiva sekvenser) inaktiverade gener och skräp-DNA.

Inalles är nog majoriteten icke informationsbärande, men det finns väldigt mycket mer informationsbärande sekvenser utöver de rent proteinkodande delarna, det vi vanligen kallar för gener.

Styr hjärnans nervceller DNA-produktionen av olika proteiner i olika celltyper?

Det måste ju finnas en arkitekt bakom skapandet av all protein som byggstenar.

Varje cell har DNA med informationen för olika protein, men på vems initiativ startar produktionen?

Det här är en kolossalt stor fråga och "vems initiativ" kan man läsa hela masterprogram i. Det mesta handlar om cell-till-cellsignalering, vanligt mellan intilliggande celler, men också globalt (eller snarare styrt från annat håll i kroppen). Då talar man allmänt om "hormoner". En körtel någonstans i kroppen får en signal från något annat och börjar producera ett ämne - hormon - som genom blodbanan transporteras i kroppen och de celler som har en receptor på utsidan som hormonet fäster på aktiverar en kedja av signaler inne i cellen. Mycket reglering handlar om att inhiberande, dvs avstängande, proteiner sitter på DNA och hindrar det från att läsas av. En signalkedja kan gå till så att ett ämne utanför cellen (tänk hormon igen) får en receptor på cellen att ändra s.k. konformation (utseende helt enkelt), varpå den nya konformationen katalyserar en process där ytterligare molekyler (molekyler i detta fall är till 99% proteiner) ändrar sitt utseende, osv. Syftet med detta är att en signal utifrån kan generera två signaler inne i cellen, som kan skapa fyra, osv, en kaskad där signalen förstärks. Det kan också finnas andra molekyler som ska säga sitt och hindrar eller snabbar på signalgivningen. Förr eller senare kommer ett protein i denna signalkedja in i cellkärnan och fäster på inhibitorn som lossnar och då kan det DNA-avsnitt som avses börja transkriberas och sedan ta sig ut ur cellkärnan för att translateras till ett protein i cellen.

Det låter komplicerat, och det ÄR komplicerat, mycket mer komplicerat än som jag beskriver det här, men ändå tar processen i storleksordningen mikro- till millisekunder vanligtvis.

Ett exempel är när du äter. I bukspottkörteln finns celler som reagerar på höjt blodsocker. Dvs de har receptormolekyler på sin yta som reagerar på glukos. Då börjar dessa¹ tillverka insulin som utsöndras i blodet. I hjärnan finns också viktiga körtlar, mest känd torde hypofysen vara som utsöndrar tiotalet hormoner och "faktorer" där en drös av dessa har som uppgift att stimulera andra körtlar (t.ex. sköldkörteln) att i sin tur utsöndra hormoner.

Så, systemet är rätt de-centraliserat och även om hjärnans nervaktivitet givetvis styr över många hormoner och signalsubstanser och därmed även kroppens cellers alla genprodukter, så är det många, många, många upp- och nedregleringar av genproduktion i kroppens celler som inte har med hjärnan att göra och det finns också grader av direkthet, dvs hjärnan kan styra långsamma förlopp som finregleras helt utanför hjärnan.

Så, det finns ingen central "arkitekt" eller "initiativtagare" utan många förlopp sker av många olika "initiativtagare" där maten vi äter är en, solljuset som träffar ögonen en annan, kyla och värme kan vara "initiativtagare" och cellerna själva kan ta initiativ. Så "ordern" att börja producera ett specifikt protein i en cell kan komma från cellen själv, från hjärnan, från något annat organ, från en invasiv organism som en bakterie, utifrån i form av ljus, kyla, värme, skador, från granncellen, osv, osv. Även om alla celler har samma DNA så är de flesta celler specialiserade, eller differentierade (de som inte är det, eller inte fullt ut, är olika varianter av stamceller), vilket också sker via cellsignalering. Här är det ju fosterutvecklingen som startar och stoppar många processer och ett embryos väg från befruktat ägg till nyfödd individ är som du säkert förstår rena rama orgien i cellsignalering och självorganisation. Ägget har en "pol", en liten asymmetri från början och det räcker för att hela förloppet ska tas från början till slut med armar och ben och whatnot. Cellsignalering kan vara aktiverande, det kan hämma vissa processer, signalering kan konkurrera med varandra och mycket handlar om gradienter dvs "här fanns det minsann många muskelceller, bäst att jag blir en sådan också" eller "här börjar det bli färre muskelceller, jag kanske ska bli något annat?".

1) Nu minns jag inte på rak arm ifall det är bukspottkörtelns beta-celler som både känner av glukos och tillverkar insulin, men de är iaf de som tillverkar insulin.