Геном - генетикалық хромосомалардың гаплоидты жиынтығы түрі

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 24 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан республикасының білім және ғылым министрлігі
Сәкен Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университеті

Абдибилалова Әлия

Прокариот және эукариот геномы

ОҚУ ПРАКТИКАСЫ

Мамандығы: 5B070100 - Биотехнология

Нұр-Сұлтан, 2022
Қазақстан республикасының білім және ғылым министрлігі
Сәкен Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университеті

Жіберілді
___________ Кафедра
Меңгерушісі ___________ Бегенова А.Б.

ОҚУ ПРАКТИКАСЫ
Молекулалық генетика және генетикалық инженерия
дисциплинасы бойынша

Тақырыбы: Прокариот және эукариот геномы

Мамандығы: 5B070100 - Биотехнология

Орындаған:Ә.Ш.Абдибилалова
Тексерген: б.ғ.м., аға оқытушы Ш.Б.Абилова

Нұр-Сұлтан 2022

Мазмұны
Анықтама ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
Негізгі бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6
1.Геном ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.Геном түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1.

Анықтама
Геном организмнің бүкіл ДНҚ жинағына жатады. Басқаша айтқанда, геном-бұл барлық генетикалық ақпаратты қамтитын организмнің генетикалық материалы. Дененің көп бөлігінің геномы ДНҚ - дан тұрады. Алайда кейбір геномдар РНҚ-ға негізделген. Мысалы, кейбір вирустарда РНҚ геномдары болады. Дененің барлық генетикалық материалын қарастырған кезде оған тек гендер немесе кодтау тізбегі кірмейді. Оған гендер және кодталмайтын ДНҚ тізбегі кіреді.
Прокариот геномы-бұл жасуша ядросы жоқ, бір клеткалы емес тірі организмдердің толық хромосомалық жиынтығы.
Эукариот геномы-бұл ДНҚ хромосомалардың гаплоидты жиынтығы. Бұл организмдердің әр хроматидінде бір ДНҚ молекуласы болады. Эукариоттық ДНҚ өте маңызды екі ерекшелігімен ерекшеленеді: 1) артық; 2) полиморфизмнің жоғары деңгейі. Бұл өте әртүрлі организмдерде көрсетілген -- сүтқоректілер, қосмекенділер, ұлулар және тіпті флагеллаларда.
Прокариоттық және эукариоттық геномдардың басты айырмашылығы - прокариоттық геном цитоплазмада болады, ал эукариоттық геном ядромен шектеледі.

Кіріспе

Негізгі бөлім
1.Геном
Геном(ағылшынша genome, грекше genos -- шығу, тек) -- хромосомалардың гаплоидты (сыңар) жиынтығында шоғырланған гендердің бірлестігі. Геном терминін 1920 жылы неміс биологы Г. Винклер енгізді. Гаплоидты жиынтық көбінесе жыныс жасушаларына тән, ал сомалық (дене) жасушаларында хромосомалардың диплоидты (екі еселенген) жиынтығы болады. Кейде хромосомалардың саны қалыпты диплоидты жағдайдан артып кетеді. Геномның негізін ДНҚ ретінде қысқартылған түрде белгілі дезоксирибонуклеин қышқылының молекуласы құрайды. Өйткені, барлық геномдар (ДНҚ) ақпараттың кем дегенде екі түрін қамтиды: делдал молекулалардың құрылымы туралы кодталған ақпарат (РНҚ деп аталады) және ақуыз( бұл ақпарат гендерде болады), сондай-ақ осы ақпараттың ағзаның дамуы мен одан әрі өмірлік белсенділігі кезінде көріну уақыты мен орнын анықтайтын нұсқаулар (бұл ақпарат негізінен орналасқан жартылай гендердің өзінде болса да). Гендердің өзі геномның өте аз бөлігін алады, бірақ сонымен бірге оның негізін құрайды.
Геном-генетикалық хромосомалардың гаплоидты жиынтығы түрі. Эукариот геномының мөлшері туралы айтқанда, бұл геномның анықтамасын білдіреді, содан кейін бар эукариоттық геномның мөлшері өлшенеді ДНҚ нуклеотид жұптары немесе ДНҚ пикограммалары гаплоидты геном.
Геномда денені құру және сақтау үшін қажетті биологиялық ақпарат бар. Геномдардың көпшілігі, соның ішінде адам геномы және барлық басқа жасушалық тіршілік формаларының геномдары ДНҚ-дан тұрады, бірақ кейбір вирустарда РНҚ геномдары болады.
1.1.Геномика

Геномика-геномды зерттейтін генетика саласы.
Геномиканың дамуында бірнеше бағыт бар:
құрылымдық геномика-гендердің құрылымын, нуклеотидтер тізбегін зерттейді,хромосома карталарын жасайды;
функционалды геномика-гендердің функцияларын және олардың өзара әрекеттесуін анықтайды;
эволюциялық геномика-геномның эволюциясын, жаңаларының пайда болу уақыты мен механизмдерін зерттейтін гендер;
салыстырмалы геномика - әртүрлі организмдердің геномдарын зерттейді;
медициналық геномика-генодиагностика, тұқым қуалайтын гендік аурулар терапия мәселелерін шешеді.
Құрылымдық геномика-секвенирлеу арқылы гендерді анықтап гендердің құрамына кіретін әрбір нуклеотидтерді анықтау. Құрылымдық геномиканың мақсаты: геномдық ақпараттық құрамы мен ұйымдасуын зерттеу (геномды ақпараттың ұйымдастырылуы мен мазмұны, құрылысын зерттеу). Құрылымдық геномиканың нәтижесі - хромосомалардың бірінші нуклеотидтен соңғысына дейін толық беретін нуклеотидтер кезектілігін алу.
Функционалдық геномика - геномда жазылған ақпаратты тарату, гендердің қызметің анықтау геномда жазылған ақпаратың орындалуы, геннен - белгіге дейін. Функционалдық геномика гендердің (және ақуыздардың) функциялары мен өзара әрекеттесулерін сипаттайды. Құрылымдық геномикадан айырмашылығы, функционалды геномика гендік транскрипция, трансляция, ген экспрессиясының реттелуі және ақуыз-ақуыздың өзара әрекеттесуі сияқты динамикалық аспектілерге назар аударады. Функционалды геномика гендер, РНҚ транскрипциясы және ақуыз өнімдері деңгейінде ДНҚ қызметі туралы сұрақтарға жауап беруге тырысады.
Эволюциялық геномика - геномның эволюциясын зерттейді, уақыт және механизмдер жаңа гендердің пайда болуын.

Салыстырмалы геномика-әртүрлі организмдердің геномдық ерекшеліктерін салыстыратын биологиялық зерттеу саласы. Геномдық ерекшеліктерге ДНҚ тізбегі, гендер, гендік тәртіп, реттеуші реттілік және геномның басқа құрылымдық белгілері кіруі мүмкін. Геномиканың осы саласында геномдық жобалардан алынған геномдардың бүтін немесе үлкен бөліктері негізгі биологиялық ұқсастықтар мен айырмашылықтарды, организмдер арасындағы эволюциялық қатынастарды зерттеу үшін салыстырылады.
Медициналық геномика-қолданбалы шешімдермен айналысады, яғни клиникалық және профилактикалық геномдар туралы білімге негізделген медицина (адам және патогендік организмдер)жайлы.
2.Геном түрлері
Геномның құрылымдық және функционалды ұйымдастырылуына байланысты барлық тірі организмдер
Бактерия геномы
Эукариоттар геномы
Прокариоттар геномы
(Адам геномикасы)
2.1.Бактериялық геном
E. coli геномы хромосома немесе нуклеотид деп аталатын екі ішекті ДНҚ молекуласымен ұсынылған, өйткені оны цитоплазмадан бөлетін қабық жоқ. E. coli геномы 3000 генді қамтиды - 3,2 х 106 б.с. Хромосома өзін -- өзі көбейтетін генетикалық молекула-репликация.
E. coli жасушаларында бактериялық хромосомадан бөлек өмір сүре алатын басқа репликондар болуы мүмкін. Бұл эписомалар мен плазмидтер -- мөлшері 103 б.с. болатын ДНҚ-ның екі қатарлы молекулалары. бактериялық хромосоманың мөлшерінің үштен біріне дейін.
Эписома-бұл генетикалық элемент, ол тәуелсіз репликон ретінде өмір сүре алады немесе бактериялық хромосомаға еніп, бактериялық хромосомамен бірге көбейе алады. Эписома-бұл литикалық инфекция кезінде тәуелсіз репликондар немесе профагтар бактериялық репликонның бір бөлігін құрайтын кейбір бактериофагтар. Кейбір эписомалар жұқпалы, өйткені олардың көшірмелері бір бактериалды жасушадан екіншісіне ауыса алады, онда бұл типтегі эпис жоқ. Кейбір жұқпалы эписомаларда белгілі бір антибиотиктерге төзімді гендер бар. Мұндай тұрақтылық факторы кіретін бактериялар осы антибиотикке төзімді болады. Бұл медицина үшін күрделі проблемалар туғызады, әсіресе тұрақтылық факторларының бірнеше (10-ға дейін) антибиотиктерге төзімділікті (төзімділікті) тудыратын гендерді жинақтау және бұрын сезімтал бактерияларға бірнеше қарсылықты беру қабілеті өте қауіпті. Эписпен ең қызықты және мұқият зерттелгендердің бірі бактериялардың жынысын анықтайтын F-фактор (құнарлылық факторы) деп аталды. Бактериялардың екі жыныстық түрі бар, олар F+ және F-белгілерімен белгіленеді. F + жасушаларында F факторы болады, ал F жасушаларында бұл эписома болмайды. F+ және F жасушалары арасында конъюгация жүреді. Бактериялардың конъюгациясы - генетикалық ақпаратты F + жасушаларынан f~жасушаларына бір жақты беру процесі.
F-фактор құрамында F+ жасушаларының бетінде түтік тәрізді құрылымдардың пайда болуын анықтайтын гендер бар. F-аралар тиісті F-жасуша рецепторларымен байланысады, нәтижесінде F+ және F - жасушалар арасында цитоплазмалық көпір пайда болады. F + жасушасы ұрықтандырушы рөл атқарады -" еркек", F жасушасы -- "әйел" рөлінде -- ұрықтандырушы. F-фактор өзінің ДНҚ -- ның бір тізбегін көбейте бастайды, ол көпір арқылы F-клеткаға енеді, онда F-фактордың екінші ДНҚ тізбегі синтезделеді. F * жасушасы F+ - ке айна лады, F + өзінің факторын жоғалтпайды(сурет.1).
Сур.1. F-фактордың ДНҚ-сы F-1 жасушасынан F-жасушаға репликация процесінде жылжымалы сақина түрінде берілетін механизмнің схемалық бейнесі (Ф.Айалдың айтуы бойынша, Дж. Крегеру, 1987)
Бактериялық хромосомаға F-фактор енгізілген жасушалар Hfr деп аталады. Бұл жасушалар бактериалды хромосоманың синтезін бір ішекті ДНҚ түрінде бастайды, цитоплазмалық көпір арқылы ол екінші тізбекті аяқтайтын f~ жасушасына өтеді.
Реципиент пен донордың ДНҚ-сы ДНҚ-ны кроссинговер қағидаты бойынша алмасады. ДНҚ-ның ауысуы хромосомаға енгізілген F факторынан басталады. Бұл жағдай бактериялық хромосоманы картаға түсіру үшін қолданылады. Конъюгация үшін әртүрлі фенотиптері бар штамдар таңдалады. Олар t = 0 уақыт сәтінде араласады, содан кейін белгілі бір уақыт аралығында қоспадан сынамалар алынады және реципиентте (F -) қандай жаңа белгілер пайда болғанын тексереді. Барлық F-фактор ешқашан F-ге енбейді. Сонымен, F-фактордың басынан аяғына дейін конъюгация минуттары бойынша бактериялық хромосоманың гендері бөлінеді (рис. 2).

Сур.2. Тоқтатылған конъюгация экспериментінде HFR хромосомасының берілу полярлығын суреттейтін Схема F жасушалары хромосомасымен рекомбинацияға тек HFR хромосомасының гендері қабілетті, олар конъюгация тоқтаған кезде реципиент F жасушасына айналды (Ф.Аяла, Дж. Крегеру, 1987)
2.2.Эукариоттар геномы
Эукариоттар-бұл жасушаларында хромосомалары бар және цитоплазмадан ядролық мембранамен бөлінген морфологиялық оқшауланған ядросы бар организмдер. Оларға көк-жасыл балдырлардан басқа барлық жануарлар мен өсімдіктер жатады және әртүрлі функцияларды орындайтын кең жасушалық бөліктері бар. Эукариот ядросында біз дененің барлық генетикалық ақпаратын қамтитын эукариоттық геномды таба аламыз. Негізінен эукариот геномы сызықтық хромосомалар түрінде болады. Сонымен қатар, бұл хромосомалар гистон ақуыздарымен бірге ДНҚ молекулаларын құрайды. Адам геномында әр жасушада тек 46 хромосома болады. Ядролық мембрана барлық осы хромосомаларды қамтиды. Сондықтан олар мРНҚ молекулалары болмаса, жасуша цитоплазмасына ене алмайды. Сондай-ақ, эукариоттарда митохондрия мен хлоропласттарда кейбір ДНҚ молекулалары болады. Алайда, бұл геномдық ДНҚ емес.
Эукариот геномының бір ерекшелігі-ДНҚ-ның ақуыздармен құрылымдық және функционалды байланысы. Бұл генетикалық ақпаратты беру процесінің ерекшеліктеріне және ақуыздардың реттеуші функциясына байланысты. Ақпарат жасушадан жасушаға күрделі жасушалық бөліну процесінде (митоз немесе мейоз) беріледі. Оның интерфазадағы аналық жасушалар арасында толық және дәл таралуы үшін ДНҚ мөлшерін екі есе көбейту процесі жүреді, ал бөлінудің басында (профазада) интерфаза хромосомаларының конденсациясы процесі жүреді. Нәтижесінде хромосомалар ықшам тығыз денелер түрінде болады. хромосомалардың жинақталуы анафазадағы әртүрлі полюстерге сәйкес келмеу кезінде олардың жиналу қаупін жояды. Бұл құрылымдық хромосомалық түрлендірулерге ДНҚ -- ны суперспирализациялауды жүзеге асыратын ядролық гистон ақуыздары қатысады. Гистондар сонымен қатар интерфаза хромосомаларының матрицалық белсенділігінің реттегіші ретінде әрекет етеді, өйткені гистонның хромосоманың жұмыс істейтін бөлігімен байланысы оны гетерохроматикалық, яғни жоғары спиральды және демек, белсенді емес күй.
Эукариоттық хромосомалардың құрамында ақуыздардың болуы, олардың саны ДНҚ-ның екі еселенуімен синхронды түрде екі есе артады, хромосомалардың көбею процесін ұзағырақ етеді.
Эукариоттық геномға тән белгі-бұл ДНҚ-ның артық болуы, оның мөлшері барлық жасушалық ақуыздардың құрылымын кодтау үшін қажет мөлшерден әлдеқайда көп. Резервтің себептерінің бірі-қайталанатын нуклеотидтер тізбегінің болуы. Олардың өмір сүруін алғаш рет ХХ ғасырдың 60-жылдарының соңында американдық зерттеушілер Р.Бриттен мен Д. Дэвидсон ДНҚ ренатурациясының кинетикасын (жалғыз тізбекті қайта біріктіру) зерттеген кезде анықтады. Қазіргі уақытта эукариоттық ДНҚ -- да қайталанудың екі түрі бар екендігі анықталды-орташа қайталанатын және жоғары қайталанатын орташа қайталанулар ондаған және жүздеген көшірмелер түрінде кездеседі; олардың орташа мөлшері ≈ 300-400.
Эукариоттық геномдағы ДНҚ-ның артық болуы көбінесе оның құрамында ақуыздардың құрылымын кодтамайтын көптеген нуклеотидтер тізбегі болғандықтан жасалады. Олардың кейбіреулері гендердің құрамына кіреді, мысалы, интрондар. Сонымен қатар, транскрипцияланбайтын, бірақ тек реттеуші ақуыздарды байланыстыруға қызмет ететін сигналдық тізбектер бар. Олардың қатарына промоторлар, хромосомалардың спирализациясын басқаратын бөлімдер; хромосомалардың шпиндельге бекітілген учаскелері және т. б.
Бір көшірмеде эукариоттық геномда бірнеше гендер ғана бар. Олардың негізгі бөлігі әртүрлі көшірмелермен ұсынылған. Жақын орналасқан бірдей гендер кластерлер құрайды. Кластерлердің болуы геномдар эволюциясындағы гендердің қайталануының үлкен рөлін көрсетеді. Кластерлердің мысалы: эритроциттер ақуыздарының гендері -- глобиндер. Гемоглобин-4 полипептидті тізбектен тұратын тетрамер: 2α және 2β. Тізбектің әр түрі кластерге ұйымдастырылған гендермен кодталады. Адамдарда α-кластер 11-ші хромосомада, ал β-кластер 16-шы хромосомада орналасады. β-кластер ДНҚ-ның 50 мың п. н. ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.