«Адам геномы» жобасы. Биология, 11 сынып, презентация.

«Адам геномы» жобасы

11.2.4.3 - «Адам геномы» жобасының маңызын талқылау

Оқушылар:

«Адам геномы» жобасының маңызын талқылайды.

Бағалау критерийлері:

алдымен өз зерттеулерінің шешуші кезеңдерін атап көрсетеді;

«Адам геномы» жобасының мәні туралы баяндама дайындайды; (оқылым және жазылым дағдылары )

Пәндік лексика менн терминология:

«адам геномы» жобасы, ген, евгеника, ДНҚ.

Диалог құруға / жазылымға қажетті сөздер топтамасы

«Адам геномы» жобасының мақсаты - ...

Адам геномын зерттеуде түсіндіру ...

Геном құрылысының жалпы принңиптерін және оның құрылымдық -қызметтік ұйымдастырылуын зерттейтін ғылымды геномика деп атайды.

Геном терминін 1920 жылы Германияның Гамбург университетінің ботаника профессоры Ханс Винклер ойлап тапты құрылды. Оксфорд сөздігі атаудың ген және хромосома сөздерінің араласуы екенін білдіреді. Геном - организмнің бір клеткасында ДНҚ-ның толық жиынтығы, сондықтан геномдардың құрылысына, функциясына, эволюциясына және картасына назар аударады.

Функционалдық геномика - бұл геномдық жобалар (геномдық секвенционды жобалар сияқты) генінің (және протеиннің) функцияларын және өзара әрекеттесуін сипаттау үшін жасалатын деректердің мол байлығын пайдалануға тырысатын молекулалық биология саласы.

. Функционалдық геномика гендердің деңгейлерінде, РНК транскрипті және ақуыз өнімдерінде ДНҚ функциясы туралы сұрақтарға жауап беруге тырысады

Құрылымдық геномика берілген геномда кодталған әрбір белоктың 3 өлшемді құрылымын сипаттауға тырысады.

Эпигенетикалық модификациялар геннің өрнектелуінде және реттелуінде маңызды рөл атқарады

Метагеномика - метагеномды, қоршаған ортаның үлгілерінен тікелей алынатын генетикалық материалды зерттеу

. Микроскопиялық өмірдің жасырын алуан түрлілігін ашуға күші бар болғандықтан, метагеномика бүкіл тірі әлемді түсінуге мүмкіндік беретін микробтық әлемді көру үшін күшті линзаларды ұсынады.

Адамдарда геном ядродағы 23 жұп хромосомадан, сондай-ақ митохондриялық ДНҚдан тұрады. Жиырма екі автозомдық хромосома, екі және Х жыныстық хромосомалары, сондай-ақ адамның митохондриялық ДНҚы шамамен 3,1 миллиард базалық жұпты қамтиды.

Тірі ағзаларда хромосомалардың саны тұрақты болады. Мысалы адамда — 46, маймылда — 48, қиярда — 14, жүгеріде — 20, қатты бидайда — 28, жұмсақ бидайда — 42, дрозофила шыбындарында — 8, т.б. Организм эволюциялық дамуында неғұрлым жоғары сатыда тұрса, соғұрлым олардың Г-ында ДНҚ көбірек болады

ХХ-ғасырдың 60-жылдары Р.Бриттен және Э.Дэвидсон эукариоттар геномының молекулалық құрылысының ерекшеліктерін, яғни геномның әртүрлі учаскелерінің түрліше рет қайталанатынын ашты. ДНҚ молекуласының қайталанбайтын, орташа қанталанатын, өте жиі қайталанатын учаскелері белгілі.

Кайталанбайтын учаске ДНҚ молекуласының бойында бір дана күйінде кездеседі және бүл жерлерде барлық структуралық гендер орналасқан. Оның үлесіне ДНҚ молекуласының 75 көлемі тиесілі.Геномның қалған 25% - қайталанатын нуклеотидтер бірізділігі болып табылады. Олар жүзден мыңдаған ретке дейін қайталануы мүмкін.

Оларды дисперсияланған (біркелкі таралған) және сателиттік ДНҚ бірізділіктері деп бөледі.

Дисперсияланған (біркелкі таралған) ДНҚ бірізділіктері (геномның 15% көлемін құрайды) ДНҚ молекуласының бойына біркелкі бытыраңқы таралып орналасқан. Оларға SINE (қысқа элементтер), LINE (ұзын элементтер) және басқа да бірізділіктер кіреді.

Жеке SINE- бірізділіктерінің ұзындығы 90-500 н.ж., ал LINE -бірізділіктерінің ұзындығы 7000 н.ж. дейін жетеді.

SINE - бірізділіктерінің кейбіреулерін ALu- бірізділіктері деп атайды, себебі олар ALu - рестриктазалар арқылы кесіледі. Адам геномында 300 000 нан 500 000-ға дейін АІu - бірізділіктер табылған. Бұл бірізділіктердің бір ерекшеліктері — олар өздігінен көшірмеленіп, ДНҚ-ның кез-келген бөліміне, сол сияқты гендерге, қыстырылып қосылуы мүмкін. Соңғы жағдайларда олар мутация пайда етіп ген қызметін бұзады.

Сателиттік қайталанулар хромосомалардың әр түрлі учаскелерінде бумаланып жинақталған және көптеген рет қайталанатын тандемді бірізділіктерден тұрады. Сателиттік ДНҚ геномның шамамен 10% қамтиды және а-сателиттік, минисателиттік және микросателиттік ДНҚ-лар деп бөлінеді.

α-Сателиттік ДНҚ, әдетте, барлық хромосомалардың центромераларының айналасында орналасқан. Олардың негізі 171 нуклеотидтер жұптарынан тұрады және жұптасып (тандемді) мындаған рет қайталанады.

Минисателлиттік ДНҚ - 20-70 нж. тұратын және ондаған рет жұптасып (тандемді) қайталанатын бірізділіктер.

Микросателликтік ДНҚ - 2-4 нж. тұратын, жалпы ұзындығы жүздеген нуклеотидтер жұптарынан аспайтын, жұптасып (тандемді) байланысқан қайталанулар типі болып табылады.[

Прокариоттар геномы — ішек бактериясында-Е.соІі, жақсы зерттелген. Бактерия хромосомасы 3,2х106 н.ж. тұратын сақиналы ұзын ДНҚ. Бактерия гендері сызықты орналасқан. ДНҚ репликациясы ТЕТА репликация типімен оrі - нүктесінен басталады. Хромосома-инициация сайтымен бірге өздігінен репликацияланатын молекула-репликон болып табылады. Бактерия геномында 2500-дей гендер болады.

. Ішек бактериясында (Е.соІі) бактерия хромосомасының репликонынан басқа да репликондар кездеседі, мысалы эписомалар және плазмидалар. Плазмида — бактерия хромосомасынан тәуелсіз репликацияланатын сақиналы хромосомалық элемент, оның өлшемі шамамен бактерия хромосомасының 10-20 %-дай, 1-3 гені болады.

Эписомалар—бактерия хромосомасынан бөлек, автономды кездесетін не оған жалғанатын сақиналы хромосомалық элементтер. Ең жақсы зерттелген эписома, бұл Ғ-фактор (фертильдік фактор). Ол бактериялардың жыныстық процесін анықтайды және аталық жасушаларда (Ғ+жасушалар) кездеседі. Эписомалардың кейбіреулері инфекциялы болып келеді. Егер эписомаларда

Эукариоттар геномы— көлемі және құрылысы жағынан күрделі болады, олар; нуклеотидтер—кодондар—гендер мен ген аралық учаскелер—күрделі гендер—хромосома иіндері—хромосомалар—гаплоидты хромосома саны сияқты бірте-бірте күрделенетін құрылымдардан тұрады. Эукариоттар геномының көлемі өте үлкен болады, себебі олардың нуклеотидтер бірізділігі (ДНҚ молекуласы) тек қана қайталанбайтын учаскелер емес, сол сияқты орташа қайталанатын және өте жиі қайталанатын учаскелерден тұрады.

Эукариоттар геномына қозғалғыш генетикалық элементтер — транспозондарда тән, олар гендер белсенділігін реттеуге қатынасады, яғни бұрын пассив күйде болып келген гендерді активтендіреді немесе керісінше.

Қазiргi кезде көптеген “геномды проектiлер” жасалынуда. Олардың мақсаты белгiлi түрдiң организмдерiндегi ДНК молекуласының бiр жиынтығындағы негiздер тiзбегiн анықтауға бағытталған. Бұл “Адам геномы”, “Дрозофила геномы”, “Ашытқы геномы” бағдарламалары.

Геномды проектiлерде жұмыс жасау үшiн гендiк инженерияның алдыңғы қатарлы әдiстерiн, мәлiметтердi реттеудiң компьютерлiк технологияларын пайдаланады.

Алғашқы сәттi геномды проектiлер iшiнде 1995 жылы жасалған Hemophilus influensae бактериясының геномын секвендеу (нуклеотидтер тiзбегiн анықтау) болды.

1996 жылы шамамен 6 мың геннен, яғни 125 Мб, тұратын ашытқы геномы анықталды. Мегабаза (Мб) – ағылшынша base – негiз деген сөздi бiлдiредi.

1998 жылы 19 мың геннен тұратын, яғни 97 Мб, нематодтар геномы оқылды.

Адам геномы жобасы 1990 жылы басталды

Фрэнсис Коллинз, HGP және Ұлттық Адам геномының ғылыми-зерттеу институтының ( NHGRI ) директоры

Адам геномы” проектiнде зерттеушiлер келесi мақсатқа жетуге ұмтылды:

1) Арасында орташа шамамен 2 млн. негiздер орналасқан бiр-бiрiнен алшақ жатқан гендердi белгiлей отырып, генетикалық карта жасау.

2) Әр хромосома ДНҚ-сының физикалық картасын жасау.

3) Нуклеотидтер тiзбегi картасына адамның барлық гендерiн белгiлеу.

Жобаның басталуы

Жоба басындағы 10 жыл ДНК-молекуласын талдау мен секвенирлеу технологиясын жетілдірілді.

Бүкіл әлемдік ғалымдар адам хромосомасының картасын жасап, модельдің организмдердің, құрт, дрозофила шыбыны және тышқандардың нуклеотидтік қатарын анықтады.

2004 жылы адам ДНК-сы толық зерттелдi. Қазiргi уақытқа дейiн микрорганизмдердiң 1- ден 20 Мб геном мөлшерi бар 18 түрiнiң геномдары картасы жасалынды (архебактериялар, спирохеталар, хламидобактериялар, iшек таяқшасы, пневмания, сифилис, гемофилия қоздырғыштары, метантүзушi бактериялар, микоплазмалар, риккетсиялар, цианобактериялар).

Біз геномдарымыздан не үйренеміз…

Бізге белгілісі шамамен 85% ген секвенирленді

Ал қалған 15% қандай қызмет атқаратындығы әлі белгісіз (олар эмбрионды даму кезінде экспрессиялануы мүмкін).

Қазіргі кезде тек 20% геніміздің қызметін білеміз. Демек гендердің геномдарда орналасуын түсіндіру оңай болғанымен, олардың қызметін анықтау айтарлықтай күрделі.

Назарларыңызға

рақмет!