1 из 16
Презентация на тему:
№ слайда 1
Описание слайда:
№ слайда 2
Описание слайда:
Немного истории 25 апреля теперь уже далекого 1953 г. журнал Nature опубликовал небольшое письмо молодых и никому неизвестных Ф.Крика и Дж.Уотсона редактору журнала, которое начиналось словами: «Мы хотели бы предложить свои соображения по поводу структуры соли ДНК. Эта структура имеет новые свойства, которые представляют большой биологический интерес». Статья содержала около 900 слов, но – и это не преувеличение – каждое из них было на вес золота.«Ершистая молодежь» посмела выступить против нобелевского лауреата Лайнуса Полинга, автора знаменитой альфа-спирали белков. Полинг буквально накануне опубликовал статью, согласно которой ДНК представляла собой трехцепочечную спиральную структуру, наподобие девичьей косы. Тогда никто не знал, что у Полинга был просто недостаточно очищенный материал. Но и Полинг оказался отчасти прав – сейчас трехцепочечность некоторых участков наших генов хорошо известна. Это свойство ДНК даже пытались одно время использовать в борьбе с раком, выключая с помощью олигонуклеотидов те или иные раковые гены (онкогены).
№ слайда 3
Описание слайда:
Немного истории Научное сообщество, однако, не сразу признало открытие Ф.Крика и Дж.Уотсона.Достаточно сказать, что сначала Нобелевскую премию за работы в области ДНК «судьи» из Стокгольма присудили в 1959 г. известным американским биохимикам Северо Очоа и Артуру Корнбергу. Очоа был первым (1955), кто сумел синтезировать рибонуклеиновую кислоту (РНК). Корнберг же получил премию за синтез ДНК в пробирке (1956).В 1962 г. настал черед Крика и Уотсона.
№ слайда 4
Описание слайда:
Немного истории После открытия Уотсона и Крика важнейшей проблемой стало выявление соответствия между первичными структурами ДНК и белков. Поскольку в составе белков обнаруживается 20 аминокислот, а нуклеиновых оснований всего 4, то для записи информации о последовательности аминокислот в полинуклеотидах необходимо не менее трех оснований. На основании таких общих рассуждений варианты «трехбуквенных» генетических кодов предложили физик Г.Гамов и биолог А.Нейфах. Однако их гипотезы были чисто умозрительными и не вызвали большого отклика среди ученых.Трехбуквенный генетический код к 1964 г. расшифровал Ф.Крик. Вряд ли он тогда предполагал, что в обозримом будущем станет возможной расшифровка генома человека. Эта задача долгое время казалась неразрешимой.
№ слайда 5
Описание слайда:
И вот геном прочитан Завершение работ по расшифровке генома человека консорциумом ученых планировалось к 2003 г. – 50-летию открытия структуры ДНК. Однако конкуренция сказала свое слово и в этой области. Крейг Вентер основал частную компанию «Селера», которая продает генные последовательности за большие деньги. Включившись в гонку по расшифровке генома, она за один год сделала то, на что у международного консорциума ученых из разных стран ушло десять лет. Это стало возможным благодаря новому методу чтения генетических последовательностей и использованию автоматизации процесса чтения.
№ слайда 6
Описание слайда:
И вот геном прочитан Итак, геном прочитан. Казалось бы, надо радоваться, но ученые пришли в недоумение: уж очень мало генов оказалось у человека – примерно в три раза меньше, чем ожидалось. Раньше думали, что генов у нас около 100 тыс., а на самом деле их оказалось около 35 тыс. Но даже не это самое главное.Недоумение ученых понятно: у дрозофилы 13 601 ген, у круглого почвенного червя – 19 тыс., у горчицы – 25 тыс. генов. Столь малое количество генов у человека не позволяет выделить его из животного царства и считать «венцом» творения.
№ слайда 7
№ слайда 8
Описание слайда:
И вот геном прочитан В геноме человека ученые насчитали 223 гена, которые сходны с генами кишечной палочки. Кишечная палочка возникла примерно 3 млрд. лет назад. Зачем нам такие «древние» гены? Видимо, современные организмы унаследовали от предков какие-то фундаментальные структурные свойства клеток и биохимические реакции, для которых необходимы соответствующие белки. Нет поэтому ничего удивительного и в том, что половина белков млекопитающих имеют сходство аминокислотных последовательностей с белками мухи дрозофилы. В конце концов мы дышим одним и тем же воздухом и потребляем животные и растительные белки, состоящие из одних и тех же аминокислот.Удивительно, что с мышью мы имеем 90% общих генов, а с шимпанзе – вообще 99%!
№ слайда 9
Описание слайда:
И вот геном прочитан В нашем геноме много последовательностей, доставшихся нам в «наследство» от ретровирусов. Эти вирусы, к которым относятся вирусы рака и СПИДа, вместо ДНК в качестве наследственного материала содержат РНК. Особенностью ретровирусов является, как уже говорилось, наличие обратной транскриптазы. После синтеза ДНК по РНК вируса вирусный геном встраивается в ДНК хромосом клетки.Таких ретровирусных последовательностей у нас много. Время от времени они «вырываются» на волю, в результате чего возникает рак (но рак в полном соответствии с законом Менделя проявляется лишь у рецессивных гомозигот, т.е. не более чем в 25% случаев). Совсем недавно было сделано открытие, которое позволяет понять не только механизм встраивания вирусов, но и назначение некодирующих последовательностей ДНК. Оказалось, что для встраивания вируса необходима специфическая последовательность из 14 букв генетического кода. Таким образом, можно надеяться, что вскоре ученые научатся не только блокировать агрессивные ретровирусы, но и целенаправленно «внедрять» нужные гены, и генотерапия из мечты превратится в реальность.
№ слайда 10
Описание слайда:
И вот геном прочитан К.Вентер говорил, что понимание генома потребует сотни лет. Ведь мы до сих пор не знаем функций и роли более чем 25 тыс. генов. И даже не знаем, как подступиться к решению этой задачи, поскольку большинство генов просто «молчит» в геноме, никак себя не проявляя. Следует учитывать, что в геноме накопилось множество псевдогенов и генов-«перевертышей», которые также неактивны. Похоже, что некодирующие последовательности являются как бы изолятором активных генов. В то же время, хотя генов у нас и не слишком много, они обеспечивают синтез до 1 млн (!) самых разных белков. Как же это достигается при таком ограниченном наборе генов.
№ слайда 11
Описание слайда:
И вот геном прочитан Как оказалось, в нашем геноме существует специальный механизм – альтернативный сплайсинг. Заключается он в следующем. На матрице одной и той же ДНК происходит синтез разных альтернативных и-РНК. Сплайсинг и означает «расщепление», когда образуются разные молекулы РНК, которые как бы «расщепляют» ген на разные варианты. Этот приводит к невообразимому разнообразию белков при ограниченном наборе генов.Функционирование генома человека, как и всех млекопитающих, регулируется различными транскрипционными факторами – специальными белками. Эти белки связываются с регуляторной частью гена (промотером) и таким образом регулируют его активность. Одни и те же факторы могут по-разному проявлять себя в разных тканях. У человека есть свои собственные, присущие только ему, транскрипционные факторы. Выявить эти чисто человеческие особенности генома еще только предстоит ученым.
№ слайда 12
Описание слайда:
СНП Существует и еще один механизм генетического разнообразия, который выявился только в процессе прочтения генома. Это сингулярный нуклеотидный полиморфизм, или, так называемые факторы СНП. Полиморфизмом в генетике называют ситуацию, когда гены одного и того же признака существуют в разных вариантах. Примером полиморфизма, или, другими словами, множественных аллелей, служат группы крови, когда в одном хромосомном локусе (участке) могут находиться варианты генов А, В или О.Сингулярность по-латыни означает одиночество, что-то единственное. СНП – это изменение «буквы» генетического кода без «последствий для здоровья». Считается, что у человека СНП встречается с частотой 0,1%, т.е. каждый человек отличается от других одним нуклеотидом на каждую тысячу нуклеотидов. У шимпанзе, представляющей собой более древний вид, и к тому же гораздо более гетерогенный, число СНП при сравнении двух разных особей достигает 0,4%.
№ слайда 13
Описание слайда:
СНП Но и практическое значение СНП велико. Возможно, не все знают, что сегодня самые распространенные лекарства эффективны не более чем для четверти населения. Минимальные генетические отличия, обусловленные СНП, определяют эффективность лекарств и их переносимость в каждом конкретном случае. Так, у больных диабетом выявили 16 специфических СНП. Всего при анализе 22-й хромосомы определили местоположение 2730 СНП. В одном из генов, кодирующих синтез рецептора адреналина, выявлено 13 СНП, которые могут комбинироватьcя друг с другом, давая 8192 различных варианта (гаплотипа).Насколько скоро и полно начнет использоваться полученная информация, пока не совсем ясно. Пока же приведем еще один конкретный пример.Среди астматиков довольно популярно лекарство албутерол, который взаимодействует с указанным рецептором адреналина и подавляет приступ удушья. Однако из-за разнообразия гаплотипов людей лекарство действует не на всех, а некоторым больным оно вообще противопоказано. Это обусловлено СНП: люди с последовательностью букв в одном из генов ТЦТЦЦ (Т–тимин, Ц–цитозин) не реагируют на албутерол, если же концевой цитозин заменен на гуанин (ТЦТЦГ), то реакция есть, но частичная. Для людей же с тимином вместо концевого цитозина в этом участке – ТЦТЦТ – лекарство токсично!
№ слайда 14
Описание слайда:
Протеомика Эта совершенно новая отрасль биологии, изучающая структуру и функции белков и взаимосвязи между ними, названа по аналогии с геномикой, занимавшейся геномом человека. Само рождение протеомики уже объясняет, зачем нужна была программа «Геном человека». Поясним на примере перспективы нового направления.В далеком 1962 г. вместе с Уотсоном и Криком в Стокгольм были приглашены из Кембриджа Джон Кэндрью и Макс Перутц. Они были удостоены Нобелевской премии по химии за впервые осуществленную расшифровку трехмерной структуры белков миоглобина и гемоглобина, ответственных за перенос кислорода в мышцах и эритроцитах соответственно.
№ слайда 15
Описание слайда:
Протеомика Протеомика позволяет ускорить и удешевить эти работы. К.Вентер отметил, что он 10 лет потратил на выделение и секвенирование гена адреналинового рецептора человека, теперь же его лаборатория тратит на это 15 с. Еще в середине 90-х гг. нахождение «адреса» гена в хромосомах занимало 5 лет, в конце 90-х – полгода, а в 2001 г. – одну неделю! Кстати, ускорению определения положения гена помогает информация о СНП, которых сегодня насчитываются уже миллионы.Анализ генома позволил выделить ген АСЕ-2, который кодирует более распространенный и эффективный вариант фермента. Затем была определена виртуальная структура белкового продукта, после чего подобраны химические вещества, активно связывающиеся с белком АСЕ-2. Так был найден новый препарат против артериального давления, причем за вдвое меньшее время и всего лишь за 200 вместо 500 млн долларов!
№ слайда 16
Описание слайда:
Протеомика Признаемся, что это был пример «догеномного» периода. Теперь же, после прочтения генома, на первый план выходит протеомика, цель которой – быстрее разобраться с тем миллионом белков, которые потенциально могут существовать в наших клетках. Протеомика позволит более тщательно диагностировать генетические отклонения и блокировать неблагоприятное действие мутантных белков на клетку.А со временем можно будет планировать и «исправление» генов.
«Современное представление о гене и геноме» Презентация на тему: Ген структурная и функциональная единица наследственности живых организмов. Ген представляет собой участок ДНК, задающий последовательность определённого полипептида либо функциональной РНК. Гены (точнее, аллели генов) определяют наследственные признаки организмов, передающиеся от родителей потомству при размножении. Среди некоторых организмов, в основном одноклеточных, встречается горизонтальный перенос генов, не связанный с размножением. История термина Термин «ген» был введён в употребление в 1909 году датским ботаником Вильгельмом Иогансеном три года спустя после введения Уильямом Бэтсоном термина «генетика». Изучение генов Изучением генов занимается наука генетика, родоначальником которой считается Грегор Мендель, который в 1865 году опубликовал результаты своих исследований о передаче по наследству признаков при скрещивании гороха. Сформулированные им закономерности впоследствии назвали законами Менделя. Свойства гена
- дискретность - несмешиваемость генов;
- стабильность - способность сохранять структуру;
- лабильность - способность многократно мутировать;
- множественный аллелизм - многие гены существуют в популяции во множестве молекулярных форм;
- аллельность - в генотипе диплоидных организмов только две формы гена;
- специфичность - каждый ген кодирует свой признак;
- плейотропия - множественный эффект гена;
- экспрессивность - степень выраженности гена в признаке;
- пенетрантность - частота проявления гена в фенотипе;
- амплификация - увеличение количества копий гена.
- Структурные гены - гены, кодирующие синтез белков. Расположение нуклеотидных триплетов в структурных генах коллинеарно последовательности аминокислот в полипептидной цепи, кодируемой данным геном
- Функциональные гены - гены, которые контролируют и направляют деятельность структурных генов.
- Небольшие компактные геномы размером, как правило, не более 10 млн пар оснований, со строгим соответствием между размером генома и числом генов.
- Обширные геномы размером более 100 млн пар оснований, у которых нет чёткой взаимосвязи между размером генома и числом генов.
Геном человека PowerPoint Presentation
Share Presentations
Email Presentation to Friend
Error in Email Address...Email Sent Successfully
Embed Code Copied...
Like Share 352 Views
Геном человека. ПРОГРАММА «ГЕНОМ ЧЕЛОВЕКА». Начата в 1998 году К 2000 году геном человека был прочтен с точностью в 10 раз ниже необходимой (не более 1 ошибки на 10 000 нуклеотидов).
Uploaded on Sep 02, 2014
Download Presentation
Геном человека
An Image/Link below is provided (as is) to download presentationDownload Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.
E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Начата в 1998 году К 2000 году геном человека был прочтен с точностью в 10 раз ниже необходимой (не более 1 ошибки на 10 000 нуклеотидов) Коммерческая фирма Селера выполнила проект за 9 месяцев 10 дней и сообщила об этом накануне конгресса в Ванкувере, где были представлены данные выполнения программы Международным сообществом ученых
Нуклеотидов, собранных у человека в 25 томов – 22 аутосомы, Х- иY-хромосомы и М-хромосома В геноме человека 3,5 млрд пар нуклеотидов С-парадокс – у человека ДНК в геноме столько же, сколько у гороха и кукурузы, но в 5 раз меньше, чем у репчатого лука и в 20 раз меньше, чем у сосны Лягушки, жабы и тритоны – чемпионы по содержанию ДНК в геноме, у них ДНК приблизительно в 25 раз больше, чем у любого из видов млекопитающих
У человека 10 в 14 степени клеток и 25 тыс генов Экономичность в использовании генов достигается альтернативным сплайсингом Пример- альтернативный сплайсинг в гене Bcl-x дает две формы белка. Bcl-xL запускает апоптоз, а Bcl-xS ингибирует
31 780 генов по данным Международного проекта 39 114 генов по данным коммерческой орг. Селера 120 000 –Вильям Хозелтайм 140 000 фирма Инсайт Протеом человека содержит более 250 000 белков Геном сложных организмов содержит больше генов ферментов и белков, участвующих в посттрансляционной модификации белков
Составляющие Конститутивный геном, - набор структурных генов, для разных систем универсальный. Это уникальные последовательности ДНК, в том числе фланкирующие структурные гены Факультативный – повторяющиеся последовательности, подвижные элементы, характеризующиеся непостоянством состава и положения
Кодирующая часть ДНК – менее 10% Гены кодирующие белки – 2 % Гены кодирующие РНК – 20% Некодирующая ДНК – уникальные последовательности, фланкирующие структурные гены, повторяющиеся последовательности, транспозоны и ДНК, функция которой не идентифицирована, интроны Протеом человека составляет 250 000 белков Подготовлен список 923 генов, вызывающих моногенные наследственные заболевания или повышающих вероятность развития заболевания ДНК человека и шимпанзе идентичны на 99 %
Ср. Длина гена 27000 п.н. Такой усредненный ген содержит 9 экзонов, 8 интронов по 3400п.н. Самые короткие гены содержат приблизительно 20 п.н. (гены эндорфинов) Самый большой ген – ген дистрофина – 2,4 млн п.н. Получается, что в кодировании принимает участие менее 1,5 % ДНК, т.е. 3 см из 2 м
Последовательности в ДНК Общее число 5 млн, 50% генома Обращенные повторы или палиндромы (уж редко рукою окурок держу) Простые тандемные повторы – сателлиты, в геноме человека 6 видов таких повторов 42 п.н. – на 7 разных хромосомах 5 п.н. – на 4 разных хромосомах 5 п.н. – на 20 разных хромосомах 171 п.н. –α-сателлиты 68 п.н. –β-сателлиты 220 п.н. – γ-сателлиты Микросателлиты – 1.2.3. – повторы, занимающие 0,5 % генома
Повторяются 50 – 400 раз Диспергированные повторы – постоянной прописки не имеют, могут менять положение LINE – дл. диспергированные повторы кодируют 2 белка, обеспечивающих перемещение Alu – короткие по 300 п.н. диспергированные повторы, в геноме их около 1 млн. Могут находиться в генах. Так, в гене 8 фактора при гемофилии есть Alu-повтор
Гена, продукты которых похожи на белки бактерий. Предполагают, что это результат горизонтального переноса генов 1% человеческого генома представлен эндогенными ретровирусами Усложнение генома человека произошло не за счет увеличения числа генов, а за счет усложнения механизмов регуляции, альтернативного сплайсинга, редактирования РНК идр. Механизмов, приводящих к увеличению численности и разнообразия протеома
МГЭ и умеренные повторы Сателлит-ная ДНК 1% 10% 20% 50% Гены – 90% Гены – 30% Экзоны – 1.5% Прокариота (E.coli) Эукариота (человек)
HUMAN GENOME Ядерныйгеном ~3,000 Mb 25-30000 генов Митохондриальный геном 16.6 kb 37 генов 30% 70% Гены и родств последоват-ти меж- генная ДНК Двар-РНК гена 22 т-РНК гена 13 генов белков 70% 30% Уникальны или несколько копий 10% 90% Высоко повторенные Умеренно повторены Кодирующая ДНК Некодирующая ДНК Тандемные повторы и другие Генные фрагменты Псевдогены Интроны, регулят. сайты Мобильные элементы
Экзоны – 1.5% Мобильные элементы > 50%
Гены, имеющие общее происхождение и сходные, хотя не одинаковые функции. Часто располагаются кластерами, хотя могут быть рассеяны по геному. Кластер из 5 генов α-субъединицы в хромосоме 16 Интроны Экзоны Кластер из 7 генов β-субъединицы в хромосоме 11
Число уже открытых псевдогенов ~ 20,000 Два типа – процессированные 70% непроцессированные 30% Процессированные псевдогены являются копией зрелой м-РНК гена – у них отсутствуют интроны и часто есть полиА-хвост Torrents et al. Genome Res. 2003 13: 2559-67.
Мыши и человека
Названия отражают их главное свойство – у них нет постоянной прописки в геноме – бродяга, цыган, Бигль, Магеллан, блоха, турист, Улисс и т.д. Транспозоны вездесущи – они есть у бактерий и у эукариот Перемещение транспозонов происходит 2 способами Путем вырезания с одного места и встраивания в другое Путем образования копии, которая внедряется на новое место. При этом мобильные элементы размножаются
Группы Транспозоны ретротранспозоны 1-й способ перемещения 2-ой способ перемещения Для перемещения ретротранспозонов необходим фермент интеграза, разрезающий ДНК перед вставкой и элемент L1, в человеческом геноме он составляет 20% от всей ДНК Транспозоны могут содержать инсуляторы
Транспозонов Инсерционный мутагенез – у дрозофилы 80% мутаций связано с перемещением моб. Элементов Изменение экспрессии генов за счет наличия в транспозонах регулирующих элементов 3. Хромосомные аберрации (инверсии, делеции) 4. Могут изменить границы гена, внедряясь в петлю ДНК и имитируя эффект инсулятора
Обычных генов 1948 – Барбара МакКлинток, МЭ у кукурузы 1976 – Г.П. Георгиев, Д. Хогнесс, МЭ у дрозофилы представлены в геноме одной копией Гены имеют постоянное место в определенной хромосоме число копий у разных особей – разное, от 0 до десятков и сотен Мобильные элементы могут менять свое место, перемещаясь в новые локусы той же хромосомы или других
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Подобные документы
Окружающая и географическая среда: сущность и характеристика. Влияние человека на природу. Техносфера как область проявления технической деятельности человека. Учение Вернадского о "ноосфере". Последствия антропогенной деятельности на природные ресурсы.
контрольная работа , добавлен 23.06.2012
Определение нуклеотидной последовательности генома человека. Идентификация генов на основе физического, хромосомного и функционалного картирования, клонирования и секвенирования. Новая отрасль биологии - протеомика. Изучение структуры и функции белков.
лекция , добавлен 21.07.2009
Геном как совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма, оценка его роли и значение в жизнедеятельности человеческого организма, история исследований. Регуляторные последовательности. Организация геномов, структурные элементы.
презентация , добавлен 23.12.2012
Характеристика среды как совокупности окружающих человека условий. Способность родительских организмов передавать потомству все свои признаки и свойства, роль наследственных и средовых факторов развития человека. Связь наследственности и среды обитания.
презентация , добавлен 02.01.2012
Геном человека. Генетические продукты. Определение отцовства методом ДНК-диагностики. Дактилоскопическая идентификация человека. Гистологические и цитологические методы исследования в судебной медицине. Век биологии и генетики.
реферат , добавлен 18.04.2004
Необходимость в этико-моральной регламентации в области генетики. Основные понятия и постулаты глобальной биоэтики. Особенности вмешательства в геном человека. Сущность и характеристика клонирования. Этические проблемы современной медицинской генетики.
реферат , добавлен 20.11.2011
Строение молекулы ДНК. Ферменты генетической инженерии. Характеристика основных методов конструирования гибридных молекул ДНК. Введение молекул ДНК в клетку. Методы отбора гибридных клонов. Расшифровка нуклеотидной последовательности фрагментов ДНК.
реферат , добавлен 07.09.2015
Биосфера. Человек и биосфера. Влияние природы на человека. Географическая среда. Окружающая среда, ее компоненты. Влияние человека на природу. Техносфера. Ноосфера. Учение В.И. Вернадского о ноосфере. Взаимосвязь космоса и живой природы.
курсовая работа , добавлен 15.06.2003
