genetyka, wykład 2, 1.03.2007

1. F. Jacob i J.Monod (1963, Nobel w 1965)

1. mechanizm działania genu

2. operon laktozowy

2. lata 70. XX w. - molekularne podstawy dziedziczenia, doskonalenie narzędzi inżynierii genetycznej

1. odkrycie nieciągłej syntezy nici opóźnionej DNA (fragmentu Okazaki)

2. pierwszy enzym restrykcyjny (endonukleaza) - Nind III (zespół p0od kierownictwem H.O. Smitha)

3. Southern opracował metodę transferu DNA (Southern blotting), a Alwine RNA (Northern blotting)

4. Sanger i Coulsa udoskonalili metodę sekwencjonowania DNA

5. Gilbert odkrył introny i egzony

6. zsekwencjonowano genom pierwszego organizmu - faga lambda (48,502 pz)

3. Genomika i manipulowanie DNA - XX/XXI w.

1. sekwencjonowanie genomów innych organizmów, w tym człowieka

2. analiza i wykorzystanie danych sekwencyjnych (w tym do leczenia chorób genetycznych)

3. zmiana właściwości genetycznych organizmów

4. genetyka in silico' - bioinformatyka

4. Podział historii genetyki wg Malinowskiego

1. I - do 1910

poznano wiele zagadnień genetycznych, odkryto mejozę, powiązanie zachowania się (?) chromosomów z dziedziczeniem cech, teoria mutacji de Unera, linii czystych Johannsena, badania gł. na roślinach

2. II - 1910-1941

Morgan - chromosomowa teoria dziedziczności, badania gł. na muszce owocowej i kukurydzy

3. III - do lat 70. XX w.

poznanie molekularnych podstaw dziedziczenia, struktury DNA, badanie mikroorganizmów

5. Genetyka w Polsce

(Darowałem sobie wypisywanie tych wszystkich nazwisk. Jak ktoś będzie bardzo chciał, to najwyżej wyślę na priva)

ORGANIZACJA GENOMÓW

6. Najważniejsze obiekty badań

wielkość genomów jest bardzo zróżnicowana:

• fag Phi - X 5386 par zasad (rząd wielkości - 5 tys. pz)

• Lilium longiflorum - 90 mld pz

• Triticum aestivum - 16,5 mld pz

• Secale cereale (żyto) - 8,5 mld pz

• Homo sapiens - 3 mld pz

• Drosophila melanogaster - 165 mln pz

7. Całkowicie zsekwencjnowane organizmy

• Eucaryota - 14 (m.in. człowiek, mysz, szczur, niedawno opos, rzodkiewnik)

• Archebacteria - 18

• Eubacteria - 53 (m.in. Pseudomonas aeruginosa)

1. RYŻ (Oryza sativa)

1. 2n = 12

2. ok. 389 mln pz

3. ok. 37,5 tys. genów

4. 90% białek rzodkiewnika w ryżu, a tylko 71% genów ryżu w rzodkiewniku (białka roślin zbożowych)

5. prace nad genomem od 1998, wstępny zarys w 2000, 2002 - wyniki badań opublikował zespół chińsko - szwajcarski. Również chińsko-szwajcarska grupa w ub. r. zsekwencjonowała 95% genomu, obecnie już 100%

2. DROŻDŻE PIEKARNICZE

1. klasa workowce

2. 12 mln 067 tys. 200 pz

3. proste, jednak. org. eukariotyczne

4. szlaki metaboliczne charakterystyczne dla Eucaryota

5. f. haplo i diploidalne

6. tylko 20% to sekwencje niekodujące

7. szybki wzrost, niezakaźne, łatwa transformacja

3. RZODKIEWNIK

1. 2n= 10, Brassicacae

2. genom 12,5 mln pz, całkowicie zsekwencjonowany w 2000 roku

3. zaawansowane i gęste mapy genetyczne 5 chromosomów

4. krótki cykl życiowy (6 tygodni)

5. b. wysokie rozmnażanie

6. łatwa uprawa na małej powierzchni

7. wydajna transformacja za pośrednictwem Agrobacterium tumafaciens

8. ogromna liczba mutantów

9. ogólnie dostępne i liczne źródło nasion

4. MUSZKA OWOCOWA

1. 16,5 mln pz

2. 5 chromosomów

3. 80% genomu na 2. i 3. chromosomie

4. zidentyfikowano ok. 14 tys. genów

5. 55% sekwencji niekodujących (chromosomy 2. i 3. - 45%)

6. 177 genów podobnych do 289 genów ludzkich związanych z różnymi chorobami (nowotwory, choroby neurologiczne, układu wydalniczego)

7. częstość błędów: 1/100 tys. (człowiek - 1/10 tys.)

5. PSZCZOŁA MIODNA

1. 2n=16

2. 265 mln nukleotydów

3. ok. 10 tys. genów (prawdopodobnie genom różnicował się nieco wolniej niż u innych owadów)

4. jednocześnie sporo genów jest związanych z funkcjonowaniem układu nerwowego (w mózgu 4 razy więcej neuronów niż u muszki)

5. dla mało znaczącego zmysłu smaku tylko 10 genów, dla ważnego zmysłu zapachu - 163 genów

6. mniej genów związanych z kutikulą, przypuszczalnie życie w roju chroni ją przed uszkodzeniami mechanicznymi

7. bardzo mała liczba genów związanych z układem odpornościowym, co przy życiu w roju sprzyja przenoszeniu chorób

8. mało genów odpowiedzialnych za detoksyfikację

6. PLASMODIUM FALCIPARUM

1. wywołuje malarię (300,5 mln zachorowań, 2,7 mln zgonów)

2. przenoszone przez komary z rodzaju Anopheles

3. 14 chromosomów

4. przewaga par A-T (80,6%)

5. 5279 genów, 733 koduje białka

7. KURA DOMOWA GALLUS GALLUS

1. 2n=34

2. ok. 1 mld pz

3. 20 tys. - 22 tys. genów lub cDNA (co to jest? - A.M) pełnej długości

4. jedyny poznany kręgowiec, który w trakcie ewolucji utracił więcej genów niż zyskał

8. PIES DOMOWY

1. 2n=38

2. ok. 2,5 mld pz

3. 25% sekwencji wspólnych z człowiekiem (w tym fragmenty 18 473 genów)

4. liczne choroby genetyczne jak u człowieka (nowotwory, ślepota, głuchota)

9. SZYMPANS

1. 2n=46, x,y

2. czwarty zsekwencjonowany ssak

3. odkryto geny, które zaniknęły, np. colspase (mogłem napisać z literówką - A.M) 12 chroniący przed chorobą Alzheimera, co pozwoli sprawdzić, dlaczego my chorujemy, a szympansy nie

10. CZŁOWIEK

1. 2n=46

2. Human Genome Project

3. chromosom 22

1. 545 geny 134 pseudogeny

2. kilka obszarów o zwiększonej i zahamowanej aktywności rekombinacyjnej => choroby

3. długi odcinek DNA repetatywnego => ch. di George'a (tu też coś mogłem namieszać -A.M)

choroba	gen	chromosom
Alzheimer typu 3	AD3	14
Alzheimer typu 4	AD4	1
Rak piersi typu 1	BRCA1	17
Rak piersi typu 2	BRCA2	13
Pląsawica Huntingtona	HD	4
Czerniak złośliwy	CDKN2	9
otyłość	OBS	7
Fenyloketonuria (?)	PAH	12
stwardnienie rozsiane	TSC1	9

4. introny - 29%, sekwencje kodujące - 44%

8. Genomika - nauka o genomach

9. TRANSKRYPTONIKA - nauka o transkryptonach

10. PROTEOMIKA - nauka o białkach

11. METABOLIKA - nauka o metabolitach

genetyka, wykład 3, 8.03.2007

1. Organizacja genomów

informacja genetyczna zapisana w

- DNA

- RNA

2. Budowa DNA

10,5 pz na 1 skręt spirali - B-DNA (prawoskrętny)

11 - A-DNA (prawoskrętny)

Z-DNA - lewoskrętny

trójniciowy DNA - kompleksy nietrwałe

3. Sekwencje występujące w genomach


genom




geny odcinki międzygenowe





sekwencje nie ulegające transkrypcji = s.

regulatorowe.


sekwencje ulegające transkrypcji




sekwencje niekodujące - nie ulegają

sekwencje kodujące - ulegają transkrypcji translacji

4. Organizacja genomów prokariotycznych

1. wiroidy i wirusy

1. wiroidy - jednoniciowy RNA

2. wirusy - najbardziej pierwotne formy życia

1. RNA - np. retrowirusy

• żywe skamieliny - pozostałość po dawnych czasach

• RNA - bardzo nietrwały, niestabilny, musi być przepisany na DNA, odwrotna transkrypcja (z udziałem odwrotnej transkryptazy) musi się odbyć natychmiast po infekcji

• geny dla odwrotnej transkryptazy są transkrybowane cały czas, enzym cały czas obecny w cząsteczce wirusa

• geny w kompleksie POL (POC?) (odwrotna transkrypcja) i GAG (kodują otoczkę i matriksowe białka)

• cykl życiowy

1. infekcja

2. degradacja otoczki

3. odwrotna transkrypcja RNA do DNA

4. wbudowanie w DNA gospodarza

5. transkrypcja na RNA

6. odtworzenie komponentów wirusa (translacja białek płaszcza, enzymów - m.in. odwrotnej transkryptazy)

7. odtworzenie wirusów

2. DNA

3. bakteriofagi

1. mogą żyć w stanie lizogenicznym (nie zabijają) albo litycznym (zabijają)

2. cykl życiowy

• bakteriofag wprowadza DBA

• cyrkulizacja DNA faga

• integracja z DNA gospodarza

• jeśli tak, to ok., bo gospodarz może dalej funkcjonować

• nie musi się jednak wbudować - jeśli tak, to cykl jest lityczny

• odtworzenie komponentów (bardzo gwałtowne) przechodzące do lizy

• nawet lizogeniczny może przejść w lityczny, bo dna wirusa ma właściwości EPIFAGA - może się integrować lub wycinać ze zintegrowanego DNA

4. bakterie

• koliste cząsteczki B-DNA

• superheliks o ujemnej skrętności (enzymy utrzymujące superheliks to topoizomeraza II i topoizomeraza I)

• podział na pętle (autonomiczne domeny) superheliksu

• białka histopodobne - rola inna niż u Eucaryota

1. podobieństwo w budowie, a nie funkcji

2. rola regulatorowa - regulują proces transkrypcji

3. np. H-NS, HU-2, FIS, H, HLP I (nazwa `cząsteczki HLP' to inna nazwa tej grupy białek)

• enzymy replikacji:

1. gyraza (należy fo topoizomeraz typu II)

2. helikaza + topoizomeraza I (prowadzą do relaksacji DNA)

3. polimeraza III (kompleks polimeraz)

4. kompleks prymaz RNA

6. replikacja DNA jest procesem złożonym

• Transkrypcja - translacja

1. Procaryota - translacja od razu po transkrypcji

2. Euaryota - translacja oddzielona od transkrypcji w czasie i przestrzeni

3. transkrypcja

• w jądrze Eucaryota, obecność pre-mRNA

• w komórce Procaryota, transkrypt nie podzielony na odcinki

• translacja

• w cytozolu - Eucaryota

• w komórce - Procaryota

• obecność jądra => zupełnie inny niż u Procaryota sposób ekspresji genów niż u bakterii - geny podzielone, rozdział w czasie i przestrzeni

6. Organizacja genomów organizmów eukariotycznych

1. chromosomy organizmów eukariotycznych są kompleksami nukleoproteidowymi (DNA, białka histonowe, białka niehistonowe, RNA)

2. molekularna struktura chromosomu - kondensacja DNA

3. podwójna helisa DNA

1. chromatosom (11 nm, białka histonowe plus nić DNA podwójnie oplatająca histon, białko H1 utrzymuje oplecenie) - struktura pierwszorzędowa

2. chromatosom + linkery (łączniki DNA) = nukleosom

3. struktura 30 nm

4. struktura 300 nm

5. struktura 700 nm

6. struktura 1400 nm

4. (nie do końca jestem pewien, czy dobrze rozumiem to sformułowanie w notatkach): chromosom metafazalny - maksymalne upakowanie - uniemożliwia transkrypcję i translację w jednym czasie, bo one w interfazie

5. niektóre fragmenty DNA nie ulegają dekondensacji, przez co nie są transkrybowane (takie są fragmenty regulatorowe)

1. chromatosom - 165 pz - rdzeń (białko histonowe HZA, H2B, H3, H4) plus białko histonowe H1

2. nukleosom - chromatosom plus łącznik

3. chromatyna - RNA plus DNA plus białka histonowe plus białka niehistonowe (białka jądrowe, mitochondrialne, białka HMA) co to są te białka HMA? - przyp. A.M

7. NIEZWYKŁE CHROMOSOMY

1. chromosomy politeniczne

u roślin i muszki owocowej

powstają w procesie endoreplikacji - po replikacji nie rozchodzą się

podstawowym upakowaniem jest wiele nici DNA

są gigantyczne

u roślin

• komórki antypodów Aconitum ranunculifolum, Clivia miniata, Triticum aestivum, T. durum,

• suspenor - Phaseolus coccineus, vulgaris, multiflorum

• włoski pylnikowe - Bryonia dioica

1. chromosomy B

• u wielu roślin i zwierząt

• powstają przede wszystkim wskutek fragmentacji chromosomów

• małe, zmienne pod względem liczebności nawet w obrębie komórkach tkanki i potomnych

• ulegają łatwo zagubieniu, nie koniugują i nie rekombinują ze zwykłymi chromosomami

• nie wykazują wyraźnych efektów genetycznych (nie ma reguły - każdy jakiś efekt ma)

• mają znaczenie przystowawcze - powstaje ich więcej w warunkach stresowych, mogą mieć znaczenie w adaptacji do nowych warunków

• w kulturach in vitro może ich nie być wcale, ale u cebuli in vitro jest więcej chromosomów B (nie wiem, czy więcej niż w innych kulturach in vitro, czy więcej niż normalnych chromosomów - A.M)

• Regulacja cyklu komórkowego Eucaryota

1. jedna z kinaz białkowych - kinaza Cdk - bez niej cykl komórkowy się rozpada, zmienia właściwości wraz z kofaktorami

2. cyklina mitotyczna

3. kinaza białkowa zależna od cykliny - CDK - po ufosforylowaniu + cyklina mitotyczna = MPF rozpoczyna mitozę

4. rozpad cykliny i kompleksu + defosforylacje = koniec mitozy

5. CDK + cyklina G1 = kinaza startowa (Sk) - zaczynana replikacja

6. oddysocjowanie cykliny G1 - koniec fazy S

---