загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати з біології » Як гени людини наносять на карту.

Як гени людини наносять на карту.

Красноярський Державний
Педагогічний Університет

Реферат
Тема: Як гени людини наносять на карту

роботу виконав: студент групи 40 факультету інформатики
Шишканов Д.В. перевірив:
Нікольський

Красноярськ 2000р.
Введення

Генетика людини як фундаментальна, так і прикладна наука. Як фундаментальна наука - це область генетики, яка вивчає закони спадковості і мінливості у найцікавіших організмів - людських істот. Наукові результати, отримані при цьому, цінні для нас не тільки в теоретичному плані. Ось чому генетика - це також і прикладна наука. Важливість її для благополуччя людства дуже велика, успіхи, досягнуті в цій галузі, приносять вченим більшу радість, ніж нові відомості, отримані в чисто теоретичних або чисто прикладних дослідженнях.

За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, близько 2,5% новонароджених з'являються на світ з різними вадами розвитку. При цьому
1,5-2% з них зумовлені переважно несприятливими зовнішніми
(екзогенними) факторами, а інші мають переважно генетичну природу. Генетичні чинники вад розвитку відображають так званий загальний генетичний вантаж популяції, який проявляється більш ніж у 5% населення планети. Приблизно 1% генетичного вантажу припадає на генні мутації, 0,5% - на хромосомні мутації, близько 3-3,5% відповідає хворобам з вираженим спадковим компонентом (діабет, атеросклероз, ішемічна хвороба серця, деякі пухлини і т.д.). Якщо до цього додати, що близько
40-50% ранньої дитячої смертності та інвалідності з дитинства обумовлені спадковими факторами і приблизно 30% ліжок у дитячих стаціонарах зайняті дітьми із спадковою патологією, стає зрозумілою безумовна необхідність правильної та раціонально організованою ранньої діагностики вроджених і спадкових хвороб (пренатальної діагностики). Знання в області генетики дозволили б не тільки встановити діагноз ще до народження, але і запобігти появі на світ дітей з важкими, невиправними пороками розвитку, з соціально значущими смертельними генними і хромосомними хворобами.

Кількість генних хвороб, доступних молекулярної діагностики, вже перевищує 1000 і продовжує швидко збільшуватися. Створені та постійно вдосконалюються всі нові ефективні і досить універсальні методи
ДНК-діагностики, такі, як метод полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР), автор якої - американський вчений Кей Мулліс відзначений Нобелівською премією 1994 року, метод гібридизації , що увічнив ім'я його творця Ед. Саузерн
(1975 рік), і методи ДНК-секвенування (аналіз первинної послідовності нуклеотидів в ланцюжку ДНК), розроблені П. Сенджер.

Кілька років тому почалися дослідження за міжнародною програмою
"Геном людини", що об'єднала зусилля вчених багатьох країн. Кінцева мета її
- створити детальну карту людського геному, тобто повного набору його генів. А мета запропонованого реферату набагато скромніша: пробившись крізь завісу незрозумілих термінів (в яке ставлення генетика - дисципліна нестравний навіть для самих генетиків), ввести читача в курс одного з найбільших наукових проектів століття.

Географія генома

Досі можливості науки дозволяли складати хіба що генетичні карти зовсім простеньких організмів, на зразок кишкової палички.
Якщо всю послідовність її генів, що складають єдину замкнуту хромосому, роздрукувати на папері в стовпчик дрібним шрифтом, присвоївши кожному гену коротке ім'я з трьох-чотирьох букв, вийде книжечка сторінок в 300 звичайного формату. А якщо так само вчинити з людським геномом - підсумковий праця займе 200 томів по 1000 сторінок кожен.

Нині ця неосяжна "бібліотека" нагадує скоріше звалище книг: більшість листів не заповнено, решта переплутані, і взагалі далеко не завжди ясно, який тому за яким йде. Відомо, що геном людини налічує близько 80000 генів, які перебували у сумі приблизно 3 млрд. пар нуклеотидів (так називається мономер подвійної спіралі ДНК, подібно до того як амінокислота - мономер білкової молекули). Локалізовано ж усього 7000 генів
- менше 10%. Для деяких районів геному, що становлять особливий інтерес, складені досить детальні карти, для інших - дуже приблизні або зовсім ніяких.

Карти геному, як і географічні, можна будувати в різному масштабі, з різним рівнем дозволу - останній залежить від точності методу аналізу. Існує два різновиди карт геному - власне генетичні, одержувані непрямими методами, і фізичні - результат прямого дослідження молекули ДНК. Максимально можливий ступінь деталізації - з точністю до пари нуклеотидів (далі п.н.). Іншими словами, сама великомасштабна карта - повна послідовність нуклеотидів із зазначенням, де закінчується один ген і починається наступний. Але це межа мрій, і поки до нього далеко. А те, чим ми сьогодні володіємо, - головним чином дрібномасштабні карти всіх 23 пар людських хромосом з відстанню між окремими маркерами - дрібними "помітними на місцевості об'єктами"-7-10 млн. П.М.

Почнемо з карт, який складають за допомогою непрямих методів вивчення геному.


Карти генетичного зчеплення

Насамперед зазначимо, що людська ДНК складається, строго кажучи, не тільки з генів. Ген, або екзон, - це експрессіруемий ділянку молекули
ДНК, інакше кажучи, її відрізок, на якому, як на верстаті, "штампуються" молекули того чи іншого білка. Але переважна більшість нуклеотиднихпослідовностей в ДНК - інтрони, що не кодують нічого. Не завжди ясно, навіщо вони потрібні і що роблять, але - явно потрібні і роблять, інакше б їх не було.

Карта генетичного зчеплення складається так. Спочатку потрібно вибрати маркери - небудь ознаки організму, про які точно відомо, що вони спадкові, а не "благопріобретенниє". Правда, ознака годиться на роль маркера, лише якщо по ньому є відмінності між індивідами і якщо ці відмінності легко виявити. Скажімо, колір очей, або група крові, або схильність до якоїсь хвороби.

Після того як маркери вибрані, починається аналіз їх успадкування. У генів є одне цікаве властивість - вони можуть рекомбінувати, тобто перерозподілятися. Або в процесі розвитку сперматозоїдів і яйцеклітин ланцюжок ДНК випадковим чином розривається і возз'єднується в різних місцях, або просто дві хромосоми, що становлять пару (гомологічні), обмінюються відповідними ділянками. В обох випадках виходить нове поєднання ознак - ті, що зазвичай успадковуються спільно, розділяються.

Так от, відома закономірність: чим ближче одне до одного розташовані два гени на хромосомі, тим важче їм "розпрощатися" при рекомбінації - один "тягне" за собою інший. На цьому і засноване побудова карт зчеплення.
Чим рідше відбувається рекомбінація між даними двома ознаками-маркерами, тим менше відстань між генами, їх кодирующими.

Правда, таким шляхом можна з'ясувати лише взаємне розташування
"чинних" геном (екзонів) - вірніше, обчислити відстань між ними на хромосомі за частотою рекомбінації. Встановлено, що якщо остання дорівнює
1%, дистанція між генами складає приблизно 1 млн. П.М., або 1 Мб (одну Мегабаз - останнє слово і означає "мільйон підстав", т.е . нуклеотидів). Одна Мегабаза "на місцевості" відповідає 1 см на карті
(однієї сантіморганіде - назва цієї одиниці дали честь великого генетика
Т.Х. Моргана).

Але аналогічним способом можна картировать і інтрони. Для них маркерами зазвичай служать так звані сайти впізнавання. Справа в тому, що існують спеціальні ферменти, призначені для розрізання ДНК, - рестріктази.
Це білкові молекули особливого пристрою. Грубо кажучи, вони попросту
"шаткують" ДНК, ріжуть на відрізки, але не абияк, а в певних місцях.
Всяка рестриктаза може упізнати лише одну стандартну послідовність з кількох нуклеотидів. Остання і стає сайтом впізнавання для ферменту. А вже як той "пошматував" ДНК, залежить від того, наскільки густо вона
"всіяна" сайтами пізнавання. Молекули рестріктази хімічно зв'язуються з ними і в цих місцях рвуть ланцюг ДНК.

Є порівняно прості методи вимірювання довжин ділянок, на які порізала молекулу ДНК рестриктаза. Будь-яка зміна сайту впізнавання веде до того, що той стає "невидимим" для ферменту. А значить, ДНК розрізається в інших місцях і утворюються інші по довжині фрагменти.

Чим хороший метод картування з генетичного зчепленню - його можна застосовувати, не маючи ні найменшого уявлення про структуру генів тих чи інших ознак. Досить впевненості, що такі гени є, а подальші заходи спрямовані на те, щоб дізнатися, ДЕ вони, а не ЯКІ вони.

Недоліки методу - досить низька роздільна здатність (7-10 Мб) і висока трудомісткість. Крім того, ген на карті постає не протяжним відрізком ДНК (який він "на місцевості"), а точкою на лінії, що зображує її подвійну ланцюг.

Нарешті, на превеликий жаль, людина - не дрозофіла. Дуже легко вважати частоту рекомбінації маркерів, схрещуючи дрібних мушок тисячами і десятками тисяч. А з Homo sapiens такий спосіб зі зрозумілих причин не годиться, і про частоту рекомбінації доводиться судити за статистичними даними - скажімо, по захворюваності таким-то спадковим недугою в стількох-то сім'ях за стільки-то десятиліть (а то і століть). До речі, саме генетичне картування допомогло знайти точне розташування на хромосомах генів багатьох важких спадкових хвороб - муковісцидозу, серповидно-клітинної анемії, хореи Гентінгтона, хвороби Тея-Сакса, полікістозу нирок, миотонической дистрофії та інших.


Дрібномасштабні фізичні карти

До них відносять хромосомні і карти кДНК ("до" означає "кодує").

Хромосомне картування досить грубо, але має сенс, коли потрібний ген тримають, що називається, в руках: відома його структура, він хімічно виділений, але невідомо, де він "сидить". Тоді хромосоми, витягнуті з ядра клітини під час її поділу (коли вони товсті й добре помітні), обробляють особливими барвниками, що додають їм "смугастість": виходять так звані бенди - різнозабарвлені ділянки

Сторінки: 1 2 3
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар