Геномика, протеомика и метаболономика

Размещено на http://www.allbest.ru/

Западно-Казахстанский государственный медицинский университет имени Марата Оспанова

Специальность: Общая медицина

Реферат

Дисциплина: «Молекулярная биология и медицинская генетика»

Тема: «Геномика, протеомика и метаболономика»

Кафедра: Молекулярной биологии и медицинской генетики

Курс: 1

Выполнил (а): Губайдуллина Д.Е.

Проверила: Жармаханова Г.М.

Группа: 120 Б

Актобе 2016

Геномика -- раздел молекулярной генетики, посвящённый изучению генома и генов живых организмов. Геномика сформировалась как особое направление в 1980--1990-х гг. вместе с возникновением первых проектов по секвенированию геномов некоторых видов живых организмов. Первым был полностью секвенирован геном бактериофага Ц-X174; (5 368 нуклеотидов) в 1977 году.

Секвенирование биополимеров (белков и нуклеиновых кислот -- ДНК и РНК) -- определение их первичной аминокислотной или нуклеотидной последовательности (отлат. sequentum -- последовательность).

Метод Эдмана (англ. Edman degradation) -- один из ранних методов определения первичной последовательности (секвенирования) пептидов. Разработан в 1950--1956 годах шведским биохимиком Пэром Виктором Эдманом. Суть метода заключается в обработке исследуемого пептида определенным набором реагентов, что приводит к отщеплению однойаминокислоты с N-конца последовательности. Циклическое повторение реакции и анализ продуктов реакций дают информацию о последовательности аминокислот в пептиде. Метод Эдмана был широко распространен во второй половине ХХ века. В настоящее время практически не применяется из-за многих присущих ему недостатков (неколичественное протекание реакции, множественные побочные процессы).

Метод Сэнгера -- метод секвенирования (определения первичной последовательности нуклеотидов молекулы нуклеиновых кислот) ДНК и РНК. Метод Сэнгера также известен как метод обрыва цепи.

Метод основан на присоединении к однонитчатой секвенируемой молекуле ДНК прямого или обратного секвенирующего праймера и синтезе de novo молекулы нуклеиновой кислоты с применением, например, дидезоксинуклеозидтрифосфатов (ddNTP). При этом синтезируются молекулы разной длины с определённым дидезоксинуклеотидом на конце. После разделения синтезированных молекул ДНК электрофорезом возможно определение первичной последовательности.

В современной интерпретации, метод обрыва цепи позволяет секвенировать за один этап последовательность ДНК длиной около 800-1000 нуклеотидов. Для сравнения, методпиросеквенирования, разработанный в 1996 году, позволяет за один этап определить последовательность значительно меньшего числа нуклеотидов.

Электрофорез ДНК -- это аналитический метод, применяемый для разделения фрагментов ДНК по размеру (длине) и форме (в случае, если ДНК образует вторичные структуры, например шпильки). Силы электрического поля, прикладываемого к образцам, заставляют фрагменты ДНК мигрировать через гель. Сахарофосфатный остов молекул ДНК заряжен отрицательно и поэтому цепи ДНК двигаются от катода, заряженного отрицательно, к положительному аноду. Более длинные молекулы мигрируют медленнее, так как задерживаются в геле, более короткие молекулы двигаются быстрее.

Структурная геномика -- содержание и организация геномной информации. Имеет целью изучение генов с известной структурой для понимания их функции, а также определение пространственного строения максимального числа «ключевых» белковых молекул и его влияния на взаимодействия

Функциональная геномика -- реализация информации, записанной в геноме, от гена -- к признаку.

Сравнительная геномика (эволюционная) -- сравнительные исследования содержания и организации геномов разных организмов.

Получение полных последовательностей геномов позволило пролить свет на степень различий между геномами разных живых организмов. Ниже в таблице представлены предварительные данные о сходстве геномов разных организмов с геномом человека. Сходство дано в процентах (отражает долю пар оснований, идентичных у двух сравниваемых видов).

Протеомика -- наука, основным предметом изучения которой являются белки и их взаимодействия в живых организмах, в том числе -- в человеческом. Учёные, работающие в области протеомики, исследуют «производство» белков, их декомпозицию и замену белков внутри тела. Они также изучают как белки модифицируются после их синтеза в организме.

Традиционно изучение белков являлось одним из разделов биохимии, но после определения структуры всей геномной ДНК человека и ряда других организмов, у исследователей белков появились новые методы, с которыми и связывают появление нового термина протеомика (от протеин и геномика). В частности, появились исчерпывающие базы данных о структуре всех белков человека, а также их протеолитических фрагментов, полученных в стандартных условиях. Это позволяет идентифицировать белки по молекулярной массе ихпротеолитических фрагментов, полученных в тех же условиях.

Метаболономика - учение о том, как все метаболитические и сигнальные пути физически организованы в клетке.

Апоптоз (греч. брьрфщуйт -- опадание листьев) -- программируемая клеточная смерть, регулируемый процесс самоликвидации на клеточном уровне, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро (в среднем за 90 минут [1]) фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции.

Цистрон -- устаревший термин, обозначающий участок ДНК, ответственный за синтез определённого белка.

У прокариот гены, выполняющие сходные метаболические функции, часто располагаются в функциональные единицы, называемые оперонами и их экспрессия регулируется совместно (полицистронный механизм регуляции активности генов).

Аллели (от греч. ?ллЮлщн -- друг друга, взаимно) -- различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака. В диплоидном организме может быть два одинаковых аллеля одного гена, в этом случае организм называется гомозиготным, или два разных, что приводит к гетерозиготному организму. Термин «аллель» предложен В. Иогансеном (1909 г.)

Транслокация -- тип хромосомных мутаций, при которых происходит перенос участка хромосомы на негомологичную хромосому. Отдельно выделяют реципрокные транслокации, при которых происходит взаимный обмен участками между негомологичными хромосомами, и Робертсоновские транслокации, или центрические слияния, при которых происходит слияние акроцентрических хромосом с полной или частичной утратой материала коротких плеч.

Онкоген -- это ген, продукт которого может стимулировать образование злокачественной опухоли. Мутации, вызывающие активацию онкогенов, повышают шанс того, что клетка превратится в раковую клетку. Считается, что гены-супрессоры опухолей (ГСО) предохраняют клетки от ракового перерождения, и, таким образом, рак возникает либо в случае нарушения работы генов-супрессоров опухолей, либо при появлении онкогенов

Ген (др.-греч. гЭнпт -- род) -- структурная и функциональная единица наследственности живых организмов. Ген представляет собой последовательность ДНК, задающую последовательность определённого полипептида либо функциональной РНК. Гены (точнее, аллели генов) определяют наследственные признаки организмов, передающиеся от родителей потомству при размножении. При этом некоторые органеллы (митохондрии, пластиды) имеют собственную, определяющую их признаки, ДНК, не входящую в геном организма.

Мутация (лат. mutatio -- изменение) -- стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной клетки или организма) изменение генотипа, происходящее под влиянием внешней или внутренней среды. Термин предложен Гуго де Фризом. Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза.

Дупликация (лат. duplicatio -- удвоение) -- мутация, нарушающая структуру хромосом, представляет собой удвоение участка хромосомы, содержащего гены. Может произойти в результате ошибки при гомологичной рекомбинации, Ретротранспозиции, или из-за дубликации всех хромосомы.[1] Вторая копия гена часто не подвергается давлению селекции -- так, мутация одной из копий гена не несет вреда организму. Следовательно, копии накапливают мутации быстрее, чем гены, существующие в одном экземпляре.

Делеции (от лат. deletio -- уничтожение) -- хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы. Делеция может быть следствием разрыва хромосомы или результатом неравного кроссинговера. По положению утерянного участка хромосомы делеции классифицируют на внутренние (интерстициальные) и концевые (терминальные).

Стволовые клетки -- недифференцированные (незрелые) клетки, имеющиеся во всех многоклеточных организмах. Стволовые клетки способны самообновляться, образуя новые стволовые клетки, делиться посредством митоза и дифференцироваться в специализированные клетки, то есть превращаться в клетки различных органов и тканей.

Интерфероны -- общее название, под которым в настоящее время объединяют ряд белков со сходными свойствами, выделяемых клетками организма в ответ на вторжение вируса. Благодаря интерферонам клетки становятся невосприимчивыми по отношению к вирусу. «Определяемый в качестве интерферона фактор должен быть белковой природы, обладать антивирусной активностью по отношению к разным вирусам, по крайней мере, в гомологичных клетках, опосредованной клеточными метаболическими процессами, включающими синтез РНК и белка»

Геном -- совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма. У человека (Homo sapiens) геном состоит из 23 пар хромосом, находящихся в ядре, а также митохондриальной ДНК. Двадцать две аутосомные хромосомы, две половые хромосомы Х и Y, а также митохондриальная ДНК человека содержат вместе примерно 3,1 млрд пар оснований.

Генетика (от греч. гензфщт -- происходящий от кого-то) -- наука о закономерностях наследственности и изменчивости. В зависимости от объекта исследования классифицируют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека и другие; в зависимости от используемых методов других дисциплин -- молекулярную генетику, экологическую генетику и другие. Идеи и методы генетики играют важную роль в медицине, сельском хозяйстве, микробиологической промышленности, а также в генетической инженерии. геномика сэнгер метаболономика

Генетическая информация -- информация о строении белков, закодированная с помощью последовательности нуклеотидов -- генетического кода -- в генах (особых функциональных участках молекул ДНК или РНК).

Биосинтез белка -- сложный многостадийный процесс синтеза полипептидной цепи из аминокислот, происходящий на рибосомах с участием молекул мРНК и тРНК. Процесс биосинтеза белка требует значительных затрат энергии.

Белки (протеины, полипептиды [1]) -- высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью альфа-аминокислот. В живых организмах аминокислотный состав белков определяется генетическим кодом, при синтезе в большинстве случаев используется 20 стандартных аминокислот. Множество их комбинаций дают большое разнообразие свойств молекул белков. Кроме того, аминокислоты в составе белка часто подвергаются посттрансляционным модификациям, которые могут возникать и до того, как белок начинает выполнять свою функцию, и во время его «работы» в клетке. Часто в живых организмах несколько молекул белков образуют сложные комплексы, например, фотосинтетический комплекс.

In vitro (лат. «в стекле») -- это технология выполнения экспериментов, когда опыты проводятся «в пробирке» -- вне живого организма. В общем смысле этот термин противопоставляется термину in vivo -- эксперимент на живом организме (на человеке или на животной модели). Многие эксперименты, имеющие отношение к молекулярной биологии, биохимии, фармакологии, медицине, генетике и др., проводятся вне организма, на культуре живых клеток или в бесклеточной модели.

In vivo (лат. -- буквально «в (на) живом»), то есть «внутри живого организма» или «внутри клетки».

В науке in vivo обозначает проведение экспериментов на (или внутри) живой ткани при живом организме. Такое использование термина исключает использование части живого организма (так, как это делается при тестах in vitro) или использование мёртвого организма. Тестирование на животных и клинические испытания являются формами исследования in vivo.

Амплификация (лат. amplificatio -- усиление, увеличение), в молекулярной биологии -- процесс образования дополнительных копий участков хромосомной ДНК, как правило, содержащих определенные гены либо сегменты структурного гетерохроматина. Амплификация может быть ответом клеток на селективное воздействие (например, при действии метотрексата). Амплификация - один из механизмов активации онкогенов в процессе развития опухоли, например, онкогена N-myc при развитии нейробластомы (наиболее распространенная форма рака плотных тканей у детей). Также амплификация - накопление копий определенной нуклеотидной последовательности во время ПЦР - полимеразной цепной реакции.

Размещено на Allbest.ru