Genomy

Terry A. Brown

Uzyskaj dostęp

Zakup książkę

ISBN/ISSN:

978-83-01-20885-1

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2019

Liczba stron:

516

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Bibliografia:

Brown, Terry A.. Genomy. Red. . Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2019, 516 s. ISBN 978-83-01-20885-1

Bibliografia refWorks:

RT Book, Whole

SR Electronic(1)

A1 Brown, T.A.

T1 Genomy

PB Wydawnictwo Naukowe PWN

PP Warszawa

YR 2019

SN 978-83-01-20885-1

Bibliografia BibTex:

@Book{ 211341, author = "Brown, Terry A.", editor = "", title = "Genomy", publisher = "Wydawnictwo Naukowe PWN", year = "2019", address = "Warszawa", isbn = "978-83-01-20885-1" }

Bibliografia endNote:

TY - BOOK

AU - Brown, Terry A.

ED -

TI - Genomy

PB - Wydawnictwo Naukowe PWN

CY - Warszawa

PY - 2019

SN - 978-83-01-20885-1

ER -

Netografia (standard APA):

Brown, Terry A.. Genomy [baza danych online] Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2019 [dostęp: 02 05 2024]. Dostęp w Ibuk Libra: https://libra.ibuk.pl/reader/genomy-terry-a-brown-211341.

genetyka, genetyka molekularna, genomy, filogeneza molekularna

Nowoczesny podręcznik na temat genomów i sposobach ich badania!

Tłumaczenie czwartego wydania znanego w świecie podręcznika genetyki molekularnej. Książka jest podzielona na cztery części: sekwencjonowanie genów wraz z przypisaniem im okreś...

Więcej

ISBN/ISSN:

978-83-01-20885-1

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2019

Liczba stron:

516

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Genomy, transkryptomy i proteomy 20
Rozdział 1 20
1.1. DNA21
Geny zbudowane są z DNA22
DNA jest polimerem zbudowanym z nukleotydów23
Łączenie się zasad w pary i asocjacja warstwowa stabilizują podwójna helisę27
Podwójna helisa jest strukturą elastyczną28
1.2. RNA i tran skryptom30
RNA jest drugim rodzajem polinukleotydu30
Rodzaje RNA w komórce31
Wiele RNA jest syntetyzowanych jako cząsteczki prekursorowe32
1.3. Białka i proteom34
Różne definicje transkryptomu34
Cztery hierarchiczne poziomy struktury białka35
Różnorodność białek wynika z różnorodności aminokwasów36
Powiązanie transkryptomu z proteomem37
Kod genetyczny nie jest uniwersalny39
Powiązanie proteomu z biochemią komórki40
Podsumowanie 41
Krótkie pytania otwarte 42
Pytania problemowe 42
Literatura uzupełniająca43
Analiza DNA 44
Rozdział 244
2.1. Enzymy służące do manipulacji DNA45
Sposób działania polimerazy DNA zależnej od matrycy45
Typy polimeraz DNA stosowane w badaniach naukowych47
Endonukleazy restrykcyjne umożliwiają cięcie cząsteczek DNA w ściśle określonych pozycjach48
Do analizy wyników trawienia restrykcyjnego wykorzystuje się elektroforezę w żelu49
Fragmenty DNA można identyfikować metodą hybrydyzacji Southerna51
Ligazy łączą ze sobą fragmenty DNA52
2.2. Reakcja łańcuchowa polimera zy (PCR)54
Enzymy modyfikujące końce54
Przeprowadzanie PCR54
Przyrost ilości produktu w reakcji PCR można śledzić55
2.3. Klonowanie DNA56
PCR ma wiele różnorodnych zastosowań56
Dlaczego klonowanie jest ważne?57
Najprostsze wektory do klonowania są oparte na plazmidach z E. coli57
Jako wektorów do klonowania można także użyć bakteriofagów59
Wektory dla dłuższych fragmentów DNA62
DNA można klonować w organizmach innych niż E. coli63
Krótkie pytania otwarte65
Podsumowanie65
Literatura uzupełniająca66
Pytania problemowe 66
Mapowanie genomów 68
Rozdział 3 68
3.1. Dlaczego mapa genomu jest ważna68
Mapy genomu są potrzebne do sekwencjonowania bardziej złożonych genomów68
3.2. Mar kery do mapowania genetycznego70
Mapy genomowe to nie tylko pomoc przy sekwencjonowniu70
Pierwszymi stosowanymi markerami były geny71
RFLP i SSLP są przykładami markerów DNA72
Polimorfizmy punktowe są najbardziej użytecznymi markerami DNA74
3.3. Podstawy mapowania genetycznego76
Podstawy dziedziczenia i odkrycie sprzężenia76
Częściowe sprzężenie można wyjaśnić zachowaniem chromosomów w czasie mejozy77
Od częściowego sprzężenia do mapowania genetycznego80
3.4. Przeprowadzanie analizy sprzężeń w różnych typach organizmów81
Analiza sprzężeń, gdy możliwe są planowane eksperymenty hodowlane81
Mapowanie genów przez analizę rodowodów u człowieka83
Mapowanie genetyczne u bakterii84
3.5. Mapowanie fizyczne przez bezpośrednie badanie cząsteczek DNA86
Ograniczenia analizy sprzężeń86
Konwencjonalne mapowanie restrykcyjne można stosować tylko do małych cząsteczek DNA87
Mapowanie optyczne pozwala na lokalizację miejsc restrykcyjnych w dłuższych cząsteczkach DNA88
Mapowanie optyczne można wykorzystać do mapowania innych elementów w cząsteczce DNA90
3.6. Mapowanie fizyczne przez przypisywanie markerów do fragmentów DNA92
Fragmenty DNA do mapowania STS można uzyskać jako hybrydy radiacyjne93
Każda unikalna sekwencja może być STS93
Jako odczynnika do mapowania można także użyć biblioteki klonów94
Podsumowanie95
Krótkie pytania otwarte 96
Pytania problemowe 96
Literatura uzupełniająca 97
Rozdział 4 98
Sekwencjonowanie genomów 98
4.1. Sekwencjonowanie metodą terminacji łańcucha98
Metoda terminacji łańcucha w zarysie98
Nie wszystkie polimerazy DNA można wykorzystać w sekwencjonowaniu101
Sekwencjonowanie metodą terminacji łańcucha z zastosowaniem polimerazy Taq101
Zalety i ograniczenia sekwencjonowania metodą terminacji łańcucha102
4.2. Sekwencjonowanie metoda mi nowej genera cji104
Metody nowej generacji wymagają przygotowania bibliotek do sekwencjonowania104
Opracowano różne metody sekwencjonowania nowej generacji105
Metody trzeciej i czwartej generacji umożliwiają sekwencjonowanie w czasie rzeczywistym108
4.3. Jak zsekwencjonować genom110
Możliwości strategii shotgun udowodniono, sekwencjonując genom Haemophilus influenzae110
Strategię shotgun wykorzystano do zsekwencjonowania wielu genomów prokariotycznych112
Sekwencjonowanie genomów eukariotycznych strategią shotgun wymaga zastosowania zaawansowanych programów do składania113
Do sekwencjonowania bardziej złożonych genomów można wykorzystać hierarchiczną strategię shotgun115
Czym jest sekwencja genomu i czy zawsze jej potrzebujemy?118
4.4. Przegląd projektów sekwencjonowania genomów eukariotycznych120
Projekt Poznania Genomu Człowieka: sekwencjonowanie genomu w czasach heroicznych120
Genom neandertalczyka: poznanie genomu wymarłego gatunku z wykorzystaniem genomu człowieka jako sekwencji odniesienia122
Genom pandy wielkiej: sekwencjonowanie shotgun oparte wyłącznie na metodach nowej generacji123
Genom jęczmienia: pojęcie przestrzeni genów125
Podsumowanie 126
Krótkie pytania otwarte 127
Literatura uzupełniająca 128
Pytania problemowe 128
Anotacja genomu 130
Rozdział 5 130
5.1. Lokalizowanie genów w sekwencjach DNA przez komputerową analizę sekwencji130
Obszary kodujące genów są otwartymi ramkami odczytu130
Proste skanowania ORF są mniej wydajne dla większych DNA eukariotycznych131
Szukanie genów niekodujących RNA133
Poszukiwanie homologii i genomika porównawcza nadają śledzeniu sekwencji nowy wymiar134
5.2. Anotacja gemomu przez analizę tran skryptów genów135
Test hybrydyzacyjny pozwala ustalić, czy fragment zawiera sekwencję ulegającą ekspresji136
Granice ekson–intron można dokładnie zlokalizować137
Istnieją metody dokładnego mapowania końców transkryptów137
5.3. Anotacja przez całogenomowe mapowanie RNA138
Mikromacierze dachówkowe umożliwiają mapowanie transkryptów na chromosomach lub całych genomach138
Sekwencje transkryptów można zmapować bezpośrednio w genomie140
5.4. Przeglądar ki genomów142
Krótkie pytania otwarte 143
Podsumowanie 143
Literatura uzupełniająca 144
Zadania problemowe 144
Rozdział 6 146
Ustalanie funkcji genu 146
6.1. Komputerowa analiza funkcji genu146
Homologia odzwierciedla związki ewolucyjne146
Analiza homologii może dostarczyć informacji o funkcji całego genu lub jego segmentów147
Identyfikacja domen białkowych może pomóc przypisać funkcję nieznanemu genowi148
Przypisywanie funkcji genom wymaga jednolitej terminologii149
6.2. Przypisywanie funkcji przez inaktywację i nadekspresję genu150
Analiza funkcjonalna przez inaktywację genu150
Geny można inaktywować przez rekombinację homologiczną151
Inaktywacja genu bez rekombinacji homologicznej152
Do określania funkcji można także wykorzystać nadekspresję genu154
6.3. Zrozumienie funkcji genu przez badan ia wzoru ekspresji i produktu białkowego155
Fenotypowy efekt inaktywacji jest czasem trudny do zaobserwowania155
Do szczegółowego badania funkcji genu można wykorzystać mutagenezę ukierunkowaną157
6.4. Wykorzystanie konwencjonalnej analizy genetycznej do identyfikacji funkcji genu160
Identyfikacja ludzkich genów związanych z chorobami dziedzicznymi160
Całogenomowe badania asocjacyjne także pozwalają na identyfikację genów związanych z chorobami i innymi cechami161
Podsumowanie 162
Krótkie pytania otwarte 163
Zadania problemowe163
Literatura uzupełniająca 164
Eukariotyczne genomy jądrowe 166
Rozdział 7 166
7.1. Genomy jądrowe znajdują się w chromosomach166
Chromosomy są znacznie krótsze niż zawarte w nich cząsteczki DNA166
Specyficzne właściwości chromosomów metafazowych168
Oddziaływania DNA–białko w centromerach i telomerach170
7.2. W jaki sposób geny są zorganizowane w genomie jądrowym?172
Geny nie są rozmieszczone równomiernie w obrębie genomu172
Odcinek genomu człowieka173
Genom drożdży jest bardzo zwarty175
Organizacja genów u innych eukariontów177
7.3. Ile jest genów i jakie są ich funkcje?178
Liczby genów mogą być mylące178
Katalogi genów ujawniają cechy charakterystyczne różnych organizmów180
Rodziny genów183
Pseudogeny i inne relikty ewolucyjne184
7.4. Za wartość powtarzającego się DNA w eukariotycznych genomach jądrowych186
DNA powtórzony tandemowo znajduje się w centromerach i innych miejscach w chromosomach eukariotycznych187
Minisatelity i mikrosatelity187
Powtórzenia rozproszone188
Krótkie pytania otwarte 189
Podsumowanie 189
Literatura uzupełniająca 190
Pytania problemowe 190
Genomy prokariontów i organelli eukariotycznych192
Rozdział 8 192
8.1. Właściwości fizyczne genomów prokariotycznych192
Tradycyjny obraz chromosomu prokariotycznego192
Niektóre bakterie mają genomy liniowe lub wieloczęściowe194
8.2. Właściwości genetyczne genomów prokariotycznych197
Organizacja genów w genomie E. coli K12197
Operony są cechą charakterystyczną genomów prokariotycznych199
Rozmiary genomów i liczba genów u prokariontów różnią się w zależności od złożoności biologicznej200
Rozmiary genomów i liczba genów różnią się w obrębie poszczególnych gatunków201
Rozróżnienie między gatunkami prokariotycznymi rozmywa się jeszcze bardziej za sprawą poziomego transferu genów203
Metagenomy opisują członków społeczności205
8.3. Eukariotyczne genomy organellarne206
Teoria endosymbiozy wyjaśnia pochodzenie genomów organellarnych206
Większość genomów organellarnych jest kolista207
Katalogi genów z genomów organellarnych208
Podsumowanie 210
Krótkie pytania otwarte 211
Pytania problemowe211
Literatura uzupełniająca212
Genomy wirusów i ruchome elementy genetyczne214
Rozdział 9 214
9.1. Genomy ba kteriofagów i wirusów eukariotycznych214
Genomy bakteriofagów mają zróżnicowane struktury i organizację214
Strategie replikacji genomów bakteriofagowych216
Struktury i strategie replikacji eukariotycznych genomów wirusowych217
Niektóre retrowirusy powodują nowotwory218
9.2. Ruchome elementy genetyczne220
Genomy na granicy życia220
Transpozony RNA z długimi końcowymi powtórzeniami są spokrewnione z retroelementami wirusowymi221
Niektóre transpozony RNA nie mają długich końcowych powtórzeń223
Transpozony DNA występują powszechnie w genomach prokariotycznych224
Transpozony DNA są mniej powszechne w genomach eukariotycznych225
Podsumowanie 226
Krótkie pytania otwarte 227
Pytania problemowe 227
Literatura uzupełniająca 228
Dostępność genomu230
Rozdział 10 230
10.1. Wewnątrz jądra230
Jądro ma uporządkowaną strukturę wewnętrzną231
W niedzielącym się jądrze stopień upakowania DNA jest różny232
Uważa się, że chromosomowy DNA jest połączony z macierzą jądrową233
Każdy chromosom zajmuje w jądrze swoje własne terytorium234
Każdy chromosom zawiera grupy domen powiązanych topologicznie235
Izolatory wyznaczają granice domen powiązanych topologicznie237
10.2. Modyfikacje nukleosomów a ekspresja genomu239
Acetylacja histonów wpływa na wiele funkcji jądrowych, łącznie z ekspresją genomu239
Deacetylacja histonów prowadzi do zablokowania aktywnych rejonów genomu240
Acetylacja nie jest jedynym rodzajem modyfikacji histonów241
Remodelowanie nukleosomów również wpływa na ekspresję genomu242
10.3. Modyfikacje DNA a ekspresja genomu244
Metylacja wiąże się z piętnowaniem genomowym i inaktywacją chromosomu X245
Wyciszanie genomu przez metylację DNA245
Podsumowanie 247
Krótkie pytania otwarte 248
Pytania problemowe 248
Literatura uzupełniająca 249
Rola białek wiążących DNA w ekspresji genomu 250
Rozdział 11 250
11.1. Metody badan ia białek wiążących DNA i ich miejsc wiązania250
Krystalografia rentgenowska dostarcza danych dotyczących struktury dla każdego białka, które uda się skrystalizować250
Spektroskopia NMR jest wykorzystywana do badania struktury małych białek252
Badanie spowolnienia migracji w żelu pozwala zidentyfikować fragmenty DNA wiążące białka253
Testy ochrony przed modyfikacją precyzyjniej określają położenie miejsc wiążących białko253
Nukleotydy bezpośrednio oddziałujące z białkiem można zidentyfikować, stosując test zakłócania modyfikacji256
Wyszukiwanie w genomie miejsc wiążących białka256
11.2. Specyficzne cechy białek wiążących DNA258
Domena typu helisa–skręt–helisa występuje w białkach prokariotycznych i eukariotycznych259
W białkach eukariotycznych wiążących się z DNA często występują palce cynkowe259
Inne rodzaje domen wiążących kwasy nukleinowe260
11.3. Oddziaływanie między DNA a wiążącymi je białkami261
Bezpośredni odczyt informacji zawartej w sekwencji nukleotydów261
Oddziaływania między DNA a białkami262
Sekwencja nukleotydów pośrednio wpływa na strukturę helisy262
Podsumowanie 263
Krótkie pytania otwarte 264
Pytania problemowe 264
Literatura uzupełniająca 265
Rozdział 12266
Transkryptomy 266
12.1. Składniki tran skryptomu 247 mRNA jest mało liczną, ale za to złożoną częścią transkryptomu266
Krótkie niekodujące RNA mają różne funkcje268
Długie niekodujące RNA są zagadkowymi transkryptami269
Do badania zawartości transkryptomów wykorzystuje się analizy na mikromacierzach i sekwencjonowanie RNA271
12.2. Synteza składników tran skryptomu273
Polimerazy RNA są maszynami molekularnymi do wytwarzania RNA273
Miejsca rozpoczęcia transkrypcji są wskazywane przez sekwencje promotorowe274
Synteza RNA bakteryjnych jest regulowana przez białka represorowe i aktywatorowe277
Synteza bakteryjnego RNA jest również regulowana przez kontrolowanie terminacji transkrypcji280
Synteza eukariotycznego RNA jest regulowana głównie przez białka aktywatorowe282
12.3. Degrada cja składników tran skryptomu284
Znanych jest kilka procesów nieswoistego rozkładu RNA284
Wyciszanie RNA zidentyfikowano po raz pierwszy jako sposób niszczenia inwazyjnego wirusowego RNA285
12.4. Wpływ obróbki RNA na skład tran skryptomu287
MikroRNA regulują ekspresję genomu, powodując degradację konkretnych docelowych mRNA287
Szlak wycinania intronów z eukariotycznych pre-mRNA288
Proces składania RNA musi mieć wysoki stopień precyzji290
Elementy wzmacniaczy i wyciszaczy determinują szlaki alternatywnego składania RNA291
12.5. Badan ia tran skryptomów293
Analizy transkryptomów jako narzędzie do anotacji genomu293
Transkryptomy komórek nowotworowych295
Badania transkryptomów w odpowiedzi roślin na stres296
Podsumowanie298
Krótkie pytania otwarte299
Pytania problemowe299
Literatura uzupełniająca 300
Proteomy302
Rozdział 13 302
13.1. Badanie składu proteomu302
Etap rozdziału białek w analizie profili białkowych303
Etap identyfikacji białek w analizie profili białkowych305
Porównywanie składu dwóch proteomów307
Analityczne mikromacierze białkowe są alternatywną metodą w analizie profili białkowych309
13.2. Identyfikacja białek, które oddziałują ze sobą310
Identyfikacja par oddziałujących ze sobą białek310
Identyfikacja składników kompleksów zbudowanych z wielu białek313
Identyfikacja interakcji funkcjonalnych314
Mapy interakcji białko–białko pokazują oddziaływania w proteomie315
13.3. Synteza i degrada cja składników proteomu317
Rybosomy są molekularnymi maszynami wytwarzającymi białka317
Bakterie w czasie stresu inaktywują rybosomy, by zredukować swój proteom319
Czynniki inicjacyjne pośredniczą w przebudowie proteomu eukariotycznego na dużą skalę321
Translacja poszczególnych mRNA może być również regulowana specyficznie322
Degradacja składników proteomu323
13.4. Wpływ procesów dojrzewania białek na skład proteomu324
Sekwencja aminokwasowa białka zawiera instrukcję jego fałdowania324
Niektóre białka są aktywowane przez cięcie proteolityczne327
Istotne zmiany w aktywności białka mogą wynikać z modyfikacji chemicznych329
13.5. Wyjść poza proteom331
Metabolom jest kompletnym zbiorem metabolitów występujących w komórce331
Biologia systemów umożliwia opisanie aktywności komórki w sposób zintegrowany332
Krótkie pytania otwarte 335
Podsumowanie 335
Literatura uzupełniająca336
Pytania problemowe 336
Ekspresja genomu w kontekście komórek i organizmów 338
Rozdział 14 338
14.1. Odpowiedź genomu na sygnały zewnętrzne338
Przesyłanie sygnału przez import zewnątrzkomórkowego związku sygnalizującego339
Białka receptorowe przenoszą sygnały przez błony komórkowe341
Niektóre szlaki przekazywania sygnału mają tylko kilka etapów między receptorem a genomem342
Niektóre szlaki przekazywania sygnału mają wiele etapów między receptorem a genomem343
Niektóre szlaki przekazywania sygnału działają za pośrednictwem przekaźników wtórnych344
14.2. Zmiany w aktywności genomu prowadzące do różnicowania komórkowego345
Niektóre procesy różnicowania obejmują zmiany w strukturze chromatyny345
Typy płciowe drożdży są determinowane przez konwersję genu346
Rearanżacje genomu są odpowiedzialne za różnorodność immunoglobulin i receptorów komórek T348
14.3. Zmiany w aktywności genomu leżące u podstaw rozwoju350
Bakteriofag λ: przełącznik genetyczny umożliwia dokonanie wyboru między alternatywnymi szlakami rozwojowymi351
Sporulacja u Bacillus: koordynacja aktywności dwóch odrębnych typów komórek352
Caenorhabditis elegans: podstawa genetyczna informacji pozycyjnej i określania losu komórek355
Muszka owocowa: przekształcenie informacji pozycyjnej w plan segmentacji ciała357
Udział genów homeotycznych jest uniwersalną cechą rozwoju wyższych eukariontów359
Geny homeotyczne leżą również u podstaw rozwoju u roślin360
Podsumowanie 361
Krótkie pytania otwarte 362
Pytania problemowe 362
Literatura uzupełniająca 363
Replikacja genomu 364
Rozdział 15 364
15.1. Topologia replikacji genomu364
Struktura podwójnej helisy utrudnia proces replikacji365
Doświadczenie Meselsona–Stahla dowiodło semikonserwatywności replikacji366
Odkrycie topoizomeraz DNA pozwoliło na rozwiązanie problemu topologicznego368
Wariacje na temat replikacji semikonserwatywnej370
15.2. Faza inicjacji replikacji genomu372
Inicjacja replikacji DNA w komórkach E. coli372
Obszary inicjacji replikacji DNA w komórkach drożdży są równie dobrze poznane373
Identyfikacja miejsc inicjacji replikacji DNA w komórkach wyższych eukariontów okazała się znacznie trudniejsza374
15.3. Zjawiska zachodzące w obrębie widełek replikacyjnych375
Polimerazy DNA to maszyny molekularne produkujące (i degradujące) DNA375
Ograniczenia polimeraz DNA utrudniające replikację genomu377
Do ukończenia replikacji nici opóźnionej konieczne jest połączenie fragmentów Okazaki378
15.4. Terminacja replikacji genomu380
Terminacja replikacji genomu E. coli zachodzi w ściśle określonym obszarze381
Niewiele wiadomo o terminacji replikacji w komórkach eukariontów382
W niektórych komórkach to telomeraza kończy replikację cząsteczek chromosomowego DNA383
Wpływ długości telomerów na procesy starzenia komórkowego i nowotworzenia386
Unikalne rozwiązanie problemu skracania telomerów w komórkach Drosophila387
15.5. Regulacja replikacji genomu eukariotycznego388
Replikacji genomu wymaga synchronizacji z cyklem komórkowym388
Warunkiem przejścia punktu kontrolnego G1-S jest udzielenie miejscom inicjacji „licencji na replikację”389
Nie wszystkie miejsca inicjacji replikacji są wykorzystywane jednocześnie390
Podsumowanie 392
Komórka ma różne opcje na wypadek uszkodzenia genomu392
Krótkie pytania otwarte 393
Literatura uzupełniająca 394
Pytania problemowe 394
Mutacje i naprawa DNA 396
Rozdział 16 396
16.1. Przyczyny mutacji396
Błędy w replikacji są źródłem mutacji punktowych397
Błędy w replikacji mogą też doprowadzić do mutacji typu insercji i delecji398
Mutacje są również wywoływane przez mutageny chemiczne i fizyczne401
16.2. Napra wa mutacji i innych typów uszkodzeń DNA405
Systemy naprawy bezpośredniej wypełniają pęknięcia i korygują niektóre rodzaje modyfikacji nukleotydów405
Wycinanie zasad naprawia wiele rodzajów uszkodzonych nukleotydów406
Naprawa przez wycinanie nukleotydów koryguje bardziej rozległe uszkodzenia408
Naprawa błędnie sparowanych nukleotydów poprawia błędy replikacji409
Pęknięcia jedno- i dwuniciowe mogą być naprawiane410
Uszkodzenia DNA mogą być pomijane podczas replikacji genomu412
Podsumowanie413
Defekty w naprawie DNA stanowią podłoże chorób człowieka, w tym nowotworów413
Krótkie pytania otwarte 414
Literatura uzupełniająca 415
Pytania problemowe 415
Rekombinacja i transpozycja 418
Rozdział 17 418
17.1. Rekombinacja homologiczna419
Modele rekombinacji homologicznej Hollidaya i Meselsona-Raddinga419
Model pęknięć dwuniciowych w rekombinacji homologicznej421
RecBCD jest najważniejszym szlakiem rekombinacji homologicznej u bakterii422
E. coli może także przeprowadzać rekombinację homologiczną za pomocą szlaku RecFOR423
Szlaki rekombinacji homologicznej u eukariontów424
17.2. Rekombinacja umiejscowiona425
Bakteriofag λ wykorzystuje rekombinację umiejscowioną podczas cyklu lizogennego infekcji425
Główną rolą rekombinacji DNA jest naprawa DNA425
Rekombinacja umiejscowiona jest pomocnym narzędziem w konstruowaniu roślin modyfikowanych genetycznie426
17.3. Tran spozycja427
Retroelementy podlegają transpozycji replikatywnej za pośrednictwem kopii RNA428
Transpozycja replikatywna i konserwatywna transpozonów DNA428
Podsumowanie 431
Krótkie pytania otwarte 432
Pytania problemowe 432
Literatura uzupełniająca433
10 miliardów lat434
Drogi ewolucji genomów 434
Rozdział 18 434
18.1. Genomy: pierwsze434
Pierwsze systemy biochemiczne opierały się na RNA434
Pierwsze genomy zbudowane z DNA437
W jakim stopniu życie jest niepowtarzalne?438
18.2. Ewolucja cora z bard ziej złożonych genomów439
Sekwencje genomów kryją wiele śladów dawnych duplikacji genów439
Duplikacja genu może zajść na skutek wielu różnych procesów442
Możliwa jest też duplikacja całego genomu443
W różnych genomach, w tym w genomie człowieka, można odnaleźć też ślady mniejszych duplikacji447
Prokarionty i eukarionty mogą nabywać geny od innych gatunków449
W ewolucji genomu następują również rearanżacje istniejących genów450
Konkurencyjne hipotezy wyjaśniają pochodzenie intronów452
Ewolucja epigenomu454
18.3. Genomy: ostatnie 6 milionów lat455
Genomy człowieka i szympansa są bardzo do siebie podobne455
Paleogenomika pomaga zrozumieć niedawną ewolucję genomu człowieka457
18.4. Genomy dziś: zróżnicowanie populacji458
Pochodzenia HIV i AIDS458
Pierwsze migracje ludzi z Afryki459
Różnorodność genomów ułatwia uprawę roślin461
Podsumowanie463
Indeks464
Krótkie pytania otwarte464
Literatura uzupełniająca464
Pytania problemowe 464
Słowniczek 466

Rozdział20AnalizaDnA

gen

reakcjałańcuchowapolimerazy(Pcr)

Rys.2.2.Reakcjałańcuchowa

polimerazy(PCR)jestużywana

dotworzeniakopiiwybranych

segmentówcząsteczkiDnA0wtym

przykładziejestkopiowanyjedengen

DNAplazmidu

wstawianie

nowegoDnA

replikacjawewnątrz

wielekopiiDnA

bakterii

nowyDNA

koloniabakterii

Rys.2.3.KlonowanieDnA0

wtymprzykładziefragmentDnA

dosklonowaniawstawiasiędowektora

plazmidowego,którynastępnie

replikujesięwewnątrzkomórki

bakteryjnejgospodarza

MetodologiarekombinowaniaDNAdoprowadziładorozwojureakcjiłańcu-

chowejpolimerazy(PCR,ang.polymerasechainreaction).PCRjestniezwykle

prostątechniką-osiągasiędziękiniejjedyniepowtarzalnekopiowaniekrótkiej

cząsteczkiDNA(rys.2.2)-jednakokazałasięniezwykleistotnawwieludzie-

dzinachbadańbiologicznych,abadaniegenomówniejestostatnimznich.PCR

szczegółowoomówionowsekcji2.2.TechnikirekombinowaniaDNAleżątakże

upodstawyklonowaniaDNAlubklonowaniagenów,wktórymkrótkiefrag-

mentyDNAwstawiasiędoplazmidulubmateriaługenetycznegowirusairepli-

kujewbakteriachlubkomórkacheukariotycznych(rys.2.3).To,wjakisposób

przeprowadzasięklonowaniegenów,orazprzyczyny,dlaktórychtechnikatajest

ważnadlabadańgenomów,prześledzimywsekcji2.3.

2.1.ENZYMYSłUŻĄCEDOMANiPULACJiDNA

TechnologiarekombinowaniaDNAbyłajednymzgłównychczynnikówmają-

cychudziałwszybkimpostępiewiedzydotyczącejekspresjigenów,którynastąpił

wlatach70.i80.XXw.PodstawątechnologiirekombinowaniaDNAjestmożli-

wośćmanipulacjicząsteczkamiDNAwprobówce.Tozkoleizależyoddostępno-

ścioczyszczonychenzymówoznanychipoddającychsiękontroliaktywnościach,

któremożnazastosowaćdowprowadzeniaspecyﬁcznychzmianwpoddawanych

manipulacjicząsteczkachDNA.Enzymydostępnedlabiologamolekularnego

należądoczterechszerokichkategorii:

•

polimerazyDNA,któresąenzymamisyntetyzującyminowepolinukleo-

tydykomplementarnedoistniejącejmatrycyDNAlubRNA(rys.2.4A),

•

nukleazy,któredegradującząsteczkiDNAprzezrozrywaniewiązańfosfo-

diestrowychłączącychjedennukleotydzdrugim(rys.2.4B),

•ligazy,którełączązesobącząsteczkiDNAprzezsyntezęwiązańfosfodie-

strowychmiędzynukleotydaminakońcachdwóchróżnychcząsteczeklub

nadwóchkońcachpojedynczejcząsteczki(rys.2.4C),

•

enzymymodyﬁkującekońce,którezmieniająkońcecząsteczekDNA

(rys.2.4D).

SposóbdziałaniapolimerazyDNAzależnejodmatrycy

WieletechnikużywanychdobadaniaDNAopierasięnasynteziekopiiDNA

całychlubczęściistniejącychcząsteczekDNAlubRNA.Jesttozasadniczewyma-

ganiedlareakcjiPCR(sekcja2.2),sekwencjonowaniaDNA(sekcje4.1i4.2)

iwieluinnychprocedurznajdującychsięwcentrumzainteresowaniabiologii

molekularnej.EnzymsyntetyzującyDNAnazywasiępolimeraząDNA,ataki,

którykopiujeistniejącącząsteczkęDNAlubRNA,nazywasiępolimeraząDNA

zależnąodmatrycy.PolimerazaDNAzależnaodmatrycytworzynowypoli-

nukleotydDNA,któregosekwencjajestnarzuconazgodniezregułamitworzenia

sięparzasadprzezsekwencjęnukleotydówkopiowanejcząsteczkiDNAlubRNA

(rys.2.5).Nowypolinukleotydjestzawszesyntetyzowanywkierunku5!→3!:

polimerazyDNAtworząceDNAwprzeciwnymkierunkuniesąznane

wnaturze.

WażnącechąsyntezyDNAzależnejodmatrycyjestto,żepolimerazaDNAjest

niezdolnadowykorzystaniajakomatrycycząsteczkicałkowiciejednoniciowej.

WcelurozpoczęciasyntezyDNAmusiistniećkrótkiobszardwuniciowy,by

dostarczyćkońca3!,doktóregoenzymdodanowenukleotydy(rys.2.6A).Wjaki

sposóbtowymaganiejestspełnianewżywychkomórkach,gdygenompodlega

replikacji,opisanowrozdziale15.WprobówcereakcjękopiowaniaDNArozpo-

czynasięprzezprzyłączeniedomatrycykrótkiegosyntetycznegooligonukleo-

tydu,zwykledługościok.20nukleotydów,którydziałajakostarterdosyntezy

DNA.Napierwszyrzutokapotrzebaistnieniastarteramożezdawaćsięniepo-

żądanąkomplikacjąwzastosowaniupolimerazDNAwtechnologiirekombino-

waniaDNA,aletrudnobardziejsięmylić.Ponieważprzyłączaniestarterado

matrycyzależyodtworzeniasięparzgodniezzasadamikomplementarności,

otym,wjakiejpozycjiwobrębiematrycyrozpoczniesiękopiowanieDNA,może

Brak wyników

Genomy

Treść książki

Znajdź bibliotekę blisko siebie, i uzyskaj dostęp do ebooka w systemie IBUK Libra