Biologiya fakulteti genetika kafedrasi fan: genetika va genomika asoslari

Molekulyar markerlarning tasnifi
Molekulyar markerlar (sinonim - DNK markerlari) DNK darajasida tahlil qilingan genetik markerlardir. DNK markerlari genetik belgilarning uchinchi avlodidir. Ular oqsil belgilaridan oldin, hatto undan oldin-klassik genetik belgilar. Klassik genetik marker genga mos keladi, ularning allellari fenotip darajasida aniq farqlar mavjud. Protein marker oqsil mahsulot darajasida farqlar (turli molekulyar og'irligi) bor alleli gen mos keladi. Molekulyar marker genomga yoki kodlanmagan genomga mos keladi, turli xil variantlar (allellar) DNK darajasida farqlanadi. DNK darajasida farqlar (DNKning polimorfizmi) aniqlanishi mumkin:
Mashhur nukleotid ketma-ketliklari bilan hibridizatsiya yordamida W;
W nukleotid ketma-ketligini tartiblashda;
V polimeraza zanjiri reaktsiyasi (PCR) yordamida radiatsion parchalar uzunligini solishtirganda); Molekulyar markerlar. Proteinlar, fermentlar, DNK markerlari. Tasniflash, foydalanish xususiyatlari. Molekulyar markerlarning asosiy afzalliklari, morfologik, an'anaviy biokimyoviy va boshqalar bilan taqqoslaganda, genotipiklik,pleiotropiya va merosda kodominantlik, ya'ni ideal genetik markerning asosiy xususiyatlariga ega. Biologik o'ziga xoslik-ular tirik organizmning eng muhim elementar xususiyatlaridan biri saqlab qolish uchun, izolyatsiya qilingan, qodir biologik molekulalar bor. Ikkinchisi, tarkibiy yozishmalar, komplementarlik va biologik tan olinishi kabi jonli moddalarning bunday hodisalari va xususiyatlari toifalarida namoyon bo'ladi. Biologik o'ziga xosligi jismoniy va kimyoviy usullar bilan baholanadi tarkibiy moslashuv, eng tez-tez harakat biyomoleküllerin yoki ularning qismlari jel elektroforez. DNK molekulasi zaryad va tuzilishi, uning butun uzunligi taxminan bir xil bo'ladi, chunki, cheklash tahlil DNK fragmentlari o'xshashlik baholashda, molekulalar zaryad, tuzilishi va hajmi bilan o'ynadi komponentlarini ajratish muhim rol oqsil o'xshashlik baholash taqdirda. DNKning o'ziga xosligi umuman yoki uning alohida sohalarida genom striktlarning uzunligi polimorfizmiga ko'ra baholanadi, bu esa PDRF marker usuliga asoslanadi. Molekulalar orasidagi farqning xususiyatlari biologik molekulalarning matritsa sintezi, ferment va substrat, antigen va antikorlarning o'zaro ta'siri, supermolekulyar biostrukturalarning subunitlaridan "o'z-o'zidan yig'ish" va oqsillardan tashqari lipidlar, uglevodlar va boshqa moddalarni o'z ichiga olgan murakkab ansambllarga asoslangan. Tan olish printsipi tashkilotning yuqori darajalarida − yadro va sitoplazma o'rtasidagi munosabatlarda, hujayra birikmalarida, turlarning reproduktiv va morfogenetik muvofiqligi va boshqalar. O'simliklarning genetik va filogenetik tadkikotlarida biologik tan olinishi fenomeni antigen-antikorning yuqori darajada o'ziga xos immunologik reaktsiyasidan foydalanishga asoslangan oqsillarni immunokimyo usulining turli xil variantlarida amalga oshirdik. Nuklein kislotalar bilan o'xshash ishlarda, qo'shimcha va tan olinishi, asosan, DNK yoki DNK RNK kabi molekulyar hibridizatsiyaning turli usullarida o'xshashlik darajasini yoki homologiyani shakllantirgan gibrid molekulalarning soniga qarab amalga oshirilishi ma'lum. Nuklein kislotalarning molekulyar hibridizatsiyasi "namunalar" yoki "problar", − ma'lum nukleotid ketma − ketligi bilan DNK yoki RNK molekulalari-ularning elektroforezlarini ajratgandan so'ng genomik DNKning cheklovlarini aniqlash uchun. Genetik tahlil marker polimorfizm, uning molekulyar bazasi, meros barqarorlik (genotipichnost), etiketlenmiş lokusların soni, qobiliyati va texnik murakkabligi, tezlik, mavjudligi va samaradorligi kabi xususiyatlarini olib, odatda, mavjud brendingi usullarini solishtirish. Bu, asosan, markerlarning to'rt turi hisoblanadi: fermentlar, urug ' va DNK markerlarining zaxira oqsillari (PDRF va PCR texnologiyalari). Ba'zi mualliflar molekulyar faqat DNK markerlarini o'z ichiga oladi. Uslubiy jihatdan bu noto'g'ri. Biologik va genetik tizimlarni belgilashda fermentlar, zaxira oqsillar, oqsil ingibitorlari va boshqalar oddiy biokimyoviy birikmalar sifatida emas, balki biologik tan olish xususiyatlariga ega bo'lgan tizimli va funktsional o'ziga xos biologik molekulalar, muayyan selektiv komplekslash va biologik integratsiyaga ega. Yuqorida aytib o'tilganidek, molekulyar markerlarning asosiy xususiyatlari genotipik, pleiotropiya va merosning kodominantligi. Bu xususiyatlar oqsil va DNKga teng. Ayniqsa, ular genetik ma'lumotlarning asosiy oqimida (DNK − RNK oqsillari − morfogenez) uning asosiy manbai bo'lgan gen lokuslarida DNKning kodlash qismida aniq ifodalanadi. DNKning kodlash bo'lmagan qismi yordamchi-tartibga soluvchi, stabillashadigan va hokazo. - roli va uning marker xususiyatlari, asosan, nukleotid ketma-ketliklarida ifodalangan tizimli tashkilotning o'ziga xosligi va takrorlashni joylashtirishning tabiati bilan bog'liq. Proteinlar orqali genom lokuslarini kodlash belgilari haqida to'g'ridan − to'g'ri ma'lumot beradi va ularni to'g'ridan − to'g'ri yoki to'g'ridan-to'g'ri markerlar bo'lishi mumkin; kodlash-faqat bilvosita-kodlash lokuslari yoki genomning umumiy tuzilishi orqali; genomdagi funktsiyalarni aniqlashdan oldin ularning marker qiymati empirik tarzda belgilanadi. DNKdan foydalanishga asoslangan molekulyar genetik belgilar, ayniqsa, so'nggi o'n yil ichida jadal rivojlanishga erishdi. Uning ikkita asosiy usuli − PDRF va PCR-bir qator nashrlarda tasvirlangan. DNK markerlarining molekulyar belgilari uchun umumiy bo'lgan afzalliklarga qo'shimcha ravishda, har qanday organning DNKINI va rivojlanishning har qanday bosqichida markalash uchun foydalanish mumkin. DNK hujayrasida alohida tuzilmalarda to'planadi-yadroda joylashgan Markaziy genom va mitokondriyal va plastidlarning yordamchi genomlari bilan ifodalanadi. Ushbu genomlarda DNK hujayradagi barcha metabolik va formoobrazovatelnye jarayonlarga genetik axborot markazlari sifatida xizmat qiladi. Marker roli uchun u tabiat tomonidan yaratilgan ko'rinadi. Nuklein kislotalar va ayniqsa DNK boshqa biologik moddalar orasida selektiv, o'ziga xos o'zaro ta'sirlar uchun juda yuqori qobiliyatga ega bo'lib, molekulalarning qo'shimcha tuzilmalarni o'rganish xususiyatlariga asoslangan; jonli tizimlarda bu xususiyatlar biologik tanib olish funktsiyasi sifatida namoyon bo'ladi. Ular nuklein kislotalarning matritsa sinteziga va genetik materialni ko'paytirish va genetik ma'lumotni oqsil sinteziga o'tkazish bilan bog'liq barcha molekulyar-genetik jarayonlarga asoslangan. Ba'zi tadqiqotchilar oqsil belgilari yuqori organizmlarda genom faqat kichik bir qismini aks ettiradi, deb aslida asosida DNK ma'lumoti afzal, taxminan 5-10%, to'g'ridan-to'g'ri oqsillar kodlayan tarkibiy genlar DNK soniga mos keladi. Yuqorida aytib o'tilganidek, genomik DNKning qolgan qismi, ya'ni 90-95%, tartibga soluvchi va yordamchi rolni bajaradi. Biroq, bu erda quyidagilarni ta'kidlash kerak: oqsillar genomning 5-10% ni tashkil etuvchi eng muhim lokuslarni belgilaydi. Bundan tashqari," rasmiy", kodlovchi bo'lmagan, DNK hududlari funktsional jihatdan juda kam o'rganilgan. Ammo ular haqida bilgan narsalar allaqachon oqsillarni sintez qilish orqali organizmning genetik va biologik o'ziga xosligini ta'minlashga qaratilgan. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, genomning tarkibiy qismlari bo'lib, genetik tizim bo'lib, kodlash bo'lmagan joylar, albatta, regulyatorlar va kofaktorlar rolida, albatta, oqsillarni vidospetsifik sintezida va tegishli umumiy, tur, navli va boshqa protein xususiyatlarini shakllantirishda ishtirok etadi. Genomda mavjud bo'lgan genetik ma'lumot faqat oqsillar orqali metabolizm va morfogenezda amalga oshirilganligi sababli, ularning genetik va filogenetik belgilar sifatida ustuvorligi, genom va genomik DNKning barcha funktsiyalari echilganda ham saqlanib qolishi kerak. Hozirgacha, agaroz Jelda elektroforetik spektrda genotiplarni ajratib olish qobiliyatiga ega bo'lgan PDRF va PCR kabi DNK markerlarining afzalliklari namunalarni tanlash yoki problar, kerakli chegaralarni yoki genomik DNKning qismlarini aniqlash uchun belgilanadi. Bunday namunalar odatda kodlovchi va hatto tasodifiy, ba'zan anonim DNK ketma-ketligi bo'lib, genotipik kompozitsiyaga yoki polimorfizmga baho berish uchun turli xil tahlillar bir yoki bir nechta shaxssiz, "anonim" bo'lib, ularning ma'nosi oddiy belgilarga yoki "barmoq izlari"ga mos keladi. Tabiiyki, ushbu usullarning natijalari ma'lum bir ma'no va aniq tarkibga ega bo'lib, buzilish DNK ketma-ketligi bo'lib, ma'lum bir genetik lokusga yoki genetik yoki boshqa funktsiyaga ma'lum bo'lgan genom bo'lmagan kodlash sekansiga mos keladi. Shunga ko'ra, genomik DNKni qo'llash asosida o'simliklarning genetik va biologik tahlilida PDRF va PCR markerlarining ahamiyati genomning kodlash va kodlash bo'lmagan lokuslarining funktsional tabiati va tegishli DNK qismlarini ajratish texnikasini takomillashtirish bilan ortadi. Ushbu yo'nalishdagi yutuqlar genomni xaritalashda va problar sifatida qat'iy belgilangan va metodik jihatdan eng qulay genlarni ( ehtimol boshqa semantik) lokuslarni qo'llashda yordam beradi. Bu qishloq xo'jaligi o'simliklarining genofondini ro'yxatga olishning yagona tizimini yaratish uchun navlarni, biotiplarni va genetik chiziqlarni aniqlash usullarini standartlashtirishga imkon beradi.