معلومة

4.S: الجينومات والكروموسومات (ملخص) - علم الأحياء

4.S: الجينومات والكروموسومات (ملخص) - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

قراءات إضافية

  1. بريتن آر جيه ، كون دي. (1968) التسلسلات المتكررة في الحمض النووي. تم دمج مئات الآلاف من نسخ تسلسل الحمض النووي في جينومات الكائنات الحية الأعلى. Science 161: 529-540
  2. Wetmur and Davidson (1968) يتناسب ثابت معدل إعادة التشبع عكسياً مع تعقيد التسلسل. ياء البيولوجيا الجزيئية 34: 349-370.
  3. Davidson EH ، Hough BR ، Amenson CS ، Britten RJ. (1973) التداخل العام بين عناصر التسلسل المتكرر غير المتكرر في DNA Xenopus. البيولوجيا الجزيئية 77: 1-23.
  4. Fleischmann RD ، Adams MD ، White O ، Clayton RA ، Kirkness EF ، Kerlavage AR ، Bult CJ ، Tomb JF ، Dougherty BA ، Merrick JM ، et al. (1995) التسلسل العشوائي للجينوم الكامل وتجميع طريق المستدمية النزلية. علم. 269: 496-512
  5. Adams MD و Celniker SE و Holt RA و Evans CA و Gocayne JD و Amanatides PG و Scherer SE و Li PW و Hoskins RA و Galle RF و George RA و Lewis SE و Richards S و Ashburner M و Henderson SN و Sutton GG و Wortman JR ، Yandell MD ، Zhang Q ، Chen LX ، Brandon RC ، Rogers YH ، Blazej RG ، Champe M ، Pfeiffer BD ، Wan KH ، Doyle C ، Baxter EG ، Helt G ، Nelson CR ، Gabor GL ، Abril JF ، Agbayani A ، An HJ، Andrews-Pfannkoch C، Baldwin D، Ballew RM، Basu A، Baxendale J، Bayraktaroglu L، Beasley EM، Beeson KY، Benos PV، Berman BP، Bhandari D، Bolshakov S، Borkova D، Botchan MR، Bouck J، Brokstein P ، Brottier P ، Burtis KC ، Busam DA ، Butler H ، Cadieu E ، Center A ، Chandra I ، Cherry JM ، Cawley S ، Dahlke C ، Davenport LB ، Davies P ، de Pablos B ، Delcher A ، Deng Z ، Mays AD ، ديو الأول ، ديتز إس إم ، دودسون ك ، دوب لي ، داونز إم ،
  6. Dugan-Rocha S، Dunkov BC، Dunn P، Durbin KJ، Evangelista CC، Ferraz C، Ferriera S، Fleischmann W، Fosler C، Gabrielian AE، Garg NS، Gelbart WM، Glasser K، Glodek A، Gong F، Gorrell JH، Gu Z، Guan P، Harris M، Harris NL، Harvey D، Heiman TJ، Hernandez JR، Houck J، Hostin D، Houston KA، Howland TJ، Wei MH، Ibegwam C، Jalali M، Kalush F، Karpen GH، Ke Z ، Kennison JA، Ketchum KA، Kimmel BE، Kodira CD، Kraft C، Kravitz S، Kulp D، Lai Z، Lasko P، Lei Y، Levitsky AA، Li J، Li Z، Liang Y، Lin X، Liu X، Mattei B، McIntosh TC، McLeod MP، McPherson D، Merkulov G، Milshina NV، Mobarry C، Morris J، Moshrefi A، Mount SM، Moy M،
  7. مورفي ب ، مورفي إل ، موزني دي إم ، نيلسون دي إل ، نيلسون دي آر ، نيلسون كا ، نيكسون ك ، نوسكيرن دي آر ، باكليب جي إم ، بالازولو إم ، بيتمان جي إس ، بان إس ، بولارد جي ، بوري في ، ريس إم جي ، رينيرت ك ، ريمنجتون ك ، Saunders RD، Scheeler F، Shen H، Shue BC، Siden-Kiamos I، Simpson M، Skupski MP، Smith T، Spier E، Spradling AC، Stapleton M، Strong R، Sun E، Svirskas R، Tector C، Turner R ، Venter E، Wang AH، Wang X، Wang ZY، Wassarman DA، Weinstock GM، Weissenbach J، Williams SM، WoodageT، Worley KC، Wu D، Yang S، Yao QA، Ye J، Yeh RF، Zaveri JS، Zhan M ، Zhang G، Zhao Q، Zheng L، Zheng XH، Zhong FN، Zhong W، Zhou X، Zhu S، Zhu X، Smith HO، Gibbs RA، Myers EW، Rubin GM، Venter JC. (2000) تسلسل جينوم ذبابة الفاكهة السوداء. Science 287: 2185-2195
  8. الاتحاد الدولي لتسلسل الجينوم البشري ، آي إتش جي إس (2001). التسلسل الأولي وتحليل الجينوم البشري. طبيعة سجية 409: 860-921.
  9. Rubin ، GM ، Yandell ، MD ، Wortman ، JR ، Gabor Miklos ، GL ، Nelson ، CR ، Hariharan ، IK ، Fortini ، ME ، Li ، PW ، Apweiler ، R. ، Fleischmann ، W. ، Cherry ، JM ، Henikoff ، S .، Skupski، MP، Misra، S.، Ashburner، M.، Birney، E.، Boguski، MS، Brody، T.، Brokstein، P.، Celniker، SE، Chervitz، SA، Coates، D.، Cravchik، A.، Gabrielian، A.، Galle، RF، Gelbart، WM، George، RA، Goldstein، LS، Gong، F.، Guan، P.، Harris، NL، Hay، BA، Hoskins، RA، Li، J. ، Li، Z.، Hynes، RO، Jones، SJ، Kuehl، PM، Lemaitre، B.، Littleton، JT، Morrison، DK، Mungall، C.، O'Farrell، PH، Pickeral، OK، Shue، C. ، Vosshall، LB، Zhang، J.، Zhao، Q.، Zheng، XH، Zhong، F.، Zhong، W.، Gibbs، R.، Venter، JC، Adams، MD and Lewis، S. (2000). علم الجينوم النسبية لحقيقيات النوى. Science 287: 2204-15.
  10. Venter ، JD ، Myers ، EW ، Li ، PW ، Mural ، RJ ، Sutton ، GG ، Smith ، HO ، Yandell ، M. ، Evans ، CA ، Holt ، RA ، Gocayne ، JD ، Amanatides ، P. ، Ballew ، RM ، Huson، DH، Wortman، JR، Zhang، Q.، Kodira، CD، Zheng، XH، Chen، L.، Skupski، M.، Subramanian، G.، Thomas، PD، Zhang، J.، Gabor Miklos، GL، نيلسون ، سي ، برودر ، إس ، كلارك ، إيه جي ، نادو ، جيه ، مكوسيك ، فيرجينيا ، زيندر ، إن ، ليفين ، إيه جيه ، روبرتس ، آر جي ، سايمون ، إم ، سلايمان ، سي ، هانكابيلر ، إم. ، بولانوس ، آر ، ديلتشر ، إيه ، ديو ، آي ، فاسولو ، دي ، فلانيجان ، إم ، فلوريا ، إل ، هالبيرن ، إيه ، هانينهالي ، إس ، كرافيتز ، إس ، ليفي ، إس. ، Mobarry، C.، Reinert، K.، Remington، K.، Abu-Threideh، J.، Beasley، E.، Biddick، K.، Bonazzi، V.، Brandon، R.، Cargill، M.، Chandramouliswaran، I. ، Charlab ، R. ، Chaturvedi ، K. ، Deng ، Z. ، Di Francesco ، V. ، Dunn ، P. ، Eilbeck ، K. ، Evangelista ، C. ، Gabrielian ، AE ، Gan ، W. ، Ge ، W. ، Gong ، F. ، Gu ، Z. ، Guan ، P. ، Heiman ، TJ ، Higgins ، ME ، Ji ، RR ، Ke ، Z. ، Ketchum ، KA ، Lai ، Z. ، Lei ، Y. ، Li و Z. ، Li ، J. ، Liang ، Y. ، Lin ، X. ، Lu ، F. ، Merkulov ، GV ، Milshina ، N. ، Moore ، HM ، Naik ، AK ، Narayan ، VA ، Neelam ، B. ، Nusskern ، D.، Rusch، DB، Salzberg، S.، Shao، W.، Shue، B.، Sun، J.، Wang، Z.، Wang، A.، Wang، X.، Wang، J.، Wei، M. ، Wides ، R. ، Xiao ، C. ، Yan ، C. تسلسل الجينوم البشري. Science 291: 1304-1351.
  11. مبادرة الجينوم Arabidopsis (2000) تسلسل جينوم Arabidopsis thaliana. Nature 408: 796-815.

كروموسوم

الكروموسوم عبارة عن سلسلة من الحمض النووي ملفوفة حول البروتينات المرتبطة والتي تعطي بنية الحمض النووي المتصلة. خلال الطور البيني في دورة الخلية ، يوجد الكروموسوم في بنية فضفاضة ، لذلك يمكن ترجمة البروتينات من الحمض النووي ويمكن تكرار الحمض النووي. خلال الانقسام المتساوي و الانقسام الاختزالي، يصبح الكروموسوم مكثفًا ، ليتم تنظيمه وفصله. تُعرف المادة التي تتكون من جميع الكروموسومات في الخلية وجميع البروتينات المرتبطة بها الكروماتينية. في بدائيات النوى ، عادة ما يكون هناك كروموسوم واحد فقط ، والذي يوجد على شكل حلقة أو شكل خطي. يتكون الكروماتين لمعظم الكائنات حقيقية النواة من كروموسومات متعددة ، كما هو موضح لاحقًا في المقالة. يحمل كل كروموسوم جزءًا من الشفرة الوراثية اللازمة لإنتاج كائن حي.

يسمح تقسيم الشفرة الوراثية بالكامل إلى كروموسومات مختلفة بإمكانية التباين من خلال التركيبات المختلفة للكروموسومات مع الكروموسومات المختلفة. الأليلات، أو الاختلافات الجينية التي تحتوي عليها. يمكن أن يحدث إعادة التركيب والطفرة للكروموسومات أثناء الانقسام أو الانقسام الاختزالي أو أثناء الطور البيني. والنتيجة النهائية هي كائنات حية تعمل وتتصرف بطرق مختلفة. يسمح هذا الاختلاف للمجموعات السكانية بالتطور بمرور الوقت ، استجابة للبيئات المتغيرة.


ملخص الفصل

يتطلب التكاثر الجنسي أن تنتج الكائنات الحية خلايا يمكن أن تندمج أثناء الإخصاب لإنتاج ذرية. في معظم الحيوانات ، يتم استخدام الانقسام الاختزالي لإنتاج بيض أحادي الصيغة الصبغية وحيوانات منوية من الخلايا الأم ثنائية الصبغيات بحيث ينتج عن اندماج البويضة والحيوانات المنوية زيجوت ثنائي الصبغة. كما هو الحال مع الانقسام الفتيلي ، يحدث تكرار الحمض النووي قبل الانقسام الاختزالي أثناء المرحلة S من دورة الخلية بحيث يصبح كل كروموسوم زوجًا من الكروماتيدات الشقيقة. في الانقسام الاختزالي ، هناك جولتان من الانقسام النووي ينتج عنهما أربع نوى وأربع خلايا ابنة في العادة ، ولكل منها نصف عدد الكروموسومات كالخلية الأم. القسم الأول يفصل المتجانسات ، والثاني - مثل الانقسام الفتيلي - يفصل الكروماتيدات إلى كروموسومات فردية. يولد الانقسام الاختزالي تباينًا في نواة الابنة أثناء التقاطع في الطور الأول وكذلك أثناء المحاذاة العشوائية للرباعي في الطور الأول. الخلايا التي ينتجها الانقسام الاختزالي فريدة وراثيًا.

يشترك الانقسام الاختزالي والانقسام في عمليات متشابهة ، ولكن لهما نتائج مميزة. الانقسامات الانقسامية هي انقسامات نووية مفردة تنتج نوى ابنة متطابقة وراثيا (أي أن كل نواة ابنة لها نفس عدد مجموعات الكروموسوم مثل الخلية الأصلية). في المقابل ، تشتمل الانقسامات الانقسام الاختزالي على قسمين نوويين ينتجان في النهاية أربع نوى ابنة مختلفة وراثيًا تحتوي على مجموعة كروموسوم واحدة فقط (بدلاً من مجموعتي الكروموسومات في الخلية الأم). تحدث الاختلافات الرئيسية بين عمليتي التقسيم النووي أثناء التقسيم الأول للانقسام الاختزالي: زوج الكروموسومات المتجانسة ، والتقاطع ، وتبادل مقاطع كروماتيد متجانسة غير متجانسة. تنفصل الكروموسومات المتجانسة إلى نوى مختلفة أثناء الانقسام الاختزالي الأول ، مما يتسبب في حدوث أ تخفيض مستوى البلاويد في الدرجة الأولى. يشبه التقسيم الثاني للانقسام الاختزالي الانقسام الانقسامي ، باستثناء أن الخلايا الوليدة لا تحتوي على جينومات متطابقة بسبب إعادة التركيب الصبغي والكروموسوم في الطور الأول.

11.2 التكاثر الجنسي

تخضع جميع حقيقيات النوى تقريبًا للتكاثر الجنسي. يوفر التباين الذي تم إدخاله في الخلايا التناسلية عن طريق الانقسام الاختزالي ميزة مهمة جعلت التكاثر الجنسي ناجحًا تطوريًا. يتناوب الانقسام الاختزالي والتخصيب في دورات الحياة الجنسية. تنتج عملية الانقسام الاختزالي خلايا إنجابية فريدة تسمى الأمشاج ، والتي تحتوي على نصف عدد الكروموسومات كالخلية الأم. عندما يندمج اثنان من الأمشاج أحادي العدد ، فإن هذا يعيد الحالة ثنائية الصيغة الصبغية في البيضة الملقحة الجديدة. وبالتالي ، فإن معظم الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا تتناوب بين المراحل أحادية الصيغة الصبغية والمزدوجة الصبغية. ومع ذلك ، تختلف طرق إنتاج الخلايا التناسلية والتوقيت بين الانقسام الاختزالي والتخصيب اختلافًا كبيرًا.


ملخص الفصل

الخلية هي أصغر وحدة في الحياة. معظم الخلايا صغيرة جدًا لدرجة أننا لا نستطيع رؤيتها بالعين المجردة. لذلك ، يستخدم العلماء المجاهر لدراسة الخلايا. توفر المجاهر الإلكترونية تكبيرًا أعلى ودقة أعلى وتفاصيل أكثر من المجاهر الضوئية. تنص نظرية الخلية الموحدة على أن خلية واحدة أو أكثر تضم جميع الكائنات الحية ، وأن الخلية هي الوحدة الأساسية للحياة ، وأن الخلايا الجديدة تنشأ من الخلايا الموجودة.

4.2 الخلايا بدائية النواة

بدائيات النوى هي كائنات وحيدة الخلية في مجالات البكتيريا والعتائق. تحتوي جميع بدائيات النوى على أغشية بلازما ، وسيتوبلازم ، وريبوسومات ، و DNA غير مرتبط بالغشاء. يحتوي معظمها على جدران خلوية ببتيدوغليكان والعديد منها يحتوي على كبسولات عديد السكاريد. يتراوح قطر الخلايا بدائية النواة من 0.1 إلى 5.0 ميكرومتر.

كلما زاد حجم الخلية ، تقل نسبة مساحة سطحها إلى الحجم. إذا نمت الخلية بشكل كبير جدًا ، فلن يكون لغشاء البلازما مساحة سطح كافية لدعم معدل الانتشار المطلوب لزيادة الحجم.

4.3 الخلايا حقيقية النواة

مثل الخلية بدائية النواة ، تحتوي الخلية حقيقية النواة على غشاء بلازما ، وسيتوبلازم ، وريبوسومات ، لكن الخلية حقيقية النواة تكون عادةً أكبر من خلية بدائية النواة ، ولها نواة حقيقية (بمعنى أن الغشاء يحيط الحمض النووي الخاص بها) ، ولها عضيات أخرى مرتبطة بالغشاء التي تسمح بتجزئة الوظائف. غشاء البلازما عبارة عن طبقة ثنائية فسفوليبيد مضمن بالبروتينات. نواة النواة هي موقع تجمع الريبوسوم. نجد الريبوسومات إما في السيتوبلازم أو متصلة بالجانب السيتوبلازمي من غشاء البلازما أو الشبكة الإندوبلازمية. يؤدون تخليق البروتين. تشارك الميتوكوندريا في التنفس الخلوي. هم مسؤولون عن غالبية ATP المنتجة في الخلية. تحلل البيروكسيسومات الأحماض الدهنية والأحماض الأمينية وبعض السموم. الحويصلات والفراغات هي حجرات تخزين ونقل. في الخلايا النباتية ، تساعد الفجوات أيضًا في تكسير الجزيئات الكبيرة.

تحتوي الخلايا الحيوانية أيضًا على الجسيم المركزي والجسيمات الحالة. يحتوي الجسيم المركزي على جسمين متعامدين مع بعضهما البعض ، وهما المريكزان ، وله هدف غير معروف في انقسام الخلايا. الجسيمات الحالة هي عضيات الجهاز الهضمي للخلايا الحيوانية.

تحتوي كل من الخلايا النباتية والخلايا الشبيهة بالنبات على جدار خلوي وبلاستيدات خضراء وفجوة مركزية. يحمي جدار الخلية النباتية ، المكون الأساسي من السليلوز ، الخلية ويوفر الدعم الهيكلي ويعطي شكل الخلية. يحدث التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء. يمكن أن تتمدد الفجوة المركزية دون الحاجة إلى إنتاج المزيد من السيتوبلازم.

4.4 نظام الغشاء الداخلي والبروتينات

يشتمل نظام الغشاء الداخلي على الغلاف النووي ، والجسيمات الحالة ، والحويصلات ، وجهاز ER ، وجهاز جولجي ، بالإضافة إلى غشاء البلازما. تعمل هذه المكونات الخلوية معًا لتعديل وتعبئة ووسم ونقل البروتينات والدهون التي تشكل الأغشية.

يعدل RER البروتينات ويصنع الدهون الفوسفورية في أغشية الخلايا. يقوم SER بتجميع الكربوهيدرات والدهون والهرمونات الستيرويدية التي تشارك في إزالة السموم من الأدوية والسموم وتخزين أيونات الكالسيوم. يتم فرز ، وعلامات ، وتعبئة ، وتوزيع الدهون والبروتينات في جهاز جولجي. تنبت أغشية RER و Golgi في الجسيمات الحالة. تهضم الليزوزومات الجزيئات الكبيرة ، وتعيد تدوير العضيات البالية ، وتدمر مسببات الأمراض.

4.5 الهيكل الخلوي

يحتوي الهيكل الخلوي على ثلاثة أنواع مختلفة من عناصر البروتين. من الأضيق إلى الأوسع ، هي الخيوط الدقيقة (خيوط الأكتين) ، والخيوط الوسيطة ، والأنابيب الدقيقة. غالبًا ما يربط علماء الأحياء الخيوط الدقيقة بالميوسين. أنها توفر الصلابة والشكل للخلية وتسهل الحركات الخلوية. تحمل الخيوط الوسيطة التوتر وتثبت النواة والعضيات الأخرى في مكانها. تساعد الأنابيب الدقيقة الخلية على مقاومة الانضغاط ، وتعمل كمسارات للبروتينات الحركية التي تحرك الحويصلات عبر الخلية ، وتسحب الكروموسومات المضاعفة إلى الأطراف المتقابلة للخلية المنقسمة. هم أيضًا العنصر الهيكلي للمريكزات والسوط والأهداب.

4.6 الاتصالات بين الخلايا والأنشطة الخلوية

تتواصل الخلايا الحيوانية عبر مصفوفاتها خارج الخلية وتتصل ببعضها البعض عبر تقاطعات ضيقة ، وديسموسومات ، وتقاطعات فجوة. ترتبط الخلايا النباتية ببعضها البعض وتتواصل مع بعضها البعض عبر الرابطات الوصفية.

عندما ترتبط مستقبلات البروتين الموجودة على سطح غشاء البلازما لخلية حيوانية بمادة في المصفوفة خارج الخلية ، تبدأ سلسلة من التفاعلات التي تغير الأنشطة التي تحدث داخل الخلية. تعد Plasmodesmata قنوات بين الخلايا النباتية المجاورة ، في حين أن تقاطعات الفجوة هي قنوات بين الخلايا الحيوانية المجاورة. ومع ذلك ، فإن هياكلهم مختلفة تمامًا. التقاطع الضيق هو ختم مانع لتسرب المياه بين خليتين متجاورتين ، بينما يعمل الديسموسوم مثل اللحام الموضعي.


مراجع

Altschul SF ، Gish W ، Miller W ، Myers EW ، Lipman DJ: أداة بحث المحاذاة المحلية الأساسية. J مول بيول. 1990 ، 215: 403-410. 10.1006 / جمبي .1990.9999.

بيرسون دبليو آر ، ليبمان دي جي: أدوات محسّنة لمقارنة التسلسل البيولوجي. Proc Natl Acad Sci USA. 1988 ، 85: 2444-2448.

ألم RA و Ling LS و Moir DT و King BL و Brown ED و Doig PC و Smith DR و Noonan B و Guild BC و deJonge BL وآخرون: مقارنة التسلسل الجيني لعزلتين غير مرتبطين بممرض المعدة البشري هيليكوباكتر بيلوري. طبيعة سجية. 1999 ، 397: 176-80. 10.1038 / 16495.

Tomb JF و White O و Kerlavage AR و Clayton RA و Sutton GG و Fleischmann RD و Ketchum KA و Klenk HP و Gill S و Dougherty BA وآخرون: تسلسل الجينوم الكامل لممرض المعدة هيليكوباكتر بيلوري. طبيعة سجية. 1997 ، 388: 539-47. 10.1038 / 41483.

Delcher AL، Kasif S، Fleischmann RD، Peterson J، White O، Salzberg SL: محاذاة الجينومات الكاملة. الدقة الأحماض النووية. 1999 ، 27: 2369-76. 10.1093 / nar / 27.11.2369.

Delcher AL ، Phillippy A ، Carlton J ، Salzberg SL: خوارزميات سريعة لمحاذاة الجينوم ومقارنته على نطاق واسع. الدقة الأحماض النووية. 2002 ، 30: 2478-2483. 10.1093 / nar / 30.11.2478.

كارلتون جي إم ، أنجيولي إس في ، سوه بي بي ، كويج تي دبليو ، بيرتي إم ، سيلفا جي سي ، إيرمولايفا إم دي ، ألين جي إي ، سيلينجوت جي دي ، كو إتش إل ، وآخرون: تسلسل الجينوم والتحليل المقارن لنموذج طفيلي الملاريا القوارض yoelii المتصورة. طبيعة سجية. 2002 ، 419: 512-519. 10.1038 / Nature01099.

اتحاد تسلسل جينوم الماوس: التسلسل الأولي والتحليل المقارن لجينوم الماوس. طبيعة سجية. 2002 ، 420: 520-562. 10.1038 / Nature01262.

Myers EW و Sutton GG و Delcher AL و Dew IM و Fasulo DP و Flanigan MJ و Kravitz SA و Mobarry CM و Reinert KH و Remington KA وآخرون: تجميع كامل للجينوم من ذبابة الفاكهة. علم. 2000 ، 287: 2196-2204. 10.1126 / العلوم .287.5461.2196.

Batzoglou S و Jaffe DB و Stanley K و Butler J و Gnerre S و Mauceli E و Berger B و Mesirov JP و Lander ES: ARACHNE: مُجمّع بندقية كامل الجينوم. الدقة الجينوم. 2002 ، 12: 177-189. 10.1101 / غرام .208902.

Mullikin JC، Ning Z: مُجمِّع التصويب. الدقة الجينوم. 2003 ، 13: 81-90. 10.1101 / غرام 731003.

Sutton G ، White O ، Adams M ، Kerlavage AR: TIGR Assembler: أداة جديدة لتجميع مشاريع تسلسل البنادق الكبيرة. تقنية الجينوم العلمي. 1995 ، 1: 9-19.

Gordon D ، Abajian C ، Green P: Consed: أداة رسومية لإنهاء التسلسل. الدقة الجينوم. 1998 ، 8: 195-202.

Huang X ، Madan A: CAP3: برنامج تجميع تسلسل الحمض النووي. الدقة الجينوم. 1999 ، 9: 868-877. 10.1101 / غرام 9.9.868.2007

Ning Z، Cox AJ، Mullikin JC: SSAHA: طريقة بحث سريعة لقواعد بيانات الحمض النووي الكبيرة. الدقة الجينوم. 2001 ، 11: 1725-1729. 10.1101 / غرام .194201.

Bray N و Dubchak I و Pachter L: AVID: برنامج محاذاة عالمي. الدقة الجينوم. 2003 ، 13: 97-102. 10.1101 / غرام 789803.

Hohl M و Kurtz S و Ohlebusch E: محاذاة متعددة الجينوم فعالة. المعلوماتية الحيوية. 2002 ، 18 ملحق 1: S312-S320.

Schwartz S ، Kent WJ ، Smit A ، Zhang Z ، Baertsch R ، Hardison RC ، Haussler D ، Miller W: محاذاة الإنسان والفأر مع BLASTZ. الدقة الجينوم. 2003 ، 13: 103-107. 10.1101 / غرام 809403.

Brudno M و Do CB و Cooper GM و Kim MF و Davydov E و Green ED و Sidow A و Batzoglou S: LAGAN و Multi-LAGAN: أدوات فعالة لمحاذاة متعددة واسعة النطاق للحمض النووي الجيني. الدقة الجينوم. 2003 ، 13: 721-731. 10.1101 / غرام 926603.

Chain P و Kurtz S و Ohlebusch E و Slezak T: مراجعة تركز على التطبيقات لأدوات الجينوميات المقارنة: القدرات والقيود والتحديات المستقبلية. موجز Bioinform. 2003 ، 4: 105-123. 10.1093 / بيب / 4.2.105.

Dumas JP ، Ninio J: خوارزميات فعالة لطي ومقارنة تسلسل الحمض النووي. الدقة الأحماض النووية. 1982 ، 10: 197-206.

Gusfield D: خوارزميات على السلاسل والأشجار والتسلسلات: علوم الكمبيوتر والبيولوجيا الحاسوبية. 1997 ، نيويورك: مطبعة جامعة كامبريدج

Weiner P: خوارزميات مطابقة النمط الخطي. في Proc 14th IEEE Symp Switching and Automata Theory. 1973 ، آيوا سيتي: جامعة أيوا ، 1-11.

McCreight EM: خوارزمية بناء شجرة لاحقة اقتصادية فضائية. J Assoc كومب ماخ. 1976 ، 23: 262-272. 10.1145 / 321941.321946.

Kurtz S: تقليل متطلبات المساحة لأشجار اللاحقة. خبرة في ممارسة البرمجيات. 1999 ، 29: 1149-1171. 10.1002 / (SICI) 1097-024X (199911) 29: 13 & lt1149 :: AID-SPE274 & gt3.0.CO2-O.

Kurtz S ، Choudhuri JV ، Ohlebusch E ، Schleiermacher C ، Stoye J ، Giegerich R: REPuter: التطبيقات المتنوعة لتحليل التكرار على مقياس الجينوم. الدقة الأحماض النووية. 2001 ، 29: 4633-4642. 10.1093 / nar / 29.22.4633.

Smith TF ، Waterman MS: تحديد التكرارات الجزيئية الشائعة اللاحقة. J مول بيول. 1981 ، 147: 195-197. 10.1016 / 0022-2836 (81) 90087-5.

Pearson WR: البحث عن تشابه تسلسل مرن مع حزمة برنامج FASTA3. طرق Mol Biol. 2000 ، 132: 185-219.

Altschul SF و Madden TL و Schaffer AA و Zhang J و Zhang Z و Miller W و Lipman DJ: Gapped BLAST و PSI-BLAST: جيل جديد من برامج البحث في قواعد بيانات البروتين. الدقة الأحماض النووية. 1997 ، 25: 3389-3402. 10.1093 / nar / 25.17.3389.

اقرأ TD و Salzberg SL و Pop M و Shumway M و Umayam L و Jiang L و Holtzapple E و Busch JD و Smith KL و Schupp JM وآخرون: تسلسل الجينوم المقارن لاكتشاف تعدد الأشكال الجديد في عصيات الجمرة الخبيثة. علم. 2002 ، 296: 2028-2033. 10.1126 / العلوم 1071837.

اقرأ TD و Peterson SN و Tourasse N و Baillie LW و Paulsen IT و Nelson KE و Tettelin H و Fouts DE و Eisen JA و Gill SR وآخرون: تسلسل الجينوم لـ عصيات الجمرة الخبيثة أميس والمقارنة مع البكتيريا وثيقة الصلة. طبيعة سجية. 2003 ، 423: 81-86. 10.1038 / Nature01586.

Fleischmann RD و Alland D و Eisen JA و Carpenter L و White O و Peterson J و DeBoy R و Dodson R و Gwinn M و Haft D وآخرون: مقارنة الجينوم الكامل لـ السل الفطري السلالات السريرية والمخبرية. J باكتيريول. 2002 ، 184: 5479-5490. 10.1128 / JB.184.19.5479-5490.2002.

Zdobnov EM و von Mering C و Letunic I و Torrents D و Suyama M و Copley RR و Christophides GK و Thomasova D و Holt RA و Subramanian GM وآخرون: تحليل الجينوم المقارن والبروتيوم لـ أنوفيليس غامبيا و ذبابة الفاكهة سوداء البطن. علم. 2002 ، 298: 149-159. 10.1126 / العلوم .1077061.


بيولوجيا الخفافيش والجينوم ومشروع Bat1K: لتوليد جينومات على مستوى الكروموسوم لجميع أنواع الخفافيش الحية

تعد الخفافيش فريدة من نوعها بين الثدييات ، حيث تمتلك بعضًا من أندر تكيفات الثدييات ، بما في ذلك الطيران الذاتي الحقيقي ، وتحديد الموقع بالصدى الحنجري ، وطول العمر الاستثنائي ، والمناعة الفريدة ، والجينوم المتعاقد ، والتعلم الصوتي. أنها توفر خدمات النظام البيئي الرئيسية ، وتلقيح النباتات الاستوائية ، وتشتيت البذور ، ومكافحة الآفات الحشرية ، وبالتالي دفع النظم الإيكولوجية الصحية. تمثل أكثر من 20٪ من تنوع الثدييات الحية ، ويعود تاريخ تطور مجموعة التاج إلى العصر الأيوسيني. على الرغم من أعدادها الكبيرة وتنوعها ، فإن العديد من الأنواع مهددة ومعرضة للخطر. هنا نعلن عن Bat1K ، وهي مبادرة لتسلسل الجينوم لجميع أنواع الخفافيش الحية (ن∼1300) للتجميع على مستوى الكروموسوم. يوحِّد اتحاد جينوم Bat1K علماء أحياء الخفافيش (وأعضاء gt148 حتى كتابة هذه السطور) وعلماء الحوسبة ومنظمات الحفظ وتقنيي الجينوم وأي أفراد مهتمين ملتزمون بفهم أفضل للآليات الجينية والتطورية التي تكمن وراء التكيفات الفريدة للخفافيش. هدفنا هو فهرسة التنوع الجيني الفريد الموجود في جميع الخفافيش الحية لفهم الأساس الجزيئي لتكيفاتها الفريدة بشكل أفضل ، وكشف النقاب عن تاريخها التطوري الذي يربط بين النمط الجيني والنمط الظاهري ، وفي النهاية فهم أفضل للخفافيش وتعزيزها وحفظها. نراجع هنا التعديلات الفريدة للخفافيش ونبرز كيف يمكن لتجمعات الجينوم على مستوى الكروموسوم أن تكشف عن الأساس الجزيئي لهذه السمات. نقدم استراتيجية جديدة للتسلسل والتجميع ونراجع الفوائد المجتمعية والعلمية المذهلة التي ستنجم عن مبادرة Bat1K.


4.S: الجينومات والكروموسومات (ملخص) - علم الأحياء

حدد كروموسوم للوصول إلى عارض بيانات الجينوم


4.S: الجينومات والكروموسومات (ملخص) - علم الأحياء

يسمح التكاثر الجنسي للمعلومات الجينية للوالدين بإعادة الاتحاد لتشكيل فرد جديد.
تتمثل إحدى الميزات الرائعة ، من وجهة نظر بيولوجيا السكان ، في أن التكاثر الجنسي ينتج قدرًا كبيرًا من الاختلاف الجيني من خلال خلط كل من الطفرات المفيدة والضارة.
يتطلب التكاثر الجنسي مضاعفة الصبغيات (حالة وجود مجموعتين من الكروموسومات) مع مجموعة من الكروموسومات من كل والد مما يسمح بمرونة وراثية أكبر من الصبغيات الفردية.
قد تكون الخلايا ثنائية الصبغة إما متماثلة اللواقح أو متغايرة الزيجوت لأي جين معين.
ومع ذلك ، فإن الأمشاج (الحيوانات المنوية والبويضات) عبارة عن خلايا فردية فردية ينتجها الانقسام الاختزالي.
دورات حياة الكائنات الجنسية لها مراحل ثنائية الصبغية وأحادية الصيغة الصبغية.
تقضي بعض الفطريات معظم حياتها على أنها أحادية العدد (1 ن) وتصبح ثنائية الصبغة (2 ن) فقط لإنتاج الأمشاج.
يجب أن تخضع الأمشاج أحادية الصيغة الصبغية لشكل متخصص من انقسام الخلية يُعرف باسم الانقسام الاختزالي ، وهي عملية تقسم الخلية ثنائية الصبغة إلى أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية.

الانقسام الاختزالي

يتم إنتاج الحيوانات المنوية والبويضات من خلال عمليتين رئيسيتين 1) الانقسام الاختزالي و 2) تمايز الخلايا المتخصصة.
يختلف تكوين الجاميطات بشكل كبير بين تكوين الحيوانات المنوية وتكوين البويضات.
يحول تكوين الحيوانات المنوية الخلايا المنوية إلى أربعة أذرع منوية.
أثناء تكوين البويضات ، ينتج الانقسام غير المتماثل للخلايا خلية واحدة كبيرة وثلاث خلايا صغيرة تتحلل إلى ثلاثة أجسام قطبية.

ينتج الانقسام الاختزالي تنوعًا جينيًا عن طريق إعادة اتحاد المكمل الجيني للخلية ثنائية الصبغيات لتوليد مشيج أحادي العدد.
يعتمد هذا التنوع على الفصل وتشكيلة من الأليلات.
الأهم من ذلك ، يمكن أن تحمل الكائنات ثنائية الصبغيات أليلات متنحية من الجينات التي يمكن إخفاءها تمامًا بواسطة الأليل الآخر (النوع البري عادةً).
في منتصف القرن التاسع عشر الميلادي ، صاغ جريجور مندل "قوانين الميراث" من تجاربه الشهيرة البازلاء.
يضمن "قانون الفصل" لمندل أن تنفصل أليلات كل جين عن بعضها البعض أثناء تكوين الأمشاج.
يقترح قانون مندل (الأكثر إثارة للجدل) للتشكيلة المستقلة أن أليلات كل جين تنفصل بشكل مستقل عن الجينات الأخرى.

يوفر السلوك الكروموسومي دعمًا قويًا لقوانين الفصل والتشكيلة المستقلة.
بعد كل شيء ، فإن تسلسل الحمض النووي المعروف للكروموسومات المتماثلة هي نفسها بشكل أساسي.
استندت نظرية الكروموسومات في الوراثة (ساتون ، أوائل القرن العشرين) إلى خمس نقاط:
1) تحتوي النوى على مجموعتين من الكروموسومات المتجانسة (1 أمومية و 1 أبوية).
2) الكروموسوم يحتفظ بالهوية ومستمر وراثيا خلال دورة الحياة.
3) مجموعتا الكروموسومات المتجانسة متكافئتان وظيفيا.
4) تتشابك الكروموسومات المتجانسة للأم والأب أثناء الانقسام الاختزالي ثم تنتقل إلى أقطاب متقابلة.
5) تفصل الكروموسومات المتجانسة للأم عن الأب بشكل مستقل.

إعادة التركيب الجيني

خمسة أمثلة للتبادل الجيني بين جزيئات الحمض النووي المتماثلة تتضمن إعادة التركيب المتماثل
1) الطور الأول للانقسام الاختزالي (تكوين الأمشاج)
2) العدوى المصاحبة للبكتيريا ذات الصلة بالعاثيات
3) تحول البكتيريا (DNA)
4) نقل البكتيريا (تحويل العاثيات)
5) الاقتران البكتيري

يعتمد إعادة التركيب المتماثل على الكسر المتحكم به وتبادل الحمض النووي الذي تم إثباته من خلال التجارب.
1) أظهرت العدوى المشتركة للبكتيريا مع العاثية المسمى تبادل الحمض النووي (lable).
2) كشف تصنيف الكروموسومات حقيقية النواة أن الكروموسومات ما بعد الانقسام الاختزالي تتكون من خليط من الكروموسومات الأبوية وترتبط جيدًا بمعدلات إعادة التركيب الجيني للجينات المعروفة على الكروموسوم.

نموذج هوليداي للتأليف المتماثلن
يوضح النموذج الحالي لآلية تبادل الحمض النووي بين اثنين من الكروموسومات المتجانسة تحويل الجينات وإعادة التركيب الجيني.
1) يخضع جزيء DNA مزدوج الشريطة لكسر أحادي السلسلة.
2) يغزو الحمض النووي أحادي الجديلة المنطقة التكميلية للمتماثل مزدوج الشريطة.
3) يبدأ إصلاح الحمض النووي (تخليق الحمض النووي) للحمض النووي DNA باستخدام ssDNA الغازي كقالب.
4) ينتج عن الغزو المتبادل تشكيل "تقاطع مزدوج" أو تقاطع هوليداي.
5) هجرة الفروع (حركة الهيكل المتقاطع) هي نتيجة لفك الحمض النووي وإعادة لفه.
6) سيؤدي حل تقاطع Holliday إلى حدث تقاطع أو حدث تحويل جيني (بدون تقاطع).

يتطور المركب synaptonemal فقط عندما ينفذ الحمض النووي أحادي السلسلة بنجاح عملية "البحث عن التماثل" لتسهيل عملية التبادل.

تقنية الحمض النووي المؤتلف (مراجعة)

يتم إنتاج جزيئات الحمض النووي المؤتلف بواسطة.
1) قطع الحمض النووي من مصدرين مختلفين باستخدام نوكليازات مقيدة (إنزيمات تقييدية) ،
2) خلط الشظايا معًا للسماح لأطراف الشظايا بالتفاعل و
3) ربط الأجزاء مع DNA ligase.

عادةً ما يتضمن استنساخ أجزاء معينة من الحمض النووي:
1) إدخال الحمض النووي في ناقل (ناقل مؤتلف)
2) إدخال ناقلات المؤتلف في الخلايا (عادة بكتريا قولونية)
3) تضخيم ناقلات المؤتلف في الخلايا
4) اختيار الخلايا التي تحمل الناقل المؤتلف.
5) تحديد استنساخ المؤتلف الصحيح.

غالبًا ما يتم استخدام نهج "البندقية" لإنتاج الحيوانات المستنسخة.
وهذا يعني أنه بدلاً من البدء بجزء محدد معروف من الحمض النووي ، فإن "كل" الحمض النووي من المصدر (مثل القطع العشوائية نسبيًا يتم استنساخه في ناقل) لينتج عنه مكتبة من الحيوانات المستنسخة.
إذا كان مصدر الحمض النووي هو جينوم الكائن الحي ، فسيتم الإشارة إلى المكتبة على أنها مكتبة جينومية.

لفحص الجينات المعبر عنها لكائن حي ، يمكن "تحويل" الرنا المرسال إلى مكتبة DNA تكميلية (cDNA) من خلال استخدام إنزيم النسخ العكسي للإنزيم.
يتم تصنيع (كدنا) عن طريق صلب الاشعال بولي- تي إلى ذيول بولي- أ من الرنا المرسال المعزول وتوليف ssDNA من قالب مرنا مع ترانسسيبتيز عكسي.
يتم تحلل الحمض النووي الريبي (RNA) ويولد DNA polyermerase الشريط الثاني لتكوين dsDNA.
ثم يتم إدخال (كدنا) في ناقل ونشر على النحو الوارد أعلاه.
مع تحسن التقنيات ، يمكن استنساخ أجزاء أكبر من الحمض النووي كقطعة مستمرة في نواقل متخصصة مثل الكوسميدات والكروموسومات الاصطناعية الخميرة (YACs).

مزايا:
1) تسمح لنا تقنية إعادة التركيب بإنتاج كميات كبيرة من البروتينات المهمة طبيًا بما في ذلك الأنسولين (السكري) وعوامل تخثر الدم (الهيموفيليا) وهرمون النمو (التقزم) ومنشط البلازمينوجين النسيجي (علاج جلطات الدم) ، بالإضافة إلى المزيد.
2) تعتمد الهندسة الوراثية للمحاصيل النباتية على بلازميد Ti لدمج جزء من الحمض النووي موضع الاهتمام في الحمض النووي الصبغي للخلية النباتية.
مع التكاثر ، يصبح الحمض النووي T المؤتلف مندمجًا بشكل ثابت في جينوم كل خلية في النبات.
3) لنمذجة الأمراض البشرية ، يتم إنتاج الفئران التي تحتوي على جينات معينة معطلة (الفئران المنكوبة) من خلال إعادة التركيب في الخلايا الجذعية الجنينية متبوعًا بتوليد الفئران المعدلة وراثيًا.
4) العلاج الجيني ، عندما يعالج المريض الذي تسبب في مرضه عن نسخ معيبة من الجين بنسخة وظيفية من ذلك الجين.
إحدى الآليات المستخدمة لتنفيذ العلاج الجيني هي إزالة خلايا معينة من المريض أولاً ، وإدخال الجين في المختبر ثم تعيد الخلايا إلى المريض.
قد يوفر تطبيق علم إعادة التركيب الجيني الأساس للعديد من التطورات المهمة في العلوم.


تم دعم هذا العمل بمنح من البرنامج الوطني للبحث والتطوير في الصين (2018YFA0900100) ، وجمعية تشجيع ابتكار الشباب التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم (2018396) ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (31725002 ، و 31800069 ، و 31800082) ، مفتاح Shenzhen مختبر الجينوم التركيبي (ZDSYS201802061806209) ، برنامج Shenzhen للعلوم والتكنولوجيا (KQTD20180413181837372) ، مختبر مقاطعة قوانغدونغ الرئيسي لعلم الجينوم الاصطناعي (2019B030301006) ، ومكتب التعاون الدولي ، الأكاديمية الصينية للعلوم (172644KYSB20180022). هذا العمل مدعوم أيضًا من قبل BBSRC Grant (R121730) ومؤسسة فولكس فاجن "الحياة؟ مبادرة "منحة (المرجع 94771) لكل من YC.

Zhouqing Luo و Kang Yu مؤلفان مشاركان.

الانتماءات

مختبر CAS الرئيسي لبيولوجيا الهندسة الكمية ، ومختبر مقاطعة قوانغدونغ الرئيسي لعلم الجينوم الاصطناعي ومختبر Shenzhen الرئيسي لعلم الجينوم الاصطناعي ، ومعهد Shenzhen للبيولوجيا الاصطناعية ، ومعاهد Shenzhen للتكنولوجيا المتقدمة ، والأكاديمية الصينية للعلوم ، وشنتشن ، 518055 ، الصين

Zhouqing Luo و Kang Yu و Yuan Fang و Shijun Zhao و Zhenzhen Liang و Shuangying Jiang و Yizhi Cai و amp Junbiao Dai

المختبر الرئيسي لعلم الوراثة وابتكار الأصول الوراثية لأشجار الغابات الاستوائية الخاصة ونباتات الزينة ، وزارة التعليم / مختبر هاينان الرئيسي لبيولوجيا الأصول الوراثية لنباتات الزينة الاستوائية ، كلية الغابات ، جامعة هاينان ، هايكو ، 570228 ، الصين

Shangqian Xie & amp Meiwei Luan

معهد مانشستر للتقنية الحيوية ، جامعة مانشستر ، 131 برينسس ستريت ، مانشستر ، إم 1 7 دي إن ، المملكة المتحدة

ماركو مونتي ودانييل شندلر وأمبير ييجي كاي

العنوان الحالي: قسم الكيمياء الحيوية والأيض الاصطناعي ، معهد ماكس بلانك لعلم الأحياء الدقيقة الأرضية ، 35043 ، ماربورغ ، ألمانيا

مختبر الدولة الرئيسي لطب العيون ، مركز تشونغشان لطب العيون ، جامعة صن يات صن ، قوانغتشو ، 510060 ، الصين


شاهد الفيديو: الجينوم البشري - التعريف (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Xuthus

    بالفعل وكما لم أدرك من قبل

  2. Kildare

    أعتذر ولكن في رأيي أنت تعترف بالخطأ. يمكنني الدفاع عن موقفي.

  3. Skete

    افعل شيئًا جادًا

  4. Howahkan

    لا أريد تطوير هذا الموضوع.

  5. Yuroch

    انت على حق تماما. هناك شيء فيه أيضًا بالنسبة لي يبدو فكرة جيدة. أنا أتفق معك.

  6. Tonris

    يمكنني الدفاع عن موقفي. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سنتحدث.



اكتب رسالة