EWOLUCJA GENOMÓW. Bioinformatyka, wykład 6 (22.XI.2010) krzysztof_pawlowski@sggw.pl



Podobne dokumenty
EWOLUCJA GENOMÓW. Bioinformatyka, wykład 4 (28.X.2008)

PODSTAWY BIOINFORMATYKI

EWOLUCJA GENOMÓW. Bioinformatyka, wykład 7 (29.XI.2010) krzysztof_pawlowski@sggw.pl

GENOMIKA. MAPOWANIE GENOMÓW MAPY GENOMICZNE

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU KSZTAŁT BIAŁEK.

Filogenetyka. Dr inż. Magdalena Święcicka, dr hab. Marcin Filipecki. Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, SGGW

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

46 i 47. Wstęp do chemii -aminokwasów

(13) B1 PL B1. Hoechst Aktiengesellschaft, Frankfurt nad Menem, DE. Gugała Barbara, PATPOL Spółka z o. o.

21. Wstęp do chemii a-aminokwasów

Przegląd budowy i funkcji białek

WPROWADZENIE DO GENETYKI MOLEKULARNEJ

WPROWADZENIE DO GENETYKI MOLEKULARNEJ

Informacje. W sprawach organizacyjnych Slajdy z wykładów

MACIERZE MUTACYJNE W ANALIZIE GENOMÓW czy możliwa jest rekonstrukcja filogenetyczna? Aleksandra Nowicka

Filogenetyka. Dr Marek D. Koter, dr hab. Marcin Filipecki. Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, SGGW

spektroskopia elektronowa (UV-vis)

PL B1. MIĘDZYNARODOWY INSTYTUT BIOLOGII MOLEKULARNEJ I KOMÓRKOWEJ W WARSZAWIE, Warszawa, PL BUP 07/06. GRZEGORZ KUDŁA, Zielonka, PL

Numer pytania Numer pytania

Bioinformatyka Laboratorium, 30h. Michał Bereta

IZOMERIA Izomery - związki o takim samym składzie lecz różniące się budową

Ekologia molekularna. wykład 1

WALIDACJA TECHNIKI PCR dr inż. Krystyna Pappelbaum WSSE Bydgoszcz

PL B1. SANOFI-AVENTIS DEUTSCHLAND GmbH, Frankfurt nad Menem,DE ,DE, BUP 26/

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z BIOLOGII

Bioinformatyka Laboratorium, 30h. Michał Bereta

Nowa metoda obliczeniowa porównywania sekwencji białek

Geny i działania na nich

REPLIKACJA DNA REPLIKACJA DNA CYKL ŻYCIOWY KOMÓRKI

Bioinformatyka. z sylabusu... (wykład monograficzny) wykład 1. E. Banachowicz. Wykład monograficzny Bioinformatyka.

Budowa aminokwasów i białek

Bioinformatyka VI. Przetwarzanie wielkich zbiorów danych

października 2013: Elementarz biologii molekularnej. Wykład nr 2 BIOINFORMATYKA rok II

Bioinformatyka Laboratorium, 30h. Michał Bereta

(21) Numer zgłoszenia: (54)Sposób wytwarzania zasadniczo czystej nitrylazy bakteryjnej

RZECZPOSPOLITA ( 12) OPIS PATENTOWY (19) PL (18) POLSKA (13) B1. (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/CA94/00144

WYKŁAD 4: MOLEKULARNE MECHANIZMY BIOSYNTEZY BIAŁEK. Prof. dr hab. n. med. Małgorzata Milkiewicz Zakład Biologii Medycznej.

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

1. Na podanej sekwencji przeprowadź proces replikacji, oraz do obu nici proces transkrypcji i translacji, podaj zapis antykodonów.

Włodzimierz Zagórski ROLA MITOCHONDRIALNEJ SYNTEZY LEUCYKLO-TRNA W SKŁADANIU GENOWYM

BUDOWA I FUNKCJA GENOMU LUDZKIEGO

MUTACJE GENOWE- SUBSTYTUCJE MUTACJE GENOWE- INSERCJE I DELECJE PRZYCZYNY POWSTAWANIA MUTACJI

Genomika Badanie genomu czyli bazy genetycznej organizmu Badanie oddziaływań genom-środowisko W oparciu o nowoczesne narzędzia badawcze

Program Wieloletni Sprawozdanie za okres r.

Chemiczne składniki komórek

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCTA/S94/11837

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (72) (74)

ĆWICZENIE I BADANIE WRAŻLIWOŚCI BAKTERII NA ANTYBIOTYKI I CHEMIOTERAPEUTYKI

Związki biologicznie aktywne

Transformacja pośrednia składa się z trzech etapów:

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Biologia medyczna II, materiały dla studentów kierunku lekarskiego

Algorytmy kombinatoryczne w bioinformatyce

Metody analizy genomu

ZRÓŻNICOW ANIE GENETYCZNE SZCZEPÓW DROŻDŻY FERM ENTUJĄCYCH KSYLOZĘ

DNA superhelikalny eukariota DNA kolisty bakterie plazmidy mitochondria DNA liniowy wirusy otrzymywany in vitro

Plan wykładów z genetyki ogólnej

MUTACJE GENOWE- SUBSTYTUCJE MUTACJE GENOWE- INSERCJE I DELECJE

Bioinformatyka. Formaty danych - GenBank

Mitochondrialna Ewa;

WARUNKI ZALICZENIA PRZEDMIOTU- 5 ECTS

mikrosatelitarne, minisatelitarne i polimorfizm liczby kopii

Ćwiczenie nr 7. Aminokwasy i peptydy. Repetytorium. Repetytorium

Bioinformatyka. z sylabusu...

Konspekt do zajęć z przedmiotu Genetyka dla kierunku Położnictwo dr Anna Skorczyk-Werner Katedra i Zakład Genetyki Medycznej

Informacje dotyczące pracy kontrolnej

Sekcja I: Instytucja zamawiająca/podmiot zamawiający

Translacja i proteom komórki

PODSTAWY BIOINFORMATYKI 11 BAZA DANYCH HAPMAP

Analizy wielkoskalowe w badaniach chromatyny

Budowa i funkcje białek

Synteza Białek - Proces Translacji. Dr hab. Marta Koblowska, prof. UW Pracownia Analiz Mikromacierzy UW/IBB PAN Zakład Biologii Systemów UW

Wykład 9: HUMAN GENOME PROJECT HUMAN GENOME PROJECT

Arkusz zawiera informacje prawnie chronione do momentu rozpoczęcia egzaminu.

ETYKIETA. Fitmax Easy GainMass proszek

Wykład: HUMAN GENOME PROJECT HUMAN GENOME PROJECT

Napisz, który z przedstawionych schematycznie rodzajów replikacji (A, B czy C) ilustruje replikację semikonserwatywną. Wyjaśnij, na czym polega ten

AMINO MAX kaps - Trec Nutrition

ĆWICZENIE 1 i 2 Modyfikacja geu wołowej beta-laktoglobuliny przy użyciu metody Overlap Extension PCR (wydłużania nakładających się odcinków)

Historia informacji genetycznej. Jak ewolucja tworzy nową informację (z ma ą dygresją).

FILOGENETYKA. Bioinformatyka, wykład. 8 c.d. 0)

MUTACJE GENOWE- SUBSTYTUCJE. MUTACJE spontaniczne indukowane. germinalne somatyczne. genomowe chromosomowe genowe.

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

protos (gr.) pierwszy protein/proteins (ang.)

1 porcji (30 % RDA 100 g odżywcza* Wartość energetyczna kj / 384 kcal

Podstawy genetyki. Genetyka to dział biologii, analizujący problemy związane z dziedziczeniem cech i zmiennością organizmów.

prof. dr hab. inż. Marta Kasprzak Instytut Informatyki, Politechnika Poznańska Poznawanie sekwencji genomowej

Metody badania polimorfizmu/mutacji DNA. Aleksandra Sałagacka Pracownia Diagnostyki Molekularnej i Farmakogenomiki Uniwersytet Medyczny w Łodzi

Zmienność organizmów żywych

(12) OPIS PATENTOWY (19)PL. (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/FR94/00542

Test kwalifikacyjny Lifescience dla licealistów 2015

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Mapowanie genów cz owieka. podstawy

Analiza sprzężeń u człowieka. Podstawy

Skrypt Bioinformatyka DRAFT Strona 67

Badanie doboru naturalnego na poziomie molekularnym

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: EIB BN-s Punkty ECTS: 3. Kierunek: Inżynieria Biomedyczna Specjalność: Bionanotechnologie

Transkrypt:

EWOLUCJA GENOMÓW Bioinformatyka, wykład 6 (22.XI.2010) krzysztof_pawlowski@sggw.pl

Wykład 6 spis treści genomika mapowanie genomów początki ewolucji świat RNA świat wirusów (?) ewolucja genomów

GENOMIKA badanie struktury i funkcjonowania genomów GENOMIKA STRUKTURALNA MAPOWANIE GENOMU: Mapy II genetyczne znaczenie: Mapy =proteomika fizyczne strukturalna SEKWENCJONOWANIE GENOMIKA GENOMIKA PORÓWNAWCZA Ewolucja genomów Ewolucja genów Structural genomics Comparative genomics Functional genomics Biologia molekularna & bioinformatyka GENOMIKA FUNKCJONALNA Transkryptomika Regulacja transkrypcji Proteomika

Mapy genomowe MAPY GENETYCZNE powstają w oparciu o analizę częstości rekombinacji między badanymi markerami pokazują rozmieszczenie markerów na chromosomie oraz odległości genetyczne między nimi jednostka: 1cM = 1% rekombinacji (1 crossing over na 100 mejoz) u ludzi to ok.0,7 1 Mb MAPY FIZYCZNE powstają poprzez bezpośrednią lokalizację, technikami biologii molekularnej, badanej sekwencji DNA w genomie jednostka: pary zasad pz (ang. bp, kbp)

Mapa genomu graficzna prezentacja położenia markerów/genów na chromosomie MAPY GENETYCZNE MAPY FIZYCZNE cm bp

Marker genetyczny polimorficzna sekwencja DNA (specyficzna) z jednego miejsca na chromosomie, używana do mapowania genetycznego, może być związana z fenotypem. Jest to podstawowe narzędzie genetyka Marker genetyczny klasa I (markery fenotypowe) są to geny kodujące cechy jakościowe organizmu np. antygeny erytrocytarne, antygeny głównego układu zgodności tkankowej (Major Histocompatibility Complex - MHC). markery tej klasy indentyfikowane są metodami serologicznymi lub metodami elektroforetycznymi. klasa II (markery DNA) są to sekwencje DNA, niekoniecznie kodujące, np. RFLP, SSLP, SNP markery takie jako markery genetycze muszą mieć przynajmniej dwie alleliczne formy. markery tego typu identyfikowane są przy użyciu technik analizy molekularnej.

Częstość rekombinacji Ten sam chromosom Różne chromosomy Częstość CROSSING-OVER Bardzo blisko Blisko Daleko Rzadko Kilka Często Często Sprzężenie TAK TAK NIE NIE θ 0% 1-4% 50% 50% From: TISSUE ENGINEERING & HUMAN GENETICS LABORATORY

Markery genetyczne cd. RFLPs (Restriction Fragment Lenght Polymorphisms) -- polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych Miejsce cięcia enzymu restrykcyjnego HindIII.

Markery genetyczne cd. SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) polimorfizm pojedynczych nukleotydów Genom ludzki: 37,8 mln SNPs dbsnp @ NCBI Analiza SNP umożliwia wykrycie polimorfizmu pojedynczego nukleotydu w obrębie badanej sekwencji. Klasycznie polega to na amplifikacji określonego fragmentu genomu w reakcji PCR i sekwencjonowaniu uzyskanego produktu. Zaletą tej techniki jest wysoka wydajność identyfikacji polimorfizmu w obrębie badanej sekwencji, wadą jest wysoki koszt analizy.

Początki ewolucji H 2 O, CO, CO 2, N 2, H 2 S and H 2 Pierwotna zupa prostych związków organicznych pierwotny skład atmosfery ziemskiej

Experiment by Miller: 1953: Eksperyment Ureya-Millera

Początek życia Ok. 14 miliardów lat temu Wielki Wybuch (Big Bang) LUCA Last Universal Common Ancestor?

Hipoteza świata RNA oryginalny gen rybonukleotydy krótkie polimery RNA komplementarne łańcuchy RNA komplementarne łańcuchy RNA traktowane jako matryca do robienia kopii oryginalnego genu Carl Woese, 1967. Walter Gilbert,1986

Świat RNA/DNA

Monowarstwa micele dwuwarstwa pęcherzyki z dwuwarstwy

Chemical Prebiological Biological Organisms Biopolymers Probionts Polymers with the higher degree of organization Primitive Probionts Oligo/polymers with low degree of organization Free olygomers and polymers Prebiological selection Prebiological selection Non-specific self assembly

Major transitions in early evolution Hipoteza! Pre-LUCA diversity

Rola wirusów. Hipoteza Forterre a

Świat wirusów. Hipoteza Koonina

Powstanie eukariontów Geny informacyjne z archeonów Geny operacyjne z bakterii

Powstanie eukariontów Geny informacyjne z archeonów Geny operacyjne z bakterii

Początki kodowania białek

1-sza pozycja w kodonie 2-ga pozycja w kodonie T C A G TTT Phe TTC Phe TCT Ser TCC Ser TAT Tyr TAC Tyr TGT Cys TGC Cys T TTA Leu TTG Leu TCA Ser TCG Ser TAA Ochre stop TAGAmber stop TGA Opal stop TGG Trp C CTT Leu CTC Leu CTA Leu CTG Leu CCT Pro CCC Pro CCA Pro CCG Pro CAT His CAC His CAA Gln CAG Gln CGT Arg CGC Arg CGA Arg CGG Arg ATT Ile ATC Ile ACT Thr ACC Thr AAT Asn AAC Asn AGT Ser AGC Ser A ATA Ile ATG Met ACA Thr ACG Thr AAA Lys AAG Lys AGA Arg AGG Arg GTT Val GTC Val GCT Ala GCC Ala GAT Asp GAC Asp GGT Gly GGC Gly G GTA Val GTG Val GCA Ala GCG Ala GAA Glu GAG Glu GGA Gly GGG Gly KOD GENETYCZNY A/Ala alanina C/Cys cysteina D/Asp kwas asparaginowy E/Glu kwas glutaminowy F/Phe fenyloalanina G/Ala glicyna H/His histydyna I/Ile izoleucyna K/Lys lizyna L/Leu leucyna M/Met metionina N/Asn asparagina P/Pro prolina Q/Gln glutamina R/Arg arginina S/Ser seryna T/Thr treonina V/Val walina W/Trp tryptofan Y/Tyr tyrozyna

Własności kodu genetycznego TRÓJKOWY NIEZACHODZĄCY A G A C G A C U U a 1 a 2 a 3 A G A C G A C U U A B a 3 a 4 a 5 a 6 a 7 C A G A C G A C U U a 4 a 3 a 2 a 1 a 1 a 2

Własności kodu genetycznego TRÓJKOWY NIEZACHODZĄCY BEZPRZECINKOWY JEDNOZNACZNY KOLINEARNY pierwsza trójka druga trójka trzecia trójka czwarta trójka G A A G A C C U U G A G kolejność trójek w mrna Glu Asp Leu Glu kolejność aminokwasów w białku pierwszy amin. drugi amin. trzeci amin. czwarty amin.

Własności kodu genetycznego. UNIWERSALNY ZDEGENEROWANY Trójka ABC Trójka ABA Trójka CBC Trójka CBA Trójka Trójka AAA AAC Amin1 Amin2 Amin3 Am4 Am5 Amin3 NIEPRAWDA!!

Odstępstwa od kodu genetycznego kodon Uniwersalny kod Mitochondria ssacze Mitochondria drożdżowe Mitochondria Drosophila Mitochondria Aspergillus TGA STOP tryptofan tryptofan tryptofan tryptofan AGA arginina STOP arginina seryna arginina AGG ATA izoleucyna metionina metionina metionina izoleucyna CTN leucyna leucyna treonina leucyna leucyna

Ewolucja genomów Mutacje Duplikacje genów Rearanżacje genów Utrata genów Rearanżacje chromosomalne Duplikacje genomów... Poziomy transfer genów

Powstawanie nowych genów. Mutacje punktowe typu missense (nonsynonymous ) AUG CCU CAA UUG UAG met pro gln leu STOP Mutacje punktowe typu frameshift mutacja AUG CCC UCA AUU GUA met pro ser ile val AUG CAU CAA UUG UAG met his gln leu STOP X

duplikacje genów lub ich fragmentów nierówny crossing-over X1 X2 X1 X2 nierównomierna wymiana fragmentów między siostrzanymi chromatydami duplikacja podczas replikacji widełki replikacyjne

rearanżacja istniejących genów duplikacja domen Domena A Domena B Domena C A B C Duplikacja segmentu genowego B Domena A Domena B Domena B Domena C A B B C

przetasowanie domen X1 X2 Domena A Domena B Domena C Domena X Domena Y A B C X Y Przetasowanie domen Domena A Domena B Domena X A B X