1. Предмет и задачи курса, связь с другими дисциплинами

Молекулярная генетика- это подраздел генетики, который изучат закономерности генетических признаков на молекулярном уровне .

Наследственность явл важным свойствам организма.Она обеспечивает сохранность в анатомическом, физиологитческом, психологическом особ в реальн поколен.

Передача генетической информации происходит благодаря работе в клетках особых молекул, часть из них сохраняет ген запись с последующей передачей от родительских форм потомкам, а часть реализует генет.программу на протяжении жизни. Открыть молекулы изучить их стр-ру, работу позволили исследование химизма клеток

М. г. выделилась в самостоятельное направление в 40-х гг. 20 в. в связи с внедрением в биологию новых физических и химических методов (рентгеноструктурный анализ, хроматография, электрофорез, высокоскоростное центрифугирование, электронная микроскопия, использование радиоактивных изотопов и т. д.), что позволило точнее, изучать строение и функции отдельных компонентов клетки и всю клетку как единую систему.

МГ тесно взаимосвязана с молекулярной биологией, генетикой. МБ- открыла химическую природу вещества наследственности, показала физико-химические предпосылки хранения в клетке информации и точного копирования её для передачи в ряду поколений.

С биохимией – использование методов биохимии в молекулярной и биохимической генетике; использование результатов генетики (последствия мутаций и т.д.) для объяснения биохим.процессов.

Так же связана с такими науками как физика,математикой и информатикой (передача наследственной информации, моделирование, расшифровка генома), философией (генетика предоставила убедит.доказательства в пользу эволюции живого).

2. Значение исследований генетических процессов для различных отраслей человеческой деятельности

Успех достигнут в секвенировании генома в патоген организмов и переносчиков заболеваний.Это представляет интерес для профилактики лечения, диогностики заболеваний. Уже секвенировано около 30 геномов микроорганизмов. Изучены практически все геномы вирусов и почти все белок-кодирующие районы геномов прокариот. Расшифровка вирусных геномов, значение механизмов инфецирования, репликации, формирование новых вирусных частиц позволяет проектировать антивирусные лекарства, разрушающие вирусный геном. Широкое использование ПЦР для идентификации орагизмов. Например ПЦР позволяет отслеживать и оценивать активность инфекционного процесса до и по ходу олечения вирусного гепатита С.

3. Выделение днк и рнк

Этапы выделения ДНК и РНК

1.Разрушение клеток.

2.Отделение нуклеиновых кислот от белков, полисахаридов и др. соединений.

3.Осаждение нуклеиновых кислот.

4.Анализ чистоты препарата.

В зависимости от организма выделяют ДНК используя различные методы разрушения клеток:

1.Для разрушения клеток бактерий используют химические вещества, разрушающие клеточную стенку бактерий – лизоцим, ультразвук, гомогенизация и др. Для лизиса клеток и денатурации белков часто используется детергент додецилсульфат натрия.

2.Разрушение клеток животных и человека: пользуют протеиназами.

3.Для разрушения клеточных стенок растений – ферменты, разрушающие целлюлозу, замораживание в жидком азоте и последующее механическое разрушение клеток и др. используют обработку хелатирующими агентами, подавляющих действие клеточных нуклеаз за счѐт связывания двухвалентных катионов.

2. Отделение нуклеиновых кислот от белков осуществляют :

- осуществляют с помощью фенола и хлороформа (белки переходят в фазу растворителя). смесь водонасыщенного фенола с хлороформом 1:1, а не кристаллическое вещество. В смеси с хлороформом фенол работает эффективнее, а изоамиловый спирт гасит пенообразование.

белки разрушают протеиназами, например, протеиназой К;

-центрифугированием для удаления денатурированных белков и фрагментов клеточных органелл.

Ряд современных методов предусматривает( осаждение ДНК на гранулах силикагеля добавл гуанидинтиоцианат).

3.Оставшиеся НК в водном растворе осаждают раствор этанолом и после центрифугирования растворяют осадок в буферном р-ре.

4. Для оценки чистоты препарата ДНК, проводят измерения оптической плотности раствора при длинах волн 260, 280 и 235 нм, т.е. на максимумах поглощения растворов ДНК, белков и полисахаридов. Значение соотношения А260/280 для чистой ДНК д.б. больше 1,8. Значение А260/235 должно быть больше, чем 2,2.

4. Геномная революция 1990-х гг. Вклад К. Вентера в развитие геномных исследований

В 1953 году Крик и Уотсон открыли двойную спираль ДНК, что дало толчок к полувековому развитию молекулярной биологии, завершившуюся осуществлением проекта «Геном человека».

Крейг Вентер был президентом компании Celera Genomics, занимавшейся параллельной коммерческой версией проекта «Геном человека». В этой компании в 1999 году использовался метод дробовика(используемый для секвенирования длинных участков ДНК. Суть метода состоит в получении случайной выборки клонированных фрагментов ДНК данного организма, на основе которых может быть составлена его геномная библиотека.). Целью проекта было создание генетических баз данных и их коммерческое использование. Вентер был вынужден раскрыть генетические данные и включить их в проект «Геном Человека». Несмотря на различие мотиваций и конкуренцию Ветер и Коллинз вместе обьявили, в июне 2000 года о «первой сборке генома человека». это была первая реконструкция полного генома человека, выполненная методом беспорядочной стрельбы. В феврале 2001 был опубликован первый предварительный набросок генома человека. (Изучение генома началось в 80-х годах. В последствии была создана Международная организация по изучению генома человека HUGO (Human Genome Organization)). Изучением генома занимабтся ученые США, Японии, ряда стран Европы, России и др.)

Цели проекта:

1.Идентефикация 20тыс-25тыс генов ДНК

2.Определение последовательности 3 млрд.пар химических оснований, составляющих ДНК человека, и сохранение этой информации в базе данных

3.Усрвершенствование приборов для анализа данных

4.Внедрение новейших технологий в область частного использования

5.Исследование этических, правовых и социальных вопросов, возникающих при расшифровке генома.

Проект состоит из 5 основных этапов:

1.Составление карты, на которой помечены гены, отстоящие друг от друга не более,чем на 2млн оснований с разрешением 2МБ(Мегабаза)

2.Завершение физич.карт каждой хромосомы с разрешением 0,1 Мб.

3.Получение карты всего генома в виде набора описанных по отдельности клонов.

4.К 2004г. полное секвенирование ДНК

5.Нанесение на карту с разрешением в 1 основание всех генов человека.

В ходе проекта создают три типа карт хромосом: генетические, физические и секвенсовые.