22. Генетическая информация

Генетическая информация — это информация о строении белков, закодированная с помощью последовательности нуклеотидов в генах (особых функциональных участках молекул ДНК или РНК).

Генетическая информация определяет:

• морфологическое строение;

• рост, развитие; 

• обмен веществ;

• психический склад;

• предрасположенность к заболеваниям и генетические пороки организма.

Хранение генетической информации:

• у прокариот — в одной кольцевой молекуле ДНК;

• у эукариот — в виде хромосом в ядре.

Передача генетической информации: происходит при размножении клеток, а также при половом и вегетативном размножении эукариотических организмов.

23. Биологические последовательности

Биологические последовательности — это первичная структура биологических макромолекул, а именно белков и ДНК/РНК.

Последовательность ДНК определяет последовательность белка, последовательность белка определяет его пространственную структуру.

Выделяют три типа объектов, которые можно назвать биологической последовательностью:

• Цепочки молекул. Например, один нуклеотид или одна аминокислота.

• Синтаксические представления. Например, строки в биологических базах данных.

• Абстрактные информационные объекты.

Биологические последовательности играют важную роль в исследованиях генетики и биоинформатики. Они изучаются как несущие информацию объекты.

24. Выравнивания последовательностей

Выравнивание последовательностей — это биоинформатический метод, основанный на размещении двух или более последовательностей мономеров ДНК, РНК или белков друг под другом таким образом, чтобы можно было легко увидеть сходные участки в этих последовательностях. 1

Выравнивания делятся на следующие виды:

• Парное выравнивание. 13 Используется для нахождения сходных участков двух последовательностей. 3 Различают глобальное и локальное выравнивание. 1

• Множественное выравнивание. 13 Это выравнивание трёх и более последовательностей. Применяется для нахождения консервативных участков в наборе гомологичных последовательностей. 1

• Структурное выравнивание. Позволяет сравнивать две и более молекулы с известными трёхмерными структурами. 1

Выравнивание важно для эволюционного и филогенетического анализа, поскольку результаты этих анализов основаны на сходстве и различии, обнаруженных между исследуемыми последовательностями. 4

25. Поиск сходных последовательностей в базах данных

Для поиска сходных последовательностей в базах данных используются следующие методы:

• BLAST. Эвристический метод для нахождения локально оптимального соответствия между последовательностью запросов и базой данных с высокой оценкой. Алгоритм основан на статистике выравниваний последовательностей с зазорами и без зазоров.

• PSI-BLAST. Сначала ищет наиболее близкие последовательности, а затем по заданным критериям расширяет круг «друзей» в течении нескольких циклов (итераций).

• Подход «fingerprinting». При сравнении ряда последовательностей находят не один, а несколько мотивов, которые характеризуют сравниваемые последовательности. В данном подходе для выделения семейства берут ряд из них или все обнаруженные мотивы.

Поиск сходства последовательностей помогает биологам определять химическую структуру, биологические функции и эволюционную историю организмов.