
- •Строение и эволюция геномов
- •Генотип – совокупность всех генов организма
- •Отличие понятий геном и генотип
- •Сегодня под геномом понимают прежде всего информационное содержание
- •Сколько генов у разных видов?
- •Первые представления о геномах – это генетические карты организмов
- •Хронология расшифровки геномов
- •Полностью расшифрованы 1154 генома:
- •Геном человека
- •Что есть в геноме?
- •50 kb генома человека
- •Современное определение гена
- •Прокариотический ген
- •Число генов – растет ли оно пропорционально уровню сложности?
- •Число генов и сложность организма
- •Возможное объяснение малой разницы в числе генов
- •Гомологичные гены
- •Мультигенные семейства
- •Как появляются новые гены?
- •Родительский ген
- •Родительский ген
- •Родительский ген
- •Всегда ли после дупликации образуется новый ген?
- •Семейство глобиновых генов человека
- •β-глобиновые гены человека
- •Выход
- •Эволюция генов β-субъединицы гемоглобина
- •Псевдогены
- •Псевдогены в геноме человека
- •Механизм образования псевдогенов через обратную транскрипцию зрелой м-РНК
- •В псевдогены превращаются гены, на которые не действует отбор
- •Цветовое зрение
- •Приматы: дупликация и дивергенция
- •Пример: гены гомеобокса (Hox) дрозофилы – один кластер
- •Позвоночные: 4 кластера генов гомеобокса (Hox)
- •Как появляются новые гены?
- •Прокариотический ген
- •Интроны
- •Интроны и экзоны в генах человека
- •Количество интронов в гене возрастает у эукариот с усложнением организации
- •Зачем нужны интроны?
- •Альтернативный сплайсинг
- •Блочный принцип строения генов: одни и те же экзоны встречаются в разных генах
- •Механизмы обмена экзонами
- •Незаконный кроссинговер
- •Некоторые гены находятся в интронах других генов
- •Гены РНК
- •Типы РНК
- •Скорость эволюции генов
- •Гены меняются с разной скоростью
- •Гомология генов человека с другими видами.
- •Итоги – механизмы эволюции генов
- •Горизонтальный перенос
- •Горизонтальный перенос
- ••Горизонтальный перенос мог быть основным
- •Сусложнением клеточной структуры прокариот и превращением генома в целостную иерархическую систему генов (рост
- •Размеры геномов
- •100 млрд
- •Примеры С-парадокса
- •Примеры С-парадокса
- •Что есть в геноме?
- •50 kb генома человека
- •Человек
- •Плотность генов
- •У высших форм меньше плотность генов
- •в1990 г Археи выделены
- •Геномы прокариот и эукариот
- •Вчем смысл избыточности ДНК?
- •Мобильные элементы (транспозоны)
- •Мобильные элементы – это особый класс ДНК
- •Строение мобильного элемента
- •Механизмы перемещения
- •Ретротранспозоны
- •Как много мобильных элементов в геноме?
- •4 класса транспозонов млекопитающих
- •Зачем нужны мобильные элементы?
- •Ретротранспозоны очень похожи на вирусы
- •Что есть в геноме?
- •Сателлитная ДНК
- •Сателлитная ДНК
- •Есть ли у сателлитной ДНК какие-либо функции?
- •Эволюционная геномика
- •Фанерозой 550
- •Применение метагеномики для построения естественной филогении
- •Молекулярная филогения прокариот
- •Выводы
- •Геномы человека и шимпанзе
- •Геном неандертальца

Строение и эволюция геномов

Генотип – совокупность всех генов организма
Геном – вся ДНК гаплоидного набора хромосом данного биологического вида

Отличие понятий геном и генотип
Описание генома включает в себя всю ДНК – не только гены.
Геном относится к виду – какой набор генов и с какими функциями у него есть, их число и порядок в хромосомах.
Генотип же описывает конкретные аллели данного организма.

Сегодня под геномом понимают прежде всего информационное содержание
этой ДНК, т.е. наследственную программу вида в целом.
Геном – целостная система,
кроме генов, в него входит система управления ими.

Сколько генов у разных видов?
Какие у них функции?
Есть ли в одном геноме гены- родственники?
Зачем нужна ДНК между генами?
Какие изменения в геномах происходят при образовании новых видов? Более крупных таксонов?
Механизмы эволюции генов и геномов

Первые представления о геномах – это генетические карты организмов
Полное же изучение геномов стало возможным благодаря революции в
методах анализа ДНК и
манипулирования с ней сорок лет назад (в 70-80-е годы)

Хронология расшифровки геномов
70е – 80е годы – первые вирусы
1995 – бактерия Hemophilus influenzae (первая клетка)
1996 – дрожжи (первый эукариотический организм)
1997 – бактерия Escherichia coli
1998 – нематода Caenorhabditis elegans (первое
многоклеточное)
1999 – дрозофила
2000 – Arabidopsis thaliana (первое растение)
2000 – человек (первое млекопитающее)
2002 – мышь
2005 – шимпанзе

Полностью расшифрованы 1154 генома:
Археи |
Бактерии |
Эукариоты |
70 |
962 |
122 |
http://www.genomesonline.org/gold.cgi

Геном человека
=
1 000 томов |
5 000 км текста |
||
по 1 000 |
страниц |
||
|
|||
по 3 000 |
букв на странице |
|

Что есть в геноме?
Транскрибируемые последовательности
Гены
Мобильные элементы
Нетранскрибируемые
Сателлитная ДНК
Уникальная некодирующая ДНК

|
|
Длина в н.п. |
Число повторов |
|
|
|
в геноме |
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Гены |
1 – 10 000 |
большинство |
|
|
и более |
уникальны |
||
|
|
|||
Мобильные |
100 – несколько |
до 10 000 раз |
||
элементы |
||||
тысяч |
|
|||
Сателлитная |
1 – 20 |
100 000 раз и |
||
ДНК |
|
более |
||
Уникальная |
– |
уникальна |
||
некодирующая |
||||
|
|
|||
ДНК |
|
|