곤충 게놈을 해독해 보면 이런 사실이 밝혀졌다. 의료 유전학
점프하는 유전자
지난 세기 중반, 미국 연구자 바바라 맥클린톡(Barbara McClintock)은 옥수수에서 독립적으로 염색체 위치를 바꿀 수 있는 놀라운 유전자를 발견했습니다. 이제 그들은 "점핑 유전자" 또는 이식 가능한(이동) 요소라고 불립니다. 이 발견은 이동성 요소가 옥수수 특유의 독특한 현상이라는 점을 고려하여 오랫동안 인식되지 않았습니다. 그러나 McClintock이 1983년에 노벨상을 받은 것은 이 발견으로 인해 이루어졌습니다. 오늘날 점핑 유전자는 연구된 거의 모든 동식물 종에서 발견되었습니다.
점핑 유전자는 어디에서 왔으며 세포에서 어떤 역할을 하며 유용합니까? 유전적으로 건강한 부모와 함께 초파리 가족이 유전자 도약으로 인해 높은 빈도로 돌연변이 자손을 낳거나 심지어 아이가 없을 수도 있는 이유는 무엇입니까? 진화에서 점프 유전자의 역할은 무엇입니까?
세포의 기능을 보장하는 유전자는 특정 순서로 염색체에 위치한다고 말해야합니다. 덕분에 많은 종의 단세포 생물과 다세포 생물에 대한 소위 유전자 지도를 구축할 수 있었습니다. 그러나 유전자 내부보다 유전자 사이에 훨씬 더 많은 유전 물질이 존재합니다! DNA의 이 "밸러스트" 부분이 어떤 역할을 하는지는 완전히 확립되지 않았지만, 스스로 움직일 뿐만 아니라 인접한 DNA 단편도 함께 가져갈 수 있는 이동 요소가 가장 자주 발견되는 곳이 바로 여기입니다.
점핑 유전자는 어디서 오는가? 일부 이동 요소는 바이러스 입자를 형성할 수 있기 때문에(예: 초파리의 집시 이동 요소와 같이) 이들 중 적어도 일부는 바이러스에서 유래한 것으로 가정됩니다. 초파리 melanogaster). 일부 이동 요소는 소위를 통해 게놈에 나타납니다. 수평 이동다른 종에서. 예를 들어, 모바일이라는 것이 확인되었습니다. 뜨내기 노동자-요소(러시아어로 번역하면 부랑자라고 함) 초파리 melanogaster이 종의 게놈에 반복적으로 재도입되었습니다. DNA의 일부 규제 부분에도 자율성과 "방랑" 경향이 있을 수 있다는 버전이 있습니다.
유용한 안정기
반면에 점핑 유전자의 대부분은 이름에도 불구하고 전체 유전 물질의 5분의 1을 차지함에도 불구하고 조용하게 행동합니다. 초파리 melanogaster또는 인간 게놈의 거의 절반.
위에서 언급한 DNA의 중복에는 장점이 있습니다. 즉, 외래 DNA가 게놈에 도입되면 안정기 DNA(수동 이동 요소 포함)가 타격을 입습니다. 중요한 DNA보다 안정기 DNA가 훨씬 많으면 새로운 요소가 유용한 유전자에 통합되어 그 작동을 방해할 가능성이 줄어듭니다.
DNA의 일부 중복성은 문자의 "중복성"과 같은 방식으로 유용합니다. 우리는 "Maria Ivanovna"라고 쓰고 "Marivan"이라고 말합니다. 일부 문자는 필연적으로 손실되지만 의미는 남아 있습니다. 동일한 원리가 단백질-효소 분자의 개별 아미노산의 중요성 수준에서도 적용됩니다. 활성 중심을 형성하는 아미노산의 순서만 엄격하게 보존됩니다. 따라서 다양한 수준에서 중복성은 시스템 강도를 확보하는 일종의 버퍼로 밝혀졌습니다. 이것이 이동성을 잃은 이동 요소가 게놈에 쓸모가 없는 것으로 판명되는 방법입니다. 그들이 말했듯이 "얇은 양에서 적어도 양털 다발"이라고 말하지만 아마도 여기에는 "줄의 모든 인피"라는 또 다른 속담이 더 적합 할 것입니다.
점프할 수 있는 능력을 보유한 이동 요소는 요소 유형, 유전적 배경 및 외부 조건에 따라 세대당 유전자당 10–2–10–5의 빈도로 초파리 염색체를 따라 이동합니다. 이는 세포에 있는 100개의 점프 유전자 중 하나가 다음 세포 분열 후에 위치를 변경할 수 있음을 의미합니다. 결과적으로 여러 세대가 지나면 염색체를 따라 이동하는 요소의 분포가 매우 크게 바뀔 수 있습니다.
초파리 유충 타액선의 폴리텐(다중 가닥) 염색체에 대한 이러한 분포를 연구하는 것이 편리합니다. 이 염색체는 평소보다 몇 배 더 두껍기 때문에 현미경으로 검사하는 것이 크게 단순화됩니다. 그러한 염색체는 어떻게 얻습니까? 타액선 세포에서는 정상적인 세포 분열과 마찬가지로 각 염색체의 DNA가 증식되지만 세포 자체는 분열되지 않습니다. 결과적으로 샘의 세포 수는 변하지 않지만 10-11주기에 걸쳐 수천 개의 동일한 DNA 가닥이 각 염색체에 축적됩니다.
초파리의 점프 유전자가 다른 다세포 유기체보다 더 잘 연구되는 것은 부분적으로 폴리텐 염색체 때문입니다. 이러한 연구 결과, 동일한 초파리 개체군 내에서도 전이 요소의 분포가 동일한 염색체를 가진 두 개체를 찾는 것이 어렵다는 것이 밝혀졌습니다. 초파리의 자발적인 돌연변이 대부분이 이러한 "점퍼"의 움직임에 의해 발생한다고 믿어지는 것은 우연이 아닙니다.
결과는 달라질 수 있습니다..
게놈에 미치는 영향에 따라 활성 이동 요소는 여러 그룹으로 나눌 수 있습니다. 그들 중 일부는 게놈에 매우 중요하고 유용한 기능을 수행합니다. 예를 들어, 텔로미어의초파리의 염색체 말단에 위치한 DNA는 특별한 이동 요소로 구성됩니다. 이 DNA는 매우 중요합니다. DNA가 손실되면 세포 분열 중에 전체 염색체가 손실되어 세포 사멸이 발생합니다.
다른 모바일 요소는 명백한 "해충"입니다. 적어도 그것이 현재로서는 그렇게 간주됩니다. 예를 들어, R2 클래스의 이동 요소는 단백질 합성을 위한 세포 "공장"인 리보솜 단백질 중 하나를 코딩하는 절지동물 유전자에 특이적으로 통합될 수 있습니다. 그러한 장애를 가진 개인은 이러한 단백질을 암호화하는 많은 유전자 중 일부만이 게놈에서 손상되기 때문에 생존할 수 있습니다.
생식 세포를 생산하는 생식 조직에서만 움직이는 이동 요소도 있습니다. 이는 서로 다른 조직에서 동일한 이동 요소가 길이와 기능이 다른 운동에 필요한 효소 단백질 분자를 생성할 수 있다는 사실로 설명됩니다.
후자의 예는 P 요소입니다. 초파리 melanogaster, 이는 불과 100년 전에 다른 초파리 종의 수평 이동을 통해 자연 개체군에 유입되었습니다. 하지만 지금 지구상에는 인구가 거의 없다. 초파리 melanogaster, 여기서 P 요소는 발견되지 않습니다. 대부분의 복사본에 결함이 있으며 거의 모든 곳에서 동일한 버전의 결함이 발견되었습니다. 게놈에서 후자의 역할은 독특합니다. 동료에 대해 "불관용"하고 억압자 역할을 하여 그들의 움직임을 차단합니다. 따라서 "낯선 사람"의 점프로부터 초파리 게놈을 보호하는 것은 부분적으로 자체 파생물에 의해 수행될 수 있습니다.
가장 중요한 것은 올바른 부모를 선택하는 것입니다!
모바일 요소의 점프 대부분은 밸러스트 DNA에서 발생하기 때문에 Drosophila의 모양에 영향을 미치지 않지만 활동이 급격히 증가하는 다른 상황이 있습니다.
놀랍게도 점핑 유전자의 움직임을 유도하는 가장 강력한 요인은 잘못된 부모 선택입니다. 예를 들어, 실험실 모집단에서 암컷을 교배하면 어떻게 되나요? 초파리 melanogaster, P 요소가 없고(그들의 조상이 약 100년 전에 자연에서 포획되었기 때문에) 수컷이 P 요소를 갖고 있습니까? 잡종에서는 이동 요소의 빠른 움직임으로 인해 다양한 유전 질환이 나타날 수 있습니다. 잡종 이형성이라고 불리는 이 현상은 모체 세포질에 전이 요소의 이동을 방해하는 억제인자가 없다는 사실에 의해 발생합니다.
따라서 인구 A의 신랑과 인구 B의 신부가 대가족을 이룰 수 있다면 그 반대가 항상 사실인 것은 아닙니다. 유전적으로 건강한 부모의 가족은 많은 수의 돌연변이 또는 불임 자손을 생산할 수 있으며, 아버지와 어머니의 게놈에 다른 이동 요소 세트가 있는 경우 자녀가 없을 수도 있습니다. 특히 실험이 29°C의 온도에서 수행되면 많은 위반이 나타납니다. 유전적 배경에 중첩된 외부 요인의 영향은 게놈 불일치 효과를 향상시키지만 이러한 요인 자체(전리 방사선 포함)만으로는 가능하지 않습니다. 모바일 요소의 엄청난 움직임을 유발하는 것입니다.
유사한 이벤트 초파리 melanogaster다른 모바일 요소 제품군의 참여로 발생할 수 있습니다.
"모바일" 진화
세포 게놈은 이웃이 공존할 뿐만 아니라 서로 상호 작용하는 일종의 영구 구성원과 임시 구성원의 생태계라고 볼 수 있습니다. 숙주 유전자와 이동 요소의 상호 작용은 아직 잘 알려져 있지 않지만 중요한 유전자가 손상된 경우 유기체의 사망부터 이전에 손상된 기능의 복원에 이르기까지 많은 결과가 제공될 수 있습니다.
점프 유전자 자체가 서로 상호 작용하는 경우가 있습니다. 따라서 이동 요소가 이미 존재하는 요소에 근접하게 침투할 수 없는 경우 면역과 유사한 현상이 알려져 있습니다. 그러나 모든 모바일 요소가 그렇게 섬세한 것은 아닙니다. 예를 들어 P 요소는 쉽게 서로 침투하여 동료 플레이어를 게임에서 몰아낼 수 있습니다.
또한 게놈의 이동 요소 수에는 일종의 자체 조절이 있습니다. 사실 모바일 요소는 서로 상동 영역을 교환할 수 있습니다. 이 프로세스를 재조합. 이러한 상호작용의 결과로 모바일 요소는 방향에 따라 ( 삭제) 또는 확장( 반전) 그들 사이에 위치한 숙주 DNA 조각. 염색체의 중요한 부분이 손실되면 게놈이 죽습니다. 역전이나 작은 결실의 경우 염색체 다양성이 생성되며 이는 진화의 필수 조건으로 간주됩니다.
서로 다른 염색체에 위치한 이동 요소 사이에서 재조합이 발생하면 결과적으로 염색체 재배열이 형성되고, 이는 후속 세포 분열 중에 게놈 불균형을 초래할 수 있습니다. 그리고 불균형한 예산과 마찬가지로 불균형한 게놈은 매우 잘 나누어져 있지 않습니다. 따라서 실패한 게놈의 죽음은 활성 이동 요소가 염색체를 무한정 채우지 못하는 이유 중 하나입니다.
자연스러운 질문이 생깁니다. 모바일 요소가 진화에 얼마나 중요한 역할을 합니까? 첫째, 대략적으로 말하면 대부분의 이동 요소는 필요할 때마다 도입되며, 그 결과 도입되는 유전자의 구조나 조절을 손상시키거나 변경할 수 있습니다. 그런 다음 자연 선택은 실패한 옵션을 거부하고 적응 속성이 있는 성공적인 옵션을 수정합니다.
이동 요소 도입의 결과가 중립적인 것으로 판명되면 이 변종은 개체군에 남아 유전자 구조에 어느 정도 다양성을 제공할 수 있습니다. 이는 불리한 조건에서 유용할 수 있습니다. 이론적으로 이동 요소의 대규모 이동으로 인해 많은 유전자에 동시에 돌연변이가 나타날 수 있으며 이는 생활 조건이 급격하게 변화하는 경우 매우 유용할 수 있습니다.
요약하자면, 게놈에는 이동 가능한 요소가 많이 있으며 서로 다릅니다. 그들은 서로 그리고 숙주 유전자와 상호작용할 수 있습니다. 해를 끼칠 수 있고 대체할 수 없습니다. 이동성 요소의 이동으로 인한 게놈의 불안정성은 개인에게는 비극으로 끝날 수 있지만, 빠르게 변화하는 능력은 개체군이나 종의 생존을 위해 필요한 조건입니다. 덕분에 자연 선택과 그에 따른 진화적 변화의 기초가 되는 다양성이 생성됩니다.
점핑 유전자와 이민자 사이에 비유할 수 있습니다. 일부 이민자나 그 후손은 동등한 시민이 되고, 다른 이민자는 거주 허가를 받고, 법을 준수하지 않는 사람들은 추방되거나 투옥됩니다. 그리고 사람들의 대량 이주로 인해 국가 자체가 빠르게 바뀔 수 있습니다.
문학
Ratner V. A., Vasilyeva L. A. 스트레스 영향에 의한 이동 유전 요소의 전치 유도. 러시아어 바인딩. 2000.
Gvozdev V. A. 진핵생물의 이동 DNA // Soros 교육 저널. 1998. 8호.
) 초파리의 게놈에서 발견됨( 초파리 아나나새) 기생 박테리아 게놈의 완전한 사본 볼바키아.
볼바키아 박테리아는 숙주 세포의 세포질에 서식하며 숙주의 번식, 발달, 심지어 진화까지 세밀하게 조절하는 방법을 배운 것으로 알려져 있습니다. 따라서 종종 "미생물 조작자" 또는 "파리의 제왕"(곤충 세포에 살기 때문에)이라고 불립니다.
이 연구는 JCVI의 Julie Dunning-Hotopp이 일부 Wolbachia 유전자가 Drosophila 유전자와 마치 동일한 게놈의 일부인 것처럼 "협력"하는 방식을 발견하면서 시작되었습니다.
로체스터 대학의 연구원인 마이클 클라크(Michael Clark)가 식민지에 정착했습니다. 초파리 아나나새연구실에서 워렌과 함께 그 비밀이 무엇인지 알아내려고 합니다.
초파리 게놈의 Wolbachia 유전자(로체스터 대학의 그림).
Clarke는 “몇 달 동안 나는 내가 뭔가 잘못되었다고 생각했습니다. 모든 울바키아 유전자를 계속해서 발견했기 때문에 항생제 내성이 생겼다고 생각하기도 했습니다. 몇 달 전 혼자 남겨두었던 휴지를 드디어 꺼냈을 때, 볼바키아 자체는 발견되지 않았습니다.”
이제 Warren과 Clark은 이렇게 큰 DNA 조각을 삽입함으로써 초파리에게 어떤 이점이 있는지 이해하려고 노력하고 있습니다. 아마도 "외부" 유전자가 숙주에게 새로운 능력을 제공할 수도 있을 것입니다.
그래서 Wolbachia 유전자는 숙주의 DNA로 전달됩니다(National Science의 Nicolle Rager Fuller 삽화).
이번 연구 결과는 사이언스 저널에 게재됐다. 저자는 수평적 유전자 전달(관련 없는 종 사이의 유전자 전달)이 이전에 생각했던 것보다 우리 세계에서 박테리아와 다세포 유기체 사이에서 훨씬 더 자주 발생한다고 제안합니다.
볼바키아가 숙주와 함께 수행하는 분자 유전적 조작 메커니즘을 해독하면 인간은 살아있는 유기체와 자연 전체에 영향을 미칠 수 있는 강력하고 새로운 수단을 얻게 될 것입니다.
그러나 모든 곤충이 볼바키아의 나쁜 영향을 받기 쉬운 것은 아닙니다. 예를 들어, 사모아 섬의 나비는 수컷을 보호하는 방법을 “학습”했습니다. 이 박테리아에 감염시키려는 말라리아 모기가 이 박테리아와 싸우는 법을 배울 수 있을지 궁금합니다.
생물학의 전 러시아 테스트 샘플
11학년
작업 수행 지침
이 테스트에는 14개의 작업이 포함됩니다. 생물학 작업을 완료하는 데 1시간 30분(90분)이 할당됩니다.
작업에 대한 답변은 일련의 숫자, 숫자, 단어(문구) 또는 짧은 자유 답변으로, 이를 위해 제공된 공간에 기록됩니다. 틀린 답을 적으면 줄을 그어 지우고 그 옆에 새 답을 적으세요.
과제를 완료할 때 초안을 사용할 수 있습니다. 초안의 항목은 작업을 채점할 때 고려되지 않습니다. 주어진 순서대로 작업을 완료하는 것이 좋습니다. 시간을 절약하려면 즉시 완료할 수 없는 작업을 건너뛰고 다음 작업으로 넘어가세요. 모든 작업을 완료한 후 시간이 남으면 놓친 작업으로 돌아갈 수 있습니다.
완료된 작업에 대해 받는 포인트가 합산됩니다.
가능한 한 많은 작업을 완료하고 가장 많은 점수를 얻으십시오.
전 러시아 테스트 작업 샘플에 대한 설명
샘플 테스트 작업에 익숙해질 때 샘플에 포함된 작업이 전체 러시아어 테스트 작업의 일부로 테스트될 모든 기술 및 콘텐츠 문제를 반영하지는 않는다는 점을 명심해야 합니다. 작업에서 테스트할 수 있는 콘텐츠 요소 및 기술의 전체 목록은 생물학 CD 개발을 위한 졸업생 교육 수준에 대한 콘텐츠 요소 및 요구 사항의 코드화에 나와 있습니다. 샘플 테스트 작업의 목적은 VPR의 구조, 작업 수 및 형식, 복잡성 수준에 대한 아이디어를 제공하는 것입니다.
1. 실험에서 실험자는 아메바가 들어 있는 방울의 일부에 조명을 비췄습니다. 잠시 후 원생동물은 한 방향으로 활발하게 움직이기 시작했습니다.
1.1. 실험은 유기체의 어떤 특성을 보여줍니까?
설명: 살아있는 유기체에는 영양, 호흡, 과민성, 이동성, 배설, 번식, 성장의 7가지 특성이 있습니다(생물이 무생물과 다른 점은 이러한 특성입니다). 아메바는 빛에 반응하여 방울의 밝은 부분에서 어두운 부분으로 이동합니다. 즉, 과민성 속성을 선택합니다.
대답: 과민성.
1.2. 식물에서도 비슷한 현상의 예를 들어보세요.
설명: 여기서는 식물의 반응(과민성 발현)에 대한 모든 예를 작성할 수 있습니다.
대답: 식충 식물의 포획 장치가 닫히거나 태양을 향해 잎이 뒤집히거나 태양 다음 날 해바라기가 움직이거나 풍경(환경) 변화로 인해 줄기가 휘어지는 경우.
2. 숲의 가장자리에는 많은 식물, 동물, 균류, 미생물이 살고 상호 작용합니다. 독사, 독수리, 고슴도치, 태생 도마뱀, 메뚜기가 포함된 그룹을 생각해 보십시오. 작업을 완료하세요.
2.1. 위 그룹에 포함된 사진과 그림에 표시된 개체에 라벨을 붙입니다.
1 - 태생의 도마뱀
2 - 독사
3 - 고슴도치 팀
4 - 일반적인 메뚜기
5 - 독수리
2.2. 먹이사슬에서의 위치에 따라 이들 유기체를 분류합니다. 각 셀에 그룹에 있는 개체 중 하나의 번호나 이름을 적습니다.
먹이 사슬: 고슴도치 - 메뚜기 - 태생 도마뱀 - 독사 - 독수리.
설명: 우리는 생산자(녹색 식물 - 유기 물질 생산자) - 고슴도치, 그 다음 1차 소비자(소비자는 유기 물질을 소비하고 여러 주문을 가짐) - 메뚜기, 태생 도마뱀(2차 소비자)으로 먹이 사슬을 시작합니다. , 바이퍼(3차 소비자), 독수리(4차 소비자).
2.3. 팀의 고슴도치 수 감소가 독수리 수에 어떤 영향을 미치나요? 답을 정당화하십시오.
답: 팀의 고슴도치 수가 감소하면 모든 후속 구성 요소의 수와 궁극적으로 독수리의 수가 감소합니다. 즉 독수리의 수가 감소합니다.
3. 자연의 탄소 순환을 보여주는 그림을 보세요. 물음표로 표시된 물질의 이름을 나타냅니다.
설명: 물음표는 이산화탄소(CO2)를 나타냅니다. CO2는 유기물의 연소, 호흡 및 분해 과정에서 형성되고, 광합성 과정에서 형성되고 물에도 용해되기 때문입니다.
답: 이산화탄소(CO2).
4. 피터는 25개의 시험관에 같은 양의 효소와 그 기질을 섞었습니다. 튜브를 서로 다른 온도에서 동시에 방치하고 반응 속도를 측정했습니다. 실험 결과를 바탕으로 Peter는 그래프를 구성했습니다(x축은 온도(섭씨)를 나타내고 y축은 반응 속도(임의 단위)를 나타냅니다.
온도에 따른 효소 반응 속도의 의존성을 설명합니다.
답: 온도가 30C로 올라가면 반응 속도가 증가한 다음 감소하기 시작합니다. 최적의 온도는 38C입니다.
5. 가장 큰 것부터 시작하여 생물학적 시스템 요소의 종속 순서를 설정합니다.
누락된 요소:
1명
2. 이두근
3. 근육세포
4. 손
5. 아미노산
6. 액틴 단백질
해당하는 일련의 숫자를 적어보세요.
설명: 가장 높은 수준부터 시작하여 요소를 정렬합니다.
인간은 유기체적이다
손 - 오르간
팔뚝 - 직물
근육 세포 - 세포
액틴 단백질 - 분자(단백질은 아미노산으로 구성됨)
아미노산 - 분자
답: 142365.
6. 단백질은 인간과 동물의 신체에서 많은 중요한 기능을 수행합니다. 단백질은 신체에 건축 자재를 제공하고, 생물학적 촉매 또는 조절자 역할을 하며, 움직임을 제공하고, 일부 산소를 운반합니다. 신체에 문제가 발생하지 않도록 하루에 100-120g의 단백질이 필요합니다.
6.1. 테이블 데이터를 사용하여 식단에 빵 20g, 사워 크림 50g, 치즈 15g, 대구 75g이 포함된 경우 저녁 식사 중에 섭취하는 단백질의 양을 계산합니다. 답을 정수로 반올림하세요.
설명: 빵 100g에는 7.8g의 단백질이 포함되어 있고, 빵 20g에는 단백질이 5배 적게 포함되어 있습니다. 1.56g의 사워 크림에는 3g의 단백질이 포함되어 있으며, 50g에는 100g에 2배 적은 단백질이 포함되어 있습니다. 치즈 g - 단백질 20g, 치즈 15g - 3g, 대구 100g - 단백질 17.4g, 대구 75g - 13.05g.
합계: 1.56 + 1.5 + 3 + 13.05 = 19.01(대략 19와 동일)
답: 19
또는
6.1. 한 사람이 120mg의 카페인이 함유된 진한 커피 한 잔을 마셨는데, 카페인은 완전히 흡수되어 혈액과 기타 체액에 고르게 분포되었습니다. 연구 대상자의 체액량은 40리터로 간주할 수 있습니다. 카페인이 2mg/l의 농도에서 작용을 멈추고 그 농도가 시간당 0.23mg씩 감소한다면 카페인 섭취 후 얼마나 오랜 시간(시간 단위)이 사람에게 작용을 멈출지 계산하십시오. 답을 10분의 1로 반올림하세요.
설명: 120mg의 카페인이 40리터의 부피로 인체 전체에 분포되었습니다. 즉, 농도는 3mg/L가 되었습니다. 2 mg/l의 농도에서는 카페인이 작용을 멈춥니다. 즉, 1 mg/l만이 효과적입니다. 시간 수를 알아내려면 1mg/l를 0.23mg(시간당 농도 감소)으로 나누면 4.3시간이 됩니다.
답: 4.3시간.
6.2. 소화 기관의 샘에서 생산되는 효소 중 하나를 말하십시오.
답변: 위벽은 산성 환경에서 단백질을 디펩티드로 분해하는 펩신을 생성합니다. 리파아제는 지질(지방)을 분해합니다. 뉴클레아제는 핵산을 분해합니다. 아밀라아제는 전분을 분해합니다. 말타아제는 말토오스를 포도당으로 분해합니다. 락타아제는 유당을 포도당과 갈락토오스로 분해합니다. 효소 하나를 써야 합니다.
7. 나열된 질병의 원인을 확인하십시오. 표의 해당 셀에 목록에 있는 각 질병의 번호를 적습니다. 테이블 셀에는 여러 숫자를 쓸 수 있습니다.
인간 질병 목록:
1. 혈우병
2. 수두
3. 괴혈병
4. 심근경색
5. 콜레라
설명: CDF에 대한 인간 질병 참조
8. 계보학적 방법은 의학 유전학에서 널리 사용됩니다. 이는 개인의 가계를 수집하고 특정 특성의 유전을 연구하는 데 기반을 두고 있습니다. 그러한 연구에서는 특정 표기법이 사용됩니다. 한 가족의 가계도 일부를 연구하십시오. 그 중 일부는 융합된 귓불을 가지고 있습니다.
제안된 체계를 사용하여 이 특성이 우성인지 열성인지 여부와 성염색체와 관련이 있는지 확인합니다.
설명: 이 특성은 열성입니다. 1세대에서는 전혀 나타나지 않고, 2세대에서는 33%의 어린이에게만 나타나기 때문입니다. 이 특성은 남자아이와 여자아이 모두에게 나타나기 때문에 성별과 관련이 없습니다.
답: 열성, 성 관련이 아닙니다.
9. 블라디미르는 항상 그의 아버지처럼 굵은 머리카락을 갖고 싶어했습니다(주요 특성 (A)). 하지만 그의 머리카락은 어머니의 머리카락처럼 부드러웠습니다. 모발의 질을 기준으로 가족 구성원의 유전형을 결정합니다. 표에 답을 입력하세요.
설명: 부드러운 머리카락은 열성 특성(a)이고, 아들은 어머니처럼 열성 동형접합성(aa)이기 때문에 아버지는 이 특성에 대해 이형접합성입니다. 그건:
R: 아아아아아
G: 아, 아 x 아
F1: Aa - 굵은 머리카락을 가진 어린이의 50%
aa - 부드러운 머리카락을 가진 어린이의 50%.
답변:
| 어머니 | 아버지 | 아들 |
| 아아 | 아아 | 아아 |
10. Ekaterina는 기증자로서 헌혈하기로 결정했습니다. 혈액을 채취했을 때 캐서린은 그룹 III을 가지고 있음이 밝혀졌습니다. 예카테리나는 자신의 어머니가 혈액형 I형이라는 것을 알고 있습니다.
10.1. 캐서린의 아버지는 어떤 혈액형을 가졌을까요?
설명: 표의 데이터에 따르면 Catherine의 아버지는 혈액형 III 또는 IV일 수 있습니다.
답: III 또는 IV.
10.2. 수혈 규칙에 따라 캐서린이 아버지의 헌혈자가 될 수 있는지 결정하십시오.
설명: 혈액형 I형인 Ekaterina는 보편적인 기증자입니다(Rh 인자가 일치할 경우). 즉, 그녀에게서 아버지에게 혈액을 수혈할 수 있습니다.
대답: 아마도요.
11. 그림에 표시된 세포 소기관의 기능은 유기 물질의 산화와 ATP 합성 중 에너지 저장입니다. 이 소기관의 내부 막은 이러한 과정에서 중요한 역할을 합니다.
11.1. 이 소기관의 이름은 무엇입니까?
답변: 그림은 미토콘드리아를 보여줍니다.
11.2. 세포 소기관 내 내부 막의 패킹이 그것이 수행하는 기능과 어떻게 관련되는지 설명하십시오.
대답: 내부 막의 주름 덕분에 소기관의 내부 표면이 증가하고 더 많은 수의 유기 물질이 산화될 수 있을 뿐만 아니라 ATP 합성 효소(생성하는 효소 복합체)에 의해 더 많은 양의 ATP가 생성될 수 있습니다. ATP(주 에너지 분자) 형태의 에너지.
12. mRNA 단편은 다음과 같은 서열을 갖는다:
UGTSGAAUGUUUUGTSUG
이 RNA 분자의 합성을 위한 주형 역할을 한 DNA 부분의 서열과 이 mRNA 단편에 의해 암호화된 단백질의 서열을 결정하십시오. 작업을 완료할 때 상보성 규칙과 유전자 코드 표를 사용하십시오.
테이블 사용 규칙
삼중항의 첫 번째 뉴클레오티드는 왼쪽 수직 행에서 가져옵니다. 두 번째 - 위쪽 가로 행에서, 세 번째 - 오른쪽 세로 행에서. 세 개의 뉴클레오티드 모두에서 나오는 선이 교차하는 곳에 원하는 아미노산이 위치합니다.
설명: 서열을 삼중항(각각 3개의 뉴클레오티드)으로 나눕니다: UGC GAA UGU UUG TsUG. A-T (RNA U에서), G-C를 고려하여 DNA의 해당 뉴클레오티드 서열 (뉴클레오티드의 역 상보 서열)을 작성해 봅시다.
즉, DNA 사슬: ACG CTT ACA AAU GAU.
RNA 서열을 사용하여 해당 아미노산 서열을 찾습니다. 첫 번째 아미노산은 cis이고 그 다음은 glu, cis, leu, leu입니다.
단백질: 시스-글루-시스-레이-레이.
12.3. 토마토 게놈을 해독할 때 DNA 분자 조각에서 티민의 비율이 20%인 것으로 밝혀졌습니다. DNA의 다양한 유형의 질소 염기(G+T = A+C) 사이의 정량적 관계를 설명하는 샤가프의 규칙을 사용하여 이 샘플에서 시토신이 포함된 뉴클레오티드의 양(%)을 계산합니다.
설명: 티민의 양이 20%이면 아데닌의 양도 20%입니다(상보적이므로). 구아닌과 시토신(100 - (20 + 20))이 60%, 즉 각각 30% 남습니다.
답변: 시토신은 30%를 차지합니다.
13. 현대 진화론은 다음 그림과 같이 표현될 수 있다.
대답: 아마도 기린의 조상은 목 길이가 달랐을 것입니다. 그러나 기린은 크게 자라는 녹색 잎에 도달해야 했기 때문에 목이 긴 기린, 즉 가장 적합한 기린만이 살아남았습니다(이 특성은 대대로 이어졌습니다. 인구의 유전적 구성에 변화를 가져왔습니다 ). 따라서 자연선택 과정에서는 목이 가장 긴 개체들만 살아남았고, 목의 길이는 점차 늘어났다.
14. 사진은 3억 7천만~2억 5천만년 전에 살았던 멸종된 목본식물인 코데이트(cordaite)를 보여줍니다.
지질 연대표의 일부를 사용하여 이 유기체가 살았던 시대와 기간을 결정하십시오. 그들의 조상은 어떤 식물이었습니까?
지질연대표
설명: 겉씨식물은 아마도 고생대에 출현했을 것이다. 기간: 페름기, 석탄기(아마도 데본기). 그들은 나무고사리(고생대에 더 원시적인 식물이 번성했고, 중생대에 겉씨식물이 널리 퍼져 번성했습니다)에서 유래했습니다.
시대: 고생대
기간: 페름기, 석탄기, 데본기
가능한 조상: 나무고사리
2 018 러시아 연방 교육 및 과학 감독 서비스
2011년 9월 5일 9시 36분에 Limarev는 다음과 같이 말했습니다.
리마레프 V.N.
인간 게놈을 해독합니다.
L.G. 의 책 일부 푸치코: “인간의 방사선학적 인식”
게놈 해독 문제를 해결하기 위해 수십억 달러의 예산을 들여 국제 프로젝트인 '인간 게놈'이 조직되었습니다.
2000년에는 인간 게놈 지도가 사실상 완성되었습니다. 유전자를 계산하고 식별하여 데이터베이스에 기록했습니다. 이것은 엄청난 양의 정보입니다.
인간 게놈을 디지털 형식으로 기록하려면 약 300테라바이트의 컴퓨터 메모리가 필요합니다. 이는 100기가바이트 용량의 하드 드라이브 3,000개에 해당합니다.
그것은 밝혀졌습니다. 사람은 이전에 생각했던 것처럼 수십만 개가 아니라 3만 개가 넘는 유전자를 가지고 있습니다. 파리에는 초파리가 있는데 그 수가 절반에 불과합니다. 약 13,000이고 쥐의 수는 사람과 거의 같습니다. 해독된 게놈에는 인간 고유의 유전자가 약 1%만 들어 있다. 밝혀진 바와 같이 DNA 나선의 대부분은 유전자가 아니라 유전자가 단순히 암호화되지 않은 소위 "빈 섹션"과 차례로 반복되는 이중 단편, 의미 및 중요성에 의해 점유됩니다. 불분명합니다.
한마디로 유전자는 생명의 구성 요소가 아니라 신체 구성에 따른 청사진의 요소일 뿐이라는 것이 밝혀졌습니다. 유전학이 등장하기 전에 일반적으로 믿어졌던 빌딩 블록은 단백질입니다.
인간 고유의 유전자 중 1%가 인간과 쥐를 구별하는 엄청난 양의 정보를 암호화할 수 없다는 것이 절대적으로 명백해졌습니다. 모든 정보는 어디에 저장되어 있나요? 많은 과학자들에게는 신성한 원리 없이는 인간 본성을 설명하는 것이 불가능하다는 사실을 부인할 수 없습니다. 많은 과학자들은 인체에 대한 기존 생각의 틀 내에서 인간 게놈을 해독하는 것이 원칙적으로 불가능하다고 제안합니다.
세상은 알려지지 않았습니다 - 그것은 알 수 있습니다 (기사에 대한 나의 의견).
1) 다음 부분을 고려하십시오. “신의 원리 없이는 인간의 본성을 설명하는 것이 불가능합니다.”
위에 제시된 정보는 어떤 식으로든 이를 나타내지 않습니다.
게놈은 실제로 이전에 생각했던 것보다 더 복잡한 구조를 가지고 있습니다.
그러나 결국 기사에 언급된 컴퓨터는 메모리 셀로만 구성되지 않습니다.
컴퓨터에는 장기 및 운영 메모리와 정보가 처리되는 프로세서라는 두 가지 메모리가 있습니다. 전자기장은 정보 처리에도 관여합니다. 게놈 정보를 해독하기 위해서는 정보의 저장뿐만 아니라 처리 과정까지 정보가 어떻게 발생하는지 이해하는 것이 필요합니다. 또한 일부 정보는 전자기장을 통해 기록되어 저장된다는 생각도 인정합니다. 그리고 이미 쓴 것처럼 Supreme Mind의 특별 정보 센터에는 사람 외부도 있습니다.
모스 부호의 이진 코드 0 또는 1로 인코딩된 연속 텍스트를 상상해 보세요. 그러나 이 텍스트가 어떤 언어(영어 또는 프랑스어...)로 작성되었는지 모르고 이 연속 텍스트가 단어, 문장으로 구성되어 있다는 사실도 알 수 없습니다. , 단락, 장, 권, 선반, 캐비닛 등
생물학에서도 거의 동일합니다. 여기에 있는 모든 것은 4자리 코드로 인코딩되어 있으며 지금까지 기본 유전자 +-/*의 순서를 해독했지만 언어를 모르므로 이에 따라 단어, 문장, 단락, 장, 권, 선반, 캐비닛 등. 우리에게 해독된 게놈은 여전히 4등급 코드의 견고한 텍스트이며 이를 모두 정면으로 연구하는 것은 거의 불가능합니다.
그러나 특정 기간(개인과 그의 세대 집단, 종, 속 모두)에서 일부 유전자와 그 복합체(단어, 문장, 단락, 장, 책, 선반, 캐비닛 등을 담당)가 있는 것으로 나타났습니다. .) 활성 이고 다른 진화 기간에는 수동적입니다. 이는 다양한 다유전적 특성(진화의 일반 주기 법칙 주제에 표시됨)에 의해 간접적으로 결정됩니다.
현재 유전자를 연구하는 방법은 두 가지뿐입니다. 이는 샘플 내 유전자(DNA)의 합계를 실험실에서 간단히 계산하는 방법과 생성된 단백질 RNA의 양을 계산하는 장치가 있습니다. 생산된 전자칩에 달라붙어그러나 언제든지 엄청난 양의 DNA가 활성화되어 RNA를 통해 수많은 다른 단백질이 생성되기 때문에 "이 국수를 숟가락, 포크, 일본 젓가락으로 분리하는 것은 매우 어렵습니다." 이 수프를 사용하여 원하는 것을 찾으세요. 특정 DNA(DNA 복합체)와 그것이 다유전적 특성에 미치는 영향 사이의 인과관계를 찾아보세요.
나는 다유전적 특성의 정도를 결정하는 DNA, RNA 및 그 단백질의 전체 수프를 분류하는 방법에 대한 간단한 방법을 찾은 것 같습니다.
결과적으로 개인의 진화 순서에 따른 각 다유전적 특성(세대, 종 및 속)은 주기적입니다. 따라서 RNA와 DNA의 활동에서 주기적이어야 하므로 (먼저 찾아야 합니다.) 유전적 세부 사항으로 이동) 다유전적 특성(개인, 세대 집단, 종, 속...)의 측정 변화와 이 기간에 비례하는 RNA, DNA의 해당 활동 사이의 상관 관계입니다.
DNA 구조 발견 50주년을 맞아
A.V. 젤레닌
식물 게놈
A. V. 젤레닌
젤레닌 알렉산더 블라디미로비치- 생물학 박사,
분자생물학연구소 연구소장. V.A. 엥겔하르트 RAS.
인간 게놈 프로그램의 인상적인 성과와 소위 초소형(바이러스), 소형(박테리아, 효모) 및 중형(회충, 초파리) 게놈 해독 작업의 성공으로 인해 다음이 가능해졌습니다. 대규모 및 초대형 식물 게놈에 대한 대규모 연구로 이동합니다. 경제적으로 가장 중요한 식물의 게놈에 대한 상세한 연구의 긴급한 필요성은 1997년 미국에서 열린 식물 게놈학 회의에서 강조되었습니다 [,]. 그 이후로 수년에 걸쳐 이 분야에서는 의심할 여지 없는 성공이 이루어졌습니다. 2000년에는 작은 겨자(Arabidopsis) 게놈의 전체 시퀀싱(모든 핵 DNA의 선형 뉴클레오티드 서열 확립)과 2001년 벼 게놈의 예비(초안) 시퀀싱에 관한 출판물이 발표되었습니다. 대형 및 초대형 식물 게놈(옥수수, 호밀, 밀)의 서열을 분석하는 작업이 반복적으로 보고되었지만 이러한 메시지에는 구체적인 정보가 포함되어 있지 않았으며 오히려 의도를 선언한 것이었습니다.
식물 게놈의 해독은 과학과 실천에 대한 폭넓은 전망을 열어줄 것으로 기대됩니다. 우선, 새로운 유전자의 식별과 유전자 조절 사슬은 생명공학적 접근법을 사용하여 식물 생산성을 크게 높일 것입니다. 번식 및 생산성, 가변성 과정, 불리한 환경 요인에 대한 저항성 및 염색체의 상동 쌍과 같은 식물 유기체의 중요한 기능을 담당하는 유전자의 발견, 분리, 복제 (복제) 및 시퀀싱은 출현과 관련이 있습니다 선택 과정을 개선하기 위한 새로운 기회. 마지막으로, 분리되고 복제된 유전자를 사용하여 근본적으로 새로운 특성을 가진 형질전환 식물을 얻고 유전자 활동 조절 메커니즘을 분석할 수 있습니다.
식물 게놈 연구의 중요성은 지금까지 국소화되고 복제되고 서열화된 식물 유전자의 수가 적고 다양한 추정에 따르면 800~1200개 사이라는 사실로 인해 강조됩니다. 이는 식물 게놈 연구에 비해 10~15배 적습니다. 예를 들어 인간의 경우.
쌀 게놈에 대한 집중적인 연구가 일본과 최근 몇 년간 중국에서 진행되고 있지만, 미국은 식물 게놈에 대한 대규모 연구에서 의심의 여지가 없는 선두 국가로 남아 있습니다. 미국 실험실 외에도 유럽 연구 그룹도 애기장대 게놈을 해독하는 데 적극적으로 참여했습니다. 미국의 명백한 리더십이 유럽 과학자들 사이에 심각한 우려를 불러일으키고 있는데, 유럽 과학자들은 2000년 말 프랑스에서 열린 '포스트게놈 시대의 유전체학에 대한 전망'이라는 의미심장한 회의에서 이를 분명히 밝혔다. 유럽 과학자들에 따르면 농업 식물의 게놈을 연구하고 유전자 변형 식물 형태를 만드는 데 있어 미국 과학의 발전은 그리 멀지 않은 미래(20~50년)에 인구 증가가 인류를 위기에 직면하게 할 것이라고 위협합니다. 일반적인 식량 위기로 인해 유럽 경제와 과학은 미국 기술에 의존하게 될 것입니다. 이와 관련하여 식물 게놈 연구를 위한 프랑스-독일 과학 프로그램(Plantgene)을 만들고 이에 상당한 자금을 투자한다고 발표되었습니다.
분명히 식물 유전체학의 문제는 러시아 과학자, 과학 조직자, 통치 기관의 세심한 관심을 끌 것입니다. 왜냐하면 우리는 과학적 명성뿐만 아니라 국가의 국가 안보에 대해서도 이야기하고 있기 때문입니다. 10~20년 안에 식량은 가장 중요한 전략적 자원이 될 것입니다.
식물 게놈 연구의 어려움
식물 게놈을 연구하는 것은 인간이나 다른 동물의 게놈을 연구하는 것보다 훨씬 더 복잡한 작업입니다. 이는 다음과 같은 상황 때문입니다.
개별 식물종에 대해 수백억, 심지어 수천억 뉴클레오티드 쌍(bp)에 달하는 거대한 게놈 크기: 경제적으로 중요한 주요 식물(벼, 아마, 목화 제외)의 게놈 크기는 인간 게놈에 가깝거나 이를 초과합니다. 여러 번 (표);염색체 게놈 연구다른 식물의 염색체 수의 급격한 변동 - 일부 종에서는 2개에서 다른 종에서는 수백 개까지, 게놈 크기와 염색체 수 사이의 엄격한 상관 관계를 식별하는 것은 불가능합니다.
유사하지만 동일하지는 않은 게놈(동질다수성)을 갖는 풍부한 배수체(세포당 2개 이상의 게놈을 포함)가 형성됩니다.
"무의미한"(비코딩, 즉 유전자를 포함하지 않음) DNA로 식물 게놈(최대 99%)이 극도로 풍부해지며, 이는 서열화된 단편을 공통의 대형 DNA로 결합(올바른 순서로 배열)하는 것을 크게 복잡하게 만듭니다. 크기가 지정된 DNA 영역(contig);
염색체의 형태적, 유전적 및 물리적 매핑이 불완전합니다(초파리, 인간 및 마우스의 게놈과 비교).
인간과 동물 염색체에 일반적으로 사용되는 방법(흐름 분류 및 세포 잡종 사용)을 사용하여 개별 염색체를 순수한 형태로 분리하는 것은 실질적으로 불가능합니다.
혼성화를 이용한 개별 유전자의 염색체 매핑(염색체 상의 위치 결정)의 어려움 현장에서, 식물 게놈의 "중요하지 않은" DNA 함량이 높고 식물 염색체의 구조적 구성의 특성으로 인해;
식물 게놈을 연구하기 위해 인간과 다른 동물의 게놈 서열을 분석하여 얻은 정보를 사용하는 것을 심각하게 복잡하게 만드는 동물과 식물의 진화적 거리
대부분의 식물은 번식 과정이 길어 유전자 분석 속도가 크게 느려집니다.
일반적으로 게놈과 특히 식물에 대한 염색체(세포유전학) 연구는 오랜 역사를 가지고 있습니다. "게놈"이라는 용어는 20세기 1분기, 즉 유전 정보 전달자로서 DNA의 역할이 확립되기 오래 전, 유전자를 포함하는 반수체(단일) 염색체 세트를 나타내기 위해 제안되었습니다.
이전에 연구되지 않은 새로운 유전적 다세포 유기체의 게놈에 대한 설명은 일반적으로 전체 염색체 세트(핵형)에 대한 연구 및 설명으로 시작됩니다. 물론 이것은 식물에도 적용되며 그 중 상당수는 연구를 시작하지도 않았습니다.
이미 염색체 연구가 시작될 때부터 종간 잡종의 감수분열 접합(상동 염색체 통일) 분석을 기반으로 관련 식물 종의 게놈을 비교했습니다. 지난 100년 동안 염색체 분석 능력은 극적으로 확장되었습니다. 요즘에는 식물 게놈을 특성화하기 위해 더 진보된 기술이 사용됩니다. 형태학적 특성을 기반으로 개별 염색체를 식별할 수 있는 소위 차별 염색의 다양한 변형; 이종 교잡 현장에서,특정 유전자를 염색체에 위치시키는 것을 가능하게 하고; 세포 단백질의 생화학적 연구(전기영동 및 면역화학), 그리고 마지막으로 염색체 DNA 분석을 기반으로 한 일련의 방법을 시퀀싱합니다.
쌀. 1.곡물의 핵형: a - 호밀(14개 염색체), b - 듀럼밀(28개 염색체), c - 연밀(42개 염색체), d - 보리(14개 염색체)주로 밀과 호밀 등 곡물의 핵형은 수년 동안 연구되어 왔습니다. 이 식물의 다른 종에서는 염색체 수가 다르지만 항상 7의 배수라는 것이 흥미 롭습니다. 개별 곡물 종은 핵형을 통해 확실하게 식별할 수 있습니다. 예를 들어, 호밀 게놈은 끝 부분에 종종 세그먼트 또는 밴드라고 불리는 강렬한 색상의 이색성 블록이 있는 7쌍의 큰 염색체로 구성됩니다(그림 1a). 밀 게놈에는 이미 14쌍과 21쌍의 염색체가 있으며(그림 1, b, c), 이 염색체 블록의 분포는 호밀 염색체와 동일하지 않습니다. A, B 및 D로 지정된 밀의 개별 게놈도 서로 다릅니다. 염색체 수가 14에서 21로 증가하면 밀의 특성이 급격히 변하며 이는 이름에 반영됩니다. 또는 마카로니, 밀 및 소프트, 또는 빵, 밀. 글루텐 단백질 유전자를 포함하는 D 유전자는 반죽에 소위 발아를 제공하는 연질 밀의 높은 베이킹 특성을 획득하는 역할을 합니다. 빵밀의 선택 개선에 특별한 관심을 기울이는 것이 바로 이 게놈입니다. 또 다른 14염색체 시리얼인 보리(그림 1, d)는 일반적으로 빵을 만드는 데 사용되지 않지만 맥주와 위스키와 같은 일반적인 제품 생산의 주요 원료로 사용됩니다.
밀의 야생 친척인 Aegilops와 같이 가장 중요한 농업 종의 품질을 향상시키는 데 사용되는 일부 야생 식물의 염색체가 집중적으로 연구되고 있습니다. 교배(그림 2)와 선택을 통해 새로운 식물 형태가 생성됩니다. 최근 몇 년 동안 연구 방법이 크게 개선되면서 핵형 특징(주로 작은 염색체 크기)으로 인해 이전에는 염색체 분석에 접근할 수 없었던 식물의 게놈 연구를 시작할 수 있게 되었습니다. 따라서 최근에야 목화, 카모마일, 아마의 모든 염색체가 처음으로 확인되었습니다.
쌀. 2. 밀과 밀-Aegilops 잡종의 핵형
a - 6배체 일반 밀( Triticum astivum), A, B 및 O 게놈으로 구성됨; b - 4배체 밀 ( Triticum timopheevi), A 및 G 게놈으로 구성됩니다. 대부분의 밀 질병에 대한 저항성 유전자를 함유하고 있습니다. c - 하이브리드 Triticum astivum엑스 Triticum timopheevi, 흰가루병 및 녹에 강하며 염색체 일부의 대체가 명확하게 보입니다.일차 DNA 구조
분자유전학이 발전하면서 게놈의 개념도 확장되었습니다. 이제 이 용어는 고전적인 염색체와 현대의 분자적 의미, 즉 개별 바이러스, 세포 및 유기체의 전체 유전 물질로 해석됩니다. 당연히 수많은 미생물과 인간의 게놈의 완전한 1차 구조(종종 핵산 염기의 완전한 선형 서열이라고 함)를 연구한 후 식물 게놈 서열 분석에 대한 문제가 제기되었습니다.
많은 식물 유기체 중에서 두 가지가 연구 대상으로 선택되었습니다. 쌍떡잎식물 강을 대표하는 애기장대(게놈 크기 1억 2천 5백만 bp)와 외떡잎 식물 강에 속하는 벼(4억 2천~4억 7천만 bp)입니다. 이 게놈은 다른 식물 게놈에 비해 작으며 반복되는 DNA 섹션이 상대적으로 적습니다. 이러한 특징은 선택된 게놈이 기본 구조를 상대적으로 신속하게 결정하기 위해 접근할 수 있다는 희망을 제공했습니다.
쌀. 삼.애기장대(Arabidopsis) - 작은 겨자 - 십자화과의 작은 식물( 십자화과). 우리 잡지 한 페이지 분량의 공간에서 최대 1,000마리의 애기장대 유기체를 키울 수 있습니다.애기장대를 선택한 근거는 게놈의 크기가 작을 뿐만 아니라 유기체의 크기도 작아서 실험실 조건에서 쉽게 자랄 수 있다는 점이었습니다(그림 3). 우리는 짧은 번식 주기를 고려하여 교배 및 선택 실험, 상세한 유전학, 재배 조건 변화에 따른 조작 용이성(토양의 염분 조성 변경, 다양한 영양소 추가 등)을 신속하게 수행할 수 있으며, 다양한 돌연변이 유발 요인과 병원체(바이러스, 박테리아, 곰팡이)가 식물에 미치는 영향을 테스트합니다. 애기장대는 경제적 가치가 없기 때문에 그 게놈은 마우스 게놈과 함께 참조 게놈, 또는 덜 정확하게는 모델 게놈이라고 불렸습니다.*
* 러시아 문헌에 “모델 게놈”이라는 용어가 등장한 것은 영어 구문 모델 게놈을 부정확하게 번역한 결과입니다. "모델"이라는 단어는 형용사 "모델"뿐만 아니라 명사 "샘플", "표준", "모델"을 의미합니다. 샘플 게놈, 또는 참조 게놈에 대해 이야기하는 것이 더 정확할 것입니다.애기장대 게놈 서열 분석에 대한 집중적인 연구는 미국, 일본, 벨기에, 이탈리아, 영국 및 독일의 과학 기관 및 연구 그룹이 포함된 국제 컨소시엄에 의해 1996년에 시작되었습니다. 2000년 12월에 애기장대 게놈의 기본 구조 결정을 요약하는 광범위한 정보가 이용 가능해졌습니다. 시퀀싱을 위해 우리는 고전적 또는 계층적 기술을 사용했습니다. 먼저 게놈의 개별 작은 부분을 연구하여 더 큰 부분(콘티그)을 만들고 마지막 단계에서 개별 염색체의 구조를 연구했습니다. 애기장대 게놈의 핵 DNA는 5개의 염색체에 분포되어 있습니다. 1999년에는 두 개의 염색체 서열을 분석한 결과가 발표되었고, 나머지 세 개의 염색체의 기본 구조에 대한 정보가 발표되면서 전체 게놈의 서열 분석이 완료되었습니다.
1억 2,500만 개의 뉴클레오티드 쌍 중 1억 1,900만 개의 뉴클레오티드 쌍이 밝혀졌으며 이는 전체 게놈의 92%에 해당합니다. 반복되는 DNA 섹션의 큰 블록을 포함하는 애기장대 게놈의 8%만이 연구에 접근할 수 없는 것으로 밝혀졌습니다. 진핵생물 게놈 서열 분석의 완전성과 철저함 측면에서 애기장대는 단세포 효모 유기체와 함께 상위 3대 챔피언으로 남아 있습니다. 사카로마이세스 세레비지애그리고 다세포 동물 유기체 Caenorhabditis 우아함(표 참조).
단백질을 암호화하는 약 15,000개의 개별 유전자가 애기장대 게놈에서 발견되었습니다. 이들 중 약 12,000개는 반수체(단일) 게놈당 2개의 복사본에 포함되어 있으므로 총 유전자 수는 27,000개이며, 애기장대의 유전자 수는 인간이나 생쥐 등의 유기체의 유전자 수와 크게 다르지 않으며, 그러나 게놈의 크기는 25-30배 적습니다. 이러한 상황은 개별 Arabidopsis 유전자의 구조와 게놈의 전체 구조의 중요한 특징과 관련이 있습니다.
애기장대 유전자는 짧은(약 250bp) 비암호 DNA 스트레치(인트론)로 분리된 몇 개의 엑손(단백질 코딩 영역)만 포함하는 소형입니다. 개별 유전자 사이의 간격은 평균 46,000개의 뉴클레오티드 쌍입니다. 비교를 위해 우리는 인간 유전자에는 수십, 심지어 수백 개의 엑손과 인트론이 포함되어 있으며 유전자 간 영역의 크기는 10,000개 이상의 뉴클레오티드 쌍 이상임을 지적합니다. 작고 컴팩트한 게놈의 존재가 애기장대의 진화적 안정성에 기여한 것으로 믿어지고 있는데, 그 이유는 애기장대의 DNA가 다양한 손상 물질, 특히 바이러스와 같은 반복 DNA 단편(트랜스포손)을 애기장대에 도입하는 표적이 되었기 때문입니다. 게놈.
애기장대 게놈의 다른 분자적 특징으로는 동물 유전자에 비해 구아닌과 시토신(엑손 44%, 인트론 32%)이 풍부한 엑손과 두 번 반복되는(중복) 유전자의 존재가 있습니다. 이러한 배가는 애기장대 유전자 일부의 배가(반복) 또는 관련 게놈의 융합으로 구성된 4개의 동시 사건의 결과로 발생한 것으로 믿어집니다. 1억~2억년 전에 발생한 이러한 사건은 식물 게놈의 특징인 배수체화(유기체의 게놈 수의 여러 증가)에 대한 일반적인 경향을 나타냅니다. 그러나 일부 사실에 따르면 애기장대에서 복제된 유전자는 동일하지 않고 다르게 기능하며 이는 조절 영역의 돌연변이로 인한 것일 수 있습니다.
완전한 DNA 시퀀싱의 또 다른 대상은 쌀이었습니다. 이 식물의 게놈은 또한 작으며(12개의 염색체, 총 4억 2천만~4억 7천만 bp), 애기장대보다 단지 3.5배 더 큽니다. 그러나 애기장대와 달리 쌀은 경제적으로 매우 중요하며 인류 절반 이상의 영양의 기초이므로 수십억 명의 소비자뿐만 아니라 쌀의 특성 개선에 큰 관심을 갖고 있을 뿐만 아니라 수백만 달러 규모의 사람들이 적극적으로 참여하고 있습니다. 그것을 재배하는 데는 매우 노동집약적인 과정이 필요합니다.
일부 연구자들은 지난 세기 80년대부터 쌀 게놈 연구를 시작했지만 이 연구는 90년대에 와서야 심각한 규모에 도달했습니다. 1991년 일본에서는 많은 연구 그룹의 노력을 결합하여 쌀 게놈 구조를 해독하는 프로그램이 만들어졌습니다. 1997년에는 이 프로그램을 기반으로 국제 쌀 게놈 프로젝트가 조직되었습니다. 참가자들은 쌀 아종 중 하나의 서열을 밝히는 데 노력을 집중하기로 결정했습니다. 오리자 사티바자포니카), 그 당시 이미 상당한 진전이 이루어진 연구에서. 인간 게놈 프로그램은 심각한 인센티브가 되었고 비유적으로 말하면 그러한 작업을 이끄는 별이 되었습니다.
이 프로그램의 일환으로 국제 컨소시엄 참가자들이 쌀 게놈을 해독하는 데 사용한 게놈의 "염색체" 계층적 분할 전략이 테스트되었습니다. 그러나 인간 게놈을 연구할 때 다양한 기술을 사용하여 개별 염색체의 일부를 분리한 다음 레이저 현미해부(미세 물체 절단)를 통해 개별 쌀 염색체에 특정한 물질과 개별 섹션을 얻었습니다. 쌀 염색체가 위치한 현미경 슬라이드에서 레이저 광선의 영향으로 염색체 또는 분석용 섹션을 제외한 모든 것이 소실됩니다. 나머지 물질은 복제 및 시퀀싱에 사용됩니다.
계층적 기술의 높은 정확성과 세부 특성을 바탕으로 쌀 게놈의 개별 단편을 서열 분석한 결과에 대한 수많은 보고서가 발표되었습니다. 벼 게놈의 완전한 1차 구조 결정은 2003년 말에서 2004년 중반까지 완료될 것이며, 그 결과는 애기장대 게놈의 1차 구조에 관한 데이터와 함께 비교유전체학 분야에서 널리 사용될 것으로 여겨졌다. 다른 식물의.
그러나 2002년 초 중국, 스위스, 미국의 두 연구 그룹이 전체 복제 기술을 사용하여 수행한 쌀 게놈의 전체 대략적인 서열 분석 결과를 발표했습니다. 단계별(계층적) 연구와 달리, 전체 접근 방식은 바이러스 또는 박테리아 벡터 중 하나에서 전체 게놈 DNA를 동시에 클로닝하고 상당한(중형 및 대형 게놈의 경우 막대한) 수의 DNA를 얻는 것을 기반으로 합니다. 서로 다른 DNA 세그먼트를 포함하는 개별 클론. 이러한 서열화된 섹션의 분석과 DNA의 동일한 끝 섹션의 중첩을 기반으로 콘티그(contig)가 형성됩니다. 즉, 함께 연결된 DNA 서열의 사슬입니다. 일반(전체) 콘티그는 전체 게놈 또는 적어도 개별 염색체의 기본 구조를 나타냅니다.
이러한 도식적 표현에서 전체 복제 전략은 복잡해 보이지 않습니다. 실제로, 엄청난 수의 클론을 확보해야 하는 필요성(연구 중인 게놈이나 해당 영역이 클론과 최소 10배 이상 중첩되어야 한다는 것이 일반적으로 인정됨), 엄청난 양의 시퀀싱 및 극도로 어려운 문제와 관련하여 심각한 어려움에 직면합니다. 생물정보학 전문가의 참여가 필요한 클론 결합의 복잡한 작업입니다. 전체 클로닝의 심각한 장애물은 반복되는 DNA 영역의 다양성이며, 이미 언급한 바와 같이 게놈 크기가 증가함에 따라 그 수가 급격히 증가합니다. 따라서 전체 시퀀싱 전략은 다세포 유기체인 Drosophila의 게놈 연구에 성공적으로 적용되었지만 주로 바이러스 및 미생물의 게놈 연구에 사용됩니다.
이 게놈의 전체 시퀀싱 결과는 거의 100년 동안 초파리를 연구하면서 얻은 염색체, 유전자 및 분자 구조에 대한 방대한 정보 위에 "중첩"되었습니다. 그러나 시퀀싱 수준 측면에서 초파리 게놈(전체 게놈 크기의 66%)은 상당히 비슷한 크기(각각 1억 8천만 및 1억 2천 5백만 개의 뉴클레오티드 쌍)에도 불구하고 애기장대 게놈(92%)보다 상당히 열등합니다. . 따라서 최근 초파리 게놈 서열분석에 사용되는 기술을 혼합(mixed)이라고 부르는 것이 제안되었다.
위에서 언급한 연구 그룹은 쌀 게놈 서열을 분석하기 위해 아시아 국가에서 가장 널리 재배되는 두 가지 아종을 선택했습니다. Oriza saliva L. ssp indicaj그리고 Oriza 타액 L. sspjaponica.그들의 연구 결과는 여러 면에서 일치하지만, 여러 면에서 다릅니다. 따라서 두 그룹의 대표자는 게놈의 약 92-93%의 연속 중첩을 달성했다고 밝혔습니다. 벼 게놈의 약 42%가 20개의 뉴클레오티드 쌍으로 구성된 짧은 DNA 반복으로 표시되며 대부분의 이동 DNA 요소(트랜스포존)가 유전자간 영역에 위치하는 것으로 나타났습니다. 그러나 쌀 게놈의 크기에 관한 정보는 상당히 다양합니다.
일본 아종의 경우 게놈 크기는 4억 6,600만 개의 뉴클레오티드 쌍으로 결정되고 인도 아종의 경우 이러한 불일치의 이유는 명확하지 않습니다. 이는 게놈의 비암호화 부분의 크기를 결정하는 데 있어 다양한 방법론적 접근 방식의 결과일 수 있습니다. 즉, 실제 상황을 반영하지 못할 수도 있습니다. 그러나 연구된 게놈의 크기에 15%의 차이가 실제로 존재할 가능성이 있습니다.
두 번째 심각한 불일치는 검출된 유전자의 수에서 드러났습니다. 일본 아종의 경우 게놈당 46,022개에서 55,615개 유전자로, 인도 아종의 경우 32,000개에서 50,000개로 이러한 불일치의 이유는 명확하지 않습니다.
수신된 정보의 불완전성과 불일치는 게시된 기사에 대한 의견에 명시되어 있습니다. 또한 '대략적인 시퀀싱' 데이터와 국제 쌀 게놈 프로젝트 참가자들이 수행한 상세한 계층적 시퀀싱 결과를 비교함으로써 쌀 게놈에 대한 지식 격차가 해소될 것으로 기대됩니다.
식물의 비교 및 기능 유전체학
얻은 광범위한 데이터 중 절반(중국 그룹의 결과)은 공개적으로 이용 가능하며 의심할 여지 없이 쌀 게놈 연구와 식물 게놈학 전반에 대한 광범위한 전망을 열어줍니다. 애기장대와 벼 게놈의 특성을 비교한 결과, 애기장대 게놈에서 확인된 대부분의 유전자(최대 80%)가 벼 게놈에서도 발견되는 것으로 나타났습니다. 그러나 벼에서 발견된 유전자의 약 절반은 유사체입니다( 오솔로그)는 아직 Arabidopsis 게놈에서 발견되지 않았습니다. 동시에 다른 곡물에 대해 1차 구조가 확립된 유전자의 98%가 쌀 게놈에서 확인되었습니다.
벼와 애기장대 유전자 수의 상당한(거의 2배) 차이는 수수께끼입니다. 동시에, 전체 시퀀싱을 사용하여 얻은 벼 게놈의 대략적인 전사체에서 얻은 데이터는 계층적 복제 및 시퀀싱 방법을 사용하여 벼 게놈을 연구한 광범위한 결과, 즉 수행된 작업과 실질적으로 비교되지 않습니다. Drosophila 게놈이 달성되지 않았기 때문입니다. 따라서 애기장대와 벼의 유전자 수 차이가 실제 상황을 반영하는지, 아니면 방법론적 접근의 차이로 설명되는지는 여전히 불분명하다.
애기장대 게놈과 달리 벼 게놈의 쌍둥이 유전자에 대한 정보는 제공되지 않습니다. 애기장대보다 쌀에서 상대적 풍부도가 더 높을 수도 있습니다. 이러한 가능성은 쌀의 배수체 형태 존재에 관한 데이터에 의해 간접적으로 뒷받침됩니다. 국제 쌀 게놈 프로젝트가 완료되고 이 게놈의 일차 DNA 구조에 대한 상세한 그림을 얻은 후에 이 문제에 대한 더 큰 명확성이 기대될 수 있습니다. 그러한 희망에 대한 심각한 근거는 쌀 게놈의 대략적인 서열 분석에 관한 연구가 발표된 후 이 게놈의 구조에 관한 출판물이 급격히 증가했다는 사실, 특히 염색체의 상세한 서열 분석에 대한 정보가 나타났다는 사실에 있습니다. 1과 4.
적어도 대략적으로 식물의 유전자 수를 아는 것은 비교 식물 유전체학에서 근본적으로 중요합니다. 처음에는 모든 현화 식물이 표현형 특성에서 서로 매우 가깝기 때문에 게놈도 가까워야 한다고 믿었습니다. 그리고 애기장대 게놈을 연구하면 다른 식물의 게놈 대부분에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 이 가정에 대한 간접적인 확인은 마우스 게놈의 시퀀싱 결과에 의해 제공되는데, 이는 놀랍게도 인간 게놈에 가깝습니다(약 3만 개의 유전자 중 1천개만이 다른 것으로 밝혀졌습니다).
애기장대와 벼의 게놈이 다른 이유는 쌍떡잎식물과 외떡잎식물이라는 서로 다른 종류의 식물에 속하기 때문이라고 가정할 수 있습니다. 이 문제를 명확히 하기 위해서는 적어도 다른 외떡잎 식물의 대략적인 기본 구조를 아는 것이 매우 바람직합니다. 가장 현실적인 후보는 옥수수일 수 있는데, 그 게놈은 인간 게놈과 거의 동일하지만 여전히 다른 곡물의 게놈보다 훨씬 작습니다. 옥수수의 식품적 가치는 잘 알려져 있습니다.
애기장대와 벼의 게놈 서열을 분석하여 얻은 막대한 양의 물질은 점차 비교유전체학 방법을 이용한 대규모 식물 게놈 연구의 기초가 되고 있습니다. 이러한 연구는 식물 게놈 전체와 개별 염색체 구성의 주요 원칙을 확립하고 유전자 구조와 조절 영역의 공통 특징을 식별하고 다음을 고려할 수 있다는 점에서 일반적인 생물학적 중요성을 갖습니다. 염색체의 기능적으로 활성인(유전자) 부분과 다양한 비단백질 코딩 유전자간 DNA 영역 사이의 관계. 비교 유전학은 또한 인간 기능 유전체학의 발전을 위해 점점 더 중요해지고 있습니다. 복어와 생쥐의 게놈 서열을 분석한 것은 비교 연구를 위한 것입니다.
신체의 특정 기능을 결정하는 개별 단백질의 합성을 담당하는 개별 유전자에 대한 연구도 그다지 중요하지 않습니다. 인간 게놈 프로그램의 실질적, 주로 의학적 중요성은 개별 유전자의 기능을 탐지, 분리, 서열 분석 및 확립하는 데 있습니다. 이러한 상황은 몇 년 전 제이 왓슨(J. Watson)이 지적한 바 있는데, 그는 모든 인간 유전자의 기능이 결정되어야 인간 게놈 프로그램이 완성될 것이라고 강조했습니다.
쌀. 4.애기장대 유전자의 기능별 분류
1 - 성장, 분열 및 DNA 합성을 위한 유전자; 2 - RNA 합성 유전자(전사); 3 - 단백질 합성 및 변형 유전자; 4 - 발달, 노화 및 세포 사멸을 위한 유전자; 5 - 세포 대사 및 에너지 대사 유전자; 6 - 세포간 상호작용 및 신호 전달을 위한 유전자; 7 - 다른 세포 과정을 지원하는 유전자; 8 - 기능이 알려지지 않은 유전자식물 유전자의 기능에 관해 우리가 아는 것은 인간 유전자에 대해 아는 것의 10분의 1도 안 되는 수준입니다. 인간 게놈보다 게놈이 훨씬 더 많이 연구된 애기장대에서도 유전자의 거의 절반의 기능은 아직 알려지지 않았습니다(그림 4). 한편, 식물은 동물에 공통된 유전자 외에도 식물에만(또는 적어도 대부분) 특정 유전자를 상당수 가지고 있습니다. 우리는 동물에는없는 물 수송과 세포벽 합성에 관여하는 유전자, 엽록체의 형성과 기능, 광합성, 질소 고정 및 수많은 방향족 생성물의 합성을 보장하는 유전자에 대해 이야기하고 있습니다. 이 목록은 계속될 수 있지만 식물 기능 유전체학이 직면한 작업이 얼마나 어려운지는 이미 분명합니다.
완전한 게놈 시퀀싱은 특정 유기체의 총 유전자 수에 대한 실제 정보에 가까운 정보를 제공하고 해당 구조에 대한 다소 상세하고 신뢰할 수 있는 정보를 데이터 뱅크에 배치할 수 있도록 하며 개별 유전자를 분리하고 연구하는 작업을 용이하게 합니다. 그러나 게놈 서열 분석이 모든 유전자의 기능을 확립한다는 것을 의미하지는 않습니다.
기능 유전체학의 가장 유망한 접근 방식 중 하나는 mRNA 전사(읽기)가 발생하는 작동 유전자를 식별하는 것입니다. 현대 마이크로어레이 기술의 사용을 포함한 이러한 접근 방식을 통해 최대 수만 개의 기능 유전자를 동시에 식별할 수 있습니다. 최근에는 이러한 접근법을 이용하여 식물 게놈 연구가 시작되었습니다. 애기장대(Arabidopsis)의 경우, 약 26,000개의 개별 전사물을 얻을 수 있었으며, 이는 거의 모든 유전자의 기능을 결정하는 가능성을 크게 촉진했습니다. 감자에서는 성장과 덩이줄기 형성 과정, 그리고 감자 질병 과정을 이해하는 데 중요한 약 20,000,000개의 작동 유전자를 식별하는 것이 가능했습니다. 이 지식은 병원균에 대한 가장 중요한 식품 중 하나의 저항성을 향상시킬 것으로 기대됩니다.
기능유전체학의 논리적 발전은 단백질체학이다. 이 새로운 과학 분야는 일반적으로 주어진 시간에 세포에 있는 완전한 단백질 세트를 나타내는 프로테옴(proteome)을 연구합니다. 게놈의 기능적 상태를 반영하는 이 단백질 세트는 항상 변하는 반면, 게놈은 변하지 않습니다.
단백질 연구는 오랫동안 식물 게놈의 활동을 판단하는 데 사용되어 왔습니다. 알려진 바와 같이, 모든 식물에서 발견되는 효소는 개별 종과 품종에 따라 아미노산 서열이 다릅니다. 기능은 동일하지만 개별 아미노산의 서열이 다른 이러한 효소를 동위효소라고 합니다. 이들은 서로 다른 물리화학적, 면역학적 특성(분자량, 전하)을 가지며 크로마토그래피나 전기영동을 사용하여 검출할 수 있습니다. 수년 동안 이러한 방법은 소위 유전적 다형성, 즉 유기체, 품종, 개체군, 종, 특히 밀 및 관련 곡물 형태 간의 차이를 연구하는 데 성공적으로 사용되었습니다. 그러나 최근에는 시퀀싱을 포함한 DNA 분석법의 급속한 발전으로 인해 단백질 다형성에 대한 연구가 DNA 다형성에 대한 연구로 대체되고 있습니다. 그러나 곡물의 기본 영양 특성을 결정하는 저장 단백질(프롤라민, 글리아딘 등)의 스펙트럼에 대한 직접적인 연구는 농업 식물의 유전자 분석, 선택 및 종자 생산을 위한 중요하고 신뢰할 수 있는 방법으로 남아 있습니다.
유전자에 대한 지식, 그 발현 및 조절 메커니즘은 생명공학의 발전과 형질전환 식물의 생산에 매우 중요합니다. 이 분야의 인상적인 성공은 환경계와 의료계의 엇갈린 반응을 불러일으키는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 이러한 두려움이 완전히 근거가 없지는 않더라도 어떤 경우에도 중요하지 않은 것처럼 보이는 식물 생명 공학 분야가 있습니다. 우리는 식품으로 사용되지 않는 형질전환 산업 공장을 만드는 것에 대해 이야기하고 있습니다. 인도는 최근 여러 질병에 저항성을 갖는 최초의 형질전환 면화 작물을 수확했습니다. 목화 게놈에 색소 단백질을 코딩하는 특수 유전자를 도입하고 인공 염색이 필요하지 않은 목화 섬유를 생산하는 것에 대한 정보가 있습니다. 효과적인 유전공학이 적용될 수 있는 또 다른 산업용 작물은 아마입니다. 최근 섬유 원료로 면화를 대체하는 방법이 논의되었습니다. 이 문제는 면화 원료 공급원을 잃어버린 우리나라에 매우 중요합니다.
식물 게놈 연구에 대한 전망
식물 게놈의 구조 연구는 애기장대와 벼의 게놈을 해독한 결과를 주재료로 하는 비교유전체학의 접근과 방법에 기초할 것이 자명하다. 비교 식물 유전체학의 발전에서 중요한 역할은 의심할 여지 없이 조만간 다른 식물의 게놈에 대한 전체(대략) 서열 분석을 통해 제공될 정보에 의해 수행될 것입니다. 이 경우 비교 식물 유전체학은 개별 유전자좌와 다른 게놈에 속하는 염색체 간의 유전적 관계를 확립하는 데 기반을 둡니다. 우리는 식물의 일반적인 유전체학보다는 개별 염색체 유전자좌의 선택적 유전체학에 관해 많이 이야기할 것입니다. 따라서 최근 춘화화를 담당하는 유전자가 6배체 밀의 염색체 5A의 VRn-AI 유전자좌와 쌀의 염색체 3의 Hd-6 유전자좌에 위치한다는 것이 밝혀졌습니다.
이러한 연구의 발전은 기능적으로 중요한 많은 식물 유전자, 특히 질병 저항성, 가뭄 저항성 및 다양한 성장 조건에 대한 적응성을 담당하는 유전자의 식별, 분리 및 서열 분석을 위한 강력한 원동력이 될 것입니다. 식물에서 기능하는 유전자의 대량 식별(스크리닝)을 기반으로 하는 기능 유전체학의 사용이 점점 더 늘어날 것입니다.
우리는 염색체 기술, 주로 현미해부 방법의 추가 개선을 예측할 수 있습니다. 이를 사용하면 전체 게놈 서열 분석과 같은 막대한 비용을 들이지 않고도 게놈 연구의 가능성이 획기적으로 확장됩니다. 혼성화를 이용하여 식물 염색체에 개별 유전자를 위치시키는 방법이 더욱 널리 보급될 것입니다. 현장에서.현재 식물 게놈의 반복 서열이 엄청나게 많고 식물 염색체의 구조적 구성의 특성으로 인해 그 사용이 제한됩니다.
가까운 미래에 염색체 기술은 식물의 진화 유전체학에서도 매우 중요해질 것입니다. 상대적으로 저렴한 이러한 기술을 사용하면 종내 및 종간 가변성을 신속하게 평가하고 4배체 및 6배체 밀과 라이밀의 복잡한 이배수체 게놈을 연구할 수 있습니다. 염색체 수준에서 진화 과정을 분석합니다. 합성 게놈의 형성과 외부 유전 물질의 도입(이입)을 조사합니다. 서로 다른 종의 개별 염색체 사이의 유전적 관계를 식별합니다.
분자 생물학적 분석과 컴퓨터 기술을 통해 강화된 고전적 세포유전학 방법을 사용한 식물 핵형 연구는 게놈을 특성화하는 데 사용됩니다. 이는 개별 유기체뿐만 아니라 개체군, 품종 및 종 수준에서 핵형의 안정성과 가변성을 연구하는 데 특히 중요합니다. 마지막으로, 차별 염색 방법을 사용하지 않고 염색체 재배열(수차, 교량)의 수와 스펙트럼을 어떻게 추정할 수 있는지 상상하기 어렵습니다. 이러한 연구는 식물 게놈의 상태를 기반으로 환경을 모니터링하는 데 매우 유망합니다.
현대 러시아에서는 식물 게놈의 직접적인 서열 분석이 수행될 가능성이 거의 없습니다. 대규모 투자가 필요한 이러한 작업은 현재 경제에서는 지속 가능하지 않습니다. 한편, 세계 과학을 통해 획득되고 국제 데이터 뱅크에서 이용 가능한 애기장대와 벼의 게놈 구조에 대한 정보는 국내 식물 게놈학 개발에 충분하다. 비교유전체학 접근법을 기반으로 하여 육종 및 작물 생산과 관련된 특정 문제를 해결하고, 경제적으로 중요한 다양한 식물 종의 기원을 연구하기 위한 식물 게놈 연구가 확대될 것으로 예상됩니다.
국내 육종 실습 및 식물 재배에서는 우리 예산에 비해 상당히 저렴한 유전자형 분석(RELF, RAPD, AFLP 분석 등)과 같은 게놈 접근법이 널리 사용될 것으로 예상할 수 있습니다. DNA 다형성을 결정하는 직접적인 방법과 병행하여, 주로 곡물의 저장 단백질인 단백질 다형성 연구에 기초한 접근법을 사용하여 유전학 및 식물 육종 문제를 해결하게 될 것입니다. 염색체 기술이 널리 사용될 것입니다. 상대적으로 저렴하며 개발에는 상당히 적당한 투자가 필요합니다. 염색체 연구 분야에서는 국내 과학이 세계에 뒤지지 않습니다.
우리 과학이 식물 유전체학의 형성과 발전에 상당한 기여를 했다는 점은 강조되어야 합니다.
근본적인 역할은 N.I가 담당했습니다. 바빌로프 (1887-1943).
분자 생물학과 식물 유전체학에서 A.N.의 선구적인 기여는 분명합니다. 벨로저스키(1905-1972).
염색체 연구 분야에서는 뛰어난 유전학자인 S.G. 나바신(Navashin, 1857-1930)은 식물에서 처음으로 위성염색체를 발견하고 형태의 특성에 따라 개별 염색체를 구별하는 것이 가능하다는 것을 증명했습니다.
러시아 과학의 또 다른 고전 G.A. Levitsky(1878-1942)는 호밀, 밀, 보리, 완두콩, 사탕무의 염색체를 자세히 설명하고 "핵형"이라는 용어를 과학에 도입하고 이에 대한 교리를 발전시켰습니다.
세계 과학의 성과에 의존하는 현대 전문가들은 식물 유전학과 유전체학의 발전에 크게 기여할 수 있습니다.
저자는 Yu.P 학자에게 진심 어린 감사를 표합니다. 기사에 대한 비판적 토론과 귀중한 조언을 주신 Altukhov.기사 작성자가 이끄는 팀의 작업은 러시아 기초 연구 재단(보조금 번호 99-04-48832; 00-04-49036; 00-04-81086), 대통령 프로그램의 지원을 받았습니다. 과학 학교 지원을 위한 러시아 연방(교부금 번호 00-115 -97833 및 NSh-1794.2003.4) 및 러시아 과학 아카데미 프로그램 "현대 선택 및 종자 방법 개발에 있어서 분자 유전 및 염색체 마커 생산."
문학
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