1. Omów współczesną koncepcję budowy genu organizmów eukariotycznych
Gen jest podstawową jednostką dziedziczności zajmującą ściśle określone miejsce (locus) w chromosomie lub też występującą poza jądrem komórkowym, wewnątrz mitochondriów i chloroplastów (u roślin). Gen zbudowany jest z części regulatorowej i strukturalnej. Geny organizmów eukariotycznych są genami nieciągłymi. Informacja o sekwencji aminokwasów nie jest ciągła, lecz jest poprzerywana odcinkami niekodującymi – intronami. Geny w genomie jądrowym są rozproszone, czyli rozmieszczone w różnych miejscach chromosomów i są porozdzielane niekodującymi odcinkami DNA. W skład części regulatorowej genu wchodzą sekwencje promotora, wyciszacza i wzmacniacza. Część strukturalna genu składa się z: Eksonów – sekwencji kodujących, które po transkrypcji uczestniczą w translacji. Intronów – sekwencji nie kodujących, które są wycinane z pre-mRNA podczas składania RNA i nie uczestniczą w translacji.
2. Wymień techniki fizycznego mapowania genomu i opisz jedną z nich
Mapowanie fizyczne wykorzystuje techniki biologii molekularnej do badania cząsteczek DNA bezpośrednio w celu skonstruowania map pokazujących pozycje różnych typów sekwencji.
w celu ustalenia pozycji genów na chromosomach stosuje się następujące techniki:
– FISH (fluorescencyjna hybrydyzacja in situ)
– mapowanie restrykcyjne,
– mapowanie STS (sekwencje unikatowe),
Mapowanie STS STS (sequence tagged site) jest obecnie najbardziej precyzyjną techniką mapowania fizycznego. STS to krótka sekwencja DNA (100-500bp), łatwa do rozpoznania i pojawiająca się tylko raz w badanym chromosomie lub genomie. W celu zmapowania STSów potrzebna jest kolekcja zachodzących na siebie fragmentów pochodzących z tego samego chromosomu lub genomu.
3. Jakie techniki molekularne są wykorzystywane w genetycznym mapowaniu genomu, opisz jedną z nich.
stosowane markery molekularne (techniki molekularne):
– RFLP (polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych)
– SSLP (polimorfizm długości prostych sekwencji)
– SNP (polimorfizm pojedynczych nukleotydów)
SNP (ang. single nucleotide polimorphism) – mutacje punktowe (tranzycje i transwersje) w sekwencji nukleotydowej. Zaletą ich analizy jest ich ogromna liczba w genomie – u człowieka kilka milionów. Wykrywanie SNPs opiera się na analizie hybrydyzacji z oligonukleotydami (krótkie zsyntetyzowane chemicznie jednoniciowe cząsteczki DNA (poniżej 50 bp), które będą hybrydyzowały jedynie przy pełnej komplementarności z badaną sekwencją DNA.
4. Czym różni się polimorfizm od mutacji?
Przyjmuje się, że o mutacji mówi się wówczas, gdy dany wariant występuje w populacji z małą częstością (poniżej 1%) i dodatkowo efekt fenotypowy tego wariantu jest niekorzystny dla funkcjonowania organizmu. Polimorfizm odnosi się do sytuacji, kiedy wariant (allel) występuje z częstością powyżej 1% oraz nie wywołuje on negatywnych skutków fenotypowych.
5. Czym są markery genetyczne i jakimi technikami są identyfikowane.
Marker genetyczny to cecha jakościowa, uwarunkowana w sposób prosty — tzn. przez jedną parę alleli, przydatna do celów analizy genetycznej. Przydatność markera zależy od tego, czy jest on polimorficzny, co zachodzi wówczas, gdy w populacji występują przynajmniej dwa allele w locus tego markera. Polimorfizm markerów bada się za pomocą metod analitycznych, wśród których kiedyś dominowały metody serologiczne — z wykorzystaniem surowic testowych oraz biochemiczne — oparte na elektroforezie białek.
6. Jakie są klasy markerów genetycznych i które markery należą do poszczególnych klas.
Wprowadzono podział markerów genetycznych na dwie klasy.
Klasa I obejmowała klasyczne markery, czyli geny. Polimorfizm tych markerów wykrywany był wcześniej poprzez analizę produktów genów (metody serologiczne i technika elektroforezy białek), ale może być również badany na drodze analizy DNA tych genów, metodami takimi jak sekwencjonowanie DNA, testy RFLP lub SSCP.
-ANTYGENY ERYTROCYTARNE (GRUPY KRWI)
-ANTYGENY BIAŁEK SUROWICY KRWI (ALLOTYPY)
-BIAŁKA POLIMORFICZNE KRWI
-BIAŁKA MLEKA
Klasa II – polimorficzne sekwencje niekodujące, wśród których za najważniejsze uznawane są tandemowo powtarzające się sekwencje mikrosatelitarne, a w mniejszym stopniu sekwencje minisatelitarne. Polimorfizm tej klasy markerów analizowany jest wyłącznie z użyciem analiz sekwencji DNA.
-STR
-SSR
7. W jakim zakresie markery genetyczne są wykorzystywane w pracy hodowlanej
Markery genetyczne są powszechnie wykorzystywane w pracy hodowlanej, między innymi w:
• kontroli pochodzenia oraz identyfikacji genów (QTL – quantitative traits loci), które mogą mieć znaczący wpływ na zmienność cechy ilościowej,
• identyfikacji genów odpowiadających za rozwój dziedzicznych chorób monogenowych,
• w ocenie wartości genetycznej zwierząt pod kątem cech użytkowych i prowadzenia selekcji pośredniej, tzw. MAS (ang. marker assisted selection),
• w ocenie zmienności genetycznej wewnątrz i między populacjami (liniami) oraz szacowaniu dystansu genetycznego,
• w ocenie odporności zwierząt