1. Millest on tingitud eukarüootidel tuumaväline pärilikkus? Emaefekt, Epigeneetiline pärilikkus, Mitokondriaalne pärilikkus. 2. Faktid, mis toetavad mitokondrite evolutsiooni endosümbioosi teooriat? mitokondrid on eukarüootide evolutsiooni algetappidel rakku tunginud mikroorganismid purpursed fotosünteesivad bakterid, mis on kohanenud sümbiootiliselt eluks peremeesrakus. 1,5 - 2 mljrd. aastat tagasi. tõestus: sõltumatu genoom ja valgu süntees, mtDNA sarnasus prokarüootidega (rõngakujuline, puuduvad intronid ja histoonidele pakitus), suurus, tuumast sõltumatu jagunemine (paljunevad pooldumise teel) 3. Mitokondri peamised funktsioonid (2)? Ehitus ja iseloomustus? Kloroplastide ülesanne taimerakus? Ehitus?- Ülesanne on muundada väliskeskkonnast kättesaadav energia (kas päikesevalguse või keemiliste sidemete oma) rakule sobivasse vormi. Mitokondrid ja plastiidid (kloroplastid) on kahekordse membraaniga ümbritsetud organellid
Värvipimedus. Iseseisev töö 2 (geneetika 5, 6 loengu materjalide põhjal: suguliitelised ja mitokondriaalsed haigused) 1. Kirjelda mitokondrit? Kahekordse membraaniga ümbritsetud organellid. Neil on olemas oma genoom, oma ribosoomid 2. Mis on mitokondrite põhifunktsioon organismis? Spetsialiseerunud ATP sünteesile s.t organismi energia tootmisele. 3. Iseloomusta mitokondriaalset DNA-d (mtDNA)? On täielikult sekveneeritud. mtDNA poolt kodeeritud valgud lokaliseeruvad põhiliselt mitokondri sisemembraanis. Vastavaid valke sünteesivad mitokondri enda ribosoomid. Enamik ensüüme, mida vajatakse oksüdatiivse fosforüleerimise juures, on kodeeritud tuumas olevate geenide poolt. Tal on ainult eksonid, rõngas 4. Kus asub ja kuidas pärandub mitokondriaalne DNA? Pärandub ainult emalt, Asub maatriksis 5. Mis on heteroplasmia? Olukord ,kus ühes rakus või indiviidis
sümbiontne mükoriisaseen (Voughn, et al., 1995). On leitud HGT ka seente endi vahel. Esmakordne otsene tõend HGT esinemisest mittesugulaslike seente genoomide vahel saadi kahe kottsenne Ascobolus immersus ja Podospora anserina hüüfide kontakteerumisel. Pärast seda leiti esimese liigi lineaarne plasmiid teise liigi mtGenoomi koosseisust (Kemken, 1995). Ka siin on tegu tsütoplasmaatilise pärilikkuse muutumisega. Plasmiidi insertsioon mtDNA-sse võib toimuda samal viisil kui bakteri DNA-sse (viimast kasutatakse geenitehnoloogias). Mitmetes katsetes on saadud rekombinantseid mitokondreid (külmaseen, austerservik) sama seeneliigi erinevate hüüfide liitumisekoha lähedusest. Ka külmaseene looduslikes populatsioonides esineb mtGenoomis rekombinatsioone, nii et seente mitokondritele pole omane üksnes klonaalne paljunemine (Saville et al., 1998).
CCTG kordusjärjestuspiirkond 3. Kromosoomi ZNF9 geeni intronis Retti sündroom X kromosoomi pikas Pisipealisus, taandareng, Platsenta õlas paikneva geeni ataksiad, mutatsiooniuuring mutatsioonist hingamishäired, raseduseajal epilepsia väike kasv PEO Põhjustatud mtDNA Avaldub 20-80 ea vahel. Sümptomite põhjal, üksikdeletsioonis, mis Kahekordne nägemine ülddiagnostikaks pole harilikult päritav hämaras, üldine sobib laktaasi vaid juhuslikku laadi lihasnõrkus, alanenud määramine veres ja koormustaluvus, ülalaua liikvoris. Peamine ptoos
on kinnituskohaks DNA-polümeraasile. DNA-polümeraas I kinnitub juhtivale ahelale ja hakkab sünteesima uut DNA ahelat nukleotiide lisades. (kui miski tundub vale või puudu, võib alati täiendada) ! 14. Mitokondri genoom – kui palju on geene, millised geenid? Mitokondrianaalsed haidused üldiselt ja 1 näide põhjalikumalt. Genoomi suurus ja geenide organiseeritus on eri organismidel väga erinev. Pikkus ca 5 mikronit mtDNA sisaldab 16569 nukleotiidi, 37 geeni: • 2 geeni kodeerivad rRNA molekule • 22 geeni kodeerivad tRNA molekule • 13 geeni kodeerivad valke (hingamisahela ensüüme) Haigused 1. Maternaalne pärandumine – ootsüüdi mitokondrid vigased. Avaldumine – lihaste javõi närvisüsteemi haigused. 2. Mutatsioonid organogeneesi ajal – näit. Ainult lihaste mitokondrid vigased. Mutatsioonid mtDNAs põhjustavad teatud pärilikke haigusi. MtDNA mutatsioonid
kunstlikult). Primaarsed kimäärid tekivad ka siis, kui 2 spermi viljastavad ühe kahetuumalise munaraku või munaraku ja ühe polotsüüdi. Sekundaarne e. postsügootne kimäärsus, kus erinevad rakupopulatsioonid kombineeruvad kahe või mitme isendi (täiskasvanud või loote) kudedest pärast organogeneesi algust. Postsügootse kimäärsuse näiteks on frimartinism. Friimartiniks nimetatakse steriilset emast kaksikisendit. 34. Mitokondriaalne DNA. Mitokondriaalne DNA (mtDNA) on mitokondrites asuv DNA (enamik eukarüootse raku DNAst paikneb rakutuumas). Sugulisel sigimisel päritakse mtDNA tavaliselt ainult emalt. Seega: saab mtDNA abil määrata sugulust emaliini pidi; uurida inimese kui liigi põlvnemist; uurida mitokondriaalseid haigusi, mis tekivad mtDNA muteerumise tulemusel ja päranduvad mitokondriaalse päritavustüübi alusel. Hinnanguliselt on igas mitokondris umbes 210 mtDNA koopiat. Enamikus hulkraksetes
Mitokondri valgud ja genoom Tuumas asuv DNA kodeerib suure osa Mitokondriaalne DNA on endosümbioosi tõttu sarnane prokarüootidega, struktuur on rõngasjas. Ühes mitokondri geene. Nendest kodeeritud valgud mitokondris võib esineda kuni 15 mtDNA koopiat. sünteesitakse tsütosoolsetel ribosoomidel ja transporditakse mitokondrisse. Mitokondrite genoom pärandub emaliini pidi, Mitokondri enda kodeeritud vähesed valgud muteerub umbes kümme korda kiiremini kui asuvad põhiliselt mitokondrite sisemembraanil. rakutuumas paiknev DNA ning mitokondrile on omane Valkude transpordil mitokondrisse kasutatakse rekombinatsiooni puudumine. Need omadused
1. Kas mutatsioonid on samas või erinevates geenides (saab märata funktsionaalseid geene) 2. Kui mutatsioonid eri geenides, siis rekombibneerumise tulemusena tekkiv metsik fenotüüp tekib komplementatsiooni tulemusena 3. Kui mutatsioonid samas geenis, siis ei saa komplementatsiooni olla Komplimentatsioonikatsetes saame vaadelda erinevate geenide ülekandeid. Tuumaväline ehk tsütoplasmaatiline pärilikkus : Mitokondrid; Kloroplastid; MtDNA defektid inimesel. Tuumavälised genoomid: Mitokondrid (loomarakk, taimerakk); Kloroplastid (taimed). 1. Tsütoplasmas (tsütoplasmaatiline pärilikkus). 2. Oma genoom (mtDNA/cpDNA) geenid) 3. Pärilikkus ei ole mendeleeruv,sest enamik antakse edasi ema liini pidi. Mitokondrid ja kloroplastid põlvnevad endosümbiontsetest prokarüootidest, mis invadeerusid ürgsetesse eukarüootsetesse rakkudesse ja elasid vastastikku kasulikus sümbioosis.
manipuleeritav Mitokondriaalne DNA Mitokondrid tekkinud endosümbioosi teel Tuumaväline DNA, mis on emapoolse päritavusega Pärandub emaliinipidi, kuna viljastamisel jäävad spermatosoidi mitokondrid (ka nende DNA) munarakust väljapoole Mitokondriaalne DNA (Funktsioon) Sisaldab spetsiifilisi geene oksüdatiivseks metabolismiks (ATP süntees) Mitokondriaalne DNA (iseloomustus) Väike kaheahelaline rõngasmolekul Inimese mtDNA: 16 659 bp 37 geeni: 2 kodeerivad rRNA-d 22 kodeerivad tRNA-d 13 kodeerivad oksüdatiivses fosforüleerimises osalevaid ensüüme Mitokondriaalne DNA Enamus mitokondriaalsete geenide produkte toimivad mitokondris. Neist üksi aga mitokondrite elutegevuseks ei piisa! Mitokondrite ribosoomid: RNA - mitokondriaalne valgud nukleaarne Paljud aeroobses metabolismis osalevad polüpeptiidid on päritolult tuumavalgud (nt: ATP-
kromosoomis (X h ). VIII faktori puudus või defekt. Haigestuvad poisslapsed, tütarlapsed on edasikandjad. Hemofiilia B- IX faktori puudulikkusest. Daltonism - määratud retsessiivse alleeliga X kromosoomis (X d ). IV Mitokondrid ja mitokondriaalsed haigused Mitokonder - kahekordse membraaniga ümbritsetud organellid. Mitokondriaalsed haigused on põhjustatud mitokondriaalse DNA punktmutatsioonidest kindlas koes. Mitokondriaalne DNA (mtDNA) – lokaliseerub mitokondri sisemembraanis. Päritakse sugulisel sigimisel emalt.
Inimese evolutsiooniline ajalugu. Homo erectus rändas Aafrikast Euroopasse üle miljoni aasta tagasi. See populatsioon asendus teise väljarände tulemusena Aafrikast seal 150 tuhat aastat tagasi tekkinud kaasaegse inimese poolt. Inimese evolutsiooni kohta on kogutud hulgaliselt andmeid tänu mitokondriaalse DNA analüüsile. Mitokondritel on oma genoom, mille pikkus on 16569 aluspaari ning see kodeerib 37 geeni. Võrreldes tuuma DNA-ga muteerub mitokondriaalne DNA (mtDNA) 10 korda kiiremini ja see võimaldab uurida evolutsioonilisi sündmusi, mis on toimunud suhteliselt hiljuti ning lühema aja vältel. mtDNA kandub edasi ainult emaliini pidi. Isa mitokondrid paiknevad seemneraku sabas ja varustavad rakku energiaga. Kuna seemnerakus on aga väga vähe tsütoplasmat, siis on isa mitokondrite sattumise tõenäosus viljastatud munarakku väga väike. Seega võimaldab mtDNA järjestuse analüüs uurida inimpopulatsioonide päritolu emaliini pidi.
2.)Iseloomustage mitokondrite DNA-d (% raku DNAst, molekuli suurus, struktuur, geneetiline kood, geenide paiknemine, millised valgud kodeeritud): Endosümbioosi tõttu organellide DNA on säilitanud mitmed prokarüootide DNAle iseloomulikud omadused (rõngasjas struktuur, histoonide puudumine, operonide sarnaste struktuuride esinemine (ühe ainevahetusrea struktuursed geenid tandeemselt). Genoomi suurus ja geenide organiseeritus on eri organismidel väga erinev. Inimese mitokondriaalne DNA (mtDNA) on täielikult sekveneeritud, koosnedes 16 569 bp. (on üks väiksemaid mitokondrite genoome). See kodeerib 2 rRNA-d, 22 tRNA-d, tsütokroom c subühikuid , ATPaasi subühikuid. mtDNA poolt kodeeritud valgud lokaliseeruvad põhiliselt mitokondri sisemembraanis.Vastavaid valke sünteesivad mitokondri enda ribosoomid. Need on seotud mitokondri sisemembraani sisemise poolega tõenäoliselt samamoodi, kui ribosoomid ER-i membraaniga, s.t. kotranslatsiooniliselt
Nüüd võib ehk hakata geeniekspressioon toimuma sarnaselt diploididele, s.t. meile, inimestele. Tähelepanuväärne erinevus võrreldes näiteks inimese genoomiga on asjaolu, et vanematelt saadud geneetilist materjali hoitakse eri tuumades. Seentele on iseloomulik suletud mitoos: tuumamembraan säilib tuuma jagunemisel, tuuma jagunemine meenutab tihti amitoosi (Kullman, 2004). 82 Seentele on tüüpiline kromosoomi pikkuse polümorfism (CLP) aneuploidsus, mtDNA rekombinantsus ning transposonite, viiruste ja mitmesuguste funktsioonidega plasmiidide (nt. killerplasmiidid) olemasolu rakus (Weber, 1993, Zolan, 1995, Saville et al., 1998, Beadle et al., 2003 ); esineb horisontaalne geeniülekanne (Kullman, 2002). See kõik annab mitmeid varuvariante mitmekesisuse suurendamiseks ka siis, kui puudub suguline paljunemine. Seentele kõige olulisem iseärasus on hüüfi tipmine kasv, mis tagab
Rakusiseselt 103-104 mitokondriaalse DNA koopiat. Spermis paarsada, ootsüüdis 106. Mitokondriaalsed geenid jaotatakse kaheks. Esimesed osalevad oksüdatiivses fosforüülimises, teised valgusünteesis, Mitokondriaalne geneetiline kood on teisene. 60 koodonit ja neli stopp koodonit (AGA, AGG, UAA, UAG). Koodon UGA kodeerib Trp. 93% genoomist kodeeriv (erand D-loop), esineb lugemisraamide kattumine. Mitokondriaalne genoom omab limiteeritud autonoomiat. Teiste organismide mtDNA: Esineb ka lineaarseid mitokondriaalseid genoome (kingloom), mtDNA on väga varieeruv oma pikkuse poolest (6kb algloomad - 2Mb taimed). Strukturaalselt erinevad, geneetiliselt koosseisult sarnased. mtDNA võib olla kas introniteta (metazoa) või intronitega (taimed ja alamad eukarüoodid), Esineb mitokondriaalse RNA editing (taimed, algloomad), Erinevused mt geneetilise koodi kasutamises loomarühmade vahel. 12. Plastiidide genoom ehk plastoom. Genoom semiautonoomne, funktsionaalseks
Ajalooliselt üks enim kasutatud mürke: gaasikambrid, surmanuhtlus, enesetapud, mõrvad. 105. Pruun rasvkude. Mitokondrites alternatiivne rada, kus prootonite tagasivool võib käivitada ka valgu Uncoupling Protein 1 (UCP1, e thermogenin). ATP sünteesi asemel vabaneb soojus. Oluline imikute termoregulatsioonis ja hiberneeruvatel loomadel ärgates. Pruuni rasvkoe osakaalu tõus võiks kiirendada rasvade põletamist ja aidata rasvtõve puhul. 106.Mitokondrite geneetiline süsteem: olemus, mtDNA erinevus DNAst ja pärandumine. Mitokondrid omavad iseseisvat geneetilist süsteemi: DNA, RNA, ribosoomid. Igas mitokondris enamasti 2-10 koopiat mtDNA-d. Mitokondrite arv kahekordistub pooldumise läbi iga raku jagunemise kohta keskmiselt 1 korra. Erinevused: geenid väga tihedalt pakitud, vähe kodeerivaid alasid ja varieeruvust geneetilises koodis. mtDNA on maternaalne (mtDNA päritakse 100% emalt), sest spermi
5. "Stutter" produktid (definitsioon, esinemine, miks probleemsed). Piigid, mis on tõelistest alleelidest peamiselt 1 kordus lühemad (ahela libisemine DNA sünteesil) Avalduvad vähem suuremate kordusühikute korral Pikemad kordused tekitavad rohkem stuttereid Iga järgnev stutter on väiksema intensiivsusega Teevad segaproovide interpreteerimise keeruliseks (kas on tõesti stutter või hoopis teise inimesed DNA). 6. Autosoomsed markerid vs mtDNA markerid vs Y kromosoomi markerid kasutamiseks isikutuvastamisel. Amelogeniin soo määramise marker Sugupuu markerid: mtDNA informatiivsus väike, sest muteerub palju; heteroplasmia: ühel inimesel mitu erinevat mtDNA järjestust emaliinis päritav polümorfne kontrollregioon (D-loop) rakus palju koopiaid: säilib paremini võrdlemiseks palju võimalusi Y kromosoom isaliinis päritav palju Y STR ja Y SNP markereid
määrata, mis molekuliga on tegu. 38. Kui suur on inimese genoom? Umbes 20 000 geeni, millest 5% kodeeriv, 3,2 miljardit aluspaari, 23 kromosoomi paari. 39. Kui suur on neardertaallase genoom ja kui palju see inimese omast erineb? 99,7% on identne meie omaga. Erinesid sellised geenid nagu RPTN (kaltsiumi siduv geen epidermis), SPAG17, CAN15, TTF1, FOXP2 (geen, mis vastutab kõnevõime arengu eest, samas neandertallastel leiti mingeid mutatsioone sellest) ja PCD16. N. mtDNA erineb meie omast 202 bp. 40. Kes juhtis neandertaallaste genoomi sekveneerimise projekti? Rootsi teadlane Svante Pääbo. 41. Kui kaua kestis inimese genoomi sekveneerimise projekt ning kes olid selles osalised? Kirjelda asjaolusid ja osalisi täpselt. 2006-2009, algatas 454 Life Sciences (Conneticut), rahvusvaheline tiim. Max Plancki Instituut (Leipzig, nemad rahastasid), mida juhtis Pääbo, veel olid Johannes Krause, Adrian Briggs, Richard E. Green
6. Mis on geneetiline parasiit? Nimeta peamised tüübid (3) ja anna nende definitsioonid. Geneetiline parasiit elemendid, mis replitseeruvad sõltumatult peremehe kromosoomidest. 1. segregatsiooni segajad meioosis mitte-mendelliku pärandumisega munarakku sattuvad geenid. B-kromosoom, geenikonversioon 2. transponeeruvad elemendid transposoonid DNA-element, mis võib liikuda ühest DNA molekulist teise või ühest DNA molekuli otsast teise. 3. sugude suhte muutjad mtDNA pärandub loomadel ja õistaimedel reeglina emalt. isassteriilsus kahekojalistel taimedel võib olla põhjustatud mtDNA variantidest. 7. Võrdle vastust geneetilistele parasiitidele i) Drosophilal ja imetajatel, ii) sugulise ja mittesugulise paljunemise korral.Drosophilal on transposoonid koondunud vähekombineeruvasse alasse, et nad saaksid vähem ümberkorraldusi teha. Imetajatel esineb palju transposoone ja nad on laialt levinud. Valik nende vastu on nõrk või olematu
Nimelt pruunis rasvkoes, mille värvus on tingitud hulgalistest mitokondritest, esineb mitokondrite sisemembraanis valk, mida nimetatakse termogeniiniks. See valk töötab justkui prootoni transporter, ainult et tema töö kiirus on miljon korda aeglasem kui teistel ioonkanalitel. Ning selle asemel et tekitada prootoni gradient läbi mitokondri sisemembraani, konverteeritakse NADH oksüdatsioonil vabanev energia hoopis soojuseks. Mitokondrite genoom Inimese mitokondriaalne DNA (mtDNA) on täielikult sekveneeritud. mtDNA poolt kodeeritud valgud lokaliseeruvad põhiliselt mitokondri sisemembraanis. Vastavaid valke sünteesivad mitokondri enda ribosoomid. Enamik ensüüme, mida vajatakse oksüdatiivse fosforüleerimise juures, on kodeeritud tuumas olevate geenide poolt. Isegi mtDNA ja RNA polümeraasid on tuuma poolt kodeeritud. Mitokondri sisemembraanil töötavates multiensüümkompleksides on osa subühikuid kodeeritud tuuma poolt, osa aga mtDNA poolt.
-Piigid, mis on peamiselt üks kordus lühemad tõelistest alleelidest (ahela libisemine DNA sünteesil) -"Stutterid" avalduvad vähem suuremate kordusühikute korral (dinukleotiidid > tri- > tetra- > penta-) -Pikemad kordused tekitavad rohkem "stuttereid" -Iga järgnev "sutterprodukt" on väiksema intensiivsusega (alleel > kordus-1 > kordus-2) -"Stutterpiigid" teevad keeruliseks segaproovide interpreteerimise 6.Autosoomsed markerid vs mtDNA markerid vs Y kromosoomi markerid kasutamiseks isikutuvastamisel. "Sugupuu" markerid: -Mitokondiaalne DNA (mtDNA) --------Emaliinis päritav --------Polümorfne kontrollregioon (D-loop) --------Rakus mitmeid koopiaid; säilib paremini -Y kromosoom ----------Isaliinis päritav -----------arvukalt Y STR ja Y SNP markereid Haplotüübi määramine 7.Bioloogilise materjali kasutatavus isikute tuvastamiseks: enimkasutatavd proovid, DNA saagised. Bioloogiline materjal ekspertiisiks: -Veri
samas on aga evolutsiooni käigus lisandunud neisse geenidesse geneetilise triivi tulemusena rida muutusi, mis transkriptsiooni enneaegselt termineerivad või inhibeerivad mRNA protsessingut, nii et need alad on muutunud mittefunktsionaalseks ehkki neilt transkribeeritakse RNAd. Teine võimalus pseudogeenide tekkeks on RNA pöördtranskriptsioon cDNAks ja viimase integratsioon genoomi intron-vaba DNAna. 7. Organellide DNA. Mitokondritel ja kloroplastidel on oma DNA. mtDNA: suurus 16 kb, struktuur rõngasmolekul, ei sisalda introneid, kodeeriv potentsiaal 37 geenist 13 kodeerivad valke, 22 tRNAsid ja 2 rRNAsid, geneetiline kood loomade ja pärmide puhul kodeerivad paljud koodonid alternatiivseid aminohappeid või stoppkoodoneid, mutatsioonid võivad põhjustada inimesel neuromuskulaarseid haigusi, arvatavasti vastavate kudede suurest ATP nõudlusest tingituna. Haigetel on rakkudes reeglina metsik-tüüp ja mutantne mtDNA segamini
avaldumise taset. Inimese evolutsiooniline ajalugu. Homo erectus rändas Aafrikast Euroopasse üle miljoni aasta tagasi. See populatsioon asendus teise väljarände tulemusena Aafrikast seal 150 tuhat aastat tagasi tekkinud kaasaegse inimese poolt. Inimese evolutsiooni kohta on kogutud hulgaliselt andmeid tänu mitokondriaalse DNA analüüsile. Mitokondritel on oma genoom, mille pikkus on 16569 aluspaari ning see kodeerib 37 geeni. Võrreldes tuuma DNA-ga muteerub mitokondriaalne DNA (mtDNA) 10 korda kiiremini ja see võimaldab uurida evolutsioonilisi sündmusi, mis on toimunud suhteliselt hiljuti ning lühema aja vältel. mtDNA kandub edasi ainult emaliini pidi. Isa mitokondrid paiknevad seemneraku sabas ja varustavad rakku energiaga. Kuna seemnerakus on aga väga vähe tsütoplasmat, siis on isa mitokondrite sattumise tõenäosus viljastatud munarakku väga väike. Seega võimaldab mtDNA järjestuse analüüs uurida inimpopulatsioonide päritolu emaliini pidi. 11
2. loomarakk telofaasis 3. loomarakk tsütokineesis 4. taimerakk metafaasis 5. taimerakk tsütokineesis Mitokondrid Mitokondrite suurus Pikkus 1-2 mikromeetrit Laius 0,1-0,2 mikromeetrit Iseloomustage mitokondrite DNA-d (% raku DNAst, molekuli suurus, struktuur, geneetiline kood, geenide paiknemine, millised valgud kodeeritud) Rõngasjas struktuur, histoonide puudumine, operonide sarnaste struktuuride esinemine (ühe ainevahetusrea struktuursed geenid tandeemselt). MtDNA suurus, tema poolt kodeeritud valkude arv ja tüüp, samuti geneetiline kood varieerub erinevates organismides. DNA liigub mirokondro ja tuuma vahel. Erinevates organismides on mitokondrite genoomi suurus väga erinev (6000-300 000bp). Imetajates kontrastina on mitokondrite genoom väga kompaktne ~16kb ja mittekodeerivad geenide vahelised piirkonnad praktiliselt puuduvad. Mitokondrite genoomi poolt kodeeritavad valgud on
19 Mitokondrid 1. Mitokondrite suurus Pikkus 1-2 mikromeetrit, Laius 0,1-0,2 mikromeetrit 2. Iseloomustage mitokondrite DNA-d (% raku DNAst, molekuli suurus, struktuur, geneetiline kood, geenide paiknemine, millised valgud kodeeritud) Rõngasjas struktuur, histoonide puudumine, operonide sarnaste struktuuride esinemine (ühe ainevahetusrea struktuursed geenid tandeemselt). MtDNA suurus, tema poolt kodeeritud valkude arv ja tüüp, samuti geneetiline kood varieerub erinevates organismides. DNA liigub mirokondri ja tuuma vahel. Erinevates organismides on mitokondrite genoomi suurus väga erinev (6000-300 000bp). Imetajates kontrastina on mitokondrite genoom väga kompaktne16kb ja mittekodeerivad geenide vahelised piirkonnad praktiliselt puuduvad. Mitokondrite genoomi
Võimaldab hinnata geenipuu tõenäosusjaotust antud liigipuu korral. Koalestsentsi kiirus taastatakse algseks kui liinidest tekib uus liik. Geenid jagunevad ennem liike. 58. Tooge näiteid molekulaarse fülogeneetika rakendustest. Valkude evolutsiooni uurimine – nt kofeiini biosünteesi konvergentne evolutsioon Kladistika – fülogeneetiline süstemaatika. Anatoomiliselt moodsa inimese päritolu uurimine – mtDNA uurimine erinevatest geograafilise päritoluga populatsioonidest – kõik need mtDNAd on pärit ühelt naiselt, kes elas 200 000 aastat tagasi, ilmselt aarfikas. Fülogeograafia – kirjeldab geograafilisi protsesse, sündmusi ja levikut ja fülogeneetilisi seoseid ning seaduspärasusi ja üksikute geneetiliste liinide seoseid taksoni siseselt. nt
ei sobi vanemateks ja alles jäävad need, keda välistada ei saa). Täisperekonna analüüs – ema, isa, järglane. Osaline perekonnaanalüüs – 1 vanem ja järglane. Mono- ja disügootsete kaksikute eristamine. Valitakse varakult sobivaid loomi aretusse aretusväärtuse andmise teel. Kasutatakse geneetilisi markereid: veregrupid, hemolüüsitest/glutatsioonitest, vereseerumi valgutüübid (elektrofroeetiliselt määratakse). DNA markeriteks on mikrosatelliidid, mtDNA, restriktsioonifragmendi analüüs (RFLP). Uurimismaterjalideks on veri, karvad, sperma, limaskesta rakud, koeproovid. Verest saab teha kõiki analüüse. Karvast ja spermast vaid DNA (veregruppe ei saa). 4. Veterinaargeneetika roll ennetavas veterinaarmeditsiinis Jaguneb geneetilise hügieeni selektsiooniks – võtted, mida kasutatakse, et vältida pärilikke haiguseid. Tervisearetus – proovitakse tõsta produktiivloomade resistentsust infektsioonide suhtes (selekteeritakse haiguseid)
vahel. 2) 1960-1980: Molekulaarsete andmete kogumise andmed, nt valkude elektroforeesilt. Avastati, et mutatsioone on rohkem, kui arvati, ja tekkis Neutraalne molekulaarse evolutsiooni teooria (NMET) ja Peaaegu neutraalne molekulaarse evolutsiooni teooria (PNMET). Samuti molekulaarse kella teooria. 3) Alates 1980: Andmed DNA-s leiduvate mutatsioonide kohta (PCR, Sangeri sekveneerimine, restriktsioonanalüüs, mikrosatelliitide analüüs). Kasutati palju mtDNA ja Y kromosoomi andmeid. Tulemusena sündis koalestsentsiteooria ja kirjeldati suhteliselt täpselt paljude looduslike populatsioonide demograafiline ajalugu, sh inimese puhul. (Meetoditena feneetika: erinevuste uurimine, fülogeneetika: erinevuste tekkimise uurimine.) 4) Alates 2000: Uued sekveneerimistehnikad on võimaldanud saada rohkem genoomseid andmeid, ka genotüpiseerimiskiipide kasutuselevõtt. Populatsioonigeneetika plahvatuslik areng – praegu on andmeid
3. Laikhübridisatsiooni analüüs Geenide aktiivsus 4. GFP-liitvalk Kohapeal (in situ) hübriidimine 15. Inimese valkude homoloogia teiste liikidega Prokarüoodid>1%, homoloogia loomadega puudub 1%, ainult selgroogsed 22%, selgroogsed ja teised loomad 24%, loomad ja teised eukarüoodid 32%, eukarüoodid ja prokarüoodid 21% 16. Mitokondri geenid mitokondriaalne DNA (ingl. Mitochondrial DNA, mtDNA)- Rõngakujuline DNA-molekul mitokondrites, mis pärandub järglastele munaraku tsütoplasma vahendusel (pärandumine emaliini pidi). 17. Epigeneetika ja epigeneetiline geenide avaldumine EPIGENEETIKA = Geenide avaldumine Rakusainete toimel (emapärilikkus, sügootne kell jt.) DNA modifikatsioonid Valkude modifikatsioonid (k.a. nuklerosoomid) Geenide/kromosoomide kadu diferentseerumisel 18. Geneetiline mosaiiksus
• • Motoo Kimura neutraalsusteooria • Enamus evolutsioonilisi muutusi on tingitud geneetilisest triivist, mis rakendub neutraalsetele alleelidele. Uus alleel tekib läbi spontaanse mutatsiooni. • • Mutatsioonikiirus (Mutation rate) ja nukleotiidsete asenduste kiirus (substitution rate); nukleotiidsete asenduste kiiruse jaotuvus genoomis • Mutatsioonikiirus on keskmine mutatsioonide esinemissagedus liigi kohta antud ajaühikus. Nt mtDNA oma kõrget mutatsioonikiirust. Aeglasem mutatsiooni kiirus näitab, et mutatsioon leidis aset kaugemas minevikus. Asenduste kiirus = mutatsioonikiiruse ja valiku kombinatsioon. Nukleotiidsete asenduste kiiruse jaotuvus genoomis ei ole juhuslik. Ehk asenduste kiirus on varieeruv üle genoomi. Asenduste kiirus vaikivate saitide eksonites on madalam kui intronites. Mutatsioonikiiruse hindamisel on oluline arvestada ka replikatsioonide arvu, mille lookus läbib
ERi ja Golgi vahel toimub mõlemasuunaline transport – GK-st saadetakse ER-i tagasi vesiikulid, kuhu on pakitud hoidmissignaali kandvad valgud. 6. Mitokondrid. Ehitus ja talitlus Mitokonder on ümbritsetud kahe membraaniga: välimine (VM) ja sisemine (SM). Kahe membraani vahel esineb membraanidevaheline ruum ja sisemembraan ümbritseb maatriksit. Võrreldes VM-ga on SM on rohkem valikuliselt läbitav. Mitokonder sisaldab oma mtDNA-d ja ribosoome - arvatakse, et on tekkinud endosümbioosi teel. Sisemembraani sissesopistised on kristad. Sisemembraan on ETA ja ATPaasi asukohaks, kus toimub oksüdatiivne fosforüleerimine ehk ATP süntees kasutades koensüümide oksüdeerimise käigus vabanevat energiat. Maatriksis toimub tsitraaditsükkel (püruvaadi oksüdatsioon CO2ni, tekivad koensüümid NADH ja FADH2) ja sünteesitakse makroergilisi ühendeid (ATP). Mitokondri fn-iks on energia tootmine. 7
väikesi erinevusi - kõik need on aga kaugel paljukordsetest vahedest. On võimalik arutluskäik, mille kohaselt "vaikivad muudatused" - mida võib kutsuda ka neutraalseiks - sõltuvad siiski populatsiooni põlvkonna kestvusest. S.o. - molekulaarne kell tiksub neile mutatsioonidele teistmoodi kiirusega. Kui suure osa see moodustab üldisest kiirusest, on teine asi. Ja siin on lisaks veel üks oluline tähelepanek: kui me võtame mingi neutraalsete positsioonide hulga (näiteks mtDNA D-aasas, kus evolutsiooni kiirus on ülepea suur ja seetõttu statistiline andmestik ulatuslik), siis näeme väga olulist kiiruste varieeruvust ka oletatavasti neutraalsete mutatsioonide sisesi. Siinkohal on pigem vaja tõsiselt uurida, kui neutraalsed on siiski need "neutraalsed muudatused", mis evolutsioneeruvad märgatavalt aeglasemalt. Evolutsiooni kiirus ja funktsionaalsed piirangud Jälgides evolutsiooni molekulaarsel tasemel, on palju lihtsam kui muidu märgata, et
19 Rusikareegel mida kontrollitum on ensüümi loomulik keskkond (bioloogiline keskkond, kus ensüüm funktsioneerib), seda ,,õrnem" (kapriissem) on ensüüm. Ntx ensüüm, mis funktsioneerib imetajarakus (täpne pH, väikesed temp kõikumised, kõik on kontrollitud), on küllaltki tundlik. Ensüüm, mis aga töötab rakuvälises keskkonnas, on eeldatavasti stabiilne ja mitte nii nõudlik keskkonna tingimuste suhtes. Ntx mtDNA metabolismi ensüümid on õrnad (Sedman), tsellulaasid on mikroobide poolt keskkonda sekreteeritavad ensüümid, töökeskkond on muld, seetõttu ka stabiilsed (Väljamäe). Ensüümide säilitamine Paremini säilivad tingimustes, kus on madal vee aktiivsus. Lüofiliseerimine vesi eemaldatakse otse tahkest faasist ilma vedel faasi minemata, vett sisuliselt pole (külmutad valguproovid sügavkülmas, lüofilisaatorisse, peale kõrge
annaabi.ee 
