2. model sistemi bh 2014

Download 2. Model Sistemi BH 2014

Post on 09-Jul-2016

34 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

genetika

TRANSCRIPT

  • MODEL SISTEMI U MOLEKULARNOJ BIOLOGIJI

  • Model sistemiivi organizmi nad kojima se vre eksperimentiIzbor model sistema prevashodno zavisi od predmeta i ciljeva istraivanja ali i od karakteristika samih model sistemaRazne prirodne nauke razni model sistemi

  • Model sistemiModel sistem ovekSa etikog, socijalnog i moralnog aspekta POTPUNO NEPRIHVATLJIVO

  • Model sistemi u molekularnoj biologijiLaka eksperimentalna manipulacija i brojBakteriofagiE. coliKvasacC. elegansD. melanogasterM. musculus

  • Bakteriofagi

  • Bakteriofagi - virusiJednostavan sistem za istraivanje bazinih procesa molekularne biologijeU periodu razvoja molekularne biologije, pored bakterija, glavni model sistemGenom je molekul DNK ili RNK koji svoje gene eksprimiraju tek nakon infekcije elije domaina obligatni intracelularni paraziti

  • BakteriofagiBakteriofagi su virusi ija je simetrija kompleksna, a veliina im se kree u granicama od 24 nm do 200 nm. Otkrio ih je 1915. godine Englez Frederik Tvort.Prvi elektronsko-mikroskopski snimak bakteriofaga nainio je Tom Aderson 1942. godine.

  • BakteriofagGlavaVratOkovratnikRepBazna ploaFibrileRepne bodlje

  • Bakteriofagi gajenje u bakterijskim kulturama Latentni period od infekcije do umnoavanja virusne nk i formiranja novih kapsidaPeriod eksplozije u broju formiranih fagaFormiraju plakove

  • Litiki rastNekoliko hiljada kopija DNK virusa

  • Lizogeni rastUmereni fagProfag

  • BakteriofagDvolanana DNK45 kb do 200 kb Jednolanana DNKDvolanana RNKJednolanana RNK l fag - poseduje dvolanani molekul DNK duine168.903 bp na kojoj se nalazi 300 gena M13 - filamentozni bakteriofag sa jednolananim molekulom DNK

  • BakteriofagiMODEL SISTEM ZA ISTRAIVANJE

    DNK replikacijeEkspresije genaRekombinacija DNKKo-infekcija za analizu mutacija

    Znaaj u tehnologiji rekombinovane DNKFagna terapija

  • BakterijeHomologa populacija elija klonRazmnoavanje prostom deobomelijski ciklus kratak 20 minutaNaslednost osobinaMutabilnost

  • Bakterije model sistemEscherichia coli gram -Vreme generacije 20 minuta Prekonona kultura sadri oko 2x109 el/mlHaploidna elijaBacillus subtilis - gram +

  • Bakterije u laboratorijskim uslovimaRastu u tenom ili vrstom (agaroznom) medijumu u petrijevoj olji laboratorija Golim okom vidljive kolonijeEksponencijalan rast do stacionarne faze

  • Bakterijska elija0.2 60 m 70S ribozomicitoplazmatske vezikule i inkluzije ZidPiliFlagela

  • Bakterijska DNKDeo bakterijske elije u kojoj se nalazi DNK molekul - nukleoidJedan kruni molekul DNK Bakterijski hromozomVeliina prokariotskog genoma proporcionalna broju genaMali nekodirajui segmenti DNK - kod E. coli 11 %Nema introna*Geni organizovani u operonePlazmidi i transpozoni

  • PlazmidiEkstrahromozomski molekuli DNK koji imaju sposobnost autonomne replikacije - autonomni replikoni.Veliina od 1 kb do 400 kb. Sadre gene iji proteinski produkti uestvuju u procesu autonomne replikacije plazmidne DNK. Kod mnogih plazmida registrovano je prisustvo gena iji su proteinski produkti odgovorni za razvoj otpornosti (rezistencije) bakterijske elije na odreene antibiotike.

  • Bakterijski genom 105 107 bpProcesi koji mogu imati efekta na veliinu bakterijskog genoma:Mutacije po tipu delecija i inverzija.Transpozicija (aktivnost mobilnih genetikih elemenata u okviru genoma).Horizontalni transfer gena - proces prenosa genetikog materijala - segmenta DNK molekula iz jedne bakterijske elije u drugu

  • Prenos genetikog materijalaDonatorska elijaRecipijentna elijaFragment DNKinkorporiran u hromozom recipijentne elijeopstaje u ekstrahromozomskom obliku - plazmid HORIZONTALNI GENSKI TRANSFER Transformacija Transdukcija Konjugacija

  • TransformacijaPrihvatanje slobodne DNK iz spoljanje sredine i transport u unutranjost elije.Otkrie fenomena transformacije bio je prvi nauni korak u dokazivanju nosioca naslednih osobina (Frederick Griffith).

  • Litiki Lizogen

  • TransdukcijaOdreeni umereni bakteriofagi kod prelaska iz lizogenog u litiki ciklus imaju mogunost da upakuju fragment bakterijske DNK u kapsid. Takvi fagi nazivaju se transdukujui fagi.Transdukujui fagi prenose fragmente bakterijske DNK iz jedne u drugu bakterijsku eliju GENERALIZOVANA TRANSDUKCIJA.

  • TransdukcijaAko transdukujui fag (koji sadri i deo DNK bakterijskog hromozoma) nanovo pree iz litikog u lizogeni ciklus (u novoj bakterijskoj eliji) inkorporira bakterijski segment DNK u bakrerijsku DNK nove elije domaina. Ovaj proces naziva se restriktivna transdukcija. Mehanizam - REKOMBINACIJA

  • KonjugacijaPrenos DNK koji se odvija direktnim kontaktom dve bakterijePlazmidi

  • KonjugacijaF faktorPrvootkriveni plazmidKonjugativni plazmidSadri gene neophodne zaodigravanje konjugacijePROCESa. Kontakt 2 elije (preko pila)b. Replikacija plazmidac. Transfer plazmidapreko citoplazmatskogmostia

  • Mycoplasma genitalium Klasa: MollicutesBakterije bez elijskog zidaVeliina 0.2-0.3 m Izolovan iz uretralnog brisa bolesnika sa uretritisom Parazit respiratornog i genitalnog trakta primataNajmanji poznati genom580,070 bp470 protein kodirajuih gena, 3 rRNK gena, 33 tRNK gena

  • E. coliDomain i ovek1997. godine oitan genom4,639,221 bp4.288 proteina Najpoznatiji plazmid F- faktor

  • BakterijePrvi prozor molekularne genetikeModel sistem na kome su otkriveni i/ili dokazani fundamentalni molekularno - bioloki procesi: Semikonzeravativan nain replikacije molekula DNK, osnovi postulati regulacije procesa transkripcije, mutacije i reper sistemi....Tehnologija rekombinovane DNK i ostali metodoloki pristupi

  • Saccharomyces cerevisiaePivski kvasac veliine od 5 mmJednoelijski eukariotTipian i najintezivnije istraivan eukariotLaka eksperimentalna manipulacija90 minuta dovoljno da doe do deobe

  • Saccharomyces cerevisiaeHaploidne forme a i (jedna kopija svakog hromozoma)Haploidne elije opstaju samo ako su delecijom ili nekom drugom mutacijom pogoeni neesencijalni geniDipolidna forma (dve kopije svakog hromozoma) nastaje fuzijom dve haploidne elije kvascaMejozom diploidne elije kvasca nastaju 4 produkta tzv. tetradeSporulacija

  • Saccharomyces cerevisiaeNajmanji eukariotski genom1996. godine oitan genom16 hromozoma13.000.000 bp (13 Mb)6.275 gena (funkcionalno 5.885 gen) U 231 genu detektovano prisustvo introna

  • Saccharomyces cerevisiaeRegulacija ekspresije gena eukariotaRekombinacija molekula DNKReplikacija molekula DNKTranslacijaObrada primarnog transkriptaPrvi model sistem funkcionalne genomikeKvaev vetaki hromozom YAC eukariotski vektor

  • Caenorhabditis elegansPhylum Nematoda Model sistem u molekularnoj biologiji i biologiji razvia od 1965. godinePrvi je u eksperimentalnom radu upotrebio Sydney Brenner (Nobelova nagrada 2002).Danas se C. elegans, kao model sistem, koristi u stotinama laboratorija irom sveta

  • Caenorhabditis elegansValjkasti crvi iroko rasprostranjeni u prirodi 1 mmBilateralna simetrijaHermafrodit 959 elija u adultnom hermafroditu1031 elija u adultnom mujaku

  • Caenorhabditis elegansEmbrionalni razvoj 12 sati131 elija hermafrodita odnosno 111 elija mujaka tokom embriogeneze umire procesom apoptozeetiri larvena stadijuma (L1-L4), Dauer forma larve rezistentna na sredinske faktoreJuvenilni oblici i adultKompletan ivotni ciklus 3 dana

  • Caenorhabditis elegans1983. g. John Sulston mapu elija C. elegans1986. g. Joch White EM-snimci svih elija

  • Mutacije u elijama vulve hemafrodita (22 epidermalne elije) dovodi do razvoja embriona unutar organizma.Detektovano na stotine mutacija koje uzrokuju promene na vulviNeke od tih mutacija pogaaju gene iji su proteinski produkti ukljueni u procese prenosa signala i u kontroli elijske proliferacijeMnogi sisarski analozi ovih gena su onkogeni ili tumor supresorni geni

  • Caenorhabditis elegansGenom sekvenciran 2002. godine5 para autozoma i 2 polna hromozoma XJedinske sa dva polna hromozoma su hermafroditiNondisjunkcijom, retko, gubi se jedan X hromozom i takvi crvi postaju mujaci sposobni da fertiliu jaja hermafrodita100,258,171 bp duga DNK19.000 20,000 - protein-kodirajuih genaProseno pet egzona po genu

  • 2002. godine - Nobelova nagrada za fiziologiju ili medicinuZa oktrie procesa regulacije razvia organizma i programirane elijske smrti kod Caenorhabditis elegansSydney Brenner, H. Robert Horvitz, John E. Sulston

  • 2006. godine - Nobelova nagrada za fiziologiju ili medicinuAndrew Zachary Fire Craig Cameron Mello1998. godineRNK interferencija

  • Drosophila melanogasterJedan og prvih i glavnih model sistema u biologiji1908.g. Morgan Columbia UniversityIstraivanje naslednosti Boje oiju vonih muicaDostupne i lake za laboratorijsku manipulaciju

  • Drosophila melanogasterVeliina vinske muice do 3 mmenke krupnije od mujakaivotni vek kratak i ive oko 2 nedelje

  • Drosophila melanogasterenka polae 400 jajaEmbriogeneza 1 danMetamorfoza larvi duga je 5 danaAdultni oblici nastaju sazrevanjem pupe.

  • Larve karakterie prisustvo imaginalnih diskova, tkiva nastalih invaginacijom epidermisa embriona.Svaki od njih ima oko 100 elija u embrionu i narasta u formaciju od preko 10.000 elija u larvi.Od ovih parnih formacija razvijaju se organi adultnih vinskih muica kao to su oi, antene, genitalije, itd...Eksperimentalna manipulacija imaginalnim diskovima predstavlja jedan od najpoznatijih naina istraivanja metamorfoze i embrionalnog razvoja uopte.

  • Drosophila melanogaster4 para hromozoma: jedan (X ili Y) polni i tri autozomna obeleena kao 2,3 i 4.1998.g. sekvenciran genom122.653.977 bp DNK13. 379 gena