L. A. Kadirova, A. A. No’monjonov bioinformatika o‘zbekiston Respublikasi vazirligi tomonidan ta’lim yo‘nalishi bo‘yicha darslik sifatida tavsiya etilgan

Организм Гены
Metabolizm
DNK replikatsiyasi/ /modifikatsiyasi Transkripsiya/ /tarjima

Человек
-32,000
Hujayralararo signallar | Hujayralararo kontaktlar
_□ Oqsillarning katlanishi va parchalanishi
2] Transport
_■ Ko'p funktsiyali oqsillar
| Sitoskelet / tuzilma
Himoya/immunitet Boshqa funktsiyalar
| Noma'lum
4.3-rasm. Turli eukariotlar genomlarida oqsil genlarining umumiy soni va ixtisoslashuvini solishtirish

Ushbu genomlarda kodlangan oqsillarning taxminan yarmining funktsiyalari allaqachon ma'lum yoki genlar ketma-ketligini analoglar bilan kompyuterda taqqoslash asosida bashorat qilingan. Ma'lum bo'lishicha, genomning kattaligi bizning organizmning biologik murakkabligi haqidagi intuitiv tushunchamiz bilan bog'liq emas.

Masalan, Caenorhabditis elegans nematodasi yumaloq qurti Drosophila melanogaster meva pashshasiga qaraganda ko'proq genlarga ega , ammo ikkinchisi ancha murakkab tashkil etilgan va uning xatti-harakati qurtnikiga qaraganda ancha xilma-xildir.
Inson genomi nematod genomidan atigi ikki baravar katta ekanligi , ularning tuzilishi va funktsiyalaridagi juda katta farqga qaramay, juda kutilmagan edi .
Genom hajmi va organizmning murakkabligi o'rtasidagi bog'liqlik, albatta, odamlar rivojlanishning eng yuqori cho'qqisida ekanligi haqidagi oldindan o'ylangan fikrni tasdiqlamaydi.
Ko'pgina hollarda, genom o'lchamidagi farq oddiy takrorlanuvchi hududlar soni bilan belgilanadi, ular ko'pincha "keraksiz DNK" deb ataladi ( foydasiz, ma'nosiz, kodlanmaydigan DNK, "DNK axlat"). ) ( axlat ), tashlanadigan axlat (axlat, keraksiz, keraksiz) - omborxonada yoki omborda saqlanadi.)
Eukaryotik DNK genlar tuzilishi va axlatdagi farqlarga qo'shimcha ravishda xromosomalar soni va ular bo'ylab genlarning tarqalishi bilan farq qiladi. Tarqatishdagi ba'zi farqlarga translokatsiyalar yoki xromosoma parchalanishi yoki qo'shilish kiradi.
Masalan, odamda 23 juft xromosoma mavjud; shimpanzelarda, 24. Ikkinchi odam xromosomasi 12 va 13 chimpanze xromosomalarining birlashishiga to'g'ri keladi. Bunday hodisadan keyin zigotadagi mitoz paytida xromosomalarning konjugatsiyasining qiyinligi turlarni ajratish uchun zarur bo'lgan reproduktiv izolyatsiyaga yordam berishi mumkin. Xromosomalar to'plamidagi boshqa farqlar duplikatsiya va chatishtirish kabi hodisalarni aks ettiradi. Hatto individual eukaryotik xromosomalarda ham, genlarning butun oilalari ko'pincha mavjud. Oilaning ba'zi a'zolari paraloglar - bir xil genom ichidagi intragenomik ko'payish natijasida hosil bo'lgan va ko'p hollarda avlod turlarida alohida funktsiyalarni bajarish uchun ajralib chiqqan yaqin genlardir. Ifodadagi o'zgarishlar yangi funktsiyalarning rivojlanishidan oldin bo'lishi mumkin.
Ortologlar, aksincha, spetsifikatsiya natijasida ajralib chiqqan genlar (va ularning mahsulotlari) . Masalan, odam globinlari paraloglar, odam va ot mioglobinlari esa ortologlardir.
Boshqa shunga o'xshash ketma-ketliklar psevdogenlar bo'lishi mumkin, bu ikkilanish yoki retrotranspozitsiya tufayli bo'lishi mumkin.
messenjer RNK, so'ngra funksiya yo'qolguncha mutatsiyalar to'planadi.
Xromosomalarda eukaryotik genlarni tashkil qilishning yaxshi namunasi inson globin genlari klasteridir. Inson gemoglobin genlari va psevdogenlari 11 va 16-xromosomalarda klasterlarda joylashgan (quyidagi rasm).

4.4-rasm. Inson gemoglobin genlarining xromosomalarda joylashishi

Oddiy kattalar organizmida asosan uchta turdagi globin zanjirlari sintezlanadi: □- va □-zanjirlar, ular gemoglobin tetramerlariga yig'iladi.

• 
  ₂ O ₂ va miyoglobin mushak hujayralarida joylashgan monomerik oqsildir. Boshqa genlarda kodlangan boshqa gemoglobinlar rivojlanishning embrion va postembrional bosqichlarida sintezlanadi.
  
• 
  -16-xromosomadagi gen klasterining uzunligi taxminan 28 kb/s. U uchta funktsional genni o'z ichiga oladi: kodlash qismida bir xil bo'lgan □- va 2D-genlar; uchta psevdogen: □ □, □ □ ₁ va □ 0 ₂ ; shuningdek, boshqa gomologik gen
  
• 
  i, uning vazifasi noaniq.
  
• 
  -11-xromosomadagi gen klasterining uzunligi taxminan 50 kb/s. U beshta funksional gendan iborat: O geni, bitta aminokislota, □ va □ genlari va bitta psevdogen □ □ bilan farq qiluvchi ikkita Q geni (G _a va L _{a )} . Mioglobin geni ushbu klasterlarning hech biri bilan bog'liq emas .
  

Insonning barcha gemoglobin va miyoglobin genlari bir xil intron-ekson tuzilishga ega. Ular ikkita intron (I) bilan ajratilgan uchta ekzonni (E) o'z ichiga oladi.
Ushbu ekzon-intron tuzilishi umurtqali hayvonlarning globin genlarining ko'pchiligida, shu jumladan gemoglobin va miyoglobinning □ va 0 zanjirlarida saqlanadi. O'simlik globin genlarida bitta qo'shimcha introndan, Paramecium globin genlarida bittadan kam introndan, hasharotlar globin genlarida esa yo'q. Insonning neyroglobin geni, miyada quyi darajalarda ifodalangan gomolog, o'simlik globin geni kabi 3 intronni o'z ichiga oladi.



4.5-rasm. Inson gemoglobin va miyoglobin genlarining tuzilishi
Gemoglobin genlari va psevdogenlari ularning xromosomalari bo'ylab tarqalib, ularning duplikatsiya va divergensiya orqali evolyutsiyasini aks ettiradi (quyidagi rasm).
Ushbu genlarning ifodasi organizmning rivojlanish bosqichlariga qat'iy rioya qiladi . Embrion bosqichida (urug'lanishdan keyin 6 haftagacha) ikkita gemoglobin zanjiri sintezlanadi - □ va □, ular P ₂ P _{2 tetramerini hosil qiladi} . Urug'lantirish paytidan boshlab olti hafta o'tgach va tug'ilgandan keyin sakkiz haftagacha gemoglobinning asosiy turi post-embrion gemoglobin P ₂ P ₂ hisoblanadi. Voyaga etgan organizmning gemoglobini P ₂ P _{2 tuzilishga ega} .
Talassemiya gemoglobin genlarining nuqsoni yoki yo'qolishi bilan bog'liq bo'lgan genetik kasallikdir. Ko'pchilik kavkazliklarda normal □ kattalar gemoglobini uchun to'rtta gen mavjud - har bir genning ikkita alleli

• 
  ₁ va P ₂ . Shuning uchun, □-talassemiya normalda qancha genlar ifodalanganligiga qarab, turli darajadagi klinik ko'rinishga ega bo'lishi mumkin.
  
• 
  -zanjirlar.
  

Odatda, faqat ikkitadan kam faol gen qoldiradigan o'chirishlar simptomatik hisoblanadi. Genetik nuqsonlarda ikkala genning ham yo'q qilinishi (krossoverga yordam beradigan genlarning va takroriy ketma-ketliklarning birgalikda joylashishida sodir bo'lishi mumkin bo'lgan jarayon) va to'xtash kodonining yo'qolishi, natijada kengaytirilgan beqaror maqsad paydo bo'ladi.



4.6-rasm. Gemoglobin genlarining filogenetik sxemasi

□ Talassemiya odatda nuqta mutatsiyalari, shu jumladan noto'g'ri mutatsiyalar (aminokislotalarni almashtirish, ma'no o'zgarishi bilan mutatsiyalar) va ma'nosiz mutatsiyalar (kodlash kodini to'xtash kodoniga o'zgartiradigan ma'nosiz mutatsiyalar) tufayli yuzaga keladi, bu esa erta tugatilishiga va paydo bo'lishiga olib keladi. kesilgan polipeptid, shuningdek, ulanish joylaridagi mutatsiyalar yoki tartibga soluvchi hududlardagi mutatsiyalar. Oddiy stop-kodon va □ va □ genlar orasidagi intergenik mintaqaning ma'lum o'chirilishi □ □ sintez oqsilini hosil qiladi.