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

Nazorat savollari va topshiriqlari.

1. 
   Ochiq o'qish ramkasi nima?
   
2. 
   Nega eukaryotlarda ochiq o'qish ramkasini topish qiyin?
   
3. 
   Taxminan oqsillarni kodlaydigan DNK mintaqalarining ko'rsatkichlari sifatida qanday xususiyatlar qo'llaniladi ?
   
4. 
   Klon nima?
   
5. 
   Butun genom ketma-ketligi ov miltig'i usuli yordamida qanday amalga oshiriladi?
   
6. 
   Ochiq o'qish ramkalari (ORF) nima uchun ishlatiladi?
   
7. 
   ORF Investigator nima uchun ishlatiladi?
   
8. 
   OrfPredictor serverining maqsadi nima?
   
9. 
   ORFik dasturiy paketining maqsadi nima?
   

V BOB. MOLEKULYAR FILOGENETIKA

1. 
   Filogenetikaning asosiy tushunchalari.
   
   1. 
      Molekulyar biologiya bo'yicha ma'lumotlar.
      

Har bir organizmning axborot arxivi (genomi) ushbu shaxsning kelajakdagi rivojlanishi va faoliyatining batafsil rejasini o'z ichiga oladi. DNK molekulalari uzun, chiziqli, zanjirli molekulalar bo'lib, ular to'rt harfli alifboda yozilgan zanjirlardir (1-rasm).



a b
5.1-rasm. DNK tuzilish diagrammasi: a - van der Vaals modeli, b - DNKdagi kimyoviy bog'lanish diagrammasi
Hatto mikroorganizmlarning genomlari ham juda uzun iplar bo'lib, odatda millionlab harflardan iborat. Har qanday nuklein kislotani belgilar qatori sifatida yozishda nukleotidlarni inglizcha kichik harflar bilan tasvirlash odatiy holdir: a - adenin, g - guanin, c - sitozin, t - timin va - urasil. DNKning tuzilishi replikatsiya va ma'lumotni gendan oqsilga o'tkazish mexanizmlarini to'liq belgilaydi. Mukammalga yaqin replikatsiya irsiyatning barqarorligi uchun zarurdir. Replikatsiyada biroz noaniqlik, shuningdek, begona genetik materialni import qilish mexanizmi ham zarur, aks holda jinsiy reproduktsiyaga ega bo'lmagan organizmlar rivojlana olmaydi. Ikki tomonlama spiralning zanjirlari antiparalleldir. Uchlari dezoksiriboza halqasidagi pozitsiyalaridan keyin 3' va 5' deb nomlanadi. Transkripsiya paytida DNK 3' dan 5'gacha bo'lgan yo'nalishda o'qiladi va tarjima paytida mRNK 5' dan 3'gacha o'qiladi. Genetik ma'lumotlar RNK va oqsillarni sintez qilish orqali amalga oshiriladi. Proteinlar ko'pchilik tana tuzilmalarining hayotiy faoliyati uchun mas'ul bo'lgan molekulalardir. Bizning sochlarimiz, mushaklarimiz, ovqat hazm qilish tizimimiz, retseptorlarimiz va antikorlarimiz hammasi oqsildir. Nuklein kislotalar singari, oqsillar ham aminokislotalar deb ataladigan monomerlardan tashkil topgan uzun chiziqli zanjirli polimerlardir. Yon radikalning qutbliligiga ko'ra yigirmata tabiiy (proteinogen) aminokislotalarni qutbsiz, qutbli va zaryadlanganlarga bo'lish mumkin.
Biz bitta harfli aminokislota belgilarini katta lotin harflari bilan quyidagicha ishlatamiz:


Polar bo'lmagan aminokislotalar:

Masalan, (Glu)R - arginin (Arg). Yoki jadvalga qarang.

2. 
   Genetik kod
   

Genetik kod shifrdir: DNK ketma-ketligidagi uchlik harflar aminokislotalarni ifodalaydi (5.1-jadval).
5.1-jadval. standart genetik kod
Proteinlarning aminokislotalar ketma-ketligi DNK bo'limlarida kodlangan. Odatda, oqsillar uzunligi 200-400 aminokislotadan iborat bo'lib, ularni kodlash uchun DNKning 600-1200 nukleotidini talab qiladi. RNK molekulalarining sintezi, masalan, ribosomalarning RNK komponentlari ham DNKdagi nukleotidlar ketma-ketligi bilan belgilanadi. Biroq, ko'pchilik organizmlarda RNK yoki oqsillar uchun barcha DNK kodlari mavjud emas. DNK ketma-ketligining ba'zi bo'limlari transkripsiya va replikatsiya jarayonlarini boshqarish uchun mavjud va genomning aksariyati hali ham o'rganilmagan va uning funktsiyalari hali ma'lum emas. Standart to'rtta "nukleotid" harfini (a, c, g, t) o'z ichiga olgan DNK molekulalari kimyoviy tuzilishga o'xshash va DNK molekulasining fazoviy tuzilishi birinchi yaqinlashuvda bir hildir.
Proteinlar, aksincha, turli xil uch o'lchovli konformatsiyalar bilan tavsiflanadi. Bu konformatsiyalar oqsillarning turli strukturaviy va funksional rollarini bajarishi uchun zarurdir. Proteindagi aminokislotalarning ketma-ketligi - oqsilning birlamchi tuzilishi - uning uch o'lchovli tuzilishini belgilaydi. Har bir tabiiy aminokislotalar ketma-ketligi uchun o'ziga xos barqaror mahalliy holat - uchinchi darajali tuzilish mavjud - bu ketma-ketlik normal sharoitda o'z-o'zidan o'tadi.
Agar tozalangan oqsil qizdirilsa yoki boshqa yo'l bilan tananing tabiiy fiziologik sharoitlaridan juda farq qiladigan sharoitlarga o'tkazilsa, u "ochiladi", denatüratsiyalanadi, tartibsiz biologik faol bo'lmagan strukturani hosil qiladi. Shuning uchun tanamizda nisbatan doimiy ichki sharoitlarni saqlash mexanizmlari mavjud.
Oddiy sharoitlar tiklanganda, polipeptid molekulalari yana o'zlarining funktsional uchinchi tuzilishiga ega bo'ladilar, bu tabiiy kelib chiqishi mahalliy tuzilishidan farq qilmaydi.
Oqsillarning o'z-o'zidan katlanmasi - buklanishi - ularning tabiiy tuzilishini shakllantirish uchun tabiat bir o'lchovli genetik va peptid ketma-ketliklaridan barchamiz yashayotgan uch o'lchovli dunyoga ulkan sakrashni amalga oshiradigan nuqtadir.
Biroq, quyidagi paradoks mavjud.
Bir tomondan, DNK ketma-ketligini aminokislotalar ketma-ketligiga tarjima qilishni mantiqiy ravishda tasvirlash juda oson - bu genetik kod bilan belgilanadi. Va polipeptid zanjirining aniq belgilangan uch o'lchovli tuzilishga katlanishini mantiqiy ta'riflash juda qiyin. Boshqa tomondan, translatsiyani amalga oshirish uchun ribosoma, transfer RNK (tRNK) va ular bilan bog'liq molekulalar ishlashning o'ta murakkab mexanizmi talab qilinadi. Va oqsillarning katlanması tashqi yordamisiz o'z-o'zidan sodir bo'ladi.
Proteinlarning vazifalari ularning mahalliy uchinchi tuzilishga ega bo'lishiga bog'liq. Masalan, fermentning mahalliy tuzilishi uning yuzasida bir kichik substrat molekulasini bog'laydigan va uni katalitik markazning aminokislota qoldiqlari yoniga joylashtirgan tushkunlikka (faol markaz) ega bo'lishi mumkin.
Shunday qilib, bizda quyidagi ma'lumotlarga asoslangan bog'liqliklar mavjud:

• 
  DNKning nukleotidlar ketma-ketligi oqsilning aminokislotalar ketma-ketligini aniqlaydi.
  
• 
  Aminokislotalarning ketma-ketligi oqsilning tuzilishini belgilaydi. □ Oqsilning tuzilishi uning vazifasini belgilaydi.
  

Ko'pincha bioinformatika ushbu jarayonlar bilan bog'liq ma'lumotlarni tahlil qilish bilan shug'ullanadi.
Ayni paytda bu paradigma tuzilma va tashkilotning molekulyar darajasidan yuqori darajalarni qamrab olmaydi. Jumladan, masalan, rivojlanish jarayonida to'qimalarning ixtisoslashuvi yoki umumiy ma'noda atrof-muhit sharoitlarining genetik hodisalarga ta'siri kabi masalalar ko'zdan chetda qoladi.
Oddiy fikr-mulohazalarning ba'zi bir ahamiyatsiz holatlarida, substrat miqdorining ko'payishi ushbu substratning transformatsiyasini katalizlovchi fermentning mahsuldorligini oshirishga olib kelishining molekulyar mexanizmlarini tushunish oson. Organizmning hayoti davomida rivojlanishi uchun dasturlar yanada murakkabroq.
Axborot oqimi va tanadagi ushbu oqimning tartibga solinishi haqidagi ushbu fundamental savollar endi bioinformatika usullari bilan faol o'rganila boshlandi.

3. 
   Kompyuter dasturi Clustal va boshqa dasturlar.