1 / 35

Johdatus bioinformatiikkaan

Johdatus bioinformatiikkaan. 2ov, luennot ma ja ke 18-20 Tomi Pasanen syksy 2001 http://staff.cs.utu.fi/~tpasanen/intro_bio. Elämän määrittelemistä Organismien osat Biokemialliset prosessit Elämän molekyylirakenne Geeneistä proteiiniin. Biologisen tiedon lähteitä Työkaluja tutkimukseen

wynona
Download Presentation

Johdatus bioinformatiikkaan

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Johdatus bioinformatiikkaan 2ov, luennot ma ja ke 18-20 Tomi Pasanen syksy 2001 http://staff.cs.utu.fi/~tpasanen/intro_bio

  2. Elämän määrittelemistä Organismien osat Biokemialliset prosessit Elämän molekyylirakenne Geeneistä proteiiniin Biologisen tiedon lähteitä Työkaluja tutkimukseen Bioteknologia Geenin etsimisestä Taustaa

  3. Elämän määrittelemistä • Elämän määritelmiä:Kyky tuottaa kopioita itsestään eli jälkeläisiäKyky ottaa materiaalia ja energiaa ympäristöstään käyttäen sitä itsensä tai jälkeläistensä rakentamiseen (virus)

  4. Kaikki elävät olennot ovat sukulaisia • Evoluution kolme osaa: periytyminen, variaatio ja valinta • Elämän määritelmä: Maapallolla tapahtuva evoluutioprosessi • Kumulatiivinen prosessi

  5. Periytyminen • Määräävä tekijä eliöiden rakenteessa ja toiminnassa, koska mutaatiot yhdestä sukupolvesta toiseen ovat varsin pieniä • Esimerkiksi tapa käyttää energiaa ja siirtää geneettistä informaatiota • Puhtaimmillaan johtaa identtisiin kopioihin

  6. Variaatiot • Mutaatiot eli satunnaiset muutokset perimässä • Sukupuolikombinaatiot ja muut erilaiset geneettiset uudelleenjärjestelyt • Useimmat muutokset ovat neutraaleja tai tuhoavia • Evoluution kannalta vaikutus jälkeläisiin on tärkeintä

  7. Valinta • Määrää mitkä eliöt pärjäävät parhaiten eli mitkä lisääntyvät parhaiten • Ympäristön säätelemä!

  8. Eliöistä • Kaikki eliön perityt piirteet on “koodattu” DNA molekyyliin (deoksiribonukleiini happo) • Genotyyppi: eliön geneettinen koodi • Genomi: eliön koko geneettinen materiaali • Fenotyyppi: eliön geneettisen koodin tuottamat fyysiset ominaisuudet

  9. Eliöistä • Variaatiot tapahtuvat genotyyppitasolla kun taas valinta tapahtuu genotyyppitasolla • n:n pituisella DNA:lla 4n variaatiota • Lilja:1011 pituinen DNA; 1070000000000 erilaista genotyyppiä • Eliöiden samankaltaisuus johtuu yhteisestä vanhemmasta ja erilaisuus variaatiosta ja valinnasta

  10. Eliöiden luokittelusta • Eliöitä 5 – 50 miljoonaa • 300 000 erilaista kuoriaista, 50 000 erilaista trooppista puuta, selkärangallisia vain 3% • Aikaisemmin luokitellu on tehty morfologian eli eliön muodon ja rakenteen mukaan; tässä ei huomioi fysiologiaa eli rakenteiden toimintaa tai kehitystä

  11. Prokariootti = esitumallinen; Eukariootti = aitotumallinen

  12. Evolutionaarinen aika • Jos muutokset voidaan ilmaista määrä/aika suhteella niin silloin voidaan määritellä “molekyylikello” • Tällä on saatu samoja tuloksia kuin arkeologisilla mittauksilla! • Joskus variaatiot ovat kuitenkin hitaita ja joskus nopeita

  13. Aikaperspektiivi • Maahan törmännyt iso meteoriitti 4 miljardia vuotta sitten • Vanhimmat fossiilit 3,8 miljardia vuotta • Eukaryootti solut 1,8 miljardia vuotta sitten • Monisoluiset eliöt miljardia vuotta sitten • Sukupuolen ilmaantumisajankohta epäselvä(ehkä edellytys monisoluisille eliöille) • Sammakko esimerkki!

  14. Organismien osat • Solujen erikoistuminen (monisoluiset) kudokseksi • Erilaisten solujen tuottamat jälkeläiset (mitoosi/meioosi) • Solun koostumus: tuma, geneettinen materiaali, tumakalvo, sytoplasma, proteiinit, ribosomit, mitokontriosi ja kloroplasma, muut pienet osat ja solukalvo

  15. Biokemialliset prosessit • Monimutkaisia itseään sääteleviä kemiallisia toimintaverkkoja • Biomolekyylit: proteiinit, hiilihydraatit, lipidit ja erilaiset pienet molekyylit • Geenit säätelevät proteiinituotantoa • Proteiinit säätelevät energian ja materiaalin käyttöä ja tuottoa solussa

  16. Biokemiallinen säätelyverkko

  17. Elämän molekyylirakenne • Molekyylin koostumus: 70% vettä15-20% proteiineja4-7% solukalvoja2-7% DNA/RNA4% pieniä molekyylejä (rauta, sinkki, ATP)

  18. Energia • Saadaan auringon valosta fotosynteesin kautta tai ravintoaineista hengityksen kautta • Kuljetetaan tarvittavaan paikkaan tai talletetaan kunnes sitä tarvitaan • Yleisin kuljettaja molekyyli ATP (ADT) • Rasvat säilövät energian hyvin mutta luovuttavat hitaasti

  19. Proteiinit eli aminohapot • Rakenteiden tukena; entsyymeinä; geenien kontrolointi; antureina näkö, kuulo, ja tuntoaisteissa; lihasliikkeistä vastaavina; immuuni järjestelmän tunnistajina

  20. Yhden proteiinin rakenne

  21. Proteiinijonojen rakenne

  22. Proteiinin kiertyminen

  23. Proteiinin rakennetasot

  24. DNA/RNA

  25. Nukleotidin rakenne

  26. DNA/RNA

  27. DNA/RNA rakenne

  28. Sokeri-fosfaatti selkäranka

  29. Geeneistä proteiiniin

  30. DNA  RNA  proteiiniin

  31. Biologisen tiedon lähteitä • E. coli, Escherichia (bakteeri), geenien on/off tutkiminen viruksen avulla, kloonaus • Saccharomyces (panimohiiva), eukaryootti • Arabidopsis (vesiheinä), pieni DNA • C. elegans (mato), 959 solua, hermot • D. melanogaster (banaanikärpänen), geenit • M. musculus (hiiri)

  32. Genomien kokoja

  33. Työkaluja tutkimukseen • Mikroskooppi • 2D Geelielektroforeesi • Kloonaus • Immunologia ja hybridisaatio • Geenien kartoitus ja sekvenssointi • Kristallografia ja NMR • Tietokannat ja ohjelmistot

  34. Bioteknologia

  35. Geenin etsimisestä

More Related