Термины генетики

Термины генетики — вводная информация о терминах гентики

Геном

Геном — совокупность наследственного материала, заключённого в клетке организма.

Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. Большинство геномов, в том числе геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни, построены из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), однако некоторые вирусы имеют геномы из рибонуклеиновой кислоты (РНК).

Создание алгоритмов и программ для эффективной аннотации геномов микроорганизмов, растений, животных и человека является важной задачей в области биоинформатики и связано со множеством задач, включая идентификацию генов, предсказание их функций, анализ последовательностей, а также интеграцию различных источников данных.

Для аннотации геномов микроорганизмов используются, к примеру, программы и базы данных NCBI RD, IMG (Integrated Microbial Genomes), Uniprot; растений — TAIR (The Arabidopsis Information Resource), Phytozome; животных — Ensembl, UCSC; человека — 1000 Genomes Project и dbSNP.

Геном человека

Геном человека был секвенирован в рамках проекта «Геном человека». К 2003 году было секвенировано 85 % генома, а полное секвенирование было достигнуто в 2022 году. Анализ его последовательности позволяет исследовать генетические заболевания, предрасположенность к различным болезням — например, к онкологическим, а также индивидуальные реакции на лекарства (персонализированная медицина).

Логотип проекта по поиску человеческого генома «Геном человека»

Транскриптом

Транскриптом — совокупность всех транскриптов, синтезируемых одной клеткой или группой клеток, включая мРНК и некодирующие РНК.

Понятие «транскриптом» может обозначать полный набор транскриптов в данном организме или специфический набор транскриптов (молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК)), представленный в клетках определённого типа. В отличие от генома, обычно одинакового для всех клеток одной линии, транскриптом может существенно изменяться в зависимости от условий окружающей среды. Ввиду того, что понятие транскриптом включает в себя все транскрипты данной клетки, он также отражает профиль экспрессии генов в текущий момент времени.

Аннотация транскриптомов включает в себя идентификацию и описание всех транскриптов, синтезируемых в конкретной клетке или организме в определённые моменты времени или условиях. Данный процесс имеет критическое значение в области молекулярной биологии и геномики, поскольку помогает понять, какие гены активируются, каким образом взаимодействуют и как регулируются.

Создание эффективных инструментов для аннотации транскриптомов требует комплексного подхода, включающего новые технологии, подходы машинного обучения, интеграцию с существующими базами данных, постоянное обновление и валидацию аннотаций. Для аннотации транскриптомов микроорганизмов используются, например, программы и базы данных Prokka; растений — StringTie, Cuffmerge; животных — Trinity; человека — Ensembl, UCSC.

Протеом

Протеом — совокупность белков организма, производимых клеткой, тканью или организмом в определённый период времени.

Другими словами, это совокупность экспрессированных белков в данном типе клеток или в организме, в данный период времени при данных условиях.

Аннотация протеомов включает в себя процесс идентификации и анализа белков в образцах из различных организмов, включая микроорганизмы, растения, животных и человека. Она включает в себя использование различных методов масс-спектрометрии и биоинформатики для профилирования, идентификации и количественного анализа белков. Также создание эффективных алгоритмов и программ для аннотации протеомов требует интеграции молекулярной биологии и статистики. Для аннотации протеомов микроорганизмов используются, к примеру, программы и базы данных MaxQuant и Proteome Discoverer, растений — OpenMS, животных — UniProt, человека — KEGG.

Метаболом

Метаболом — совокупность всех метаболитов в клетках, тканях или организмах.

В свою очередь, метаболиты — это промежуточные и конечные продукты метаболических процессов, которые выполняют различные функции, включая участие в биохимических реакциях, клеточной коммуникации и сигнализации, а также играют важную роль в поддержании гомеостаза.

Аннотация метаболомов включает в себя определение и описание всех маломолекулярных метаболитов — аминокислот, сахаров, липидов, витаминов — в образцах биологических жидкостей, тканей или клеток. Этот процесс является важной частью метаболомики и позволяет исследовать метаболические пути и механизмы, регистрировать реакции на внешние воздействия и изучать патологии.

Создание алгоритмов и программ для аннотации метаболомов требует мультидисциплинарного подхода, включая химию, молекулярную биологию и информатику. Для аннотации метаболомов микроорганизмов используются, к примеру, программы и базы данных MetaCyc и eCAM, растений — Plant Metabolome Database, животных — METLIN, человека — XCMS и MetaboAnalyst.

Создание алгоритмов и программ для аннотации геномов, транскриптомов, протеомов и метаболомов

Создание алгоритмов и программ для аннотации геномов, транскриптомов, протеомов и метаболомов различных организмов — предмет изучения генетики, биологии и смежных наук.

Представляет собой область биоинформатики, которая направлена на выявление и интерпретацию биологической информации живых организмов. В рамках этого изучаются геномы, транскриптомы, протеомы и метаболомы микроорганизмов, растений, животных, человека.

Создание алгоритмов и программ для эффективной аннотации геномов, транскриптомов, протеомов и метаболомов микроорганизмов, растений, животных и человека представляет собой значимую и актуальную задачу современности, способствующую развитию биологических наук и биотехнологий.

Литература

• В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов, З. Г. Гапонюк родителей/электронные учебники/9кл. Пасечник, Касенский Биология (Линия жизни).pdf Биология. 9 класс : учеб. для общеобразоват. организаций: издание в pdf-формате / В. В. Пасечник. — Москва: Просвещение, 2018.
• В. С. Рохлов, С. Б. Трофимов, А. В. Теремов Биология. 9-й класс: учебник: издание в pdf-формате. — Москва: Просвещение, 2022.
• В. В. Пасечник и др. Биология. 10 класс : учеб. для общеобразоват. организаций : углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
• В. В. Пасечник и др. Биология. 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
• А. В. Теремов, Р. А. Петросова Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 1. — М.: Мнемозина, 2018.
• А. В. Теремов, Р. А. Петросова Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 2. — М.: Мнемозина, 2018.

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Термины генетики», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Термины_генетики» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».