ebook Genomy GENOMES, 5th edition T.A. Brown

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania: 2025

Tłumaczenie piątego wydania znanego w świecie podręcznika genetyki molekularnej to w pełni zaktualizowane i rozbudowane kompendium wiedzy na temat budowy, funkcjonowania i ewolucji genomów, uwzględniające najnowsze osiągnięcia w dziedzinie biologii molekularnej, bioinformatyki i biotechnologii. W książce zaprezentowano najważniejsze zagadnienia genomiki w sposób systematyczny, przystępny i wsparty licznymi przykładami najnowszych badań.

Od pierwszego sekwencjonowania DNA po zaawansowane badania całych transkryptomów, proteomów i analizę ewolucji genomów — książka prezentuje pełne spektrum współczesnej wiedzy o budowie, funkcjonowaniu i dziedziczeniu materiału genetycznego.

Dzięki spektakularnemu rozwojowi technologii sekwencjonowania, badania genomowe znajdują dziś zastosowanie nie tylko w naukach podstawowych, ale również w medycynie spersonalizowanej, diagnostyce onkologicznej, terapii chorób genetycznych (CRISPR/Cas9), badaniach historycznych, archeologicznych, a nawet w życiu codziennym poprzez komercyjne testy genetyczne. Genomy 5 pokazują, jak zrozumienie mechanizmów ekspresji genów i ewolucji genomów przyczynia się do przełomów naukowych, takich jak szybkie opracowanie szczepionek mRNA podczas pandemii COVID-19.

Podział książki na cztery części umożliwia systematyczne zapoznanie się z kluczowymi tematami:
• Badanie genomów — od klasycznych metod po nowoczesne techniki sekwencjonowania.
• Anatomia genomów — przegląd genomów eukariontów, prokariontów, wirusów i elementów ruchomych.
• Ekspresja genomów — mechanizmy regulujące wykorzystanie informacji genetycznej w komórkach.
• Replikacja i ewolucja genomów — molekularne podstawy dziedziczenia i zmienności genetycznej.

Książka została wzbogacona o:
• liczne ilustracje i schematy wspomagające zrozumienie omawianych procesów,
• pytania kontrolne oraz zagadnienia pogłębione ułatwiające samodzielną naukę i dyskusję,
• starannie dobrane propozycje dalszej lektury ułatwiające poszerzanie wiedzy,
• obszerny słownik terminów pomocny w utrwalaniu kluczowych pojęć.

Podręcznik jest przeznaczony przede wszystkim dla studentów: biologii, biotechnologii, bioinformatyki, medycyny, farmacji, rolnictwa i innych pokrewnych kierunków oraz dla początkujących pracowników nauki w tych dziedzinach. Jednocześnie książka będzie wartościowym źródłem wiedzy dla studentów studiów doktoranckich, pracowników naukowych oraz wszystkich zainteresowanych nowoczesnymi badaniami genetycznymi.

Spis treści ebooka Genomy

Przedmowa do wydania polskiego XV

Przedmowa XVII

Rozdział 1. Genomy, transkryptomy i proteomy 1

1.1. DNA 2
Geny zbudowane są z DNA 3
DNA jest polimerem zbudowanym z nukleotydów 4
Odkrycie podwójnej helisy 6
Łączenie się zasad w pary i asocjacja warstwowa
stabilizują podwójną helisę 8
Podwójna helisa jest strukturą elastyczną 9

1.2. RNA i tran skryptom 11
RNA jest drugim rodzajem polinukleotydu 11
Rodzaje RNA w komórce 12
Wiele RNA jest syntetyzowanych jako cząsteczki prekursorowe 13
Rożne definicje transkryptomu 15

1.3. Białka i proteom 16
Cztery hierarchiczne poziomy struktury białka 16
Rożnorodność białek wynika z różnorodności aminokwasow 17
Powiązanie transkryptomu z proteomem 19
Kod genetyczny nie jest uniwersalny 20
Powiązanie proteomu z biochemią komorki 21

Podsumowanie 22

Krótkie pytania otwarte 23

Pytania problemowe 24

Literatura uzupełniająca 24

Rozdział 2. Analiza DNA 25

2.1. Enzymy służące do manipulacji DNA 26
Sposób działania polimerazy DNA zależnej od matrycy 26
Typy polimeraz DNA stosowane w badaniach naukowych 28
Endonukleazy restrykcyjne umożliwiają cięcie cząsteczek DNA w ściśle określonych pozycjach 29
Do analizy wyników trawienia restrykcyjnego wykorzystuje się elektroforezę w żelu 30
Fragmenty DNA można identyfikować metodą hybrydyzacji Southerna 32
Ligazy łączą ze sobą fragmenty DNA 33
Enzymy modyfikujące końce 35

2.2. Reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR) 35
Przeprowadzanie PCR 35
Przyrost ilości produktu w reakcji PCR można śledzić 36
PCR ma wiele różnorodnych zastosowań 37

2.3. Klonowanie DNA 38
Dlaczego klonowanie jest ważne? 38
Najprostsze wektory do klonowania są oparte na plazmidach z E. coli 38
Jako wektorów do klonowania można także użyć bakteriofagów 40
Wektory dla dłuższych fragmentów DNA 43
DNA można klonować w organizmach innych niż E. coli 44

Podsumowanie 46

Krótkie pytania otwarte 46

Pytania problemowe 47

Literatura uzupełniająca 47

Rozdział 3. Mapowanie genomów 49

3.1. Dlaczego mapa genomu jest ważna 49
Mapy genomu są potrzebne do sekwencjonowania bardziej złożonych genomów 49
Mapy genomowe to nie tylko pomoc przy sekwencjonowaniu 51

3.2. Markery do mapowania genetycznego 51
Pierwszymi stosowanymi markerami były geny 52
RFLP i SSLP są przykładami markerów DNA 53
Polimorfizmy punktowe są najbardziej użytecznymi markerami DNA 55

3.3. Podstawy mapowania genetycznego 57
Podstawy dziedziczenia i odkrycie sprzężenia 57
Częściowe sprzężenie można wyjaśnić zachowaniem chromosomów w czasie mejozy 58
Od częściowego sprzężenia do mapowania genetycznego 61

3.4. Przeprowadzanie analizy sprzężeń w różnych typach organizmów 62
Analiza sprzężeń, gdy możliwe są planowane eksperymenty hodowlane 63
Mapowanie genów przez analizę rodowodów u człowieka 64
Mapowanie genetyczne u bakterii 66
Ograniczenia analizy sprzężeń 67

3.5. Mapowanie fizyczne przez bezpośrednie badanie cząsteczek DNA 68
Konwencjonalne mapowanie restrykcyjne można stosować tylko do małych cząsteczek DNA 68
Mapowanie optyczne pozwala na lokalizację miejsc restrykcyjnych w dłuższych cząsteczkach DNA 70
Mapowanie optyczne z sondami fluorescencyjnymi 72
Dalsze innowacje poszerzają zakres mapowania optycznego 73

3.6. Mapowanie fizyczne przez przypisywanie markerów do fragmentów DNA 74
Każda unikalna sekwencja może być STS 75
Fragmenty DNA do mapowania STS można uzyskać jako hybrydy radiacyjne 76
Jako odczynnika do mapowania można także użyć biblioteki klonów 77

Podsumowanie 77

Krótkie pytania otwarte 78

Pytania problemowe 79

Literatura uzupełniająca 79

Rozdział 4. Sekwencjonowanie genomów 81

4.1. Metody sekwencjonowania DNA 81
Sekwencjonowanie metodą terminacji łańcucha produktów reakcji PCR 82
Sekwencjonowanie w technologii Illumina jest najbardziej powszechną metodą sekwencjonowania krótkich odczytów 85
Opracowano rożne metody sekwencjonowania krótkich odczytów 87
Metoda sekwencjonowania pojedynczych cząsteczek w czasie rzeczywistym umożliwia otrzymanie odczytów o długości do 200 kb 89
Obecnie najdłuższe odczyty pozwala uzyskać metoda sekwencjonowania w technologii Nanopore 90

4.2. Jak zsekwencjonować genom 92
Możliwości strategii shotgun udowodniono, sekwencjonując genom Haemophilus influenzae 92
Strategię shotgun wykorzystano do zsekwencjonowania wielu genomów prokariotycznych 94
Sekwencjonowanie genomów eukariotycznych strategią shotgun wymaga zastosowania zaawansowanych programów do składania 94
Od kontigów do rusztowań 96
Czym jest sekwencja genomu i czy zawsze jej potrzebujemy? 99

4.3. Sekwencjonowanie genomu człowieka 101
Projekt Poznania Genomu Człowieka – sekwencjonowanie genomu w czasach heroicznych 101
Genom człowieka – sekwencjonowanie genomów współcześnie 103
Genom neandertalczyka: poznanie genomu wymarłego gatunku z wykorzystaniem genomu człowieka jako sekwencji odniesienia 105
Genom człowieka – nowe wyzwania 107

Podsumowanie 108

Krótkie pytania otwarte 109

Pytania problemowe 109

Literatura uzupełniająca 110

Rozdział 5. Anotacja genomu 113

5.1. Lokalizowanie genów w sekwencjach DNA przez komputerową analizę sekwencji 113
Obszary kodujące genów są otwartymi ramkami odczytu 113
Proste skanowania ORF są mniej wydajne dla większych DNA eukariotycznych 114
Szukanie genów niekodujących RNA 116
Poszukiwanie homologii i genomika porównawcza nadają śledzeniu sekwencji nowy wymiar 117

5.2. Anotacja genomu przez analizę tran skryptów genów 118
Test hybrydyzacyjny pozwala ustalić, czy fragment zawiera sekwencję ulegającą ekspresji 119
Istnieją metody dokładnego mapowania końców transkryptów 120
Granice ekson–intron można dokładnie zlokalizować 120

5.3. Anotacja przez całogenomowe mapowanie RNA 121
Mikromacierze dachówkowe umożliwiają mapowanie transkryptów na chromosomach lub całych genomach 121
Sekwencje transkryptów można zmapować bezpośrednio w genomie 123
Uzyskiwanie sekwencji transkryptu metodami SAGE i CAGE 125

5.4. Przeglądarki genomów 127

Podsumowanie 128

Krótkie pytania otwarte 128

Zadania problemowe 129

Literatura uzupełniająca 129

Rozdział 6. Ustalanie funkcji genu 131

6.1. Komputerowa analiza funkcji genu 131
Homologia odzwierciedla związki ewolucyjne 131
Analiza homologii może dostarczyć informacji o funkcji całego genu lub jego segmentów 132
Identyfikacja domen białkowych może pomoc przypisać funkcję nieznanemu genowi 133
Przypisywanie funkcji genom wymaga jednolitej terminologii 134

6.2. Przypisywanie funkcji przez inaktywację i nadekspresję genu 135
Analiza funkcjonalna przez inaktywację genu 135
Inaktywacja genów poprzez edycję genomu 136
Geny można inaktywować przez rekombinację homologiczną 137
Inaktywacja genu poprzez znakowanie transpozonem i interferencję RNA 138
Do określania funkcji można także wykorzystać nadekspresję genu 139
Fenotypowy efekt inaktywacji jest czasem trudny do zaobserwowania 140

6.3. Zrozumienie funkcji genu przez badania wzoru ekspresji i produktu białkowego 142
Do wprowadzania określonych zmian w genie i kodowanym przez niego białku można wykorzystać CRISPR 143
Inne metody ukierunkowanej mutagenezy 144

6.4. Wykorzystanie konwencjonalnej analizy genetycznej do identyfikacji funkcji genu 147
Identyfikacja ludzkich genów związanych z chorobami dziedzicznymi 147
Całogenomowe badania asocjacyjne także pozwalają na identyfikację genów związanych z chorobami i innymi cechami 149

Podsumowanie 150

Krótkie pytania otwarte 150

Zadania problemowe 151

Literatura uzupełniająca 151

Rozdział 7. Eukariotyczne genomy jądrowe 153

7.1. Genomy jądrowe znajdują się w chromosomach 153
Chromosomy są zbudowane z DNA i białek 153
Specyficzne właściwości chromosomów metafazowych 155
Centromery i telomery zawierają charakterystyczne sekwencje DNA 157

7.2. Cechy genetyczne genomów jądrowych 158
Liczby genów mogą być mylące 158
Geny nie są rozmieszczone równomiernie w obrębie genomu 161
Odcinek genomu człowieka 162
Genom drożdży jest bardzo zwarty 163
Organizacja genów u innych eukariontów 165
Rodziny genów 166
Pseudogeny i inne relikty ewolucyjne 167

7.3. Za wartość powtarzającego się DNA w eukariotycznych genomach jądrowych 169
DNA powtórzony tandemowo znajduje się w centromerach i innych miejscach w chromosomach eukariotycznych 170
Minisatelity i mikrosatelity 170
Powtórzenia rozproszone 172

Podsumowanie 172

Krótkie pytania otwarte 173

Pytania problemowe 173

Literatura uzupełniająca 173

Rozdział 8. Genomy prokariontów i organelli eukariotycznych 175

8.1. Właściwości fizyczne genomów prokariotycznych 175
Tradycyjny obraz chromosomu prokariotycznego 175
Niektóre bakterie mają genomy liniowe lub wieloczęściowe 177

8.2. Właściwości genetyczne genomów prokariotycznych 180
Organizacja genów w genomie E. coli K12 180
Operony są cechą charakterystyczną genomów prokariotycznych 182
Rozmiary genomów i liczba genów u prokariontów różnią się w zależności od złożoności biologicznej 183
Rozmiary genomów i liczba genów różnią się w obrębie poszczególnych gatunków 185
Rozróżnienie między gatunkami prokariotycznymi rozmywa się jeszcze bardziej za sprawą poziomego transferu genów 186
Metagenomy opisują członków społeczności 188

8.3. Eukariotyczne genomy organellarne 189
Teoria endosymbiozy wyjaśnia pochodzenie genomów organellarnych 189
Fizyczne i genetyczne cechy genomów organellarnych 191

Podsumowanie 194

Krótkie pytania otwarte 195

Pytania problemowe 195

Literatura uzupełniająca 196

Rozdział 9. Genomy wirusów i ruchome elementy genetyczne 199

9.1. Genomy ba kteriofagów i wirusów eukariotycznych 199
Genomy bakteriofagów mają zróżnicowane struktury i organizację 199
Strategie replikacji genomów bakteriofagowych 201
Struktury i strategie replikacji eukariotycznych genomów wirusowych 202
Niektóre retrowirusy powodują nowotwory 203
Genomy na granicy życia 205

9.2. Ruchome elementy genetyczne 206
Transpozony RNA z długimi końcowymi powtórzeniami są spokrewnione z retroelementami wirusowymi 206
Niektóre transpozony RNA nie mają LTR 208
Transpozony DNA występują powszechnie w genomach prokariotycznych 209
Transpozony DNA są mniej powszechne w genomach eukariotycznych 210

Podsumowanie 211

Krótkie pytania otwarte 212

Pytania problemowe 213

Literatura uzupełniająca 213

Rozdział 10. Dostępność genomu 215

10.1. Wewnątrz jądra 215
Jądro ma uporządkowaną strukturę wewnętrzną 216
Chromosomowy DNA wykazuje rożne stopnie upakowania 217
Macierz jądrowa jest strukturą dynamiczną 218
Każdy chromosom zajmuje w jądrze swoje własne terytorium 220
Każdy chromosom zawiera grupy domen powiązanych topologicznie 221
Izolatory zapobiegają przekazywaniu informacji pomiędzy segmentami chromosomowego DNA 223

10.2. Modyfikacje nukleosomów a ekspresja genomu 225
Acetylacja histonów wpływa na wiele funkcji jądrowych, łącznie z ekspresją genomu 225
Deacetylacja histonów prowadzi do zablokowania aktywnych rejonów genomu 227
Acetylacja nie jest jedynym rodzajem modyfikacji histonów 228
Remodelowanie nukleosomów również wpływa na ekspresję genomu 230

10.3. Modyfikacje DNA a ekspresja genomu 231
Wyciszanie genomu przez metylację DNA 231
Metylacja wiąże się z piętnowaniem genomowym i inaktywacją chromosomu X 232

Podsumowanie 234

Krótkie pytania otwarte 235

Pytania problemowe 236

Literatura uzupełniająca 236

Rozdział 11. Rola białek wiążących DNA w ekspresji genomu 239

11.1. Metody badania białek wiążących DNA i ich miejsc wiązania 239
Krystalografia rentgenowska dostarcza danych dotyczących struktury dla każdego białka, które uda się skrystalizować 239
Spektroskopia NMR jest wykorzystywana do badania struktury małych białek 241
Badanie spowolnienia migracji w żelu pozwala zidentyfikować fragmenty DNA wiążące białka 242
Testy ochrony przed modyfikacją precyzyjniej określają położenie miejsc wiążących białko 242
Nukleotydy bezpośrednio oddziałujące z białkiem można zidentyfikować, stosując test zakłócania modyfikacji 244
Wyszukiwanie w całym genomie miejsc wiążących białka 245

11.2. Specyficzne cechy białek wiążących DNA 246
Domena typu helisa–skręt–helisa występuje w białkach prokariotycznych i eukariotycznych 247
W białkach eukariotycznych często występują palce cynkowe 248
Inne rodzaje domen wiążących kwasy nukleinowe 249

11.3. Oddziaływanie między DNA a wiążącymi je białkami 250
Oddziaływania między DNA a białkami 250
Bezpośredni odczyt informacji zawartej w sekwencji nukleotydów 251
Konformacja helisy wpływa na oddziaływania z białkami 251

Podsumowanie 253

Krótkie pytania otwarte 253

Pytania problemowe 254

Literatura uzupełniająca 254

Rozdział 12. Transkryptomy 257

12.1. Składniki transkryptomu 257
mRNA jest mało liczną, ale za to złożoną częścią transkryptomu 257
Krótkie niekodujące RNA mają rożne funkcje 259
Długie niekodujące RNA są zagadkowymi transkryptami 260

12.2. Transkryptomika – czyli katalogowanie transkryptomów komórek i tkanek 262
Do badania zawartości transkryptomów wykorzystuje się analizy na mikromacierzach i sekwencjonowanie RNA 262
Analiza pojedynczych komórek rozszerza możliwości transkryptomiki 264
Transkryptomika przestrzenna umożliwia mapowanie transkryptów bezpośrednio w tkankach i komórkach 267

12.3. Synteza składników transkryptomu 269
Polimerazy RNA są maszynami molekularnymi do wytwarzania RNA 269
Miejsca rozpoczęcia transkrypcji są wskazywane przez sekwencje promotorowe 271
Synteza RNA bakteryjnych jest regulowana przez białka represorowe i aktywatorowe 274
Synteza bakteryjnego RNA jest również regulowana przez kontrolowanie terminacji transkrypcji 277
Synteza eukariotycznego RNA jest regulowana głownie przez białka aktywatorowe 279

12.4. Wpływ składania RNA na zawartość tran skryptomu 281
Szlak wycinania intronów z eukariotycznych pre-mRNA 282
Proces składania RNA musi mieć wysoki stopień precyzji 285
Elementy wzmacniaczy i wyciszaczy determinują szlaki alternatywnego składania RNA 286
Kolisty RNA powstaje w wyniku wstecznego składania RNA 288

12.5. Wpływ modyfikacji chemicznych na skład transkryptomu 289
Redagowanie RNA zmienia właściwości kodujące niektórych transkryptów 289
Modyfikacje chemiczne, które nie zmieniają sekwencji mRNA 291

12.6. Degradacja składników transkryptomu 293
Znanych jest kilka procesów nieswoistego rozkładu RNA 293
Wyciszanie RNA zidentyfikowano po raz pierwszy jako sposób niszczenia inwazyjnego wirusowego RNA 294
MikroRNA regulują ekspresję genomu, powodując degradację konkretnych docelowych mRNA 295

Podsumowanie 296

Krótkie pytania otwarte 297

Pytania problemowe 298

Literatura uzupełniająca 298

Rozdział 13. Proteomy 301

13.1. Badanie składu proteomu 301
Etap rozdziału białek w analizie profili białkowych 302
Etap identyfikacji białek w analizie profili białkowych 304
Porownywanie składu dwóch proteomów 307
Analityczne mikromacierze białkowe są alternatywną metodą w analizie profili białkowych 308

13.2. Identyfikacja białek, które oddziałują ze sobą 309
Identyfikacja par oddziałujących ze sobą białek 310
Identyfikacja składników kompleksów zbudowanych z wielu białek 312
Identyfikacja interakcji funkcjonalnych 313
Mapy interakcji białko–białko pokazują oddziaływania w proteomie 314

13.3. Synteza i degradacja składników proteomu 317
Rybosomy są molekularnymi maszynami do produkcji białek 317
Bakterie w czasie stresu inaktywują rybosomy, by zredukować swój proteom 319
Czynniki inicjacyjne pośredniczą w przebudowie proteomu eukariotycznego na dużą skalę 320
Translacja poszczególnych mRNA może być również regulowana specyficznie 321
Degradacja składników proteomu 322

13.4. Wpływ procesów dojrzewania białek na skład proteomu 323
Sekwencja aminokwasowa białka zawiera instrukcję jego fałdowania 323
Niektóre białka podlegają cięciu proteolitycznemu 326
Istotne zmiany w aktywności białka mogą wynikać z modyfikacji chemicznych 328

13.5. Wyjść poza proteom 329
Metabolom jest kompletnym zbiorem metabolitów występujących w komórce 329
Biologia systemów umożliwia opisanie aktywności komórki w sposób zintegrowany 331

Podsumowanie 333

Krótkie pytania otwarte 334

Pytania problemowe 334

Literatura uzupełniająca 335

Rozdział 14. Ekspresja genomu w kontekście komórek i organizmów 337

14.1. Odpowiedź genomu na sygnały zewnętrzne 337
Przesyłanie sygnału przez import zewnątrzkomórkowego związku sygnalizującego 338
Białka receptorowe przenoszą sygnały przez błony komórkowe 339
Niektóre szlaki przekazywania sygnału mają tylko kilka etapów między receptorem a genomem 340
Niektóre szlaki przekazywania sygnału mają wiele etapów między receptorem a genomem 342
Niektóre szlaki przekazywania sygnału działają za pośrednictwem przekaźników wtórnych 343

14.2. Zmiany w aktywności genomu prowadzące do różnicowania komórkowego 343
Niektóre procesy różnicowania obejmują zmiany w strukturze chromatyny 344
Typy płciowe drożdży są determinowane przez konwersję genu 345
Rearanżacje genomu są odpowiedzialne za różnorodność immunoglobulin i receptorów komórek T 346

14.3. Zmiany w aktywności genomu leżące u podstaw rozwoju 348
Bakteriofag λ: przełącznik genetyczny umożliwia dokonanie wyboru między alternatywnymi szlakami rozwojowymi 349
Sporulacja u Bacillus: koordynacja aktywności dwóch odrębnych typów komórek 350
Caenorhabditis elegans: podstawa genetyczna informacji pozycyjnej i określania losu komórek 353
Muszka owocowa: przekształcenie informacji pozycyjnej w plan segmentacji ciała 355
Udział genów homeotycznych jest uniwersalną cechą rozwoju wyższych eukariontów 357
Geny homeotyczne leżą również u podstaw rozwoju u roślin 359

Podsumowanie 359

Krótkie pytania otwarte 360

Pytania problemowe 361

Literatura uzupełniająca 361

Rozdział 15. Replikacja genomu 363

15.1. Topologia replikacji genomu 363
Struktura podwójnej helisy utrudnia proces replikacji 364
Doświadczenie Meselsona–Stahla dowiodło semikonserwatywności replikacji 365
Odkrycie topoizomeraz DNA pozwoliło na rozwiązanie problemu topologicznego 367
Wariacje na temat replikacji semikonserwatywnej 369

15.2. Faza inicjacji replikacji genomu 371
Inicjacja replikacji DNA w komórkach E. coli 371
Obszary inicjacji replikacji DNA w komórkach drożdży są równie dobrze poznane 372
Identyfikacja miejsc inicjacji replikacji DNA w komórkach wyższych eukariontów okazała się znacznie trudniejsza 373

15.3. Zjawiska zachodzące w obrębie widełek replikacyjnych 374
Polimerazy DNA to maszyny molekularne produkujące (i degradujące) DNA 375
Ograniczenia polimeraz DNA utrudniające replikacje genomu 376
Do ukończenia replikacji nici opóźnionej konieczne jest połączenie fragmentów Okazaki 377

15.4. Terminacja replikacji genomu 379
Terminacja replikacji genomu E. coli zachodzi w ściśle określonym obszarze 379
Zakończenie procesu replikacji genomu 382
W niektórych komórkach to telomeraza kończy replikację cząsteczek chromosomowego DNA 383
Wpływ długości telomerów na procesy starzenia komórkowego i nowotworzenia 386
Unikalne rozwiązanie problemu skracania telomerów w komórkach Drosophila 387

15.5. Regulacja replikacji genomu eukariotycznego 388
Replikacja genomu wymaga synchronizacji z cyklem komórkowym 388
Warunkiem przejścia punktu kontrolnego G1-S jest udzielenie miejscom inicjacji „licencji na replikację” 389
Nie wszystkie miejsca inicjacji replikacji są wykorzystywane jednocześnie 390
Komorka ma rożne opcje na wypadek uszkodzenia genomu 392

Podsumowanie 392

Krótkie pytania otwarte 394

Pytania problemowe 394

Literatura uzupełniająca 395

Rozdział 16. Rekombinacja i transpozycja 397

16.1. Rekombinacja homologiczna 398
Modele rekombinacji homologicznej Hollidaya i Meselsona–Raddinga 398
Model pęknięć dwuniciowych w rekombinacji homologicznej 400
RecBCD jest najważniejszym szlakiem rekombinacji homologicznej u bakterii 401
E. coli może także przeprowadzać rekombinację homologiczną za pomocą alternatywnych szlaków 402
Szlaki rekombinacji homologicznej u eukariontów 403

16.2. Rekombinacja umiejscowiona 404
Bakteriofag λ wykorzystuje rekombinację umiejscowioną podczas cyklu lizogennego infekcji 404
Rekombinacja umiejscowiona jest pomocnym narzędziem w konstruowaniu roślin modyfikowanych genetycznie 405

16.3. Transpozycja 406
Transpozycja replikatywna i konserwatywna transpozonów DNA 406
Retroelementy podlegają transpozycji replikatywnej za pośrednictwem kopii RNA 407

Podsumowanie 409

Krótkie pytania otwarte 409

Pytania problemowe 410

Literatura uzupełniająca 410

Rozdział 17. Mutacje i naprawa DNA 413

17.1. Przyczyny mutacji 413
Błędy w replikacji są źródłem mutacji punktowych 414
Błędy w replikacji mogą też doprowadzić do mutacji typu insercji i delecji 415
Mutacje są również wywoływane przez mutageny chemiczne i fizyczne 418

17.2. Naprawa mutacji i innych typów uszkodzeń DNA 422
Systemy naprawy bezpośredniej wypełniają pęknięcia i korygują niektóre rodzaje modyfikacji nukleotydów 422
Wycinanie zasad naprawia wiele rodzajów uszkodzonych nukleotydów 423
Naprawa przez wycinanie nukleotydów koryguje bardziej rozległe uszkodzenia 425
Naprawa błędnie sparowanych nukleotydów poprawia błędy replikacji 426
Pęknięcia jedno- i dwuniciowe mogą być naprawiane 428
Niektóre uszkodzenia DNA mogą być naprawiane przez rekombinację homologiczną 429
Uszkodzenia DNA mogą być pomijane podczas replikacji genomu 430
Defekty w naprawie DNA stanowią podłoże chorób człowieka, w tym nowotworów 431

Podsumowanie 432

Krótkie pytania otwarte 432

Pytania problemowe 433

Literatura uzupełniająca 433

Rozdział 18. Drogi ewolucji genomów 435

18.1. Genomy: pierwszych 10 miliardów lat 435
Pierwsze systemy biochemiczne opierały się na RNA 435
Pierwsze genomy zbudowane z DNA 437
W jakim stopniu życie jest niepowtarzalne? 438

18.2. Ewolucja coraz bardziej złożonych genomów 440
Sekwencje genomów kryją wiele śladów dawnych duplikacji genów 440
Duplikacja genu może zajść na skutek wielu rożnych procesów 443
Możliwa jest też duplikacja całego genomu 444
W rożnych genomach, w tym w genomie człowieka, można odnaleźć też ślady mniejszych duplikacji 446
Prokarionty i eukarionty mogą nabywać geny od innych gatunków 448
W ewolucji genomu następują również rearanżacje sekwencji istniejących genów 449
Konkurencyjne hipotezy wyjaśniają pochodzenie intronów 452
Ewolucja epigenomu 453

18.3. Genomy: ostatnich 6 milionów lat 454
Genomy człowieka i szympansa są bardzo do siebie podobne 454
Paleogenomika pomaga zrozumieć niedawną ewolucję genomu człowieka 457

18.4. Genomy dziś: zróżnicowanie populacji 458
Pochodzenie HIV i AIDS 458
Pierwsze migracje ludzi z Afryki 460
Różnorodność genomów ułatwia uprawę roślin 462

Podsumowanie 463

Krótkie pytania otwarte 464

Pytania problemowe 465

Literatura uzupełniająca 465

Słowniczek 467

Indeks 497