Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1.Законы Менделя. 1865 г. – Мендель представил законы.Мендель изучал, как наследуются отдельные признаки.Мендель выбрал из всех признаков только альтернативные — такие, которые имели у его сортов два чётко различающихся варианта (семена либо гладкие, либо морщинистые). Мендель спланировал и провёл масштабный эксперимент. Им было получено от семеноводческих фирм 34 сорта гороха, из которых он отобрал 22 «чистых» (не дающих расщепления по изучаемым признакам при самоопылении) сорта. Затем он проводил искусственную гибридизацию сортов, а полученные гибриды скрещивал между собой. Эксперимент облегчался удачным выбором объекта: горох в норме — самоопылитель, но легко проводить искусственную гибридизацию. Законы Менделя — это принципы передачи наследственных признаков от родительских организмов к их потомкам, вытекающие из экспериментов Грегора Менделя. Эти принципы послужили основой для классической генетики и впоследствии были объяснены как следствие молекулярных механизмов наследственности. Закон единообразия гибридов первого поколения. Проявление у гибридов признака только одного из родителей Мендель назвал доминированием.При скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных проявлений признака, всё первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести проявление признака одного из родителей (доминантные признаки). Закон расщепления признаков. второй закон Менделя: при скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом отношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1. Это явление назвали расщепление. Гипотезу (теперь ее называют законом) чистоты гамет можно сформулировать следующим образом: при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один аллель из пары аллелей данного гена.Закон независимого наследования признаков (третий закон Менделя) — при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) признакам, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании). Когда скрещивались растения, отличающиеся по нескольким признакам, таким как белые и пурпурные цветы и желтые или зелёные горошины, наследование каждого из признаков следовало первым двум законам и в потомстве они комбинировались таким образом, как будто их наследование происходило независимо друг от друга. Первое поколение после скрещивания обладало доминантным фенотипом по всем признакам. Во втором поколении наблюдалось расщепление фенотипов по формуле 9:3:3:1, то есть 9 из 16 были с пурпурными цветами и желтыми горошинами, 3из 16 с белыми цветами и желтыми горошинами, 3:16 с пурпурными цветами и зелёными горошинами, 1:16 с белыми цветами и зелёными горошинами. Гены находились в разных парах хромосом.
2. Взаимодействие аллелей одного гена. Алле́ли — различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака. В диплоидном организме может быть два одинаковых аллеля одного гена, в этом случае организм называется гомозиготным, или два разных, что приводит к гетерозиготному организму. Нормальные диплоидные соматические клетки содержат два аллеля одного гена, а гаплоидные гаметы — лишь по одному аллелю каждого гена. Для признаков, подчиняющихся законам Менделя, можно рассматривать доминантные и рецессивные аллели. Типы аллельных взаимодействий. Полное доминирование — взаимодействие двух аллелей одного гена, когда доминантный аллель полностью исключает проявление действия второго аллеля. Неполное доминирование — доминантный аллель в гетерозиготном состоянии не полностью подавляет действие рецессивного аллеля. Гетерозиготы имеют промежуточный характер признака. Сверхдоминирование — более сильное проявление признака у гетерозиготной особи, чем у любой гомозиготной. Кодоминирование — проявление у гибридов нового признака, обусловленного взаимодействием двух разных аллелей одного гена. Множественный аллелизм — это существование в популяции более двух аллелей данного гена. Гены множественных аллелей взаимодействуют между собой различным образом. В популяциях как гаплоидных, так и диплоидных организмов обычно существует множество аллелей, для каждого гена. Это следует из сложной структуры гена — замена любого из нуклеотидов или иные мутации приводят к появлению новых аллелей. Летальными называются аллели, носители которых погибают из-за нарушений развития или заболеваний, связанных с работой данного гена. Между летальными аллелями и аллелями, вызывающими наследственные болезни, есть все переходы. Например, больные хореей Хантингтона (аутосомно-доминантный признак) обычно умирают в течение 15—20 лет после начала заболевания от осложнений, и в некоторых источниках предлагается считать этот ген летальным. Межаллельная комплементация. Это редкий вид взаимодействия аллельных генов, при котором у организма, гетерозиготного по двум мутантным аллелям гена М(М1М11), возможно формирование нормального признака М.
3) Пренатальная диагностика — дородовая диагностика с целью обнаружения патологии плода на стадии внутриутробного развития до 12 -20 нед беременности. Проводится пункция артерии пуповины плода, из которой забирается 2 мл крови. В лимфоцитах плода определяются хромосомы, если известны генные семейные мутации – определяются мутантные гены. Эта диагностика позволяет обнаружить более 90 % плодов с синдромом Дауна (трисомия 21); трисомии 18 (известной как синдром Эдвардса) около 97 %, более 40 % нарушений развития сердца и др. В случае наличия у плода болезни родители при помощи врача-консультанта тщательно взвешивают возможности современной медицины и свои собственные в плане реабилитации ребёнка. В результате семья принимает решение о судьбе данного ребёнка и решает вопрос о продолжении вынашивания или о прерывании беременности. К пренатальной диагностике относится и определение отцовства на ранних сроках беременности, а также в настоящее время уже доступна предимплантационная диагностика (до имплантации в матку) эмбриона, развившегося в результате искусственного оплодотворения (при числе клеток около 10). Определяется наличие маркеров около 6000 наследственных заболеваний, после чего решается вопрос о целесообразности имплантации эмбриона в матку. Это позволяет иметь собственного ребёнка парам, ранее не рисковавшим из-за высокого риска наследственных заболеваний.
4) Материнский тип наследования.
Поскольку мтДНК. содержится в цитоплазме клеток, она наследуется только по материнской линии. В цитоплазме яйцеклетки есть тысячи митохондрий и, следовательно, десятки тысяч молекул мтДНК.
В то же время в сперматозоиде имеется только несколько молекул мтДНК, которые не попадают в оплодотворяемое яйцо. Поэтому мужчины наследуют мтДНК от своих матерей, но не передают ее своим потомкам. Такой тип наследования называется материнским наследованием, или наследованием по материнской линии.
Обычно все копии мтДНК идентичны, и такое состояние называют гомоплазмией. Иногда, однако, в мтДНК возникают мутации.
Вследствие не очень совершенной работы митохондриальной ДНК-полимеразы и репаративных систем мутации в мтДНК возникают в 10 раз и более чаще, чем в ядерной ДНК. Появление мутации в одной из молекул мтДНК может привести к возникновению двух популяций мтДНК в клетке, что называют гетероплазией. В результате деления клеток мутантная мтДНК попадает в другие клетки, где она продолжает размножаться.
Этот процесс распространения мутантной, как, впрочем, и нормальной мтДНК, называют репликативной сегрегацией. Доля мутантной мтДНК во время этого процесса может существенно меняться. Причинами изменения доли мутантной мтДНК при делении клеток могут быть как селективные преимущества мугантной мтДНК, так и случайные колебания в числе молекул мтДНК, попадающих во вновь делящиеся клетки.
При такой сложности механизма наследования мугантной мтДНК вызывает удивление, как часто популяция мугантной мтДНК в яйцеклетке оказывается в состоянии гомоплазмии. Однако даже в том случае, когда в оплодотворенной яйцеклетке находится смесь из мутантных и нормальных молекул мтДНК, вероятность развития митохондриального заболевания у потомка может быть достаточно высокой. Энергетические потребности разных тканей организма, которые удовлетворяются в значительной мере митохондриальной АТФ, различны. Наиболее энергопотребляющей является нервная система. Именно поэтому эта система в первую очередь поражается при митохондриальных болезнях.
5. Типы изменчивости
Изменчивость — разнообразие признаков среди представителей данного вида, также свойство потомков отличаться от родительских форм. Изменчивость организмов связана как с изменениями генотипа, так и с влиянием внешних факторов окружающей среды.
Виды: 1)Наследственную (генотипическую) и ненаследственную (фенотипическую, паратипическую).2)Индивидуальную (различие между отдельными особями) и групповую (между группами особей, например, различными популяциями данного вида). Групповая изменчивость является производной от индивидуальной.3)Качественную и количественную. 4)Направленную и ненаправленную. Типы: 1)МОДИФИКАЦИОННАЯ изменчивость - это изменения признаков организма (его фенотипа), вызванные изменениями условий среды обитания и не связанные с изменением генотипа.Такая изменчивость не передается по наследству и служит реакцией на изменение интенсивности действия определенных условий обитания. Закономерности модификационной изменчивости:норма реакции - предел изменчивости.2)КОМБИНАТИВНАЯ изменчивость - в ее основе лежит половое размножение организмов. Источниками являются: Независимое расхождение гомологичных хромосом в мейозе;Кроссинговер (перекрест хромосом); Случайная встреча гамет при оплодотворении. Все эти источники действуют независимо и одновременно, что приводит к большому разнообразию генотипов. 3)МУТАЦИОННАЯ – внезапно возникающие стойкие изменения генотипа, приводящие к изменению тех или иных наследственных признаков организма.
Типы мутаций в зависимости от характера влияния на жизнедеятельность: Летальные (вызывают гибель организма); Сублетальные (укорачивают продолжительность жизни); Нейтральные (не влияют на жизнедеятельность); Витальные (улучшают физиологические параметры организма);
Типы мутаций в зависимости от характера изменения генетического аппарата: Геномные — кратное увеличение или уменьшение хромосомных наборов (полиплоидия); Хромосомные - изменение количества отдельных гомологичных хромосом или в их строении; Генные — изменения отдельных генов вследствие нарушения последовательности нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот.
МУТАГЕНЫ: Физические (излучения); Химические; Биологические (вирусы).
СВОЙСТВА МУТАЦИЙ: Спонтанность; Нет порога (предела); Не зависят от продолжительности и интенсивности действия мутагена.
6. Генетическая роль митоза и мейоза.
генетическое значение митоза
каждая из возникающих в результате деления клеток несет полный набор генов, свойсвенных инициальной клетке.
Генетическое значение мейоза
во-первых, состоит в том, что в результате редукционного деления половые клетки эукариот получают гаплоидный (n) набор хромосом. После слияния в результате оплодотворения половых клеток образуется зигота, несущая диплоидный набор хромосом (2n), свойственный особям данного вида.
Во-вторых, материнские клетки пыльцы или микроспор содержат наборы хромосом, попавшие к ним в процессе оплодотворения от отцовской и материнской особи. В процессе анафазы I каждая материнская и отцовская хромосома имеют равновероятные возможности отойти к тому или иному полюсу. Вероятность того, что к одному полюсу отойдут материнские хромосомы, а к другому только отцовские, чрезвычайно мала и будет равна (1/2)n-1, где n -гаплоидный набор хромосом. В результате образовавшиеся гаметы содержат новое сочетание генов по сравнению с гаметами, давшими начало данному организму.
в-третьих, процесс кроссинговера при мейозе доводит перекомбинацию генов в образующихся гаметах практически до бесконечности.
7) Хромосомы человека. Хромосома - самовоспроизводящийся структурный элемент ядра клетки, содержащий ДНК, в которой заключена генетическая (наследственная) информация. В структуре хромосом видны более темные участки – так называемый гетерохроматин и более светлые - эухроматин. В гетерохроматине хромосомы сильнее спирализованы, чем в эухроматине. Гетерохроматиновые участки менее активны, чем эухроматиновые, в которых и локализована большая часть известных генов. Центромера(первичная перетяжка). Определяет движение хромосомы и различима в виде более светлой зоны, которая движется в митозе, увлекая за собой несколько отстающие плечи хромосомы. Типы строения хромосом: телоцентрические (палочковидные хромосомы с центромерой, расположенной на проксимальном конце); акроцентрические (палочковидные хромосомы с очень коротким, почти незаметным вторым плечом); субметацентрические (с плечами неравной длины, напоминающие по форме букву L); метацентрические (V-образные хромосомы, обладающие плечами равной длины).Тип хромосом является постоянным для каждой гомологичной хромосомы и может быть постоянным у всех представителей одного вида или рода.
8) Условия выполнения Законов Менделя
1. Равная вероятность образования всех типов гамет.
2. Одинаковая выживаемость всех типов гамет.
3. Равная вероятность встречи всех типов гамет.
4. Одинаковая жизнеспособность всех типов зигот.
9) цитологические основы наследственности
Всякая активно делящаяся клетка претерпевает ряд последовательныхизменений, из которых складывается клеточный цикл. Клеточный цикл состоит из четырех периодов: персинтетического (G1), периода синтеза ДНК (S), постсинтетического (G2) и митоза (M). Мейоз и митоз (основное) + отличие мейоза от митоза-один цикл репликации днк на 2 последовательных деления и сложная профаза I: пролептотена, лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез. Биологическое значение митоза. Он лежит в основе роста и вегетативного размножения всех организмов, имеющих ядро, - эукариот. Основное значение – идентичное воспроизведение клетки, поддержание постоянства числа хромосом, а, следовательно, копирование генетической информации. Биологическое значение мейоза. Обеспечивает комбинативную изменчивость. Хромосомы разных бивалентоврасходятся в анафазе I независимо друг от друга, это приводит к рекомбинации родит хромосом. В мейозе также происходит рекомбинация гомологичных участков хромосом.
Цитологические основы законов Менделя - особенности поведения хромосом в в мейозе: 1 закон – зависимое поведение (расхождение) гомологичных хромосом – гомологичные хромосомы в первом делении мейоза расходятся к противоположным полюсам деления.
3 закон – независимое поведение (расхождение) негомологичных хромосом по отношению дуг к другу.
10) Клонирование генов. Для выделения нужного фрагмента ДНК в препаративных количествах его необходимо встроить в плазмиду - вектор, вскрытую той же рестриктазой, которую использовали для получения рестриктов геномной ДНК. В качестве векторов служат плазмиды, несущие гены устойчивости к антибиотикам. В настоящее время работают с искусственными рекомбинантными плазмидами, которые несут два или три гена устойчивости, в которых содержат по одному уникальному сайту рестрикции для какой- либо рестриктазы. Это плазмиды pBR322, 324, 325 и др. Например, плазмида pBR322 несет гены устойчивости к ампициллину(Ap) и тетрациклину(Tc). В гене Ap находится уникальный сайт для рестриктазы Pst1, а в гене Tc – для BamH1. Вскрывая вектор pBR322 по сайту BamH1 в гене Tc, в него можно встроить фрагменты, полученные при помощи той же рестриктазы за счет взаимодействия липких концов. Если теперь трансформировать клетки компентентной культуры E.coli плазмидой pBR322 со встроенным в неё фрагментом, то трансформантов можно отобрать на среде с ампициллином. Далее проверяют на устойчивость к тетрациклину. Если трансформацию осуществляла плазмида со вставкой фрагменты в ген Tc, трансформант должен быть чувствителен к тетрациклину, поскольку ген Tc оказался разован и инактивирован вставкой. Далее клонируемый ДНК может быть ограничено размножен в ходе клеточных делений трансформанта. Широко применяют векторы на основе бактериофага лямбда. Известно что средняя часть генома лямбда не существенна для его литического размножения в E.coli и может быт ьзаменена на чужеродный фрагмент ДНК. Образуются после размножения в клетке фаги с чужеродными фрагментами ДНК. В этом случае клонируемый участок ДНК хранят в виде частиц бактериофага или в виде клона бактерии с интегрированными гибридными профагами. Поскольку трансформацию осуществляют смесью плазмид с разными вставками, то различные клетки в результате трансформации получат разные фрагменты клонируемой ДНК. Следовательно, на этом этапе нужно собрать как можно больше клонов трансформантов, чтобы быть уверенными в том, что искомый ген находится в одном из клонов. Так создают банки генов. Объем банка : N =( M/m ) * ln (1-P)
11) Хромосомная теория наследственности. Морган. 1)Гены находятся в хромосомах; 2) В хромосомах гены располагаются линейно; 3)Мерой расстояния между генами является частота рекомбинантных обменов (кроссинговера). Частота кроссинговера – доля рекомбинантных особей к общему числу потомков, полученных в результате анал. скрещивания. 4)За единицу рекомбинации принят 1% или 1 сМ. Частоту кроссинговера одного гена рассчитывают между ним и центромерой. Основные доказательства хромосомной теории наследственности были получены в экспериментах Т.Х. Моргана и его сотрудников в начале нашего столетия (опыты на дрозофилах).
13) Закон Харди–Вайнберга – основной закон популяционной генетики. Структура генофонда в панмиктической стационарной популяции описывается основным законом популяционной генетики – законом Харди-Вайнберга, который гласит, что в идеальной популяции существует постоянное соотношение относительных частот аллелей и генотипов, которое описывается уравнением:
(p A + q a)2 = р2 АА + 2∙р∙q Aa + q2 aa = 1
Если известны относительные частоты аллелей p и q и общая численность популяции Nобщ, то можно рассчитать ожидаемую, или расчетную абсолютную частоту (то есть численность особей) каждого генотипа. Для этого каждый член уравнения нужно умножить на Nобщ:
p2 AA · Nобщ + 2·p·q Aa · Nобщ + q2 aa · Nобщ = Nобщ
В данном уравнении: p2 AA · Nобщ – ожидаемая абсолютная частота (численность) доминантных гомозигот АА; 2·p·q Aa · Nобщ – ожидаемая абсолютная частота (численность) гетерозигот Аа; q2 aa · Nобщ – ожидаемая абсолютная частота (численность) рецессивных гомозигот аа
Выполнение закона Харди–Вайнберга в природных популяциях.
В большинстве изученных популяциях отклонения от перечисленных условий обычно не влияют на выполнение закона Харди-Вайнберга. Это означает, что:– численность природных популяций достаточно большая;– женские и мужские гаметы равноценны; самцы и самки в равной степени передают свои аллели потомкам);– большинство генов не влияет на образование брачных пар;– мутации происходят достаточно редко;– ео не оказывает заметного влияния на частоту большинства аллелей;– популяции в достаточной степени изолированы друг от друга.
Если же закон Харди-Вайнберга не выполняется, то по отклонениям от расчетных величин можно установить эффект ограниченной численности, различие между самками и самцами при передаче аллелей потомкам, отсутствие свободного скрещивания, наличие мутаций, действие естественного отбора, наличие миграционных связей между популяциями. В реальных исследованиях всегда существуют отклонения эмпирических, или фактических абсолютных частот от расчетных, или теоретических. Поэтому возникает вопрос: закономерны эти отклонения или случайны, иными словами достоверны или недостоверны? Для ответа на этот вопрос нужно знать фактические частоты доминантных гомозигот и гетерозигот. Поэтому в популяционно-генетических исследованиях выявление гетерозигот играет очень важную роль.
Практическое значение закона Харди–Вайнберга: 1.В здравоохранении – позволяет оценить популяционный риск генетически обусловленных заболеваний. 2. В селекции – позволяет выявить генетический потенциал исходного материала. 3. В экологии – позволяет выявить влияние самых разнообразных факторов на популяции.
14) Близнецовый метод. Близнецы – это два и более ребенка, зачатые и рожденные одной матерью почти одновременно. Различают однояйцевых и разнояйцевых близнецов. Однояйцевые (монозиготные, идентичные) близнецы возникают на самых ранних стадиях дробления зиготы, когда два или четыре бластомера сохраняют способность при обособлении развиться в полноценный организм. Поскольку зигота делится митозом, генотипы однояйцевых близнецов, по крайней мере, исходно, совершенно идентичны. Однояйцевые близнецы всегда одного пола, в период внутриутробного развития у них одна плацента.
Разнояйцевые (дизиготные, неидентичные) близнецы возникают иначе – при оплодотворении двух или нескольких одновременно созревших яйцеклеток. Таким образом, они имеют около 50% общих генов. Другими словами, они подобны обычным братьям и сестрам по своей генетической конституции и могут быть как однополыми, так и разнополыми. Таким образом, сходство между однояйцевыми близнецами определяется и одинаковыми генотипами, и одинаковыми условиями внутриутробного развития. Сходство между разнояйцевыми близнецами определяется только одинаковыми условиями внутриутробного развития.
Частота рождения близнецов в относительных цифрах невелика и составляет около 1%, из них 1/3 приходится на монозиготных близнецов. Однако в пересчете на общую численность населения Земли в мире проживает свыше 30 млн. разнояйцевых и 15 млн. однояйцевых близнецов. Для исследований на близнецах важно: установить достоверность зиготности. Цель: При сравнении однояйцевых и разнояйцевых близнецов, воспитанных в одной и той же среде, можно сделать заключение о роли генов в развитии признаков. Условия послеутробного развития для каждого из близнецов могут оказаться разными. Близнецовый метод позволяет делать обоснованные заключения о наследуемости признаков: роли наследственности, среды и случайных факторов в определении тех или иных признаков человека,
Некоторые примеры, иллюстрирующие сходство (конкордантность) и различие (дискордантность) многих признаков: обращает на себя внимание высокая степень сходства однояйцевых близнецов по таким тяжелым заболеваниям, как шизофрения, эпилепсия, сахарный диабет.Кроме морфологических признаков, а также тембра голоса, походки, мимики, жестикуляции и т. д. изучают антигенную структуру клеток крови, белки сыворотки, способность ощущать вкус некоторых веществ.
Считается, что социально значимые признаки примерно на 80 % обусловлены генотипом.
15)Развитие представлений о гене.В основу современной генетики легли закономерности наследственности, обнаруженные Г. Менделем при скрещивании различных сортов гороха (1865), а также мутационная теория X. Де Фриза (1901–1903). Но рождение генетики относят к 1900 г., когда X. Де Фриз, К. Корренс и Э. Чермак вторично открыли законы Г. Менделя.В 1906 г. У. Бэтсон (Англия) предложил термин «генетика», а в 1909 г. В.Л. Иоганссен предложил термин «ген». Т. Морганом были заложены и основы теории гена. Труды А.С.Серебровского, которые сформулировали в 1929–1931 гг. представления о сложной структуре гена. Эти представления были развиты и конкретизированы в исследованиях по биохимической и молекулярной генетике, которые привели к созданию Дж. Уотсоном и Ф. Криком (1953) модели ДНК, а затем и к расшифровке генетического кода, определяющего синтез белка.Особенности развития отечественной генетики: Начало развития генетики в нашей стране приходится на первые годы Советской власти. В 1919 г. в Петроградском университете была создана кафедра генетики, которую возглавил Ю.А. Филипченко (1882–1930). В 1930 г. открылась Лаборатория генетики Академии наук СССР под руководством Н.И. Вавилова (с 1933 г. – Институт генетики).В 1920–1930-е гг. наша страна лидировала по всем разделам генетикиКольцов Н.К. (1872–1940) – предсказал свойства носителей генетической информации; разрабатывал теорию гена; разрабатывал учение о социальной генетике (евгенике). Вавилов Н.И. (1887–1943) – сформулировал закон гомологических рядов, разработал учение о виде как системе. Мичурин И.В. (1855–1935) – открыл возможность управления доминированием. Серебровский А.С. (1892–1948) – создал учение о генофонде и геногеографии: «Совокупность всех генов данного вида я назвал генофондом, чтобы подчеркнуть мысль о том, что в лице генофонда мы имеем такие же национальные богатства, как и в лице наших запасов угля, скрытых в наших недрах». Дубинин Н.П. (1907–) – доказал делимость гена; независимо от западных исследователей установил, что важную роль в эволюции играют вероятностные, генетико-автоматические процессы. Н.В. Тимофеев-Ресовский (1900–1981) – заложил основы современной генетики популяций. На августовской (1948 г.) сессии ВАСХНИЛ власть в науке захватил президент ВАСХНИЛ академик Т.Д. Лысенко. Научной генетике он противопоставил лжеучение под названием «мичуринская биология». В конце 1960-х гг. наша страна вновь обрела утраченные позиции в мировой науке.
16) Методы гибридизации соматических клеток в картировании у человека. Соматическая гибридизация – скрещивание соматических клеток человека и животного. Чаще всего используют клетки грызунов – мыши. Для того чтобы облегчить слияние клеток разных видов, в культуральную среду добавляют вирус Сендай, инактивированный УФ-облучением. Для отбора слившихся клеток от исходных клеток их выращивают на специальной селективной среде, которая позволяет размножаться только гибридным. В только что образовавшихся гибридных клетках ядра содержат оба набора хромосом человека и мыши. Однако последующее размножение гибридных клеток приводит к постепенной утрате хромосом человека у гибридов, поэтому остается одна или даже фрагмент хромосомы человека. Раньше тестировалось присутствие в гибридных клетках, в которых осталась одна или несколько хромосом человека, ферментов и других белков человека. Обычно из гибридов соматических клеток создавали панели, в которых присутствовали хромосомы человека в минимальных количествах и в самых разных комбинациях. Поэтому для установления локализации гена соответствующего фермента или другого белка человека не было необходимости применять только те гибриды соматических клеток, которые содержали лишь одну хромосому человека. Вместе с тем сначала можно было картировать только гены человека, проявляющиеся на клеточном уровне, и невозможно было работать с генами, имевшими сложное феноти-пическое проявление, при котором первичный дефект оставался неизвестным. Методы молекулярной генетики позволили решить эту проблему. В настоящее время чаще всего используют: Метод FISH (Fluorescence in situ hybriditation) – можно сразу гибридизировать определенную последовательность и найти её место в геноме.- WCP(whole chromosome painting) легко искать гомологи; выявление хромосомных территорий в интерфазном ядре.- ПЦР; - блоттинг по Саузерну. С помощью данных методов в общем можно тестировать гибридные соматические клетки на наличие в оставшихся хромосомах человека любых генов независимо от того, известен ли продукт этих генов или нет. Недостатком метода : локализация генов устанавливалась с точностью до хромосомы. Разрешающие возможности в картировании генов таким путем были, следовательно, ограничены. Однако если в гибридных клетках осталась только одна хромосома человека, то, облучив такие гибридные клетки рентгеновскими или гамма-лучами, можно добиться фрагментации этой хромосомы и после получения новых гибридных клеток с помощью дополнительного слияния с клетками грызунов (после облучения гибридные клетки без дополнительного слияния с клетками грызунов погибают) уточнить локализацию интересующего исследователей генов вплоть до небольшого фрагмента определенной хромосомы
17) ДНК – фингерпринтинг. ДНК-фингерпринтинг - Метод получения уникальных ДНК-профилей на основе использования ряда маркерных технологий. Первоначально использовалась техника ПДРФ (RFLP), в дальнейшем наиболее часто стала использоваться техника полимеразной цепной реакции. Синоним - генетический фингерпринтинг.Недостатки: 1.Фрагменты ДНК, имеющие разное происхождение, из-за одинаковой длины могут идентифицироваться как идентичные, 2. Неизвестное происхождение фрагментов. 3.Длина фрагмента часто значительно превышает длину зонда – трудности молекулярного анализа, 4. Невозможность сравнения результатов разных анализов, 5. Исследуемая ДНК должна быть хорошего качества, 6. Мечение зонда, 7. Смещение в геле
18) Механизмы онтогенетической изменчивости.Онтогенетическая изменчивость – изменчивость, происходящая в процессе жизни организма и представляющая собой различие между молодым и взрослым организмами на разных этапах развития. Сама изменчивость может быть наследственной и ненаследственной. В основе данной изменчивости лежит регуляция действия генов :1) в разной клетке – разные гены; 2) В разных клетках – одни и те же гены дают разные продукты. Причины дифференцировки клеток:1. Неравномерное распределение цитоплазматических детерминант при делении клетки.2. Сигналы, поступающие из окружающей среды иди соседних клеток. Теория оперона Ф.Жакоб, Ж.Моно (1965). Оперон, группа функционально связанных между собой генов, детерминирующих синтез белков-ферментов, относящихся к последовательным этапам какого-либо биохимического процесса. Регуляторная функция Оперона осуществляется на стадии транскрипции, т. е. при образовании м-РНК на соответствующем участке ДНК. В начале Оперона обычно локализован промотор - инициирующий транскрипцию участок ДНК, с которым специфически связывается фермент РНК-полимераза, осуществляющая транскрипцию Оперона. За промотором расположен оператор - участок ДНК, с которым взаимодействует регуляторный белок - репрессор. Остальную часть Оперона составляют структурные гены. Репрессоры синтезируются под контролем генов-регуляторов, необязательно входящих в данный Оперон. Взаимодействуя с оператором, репрессор влияет на скорость транскрипции структурных генов. Репрессор, с одной стороны, способен «узнавать» последовательность оснований ДНК оператора, с другой - взаимодействовать с низкомолекулярными веществами - эффекторами, являющимися чаще всего субстратами или продуктами действия ферментов, определяемых данным Оперона. Эффекторы резко меняют сродство репрессора к оператору. Когда репрессор связан с оператором, он препятствует движению РНК-полимеразы вдоль Оперона, и синтез м-РНК тормозится, «выключается». Отделение репрессора от оператора приводит к «включению» Оперона. Т. о., оператор определяет активность Оперона в целом. Уровни регуляции экспрессии генов:1. На уровне репликации: - Кольцевые молекулы ДНК, кодирующие рРНК в ооцитах Xenopus laevis; - политенные хромосомы двукрылых2. На уровне хроматина:-гетерохроматин и эухроматин ; - модификация гистонов: метилирование, ацетелирование(уменьшает сродство гистона к ДНК, метилирование – компактизацию хроматина).3. На уровне транскрипции:Взаимодействие транскриптационных факторов по правилу ЗК: -концентрация;- конкуренция; - кооперация. 4. На уровне сплайсинга: Есть экзоны, которые иногда могут вырезаться. 5. На уровне трансляции – 5 UTR – образует вторичные структуры > устойчивы к РНКазам.Цитоплазматическое полиаденилирование или деаденелирование.
19) Механизмы мутационной изменчивости
Изменчивость: наследственная (комбинативная и мутационная) и ненаследственная (онтогенетическая). МИ – изменчивость, вызванная д-ем мутагенов, возникают мутации. Ненаправленные, случайные, наследуются, качественный признак, характериз. опред.част. возникновения, Класс: 1)генные(изм генов),геномные(изм числа хромосом), хромосомные(изм структ хромосом). 2)доминантные и рец. 3)спонтанные и индуцированные 4)прямые и реверсии5)ядерные и цитоплазм6)генеративные и соматические. Механизм: повр агент→локальная денатурация ДНК→репарация→мутация. Генные мутации: 1)точковые мут(изм пар нуклеотидов ДНК): а)транзиции(не изм ориент пурин-пиримидин) б)трансверсии(замены пар нуклеотидов, изм ориент) в)вставка лишней пары г)выпадение пары.
20) хромосомные перестройки
ХП(хромосомные мут, аберрации) - измен структуры хромосом в пределах кариотипа-уменьш или увелич их размеров или измен положения их частей.класс: внутри и межхромосомные
Внутрихромос:1.делеция-выпадения частей хром,не захват теломеру. 2)дупликации-удвоения части хромос. 3)инверсии-перестр,при кот происх поворот на 180 град уч-ка,образов в результате двух разрывов,с соотв измен полож генов.Инверсии могут быть парацентрич и перицентрич.4)дефишенси-концевые нехватки(с-м кошачьего крика). Межхромосомные – 1)транслокации-перемещ части одной хром на другую, не гомолог ей. 2)транспозиции и инсерции – изм локализ участков ДНК,включ 1 или неск генов.
Аберрации: хромосомные(до репликации), хроматидные(после).
21) Принципы построения генетических карт
В основу этого принципа положено представление о расположении генов по длине хромосомы в линейном порядке. За единицу расстояния между двумя генами условились принимать 1 % перекреста между ними. Генетич картирование- локализация различных нуклеотидных последовательностей ДНК и определение их взаимного расположения в геноме, основанная на методах классической генетики: определение групп сцепления, частоты рекомбинации, построение генетических карт, где единицей измерения служат проценты рекомбинации или сантиморганы (сМ).
22) Матричные процессы у эукариот и прокариот. Матричный синтез — реакции полимеризации и поликонденсации, при которых строение образующегося полимера и кинетика процесса определяются другими макромолекулами — матрицами, находящимися в непосредственном контакте с молекулами одного или нескольких мономеров и растущими цепями. Пример матричного синтеза в живой природе — биосинтез нуклеиновых кислот и белков. Репликация-Процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. Репликацию ДНК осуществляет реплисома (20 ферментов). Репликация в три этапа: инициация репликации, элонгация, терминация репликации. Репликация начинается с сайта инициации репликации. В геноме таких сайтов может быть как всего один, так и много. Репликон — это участок ДНК, который содержит сайт инициации репликации и реплицируется после начала синтеза ДНК с этого сайта. Геномы бактерий, часто – это один репликон ( за 1 репликацию копируется весь геном).. Геномы эукариот состоят из большого числа самостоятельных репликонов. Молекулярные механизмы, которые контролируют количество актов инициации репликации в каждом сайте за один цикл деления клетки, называются контролем копийности. Репликация начинается в сайте инициации репликации с расплетания двойной спирали ДНК, при этом формируется репликационная вилка (одна или две). Более распространена двунаправленная репликация. репликационный глазок — участок хромосомы, где ДНК уже реплицирована, окруженный более протяженными участками нереплицированной ДНК. Ключевой фермент репликации - ДНК-полимераза. Скорость100 000 пар нуклеотидов в минуту у прокариот и 500—5000 — у эукариот. Транскрипция - процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках.Транскрипция катализируется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. Процесс синтеза РНК протекает в направлении от 5'- к 3'- концу. Транскрипция состоит из стадий инициации, элонгации и терминации. Инициация транскрипции — сложный процесс, зависящий от последовательности ДНК вблизи транскрибируемой последовательности и от наличия или отсутствия различных белковых факторов. Элонгация транскрипции. Переход от инициации к элонгации сопровождается разрывом связей между ферментом, промотором, факторами инициации транскрипции, а в ряде случаев — переходом РНК-полимеразы в состояние компетентности в отношении элонгации. Фаза элонгации заканчивается после освобождения растущего транскрипта и диссоциации фермента от матрицы.На стадии элонгации в ДНК расплетено примерно 18 пар нуклеотидов. По мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди нее происходит расплетание, а позади — восстановление двойной спирали ДНК. Элонгация осуществляется с помощью основных элонгирующих факторов, необходимых, чтобы процесс не останавливался преждевременно. Терминация. У бактерий есть два механизма терминации транскрипции: ро-зависимый механизм, при котором белок Rho (ро) дестабилизирует водородные связи между матрицей ДНК и мРНК, высвобождая молекулу РНК. Ро-независимый, при котором транскрипция останавливается, когда только что синтезированная молекула РНК формирует стебель-петлю, за которой расположено несколько урацилов (…УУУУ), что приводит к отсоединению молекулы РНК от матрицы ДНК. Трансляция - осуществляемый рибосомой синтез белка из аминокислот на матрице информационной (или матричной) РНК (иРНК или мРНК). Процесс трансляции разделяют на инициацию — узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза, элонгацию — собственно синтез белка., терминацию — узнавание стоп-кодона и отделение продукта. Синтез белка в большинстве случаев начинается с AUG-кодона( стартовый), кодирующего метионин. Для инициации трансляции необходимо также наличие определённых нуклеотидных последовательностей в районе стартового кодона. Немаловажная роль в защите 5'-конца мРНК принадлежит 5'-кэпу. Процесс инициации обеспечивается специальными белками — факторами инициации. Ппрокариотические рибосомы могут находить AUG и инициировать синтез на любых участках мРНК, а эукариотические рибосомы присоединяются к мРНК в области кэпа и сканируют её в поисках стартового кодона.Элонгация. В процессе наращивания полипептидной цепи принимают участие два белковых фактора элонгации. Первый переносит аминоцилированную тРНК в А -сайт рибосомы. Рибосома катализирует образование пептидной связи, происходит перенос растущей цепи пептида с Р-сайтовой тРНК на находящуюся в А-сайте, пептид удлиняется на один аминокислотный остаток. Затем второй белок катализирует так называемую транслокацию. Транслокация — перемещение рибосомы по мРНК на один триплет, в результате которого пептидил-тРНК оказывается вновь в Р-сайте, а «пустая» тРНК из P-сайта уходит. Цикл элонгации завершается, когда новая тРНК с нужным антикодоном приходит в A-сайт.
23) Инбридинг и гетерозис. Инбридинг - скрещивание близкородственных форм в пределах одной популяции организмов (животных или растений). Инбридинг широко используется селекционерами для усиления целевых характеристик породы или сорта. Как известно, диплоидный организм получает каждый ген в двух экземплярах (аллелях) — от отца и от матери. Если эти гены различаются, то особь называется гетерозиготной (по данному гену), а если не различаются, то гомозиготной. При инбридинге родители являются родственниками и поэтому имеют много одинаковых генов, в результате чего гомозиготность увеличивается с каждым поколением. Инбридинг приводит к повышению постоянства фенотипических признаков в потомстве и, в конечном итоге, производится для получения линий генетически идентичных особей (инбредные линии), на которых удобно проводить биологические и медицинские эксперименты. При близкородственном скрещивании (или самоопылении у растений) может возникать депрессия: уменьшение урожайности растительных культур, измельчание животных, возникновение аномалий и уродств. Это объясняется гомозиготностью по вредным рецессивным генам. Гетерозис — увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. Это явление противоположно результатам инбридинга, или близкородственного скрещивания, приводящего к гомозиготности. Увеличение жизнеспособности гибридов первого поколения в результате гетерозиса связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние, при этом рецессивные летальные и полулетальные аллели, снижающие жизнеспособность гибридов, не проявляются. Также в результате гетерозиготации могут образовываться несколько аллельных вариантов фермента, действующих в сумме более эффективно, чем поодиночке (в гомозиготном состоянии). Явление гетерозиса зависит от степени родства между родительскими особями: чем более отдалёнными родственниками являются родительские особи, тем в большей степени проявляется эффект гетерозиса у гибридов первого поколения. У растений выделяют три формы гетерозиса: т. н. репродуктивный гетерозис, соматический гетерозис и приспособительный гетерозис
24) Универсальные свойства генетического материала. Генетический материал - компоненты клетки, структурно-функциональное единство, которых обеспечивает хранение, реализацию и передачу наследств, информации при вегетативном и половом размножении. Свойства: 1. Относительная стабильность, 2. Дискретность. 3. Линейность (одномерность записи генетической информации), 4. Непрерывность (кроме нуклеотидов в ДНК ничего нет).Уровни дискретности: А) Геномный (объединение материнской и отцовской хромосом), Б) Хромосомный (3 закон Менделя),В) Генный, Г) Нехромосомные детерминанты.
28).Полигибридное скрещивание. Г де Фриз предложили дигибридами называть организмы, полученные от скрещивания особей, различавшихся одновременно двумя парами альтернативных признаков, если признаков более трех-полигибридами. Мендель скрещивал формы гороха различающиеся по двум парам признакам с желтыми и гладкими семенами (АВ) и с зелеными и морщинистыми (ab). В F2 было получено 556 семян, из них 315 гладких желтых,101 морщ желт, 108 гл зел, 32 морщ зел. Гаметы в этом скрещивании образуются в соответствии с расщеплением хромосом в мейозе, сочетания гамет могут быть определены с помощью решетки Пенета. Всего можно получить 16 комбинаций гамет, из них 9 клеток в которых есть хотя бы по одному доменантному аллелю из каждой пары, 3 комбинации в которых встречаются А аллель и b в гомозиготе, еще 3 в которых гомозиготными является а и 1 класс в котором и а и b гомозиготы. Можно рассчитать ожидаемое расщепление для этих 4х фенотипических классов. A-B- 556 x 9/16=313 (получ 315); A-bb 556x 3/16=104 (получ 101); AaB- 556x3/16=104 (получ 108); Aabb 556x 1/16=35 (получ 32). Реальное расщепление идеально соответствует теоретически ожидаемому (9:3:3:1). Если подсчиать число семян по каждой паре признаков отдельно окажется что отношение числа гладких к числу морщ было 423/133 а желтых к зеленым 416/140 то есть для каждой пары соотношение 3:1 сл-но каждая пара признаков при расщеплении в потомстве ведет себя также как в моногибридном скрещивании, т.е независимо от другой пары признаков. 3й закон наследования- закон независимого наследования признаков и Мендель сформулировал принцип генетической рекомбинации- появление потомства с комбинацией признаков отличной от родительской. Рекомбинация связана с независимым расхождением хромосом при гаметогенезе или с кроссинговером.
29. Цитологический метод в генетике человека. Цитогенетика – это раздел генетики, изучающий видимые носители генетической информации: митотические, мейотические и политенные хромосомы, интерфазные ядра, в меньшей степени – митохондрии и пластиды. Цитогенетические методы – это, в первую очередь, методы изучения хромосом.Цитогенетические методы заключаются в цитологическом анализе генетических структур и явлений на основе гибридологического анализа с целью сопоставления генетических явлений со структурой и поведением хромосом и их участков. Частные случаи цитогенетического метода – кариологический, кариотипический, геномный анализ. Для изучения структуры хромосом и других носителей наследственной информации используются методы световой микроскопии и методы электронной микроскопии..Цитогенетический метод используют для изучения нормального кариотипа человека, а также при диагностике наследственных заболеваний, связанных с геномными и хромосомными мутациями. Кроме того, этот метод применяют при исследовании мутагенного действия различных химических веществ.В период деления клеток на стадии метафазы хромосомы имеют более четкую структуру и доступны для изучения. Обычно исследуют лейкоциты периферической крови человека, которые помещают в специальную питательную среду, где они делятся. Затем готовят препараты и анализируют число и строение хромосом. Разработка специальных методов окраски значительно упростила распознавание всех хромосом человека, а в совокупности с генеалогическим методом и методами клеточной и генной инженерии дала возможность соотносить гены с конкретными участками хромосом. Комплексное применение этих методов лежит в основе составления карт хромосом человека. Цитологический контроль необходим для диагностики хромосомных болезней, связанных с анеуплоидией и хромосомными мутациями. Наиболее часто встречаются болезнь Дауна(трисомия по 21-й хромосоме), синдром Клайнфелтера (47 XXY), синдром Шершевского — Тернера (45 ХО) и др. Потеря участка одной из гомологичных хромосом 21-й пары приводит к заболеванию крови — хроническому миелолейкозу. При цитологических исследованиях интерфазных ядер соматических клеток можно обнаружить так нзываемое тельце Барра, или половой хроматин (есть только у женщин) - результат гетерохроматизации одной из двух Х-хромосом у женщин. Выявление многих наследственных заболеваний возможно еще до рождения ребенка. Метод пренатальной диагностики заключается в получении околоплодной жидкости, где находятся клетки плода, и в последующем биохимическом и цитологическом определении возможных наследственных аномалий. Это позволяет поставить диагноз на ранних сроках беременности и принять решение о се продолжении или прерывании.
30) Врожденные аномалии развития. В основе хромосомных болезней лежат хромосомные (изменения числа или структуры хромосом) или геномные (полиплоидии) мутации. Практически все хромосомные аномалии ведут к врожденным порокам развития. Синдром Дауна (трисомия 21) — наиболее изученная хромосомная патология, встречается с частотой 1:600 живорожденных. Цитогенетические варианты синдрома Дауна разнообразны. 94—95% случаев составляет простая полная трисомия 21 как следствие нерасхождения хромосом в мейозе. Около 2% детей с синдромом Дауна имеют мозаичные формы, 4% больных — транслокационную форму трисомии. Дети с синдромом Дауна имеют специфический фенотип монголоидный разрез глаз, круглое уплощенное лицо, плоскую спинку носа, эпикант, крупный (обычно высунутый) язык, брахицефалию, деформированные и низко расположенные ушные раковины, избыток кожи на шее. Часто встречаются пороки сердца, желудочно-кишечного тракта, клинодактилия, четырехпальцевая (обезьянья) складка на ладони, две кожные складки вместо трех на мизинце. Отмечается задержка физического и умственного развития. Частота синдрома Патау (трисомия 13) составляет 1:7000 живорожденных. У 80—85% больных встречается простая полная трисомия 13 как следствие нерасхождения хромосом в мейозе у одного из родителей. Синдром Патау включает в себя нарушения формирования головного мозга, глазных яблок, костей мозговой и лицевой частей черепа. Типичные признаки синдрома Патау — расщелина губы или неба, микрофтальмия, полидактилия, врожденные пороки сердца. В связи с тяжелыми врожденными пороками развития большинство детей с синдромом Патау умирают в первые недели или месяцы жизни. Синдром Эдвардса (трисомия 18) почти всегда обусловлен простой трисомной формой. Частота синдрома Эдвардса составляет 1:6000 живорожденных. Новорожденные с синдромом Эдвардса имеют выраженную гипотрофию и множественные пороки развития лицевого черепа, сердца, костной системы, половых органов. Дети с синдромом Эдвардса, как правило, умирают в раннем возрасте. Синдром Шерешевского-Тернера (моносомия 45X0) — единственная форма моносомий у живорожденных. Синдром Тернера обусловлен отсутствием одной X-хромосомы у плодов женского пола. Частота составляет 2,5—5,5; 10 000 живорожденных женского пола.,Наряду с истинной моносомией встречаются другие хромосомные аномалии по половым хромосомам (делеция короткого или длинного плеча Х-хромосомы, изохромосомы, кольцевые хромосомы, а также различные варианты мозаицизма). Клинически синдром Тернера проявляется гипогонадизмом, врожденными пороками развития, низким ростом. Отмечаются отсутствие гонад, гипоплазия матки и маточных труб, первичная аменорея, у 25% больных встречаются пороки сердца и почек. У новорожденных и детей грудного возраста короткая шея с избытком кожи и крыловидными складками, лимфатический отек стоп, голеней, кистей рук и предплечий. В дальнейшем проявляются отставание в росте, в развитии вторичных половых признаков, костные дисплазии, антимонголоидный разрез глаз, птоз, в 90% наблюдений — бесплодие.
31) Доказательства генетической роли ДНК
Известно, что бактерия Pneutnococcus pneumoniae имеет несколько форм. Вирулентность бактерии определяется наличием мукополисахаридной капсулы. Эта капсула защищает бактерию от воздействий со стороны организма-хозяина. В результате, размножившиеся бактерии убивают зараженное животное. Бактерии этого штамма (S-штамм) образуют гладкие колонии. Авирулентные формы бактерий не имеют защитной капсулы и образуют шероховатые колонии (R-штамм). Микробиолог Фредерик Гриффитс в 1928 году инъецировал мышам живого пневмококка R-штамма вместе с S-штаммом, убитым высокой температурой (65°С). Спустя некоторое время ему удалось выделить из заражённых мышей живых пневмококков, обладающих капсулой. Таким образом, оказалось, что свойство убитого пневмококка - способность образовывать капсулу - перешло к живой бактерии, т.е. произошла трансформация. Поскольку признак наличия капсулы является наследственным, то следовало предположить, что какая-то часть наследственного вещества от бактерий штамма S перешла к клеткам штамма R. Как далее выяснилось, ДНK, выделенная из клеток S-штамма добавленная в культуру R-штамма, трансформировала часть клеток в S-форму, Клетки стойко передавали это свойство при дальнейшем размножении. Обработка "трансформирующего фактора" ДНК-азой, ферментом разрушающим ДНK, блокирована трансформацию. Эти данные впервые показали, что именно ДНК, а не белок, как полагали до тех пор, является наследственным материалом. 1952г. Эксперимент Альфреда Херши и Марты Чейз. Фаг Т2 является вирусом, инфицирующим бактерию E. coli. фаговые частицы абсорбируются на наружной поверхности клетки, их материал проникает внутрь и примерно через 20 минут бактерия лизируется, освобождая большое количество фаговых частиц - потомков. В 1952 году Альфред Херши и Марта Чейз инфицировали бактерии фагами Т2, которые были мечены радиоактивными соединениями: ДНК - с помощью 32P. Белковая часть фага - 35S. После инфекции бактерии фагами, с помощью центрифугирования удалось выделить две фракции: пустые белковые оболочки фага и бактерии, инфицированных фаговой ДНК. Оказалось, что 80% метки 35S осталась в пустых фаговых оболочках, а 70% метки 32P - в инфицированных бактериях. Фаги-потомки получили только около 1% исходного белка, меченного 35S, однако они же обнаружили около 30% метки 32P. Результаты этого эксперимента прямо показали, что ДНК родительских фагов проникает в бактерии и затем становиться составляющей развившихся новых фагов частиц.
32)условия проведения гибридологического анализа
Гибридологический анализ — это постановка системы скрещиваний, позволяющих выявить закономерности наследования признаков. Условия проведения гибридологического анализа: 1) родительские особи должны быть одного вида и размножаться половым способом (иначе скрещивание просто невозможно); 2) родительские особи должны быть гомозиготными по изучаемым признакам; 3) родительские особи должны различаться по изучаемым признакам; 4) родительские особи скрещивают между собой один раз для получения гибридов первого поколения F1, которые затем скрещивают между собой для получения гибридов второго поколения F2; 5) необходимо проведение строгого учета числа особей первого и второго поколения, имеющих изучаемый признак. Исследования по изучению взаимодействия неаллельных генов проводятся по схеме дигибридного скрещивания.
33. Типы взаимодействия неаллельных генов: 1) кооперация, 2). Комплементарное взаимодействие., 3) Эпистаз (доминантный и рецессивный). 4) Полимерия (аддитивная и неаддитивная).Кооперация – проявление новообразований при скрещивании двух внешне одинаковых форм. Например, наследование формы гребня у кур определяется двумя генами: R — розовидный гребень; Р — гороховидный гребень. Р: RRpp х rrPP. розовидный гороховидный.F1: RrPp — появление ореховидного гребня в присутствии двух доминантных генов; при генотипе rrрр проявляется листовидный гребень; Комплементарное взаимодействие. Комплементарным называется взаимодействие, при котором действие генов из одной пары дополняется действием генов из другой пары таким образом, что в результате появляется новый признак. По другому этот тип взаимодействия называют новообразование. Пример - наследование формы гребня у кур. При скрещивании особей, имеющих розовидную форму гребня, с особями, имеющими гороховидную форму гребня, у гибридов первого поколения появляется новая форма гребня - ореховидная. При скрещивании гибридов первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1 (9 – с ореховидной формой гребня, 3 – с розовидной, 3 – с гороховидной, 1 – с листовидной). Числовое расщепление соответствует третьему закону Менделя. Эпистаз. . Различают доминантный и рецессивный эпистаз.
Доминантный эпистаз. При дом. эпистазе действие доминантных генов из одной пары подавляет работу также доминантных генов из другой пары. Дом. эпистаз у лошадей. При скрещивании серых лошадей (ССВВ) с рыжими (ссbb) гибриды первого поколения все оказываются серыми, так как ген «С» подавляет ген «В». Во втором поколении появляется расщепление по фенотипу в соотношении 12:3:1 (12 – имеют серую масть, 3 – вороную, 1 – рыжую). Вороная масть появляется только, если в генотипе отсутствуют доминантные гены «С . Рецессивный эпистаз. При рецессивном эпистазе действие доминантных генов из одной пары подавляется действием рецессивных генов из другой пары. Рецессивный эпистаз у мышей. Дейсчтвие генов: С – отвечает за неравномерное распределение пигмента. с – отвечает за равномерное распределение пигмента. А – отвечает за выработку пигмента (чёрного или другого цвета). а – отвечает за отсутствие пигмента. При скрещивании чёрных мышей (ссАА) с белыми (ССаа) всё потомство первого поколения оказывается серым (СсАа), так как неравномерное распределение чёрного пигмента приводит к тому, что чёрный пигмент выглядит как серый. Во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:4. В 9 случаях (С.А.) особи оказываются серыми, в 3 (ссА.) чёрными и в 4 (С.аа, ссаа) белыми. Полимерия. Полимерия означает, что на один признак одновременно действуют несколько генов. Различают аддитивную и неаддитивную полимерию. При аддитивной полимерии проявление признака зависит от суммы доминантных генов в генотипе: чем их больше, тем ярче выражен признак. При неаддитивной полимерии проявление признака от общей суммы доминантных генов не зависит: достаточно всего лишь одного доминантного гена из любой пары и признак будет иметь такое же фенотипическое проявление как и в полной гомозиготе. Кумуляционная (суммирующая) полимерия (на примере скрещивания краснозёрной и белозёрной пшеницы).При скрещивании краснозёрной (А1А1А2А2) пшеницы с белозёрной (а1а1,а2а2) все гибриды первого поколения оказываются с средней степенью окрашивания («розовыми»). Во втором поколении появляются особи от интенсивно окрашенных, имеющих в генотипе все доминантные гены, до белых, имеющих в генотипе все рецессивные гены. Числовое расщепление для гибридов второго поколения приводится как 15:1 Некумуляционная полимерия. При скрещивании особей, дающих форму стручка со срезанными краями (А1А1А2А2), с особями, дающими округлую форму стручка (а1а1а2а2), в первом поколении все особи образуют форму стручка со срезанными краями (А1а1А2а2). Во втором поколении наблюдается чёткое расщепление 15:1 (15 частей имеют форму стручка со срезанными краями, 1 часть с округлыми). Округлую форму стручка дают особи только в рецессивной гомозиготе (а1а1а2а2), во всех остальных случаях вне зависимости от генотипа со срезанными краями. Модифицирующее действие. Гены модификаторы сами по себе не определяют какой- то признак, но могут усиливать или ослаблять действие основных генов, вызывая таким образом изменение фенотипа. В качестве примера обычно приводится наследование пегости у собак и лошадей. Числового расщепления никогда не даётся, так как характер наследования больше напоминает полигенное наследование количественных признаков.
37. Тетрадный анализ Доказательства того, что кроссинговер происходит на стадии четырех нитей. При этом возможно исследование всех четырех продуктов каждого мейоза. Объект: Neurospora crassa. Направление веретена 1 и 2 деления мейоза совпадает с длинной осью аска. Продукты одного мейоза -в одном аске упорядоченно. После митоза в аске 4 пары гаплоидных спор. Если бы кроссинговер проходил на стадии 2х нитей, то после дигибридного скрещивания расположение аскоспор как на рис А. Но, как правило, они располагаются как на рис Б (это последствия кроссинг на стад 4х нитей) достаточно одного маркера, чтобы зафиксировать событие рекомбинации.
38. Оперон и его работа На E. Coli изучали генетический контроль усвоения лактозы и Жакоб, Моно сформулировали теорию оперона(-основная единица генетического материала, регулируемая на уровне транскрипции у бактерий). Лактозный оперон. Моно бэта-галактозид контролирует синтез ферм: бэта-галактозидаза, галактопермеаза, трансацетилаза, которые кодируются сцепленными Z, Y, A генами. Участники оперонной регуляции: ген-регулятор и оператор. Оператор, тесно сцепленный с этими генами, образуют оперон. Лактоза(индуктор) соединяется с репрессором и он не может соединиться с оператором и запретить транскрипцию оперона. РНК-полимераза+ промотор= синтез иРНК. Т.о. осуществляется индукция оперона. Оперон-3 сцепленных гена: Z, Y, A .Молекула репрессор-белок из 3х доменов: ДНК-связывающий (красн), домен олигомеризации (син), домен связывания с лактозой(желт). Синтезируется в виде мономера, превращается в тетрамер и может функционировать. Молекула сидит на операторе и мешает считывать РНК-полимеразе, пока не появится лактоза. Она взаимодействует с 3им доменом, изменяет конформацию у всех субъединиц, что приводит к распаду тетрамера . Транскрипция становится возможной. Это система индуцибельного оперона. Есть другие опероны с другими механизмами, например, триптофановый. Работает все время, пока не будет синтезирован избыток триптофана в клетке. Это система репрессибельного оперона. Большое количеств триптофана взаимодействует с репрессором и активирует его. Репрессор сядет на оперон и запретит транскрипцию до тех пор, пока триптофана будет недостаточно.
39. тесты на аллелизм: правила и исключения Чтобы узнать, какие мутации в одном гене, а какие – разных, предложили функциональный критерий аллелизма, основанный на скрещивании мутантов и выяснении, нарушают ли мутации 1 функцию или разные. Критерий применим только к рецессивным мутациям. А1 и А2 воздействуют на разные этапы превращения К в С(синтез лейцина, например). Если А2 и а1 – мутации в разных генах(обе приводят к ауксотрофности по лейцину), то у нового организма обе реакции будут успешно идти. Имеет место классическая дигетерозигота, а организм- прототроф, гибрид дикого типа. А если мутации в одном гене, но в разных местах, получится после скрещивания мутантный фенотип, ауксотроф. Имеет место гетероаллельная комбинация, или компаунд. Исключение теста на аллелизм – межаллельная комплементация. Т.к. белок в виде объединяющихся субъединиц; получается псевдодикий тип.
40. Методы работы с ДНК. Выделение ДНК: 1. Лизис клеток (используют SDS, гуанидин, лизоцим ) 2. Избавление от лишних примесей (белки, липиды и т.д.) – фенол, хлороформ, концентрированные соли 3. Преципитация ДНК– осаждение (этанол, изопропанол), преципитация на сорбент (glass milk, колонки) 4. Растворение ДНК. Электрофорез ДНК — это аналитический метод, применяемый для разделения фрагментов ДНК по размеру. Силы ЭП заставляют фрагменты ДНК мигрировать через гель. Сахарофосфатный остов молекул ДНК заряжен отрицательно и поэтому цепи ДНК двигаются от катода, заряженного отрицательно, к положительному аноду. Более длинные молекулы мигрируют медленнее, так как задерживаются в геле, более короткие молекулы двигаются быстрее. Чтобы визуализировать ход электрофореза в процессе к образцам обычно добавляют низкомолекулярный кислый краситель. Рестрикция ДНК. Рестриктазы, или рестрикционные эндонуклеазы, - ферменты, обладающие эндонуклеазной активностью.Длина распознаваемого участка варьирует от 4 до 12 нуклеотидов. Обнаружив эту последовательность, рестриктаза разрезает молекулу ДНК на фрагменты в местах ее локализации, называемых сайтами рестрикции. Сайты рестрикции часто используют в качестве генетических маркеров ДНК, так как образующиеся в результате рестрикции фрагменты ДНК могут быть упорядочены по длине путем электрофореза в агарозном или полиакриламидном геле в зависимости от их молекулярной массы. Зная молекулярную массу фрагментов, можно определить физическое расстояние между сайтом рестрикции и концами исходного фрагмента ДНК, что является основой метода, получившего название физического картирования. Гибридизация ДНК— соединение in vitro комплементарных одноцепочечных нк в одну молекулу. При полной комплементарности объединение происходит легко и быстро, а в случае частичной некомплементарности слияние цепочек замедляется, что позволяет оценить степень комплементарности. Существует два вида гибридизации нуклеиновых кислот: Саузерн блоттинг и нозерн блоттинг(используется для исследования РНК). Оба метода используют радиоактивно-меченную одноцепочечную ДНК с известной последовательностью нуклеотидов для определения последовательности в другой одноцепочечной ДНК или РНК. ПЦР-– метод, позволяющий избирательно синтезировать большие количества определённых фрагментов ДНК.«Полимеразная» - используется фермент ДНК-полимераза. «Цепная» - состоит из повторяющихся циклов, количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии. Компоненты: праймеры(определяют амплифицируемый участок),матрица(анализир. ДНК), буфер, полимераза(синтез ДНК), «строительный материал»( dNTP). ПЦР состоит из многократных повторений цикла, состоящего из трех этапов:
1) денатурации (плавления) двухцепочечных структур - перевод их водноцепочечную форму путем нагревания до температуры 94 °С;
2) отжига комплементарных участков ДНК с праймерами при температуре 37—68 °С;
3) синтеза последовательности, комплементарной матричной ДНК при 72 °С. Секвенирование ДНК- определение их первичной нуклеотидной последовательности . Для проведения секвенирования необходимы: секвенирующий праймер (искусственно синтезированная олигонуклеотидная последовательность, комплементарная определенному участку исходной молекулы ДНК), четыре пробирки с набором из четырех дезоксинуклеотидов dATP, dCTP, dGTP и dTTP, один из которых изотопно меченный соответственно добавляемому одному из четырех дидезоксинуклеотидов), и ДНК-полимераза. Метод Сэнгера — метод секвенирования (определения первичной последовательности нуклеотидов молекулы нуклеиновых кислот) ДНК и РНК. Метод Сэнгера также известен как метод обрыва цепи. Метод основан на присоединении к однонитчатой секвенируемой молекуле ДНК прямого или обратного секвенирующего праймера и синтезе de novo молекулы нуклеиновойкислоты с применением dNTP. При этом синтезируются молекулы разной длины с определённым дидезоксинуклеотидом на конце. После разделения синтезированных молекул ДНК электрофорезом возможно определение первичной последовательности. В современной интерпретации, метод обрыва цепи позволяет секвенировать за один этап последовательность ДНК длиной около 800-1000 нуклеотидов. Сам метод включает следующие этапы: 1) гибридизацию изучаемого фрагмента ДНК с праймером,2) ферментативный синтез ДНК,3) денатурацию полученных продуктов формамидом (в результате образуются уникальные различающиеся по длине олигонуклеотидные последовательности, содержащие праймер), 4) электрофорез в полиакриламидном геле на четырех дорожках (по числу типов нуклеотидов) 5) анализ результатов авторадиографически. ДНК-микрочип — это сложная технология, используемая в молекулярной биологии и медицине. ДНК-микрочип представляет собой небольшую поверхность, на которую с большой плотностью в определённом порядке нанесены фрагменты одноцепочечной синтетической ДНК с известной последовательностью. Эти фрагменты выступают в роли зондов, с которыми гибридизуются (образуют двуцепочечные молекулы) комплементарные им цепи ДНК из исследуемого образца, обычно меченные флуоресцентным красителем.
41) Уровни регуляции экспрессии генов
Отличия эукарпот от прокариот в регуляции экспрессии генов:1. Три различные РНК-полимерая>1
РНК-полимера и) I - рРНК РНК-полимера и) П - мРНК
РНК-полимерача Ш - 58 РНК, тРНК
2. Нет оперонов. 3. Транскрипция и трансляция разобщены во времени и пространстве. 4. Транскрипционные комплексы
Уровни регуляции экспрессии генов в развитии:
1.На уровне репликации.Кольцевые молекулы ДНК, кодирующие рРНК в ооцитах Xenopus laevis. Политенные хромосомы двукрылых
2. На уровне хроматинаГетерохроматин и эухроматин . Модификация гистонов: метилирование, ацетилирование.
3. На уровне транскрипции
Взаимодействие транскрипционных факторов по правилу ЗК: Концентрация, Конкуренция, Кооперация
а) промоторы - 3 вида, на каждый из которых садится специфическая полимераза. РНК-полимераза I реплицирует рибосомные гены, РНК-полимераза II - структурные гены белков, РНК-полимераза III - гены, кодирующие небольшие РНК. Промоторы РНК-полимеразы I и РНК-полимеразы II находятся перед участком инициации транскрипции, промотор РНК-полимеразы III - в рамках структурного гена;
б) модуляторы - последовательности ДНК, усиливающие уровень транскрипции;
в) (энхансеры) усилители - последовательности, усиливающие уровень транскрипции и действующие независимо от своего положения относительно кодирующей части гена и состояния начальной точки синтеза РНК;
г) терминаторы - специфические последовательности, прекращающие и трансляцию, и транскрипцию.
Альтернативный сплайсинг — процесс, в ходе которого экзоны, вырезаемые из пре-мРНК, объединяются в различных комбинациях, что порождает различные формы зрелой мРНК.
4. На уровне сплайсинга .из мРНК удаляются участки, не кодирующие белок (интроны) и соединяются друг с другом кодирующие аминокислотную последовательность участки — экзоны.
5.На уровне трансляции. фосфорилирование факторов трансляции. Так, фактор инициации eIF2 при фосфорилировании теряет активность, а при дефосфорилировании – приобретает
42. Кроссинговер митотический и мейотический. Мейотический кроссинговер-процесс обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации в профазе I мейоза. его удалось использовать для картирования «групп сцепления» (хромосом). Возможность картирования была основана на предположении о том, что, чем чаще наблюдается кроссинговер между двумя генами, тем дальше друг от друга расположены эти гены в группе сцепления и тем чаще будут наблюдаться отклонения от сцепленного наследования. Митотический кроссинговер: Сущность соматического кроссинговера заключается в том, что он осуществляется при митотическом делении соматических клеток главным образом эмбриональных тканей. Кроссинговер происходит между двумя несестринскими хроматидами гомологичных хромосом. Результат: 1)Мозаицизм -это существование в пределах одного организма генетически различающихся клеток. В 1936 г. соматический кроссинговер обнаружил К. Штерн у дрозофилы. Он исследовал самок серых с нормальными щетинками, но гетерозиготных (АаВЬ) по рецессивным генам желтой окраски тела (а) и опаленных щетинок (b). На теле некоторых серых с нормальными щетинками мух наблюдались двойные пятна. Половина пятна желтая с нормальными щетинками и половина серая, но с опаленными щетинками. Появление двойных пятен К. Штерн объяснил митотическим кроссинговером, в результате которого образуется часть клеток, гомозиготных по желтой окраске тела (аа), и часть, гомозиготных по опаленным щетинкам (bb). Эти клетки становятся родоначальницами при образовании участков тела с желтой окраской и нормальными щетинками и с нормальной серой окраской и опаленными щетинками. В этом случае проявляется действие рецессивных генов, оказавшихся в гомозиготном состоянии. 2)Утрата гетерозиготности (loss of heterozygosity, LOH): потеря функции нормального аллеля в диплоидной клетке , в которой второй аллель этого же гена уже был инактивирован. Термин используется главным образом в онкологии. При наследственной предрасположенности к раку один из аллелей гена опухолевого супрессора может быть инактиврован в зародышевой линии клеток и в таком виде передаваться по наследству. Отсутствие его функционального продукта компенсируется у гетерозигот по данному гену нормальным аллелем. Однако при повреждении функционально полноценного аллеля теряется гетерозиготность и продукт, кодируемый геном-супрессором в клетке, более не продуцируется. Это способствует процессу онкогенеза.
49. Полиплоидия – пример геномной мутации. Случай сверхнормального умножения числа хромосом, изменения в числе хромосом пропорциональны гаплоидному набору. Широко распространена у грибов, водорослей, среди цветковых растений, у животных редка. Макронуклеус инфузории полиплоиден в высокой степени (до ста и тысяч). У растений плоидность достигает 10n. Для искусственного получения применяют агенты, блокирующие расхождение удвоившихся хромосом, например алкалоид колхицин, связывается субъединицами белка тубулина. Колхицин, и др. митозные яды препятствуют полимеризации тубулина. Камфора вызывает эндомитотическую полиплодизацию у дрожжей. Различают сбалансированные полиплоиды с четным набором хромосом 4n, 6n, 8n и т.д. и несбалансированные полиплоидыс нечетной плоидностью: 3,5, 7 и т.д. Последние имеют пониженную фертильность. Полиплоидные организмы отличаются от своих диплоидных прародителей большой относительной мощностью: имеют более крупные листья, цветки, семена. Максимальные нарушения в распределении хромосом наблюдается в мейозе к несбалансированных полиплоидов с нечетным числом хромосомных наборов. Так, триплоидные формы почти всегда стерильны. Это связано с тем, что три экземпляра каждой из негомологичных хромосом расходятся независимо: вде к одному полюсу, одна – к другому.
50. Генетика количественных признаков. 1.Количественная изменчивость и методы ее описания
Требования к психологическим измерениям в генетике поведения соответствуют основным требованиям психометрики (надежность, валидность, репрезентативность).
Распределение частот встречаемости различных количественных значений признака в популяции характеризуются двумя статистическими величинами - центральной тенденцией и разбросом значений вокруг среднего (дисперсия).
Дисперсия характеризует межиндивидуальные различия (изменчивость, вариативность).
Генетика поведения изучает природу индивидуальных различий.
2.Наследственность и среда как факторы возникновения количественной изменчивости. Вся совокупность генов организма составляет его генотип. Любые проявления организма в каждый момент жизни составляют его фенотип. Фенотип есть результат взаимодействия генотипа со средой. Количественная изменчивость может возникать в результате полимерного действия многих генов на один признак. Дисперсия количественного признака, возникающая за счет действия генов, носит название генетической дисперсии. Существуют различные формы взаимодействия генов: аддитивное, доминирование, эпистаз и др. Количественная изменчивость может возникать под действием факторов среды. Дисперсия количественного признака, возникающая за счет средовых влияний, носит название средовой дисперсии. Генотипы по-разному реагируют на одни и те же изменения среды. Специфический характер реакции данного гeнотипа на изменение окружающих условий носит название нормы реакции. Генотипы отличаются по своей чувствительности к среде.
Фенотипическая изменчивость в популяции складывается из генетической и средовой изменчивости; фенотипическая популяционная дисперсия признака представляет собой сумму его генетической и средовой дисперсий. 3.Показатель наследуемости и его особенности. Доля генетической составляющей в фенотипической дисперсии признака называется наследуемостью. Наследуемость не является атрибутом признака как такового, а зависит от состава генотипов в популяции и от конкретных средовых условий. Высокая наследуемость не означает невозможности изменения признака при изменении среды. Наследуемость есть характеристика популяции, а не конкретного индивида и его конкретного фенотипа. 4. Генотип-средовое взаимодействие. Существующие в популяции генетические различия могут не превращаться в фенотипические, если среда не способствует этому. Генотип-средовое статистическое взаимодействие увеличивает фенотипическую дисперсию в популяции. Следует различать генотип-средовое взаимодействие как статистический компонент дисперсии и реальное взаимодействие генотипа и среды при формированиии конкретного фенотипа. Явление неслучайного распределения генотипов по средам носит название генотип-средовой ковариации (корреляции).
Генотип-средовая ковариация может быть положительной, если и генотип и среда варьируют в одном направлении (чем хуже генотип, тем хуже среда; чем лучше генотип, тем лучше среда) и отрицательной, если генотип и среда варьируют в противоположных направлениях (чем хуже генотип, тем лучше среда и наоборот). Положительная ковариация увеличивает популяционную дисперсию, отрицательная - уменьшает.
Различают три вида генотип-средовой ковариации: пассивную, реактивную и активную. Генотип-средовое взаимодействие и генотип-средовая ковариация могут влиять на величины оценок наследуемости.
51. Хромосомные заболевания
Этот тип насл. забол. связан с изменениями числа или структуры хромосом. Характерное отличие – повторное возникновение, а не наследование от предшествующих поколений. Хромосомные и геномные мутации образуются как в гаметогенезе родителей, так и в зиготе или на ранних стадиях дробления. (мозаичная форма насл. забол.). У чел. известны все типы хромосомных и геномных мутаций. Описаны редкие триплоиды тетраплоиды среди спонтанно абортированных эмбриоов или плодов и среди мертворожденных. моносомия всего организма описана для х-хромосомы. Это синдром Шерешевского- Тернера. Индивидуумы хо- женщины, но с нарушениями в развитии первичных и вторичных половых признаков. Вторая х-хромосома необходима для нормальной дифференцировки гонад по жен. типу. У больных не обнаруживается половой хроматин. Женщины – трисомики с кариотипом 47, ХХХ нормальны в умственном и физическом отношении, плодовиты и не обнаруживают отклонений в половом развитии. С увеличением числа хромосом увеличивается частота отклонения от нормы: умственная неполноценность, аномалии зубов, нарушения формы черепа, нарушения системы половых органов. Различные комбинации х- и у- хромосом при полисомии, кроме хуу, объединяют под общим названием синдрома Клайнфельтера. Y- хромосома определяет муж. пол , до периода полового созревания мальчики мало отличаются от людей с нормальным кариотипом. В дальнейшем недоразвитие мужских вторичных половых признаков. (высокорослые, но с женским типом скелета и с проявлением некоторых женских вторичных половых признаков, т. е. характер волосяного покрова и гинекомастия. Половой хроматин идентифицируется. Из аутосомных забол. Подробно изучена трисомия по 21- хромосоме, или синдром Дауна. Типичные признаки у больных с трисомией – широкая переночица, широкое расстояние между ноздрями, раскосые глаза с эпикантом. Умственная отсталость. 1\2 больных имеют порок сердца и крупных сосудов. Самая опасная черта- высокая частота. Больные обычно бесплодны. Синдром Патау — трисомия по 13 хромосоме, характеризуется множественными пороками развития, идиотией, часто — полидактилия, нарушения строения половых органов, глухота; практически все больные не доживают до одного года. Синдром Эдвардса — трисомия по 18 хромосоме, нижняя челюсть и ротовое отверстие маленькие, глазные щели узкие и короткие, ушные раковины деформированы; 60% детей умирают в возрасте до 3-х месяцев, до года доживают лишь 10%, основной причиной служит остановка дыхания и нарушение работы сердца.
52. Клинико-генеологический метод(метод родословных) разраб.Гальтоном. Основан на прослеживании интересующего признака в семье, с указанием родственных связей между отдельными членами этой семьи. дает возможность: выявлять наследственный характер признака; определять тип наследования; определять зиготность членов родословной; определять особенности взаимодействия генов; устанавливать сцепленное наследование и проводить картирование хромосом; опр. пенетрантность гена; изучать закономерности мутирования отдельных генов; устанавливать носительство мутантного гена тем или иным членом семьи; опр. вероятность генетически обусл.событий и рассчитывать риск наследования патологического гена (признака) при медико-генетическом консультировании. Осложняется: невозможностью сбора достаточного количества информации из-за малодетности семей, либо из-за прерывания связей между поколениями, отсутствия связей между родственниками, либо по морально-этическим причинам. 3 этапа:клиническое обследование;составление родословной;генетический анализ родословной
1.Составление родословной начинают с пробанда(больной с изучаемым признаком). Братья и сестры (сибсы) располагаются в порядке рождения слева направо, начиная со старшего. 2.Все члены родословной располагаются по поколениям, в один ряд.
3.Поколения обозначаются римскими цифрами слева от родословной сверху вниз. 4.Арабскими цифрами нумеруется потомство одного поколения (одного ряда) слева направо. Благодаря такой нумерации каждый член семьи имеет свой шифр
53.Цитологические карты - схем.изобр.хромосом с указанием мест факт.размещения отдельных генов, полученное с помощью цитологических методов. ЦК сост. для организмов, для которых уже имеются генетич.карты хромосом. сравнение ГК и ЦК хромосом показывает их соответствие: чем больший процент кроссинговера разделяет пару генов, тем больше и физическое расстояние между ними. Порядок расположения генов на картах совпадает, а расстояния между генами могут различаться. Это связано с тем, что кроссинговер в прицентромерных и теломерных районах у дрозофилы затруднен, поэтому и расстояния между генами на генетической карте в этих районах занижены.цитологические карты хромосом построены впервые на дрозофиле К.Бриджесом(1935) с пом.анализа хромосомн.перестроек(делеции и тп).Сейчас есть ЦК человека. Это стало возможным благодаря использованию методов дифференц.окрашивания хромосом с помощью флуоресцентных красителей. Эти методы выявляют на каждой хромосоме окрашенные и неокрашенные сегменты. Ожидается, что среднее количество генов, соответствующих одному сегменту, — несколько сотен. Сегодня картировано около 8000 генов. Анализ групп сцепления(кластеров) человека показывает, что в ряде случаев локус сцепления объединяет родственные гены.Считается, что генные кластеры — результат эволюционного процесса.Их могут порождать генные дупликации, неравный кроссинговер.
54. Молек.методы идентефикации личности. А. Джеффрис, разраб.дактилоскопирование(ДНК-фингерпринтирование) на основе молекулярного анализа ДНК. Генные отпечатки позв.идентифицировать чел.по небольш.кол-ву почти любого биологического материала
Использование: судмедэкспертиза, установление отцовства. Различ. прямую(по биол.мат.лица) и непрямую (по биол.мат.родственников). Проблемы: отсут. единых методич.основ проведения метода
В основе ГМЭ лежит изучение локусов, которые состоят из аллелей. Сравн.должно производиться по 15 локусам. В этом случае возможность случайного совпадения составляет 1в минус22 степени. Техника метода: исп. зонды — коротк.нуклеотидные послед.ДНК, позволяющие определять устройство и распределение в геноме тех или иных повторяющихся элементов генома человека. Число отдельных повторов в определенных местах (чаще всего это микросателлиты) для каждого человека индивидуально. Например, если в определенном месте нашей молекулы ДНК последовательность ТЦА повторена три раза подряд: ТЦАТЦАТЦА, то вероятность встретить на Земле второго человека, у которого в том же месте ДНК те же три буквы повторяются тоже три раза, практически исключена. нарезка ДНК рестриктазами-->электрофорез-->проводят гибридизацию с радиоактивным зондом и расположение связывающихся с зондом (гибридизующихся)фрагментов определяют методом радиоавтографии. При засвечивании рентгеновской пленки выявляются располагающиеся друг под другом черные полоски. Сравниваем родителей с детьми - полоски должны совпадать с мамиными и папиными.
55. Модификационная изменчивость – изменчивость фенотипа, котор. является реакцией конкретного генотипа на изменившиеся условия среды. Мод. изм-я не передаются по насл-ву и предс собой адаптацию. Мод. изм-ть огр пределами, кот допускает норма реакции генотипа особи. Имеет отношение к мерным признакам( те к тем, которые непрерывно изменяются).
Модификация – изм фенотипа, вызв факторами внеш среды и не связ с изм генотипа орг-ма. Св-ва модиф-и: 1) возник постеп, им переходные формы, 2) явл колич(!) изм-ями, 3) возник направленно 4) обратимы 5) не перед по насл-ву
Эволюц значение: возм-ть адаптир-ся к усл внеш среды, кот могут неоднокр изм-ся в течении жизни. Нильсен-Эль изучал количественный признак у злаковых – окраску. Он скрещивал растения темно-пурп(А1А1А2А2) и белого цвета(а1а1а2а2), в F1не получал расщепления, в F2 получал расщепление на темн-пурп - темн-кр – кр – роз –бел растения в соотношении 1:4:6:4:1. Он предложил способ определения коэффициентов перед фенотипическими классами по коэффициентами в разложении формулы (а+в)n.
56. Репарация повреждения ДНК
Этапы: 1) узнавание повреждения, 2) выщепление некомплементарного нуклеотида/основания и 3-4) восстановление целостности цепи по принципу комплементарности
При одноцепочечном повреждении репарация происходит при участии комплементарной цепи, при двуцеп повр – требуется сложная репарация с участием гомологической рекомбинации, что не возможно в гаплоидных клетках.1) фотореактивация
на свету происходит образование циклобутановых колец – пиримидиновых димеров, напротив таких оснований не могут вставать их пары – образуется брешь. Фотолиаза активируется под действием УФ, ищет нарушения и восстанавливает нативную структуру. Как про-, так и эукариоты имеют несколько ферментных систем, которые разделяют пиримидиновые димеры или восстанавливают исходную структуру азотистых оснований. К таким репаративным системам относится, прежде всего, система эксцизионной репарации ДНК (NER). пигментная ксеродема – гетерогенное заболевание, нарушение систем репарации, ведущее к гиперчувст-и к УФ – покраснению кожи и образованию корост.
синдром кокейка – дефект эксцизионной репарации(нар раб эндонуклеаз) – старческое лицо, нарушения скелета. 2) пострепликац репарация в случае нарушения репликации обазуетс брешь, Rec-белок обнаруживает ее, садится на цепь и удерживает цепочки от расхождения, далее происходит рекомбинация и восст нативной стр-ры
Атаксия-телеангиэктазия (синдром Луи-Бар) – дефект репаративного синтеза ДНК. атаксия, паукообразные кровоизлияния
Сндром Блума – гетерогенное заб-е, дефект в гене RecQ, кодирующем хеликазу – узкое лицо, большой нос, эритемы
3) sos-репарация, допускает много ошибок.Эксцизионная репарация включает удаление повреждённых азотистых оснований из ДНК и последующее восстановление нормальной структуры молекулы. Пострепликативная репарация - тип репарации, имеющей место в тех случаях, когда процесс эксцизионной репарации недостаточен для полного исправления повреждения: после репликации с образованием ДНК, содержащей поврежденные участки, образуются одноцепочечные бреши, заполняемые в процессе гомологичной рекомбинации при помощи белка RecA.
57. Классификация мутаций .а) по уровню возникновения
-генные(инверсии, замены(транзиции (Пи-Пи, Пу-Пу), трансверии(Пу-Пи)) – могут быть либо нонсенс – замена смыслового кодона на терминирующий, либо миссенс – замена кодона, либо сайлент – приводит к функц. кодона-синонима; дупликации, инсерции, делеции – ведут к сдвигу рамки считывания(frame shift))
-хромосомные( внутрихромосомные – хр дупликации, делеции, инверсии, межхром – транслокации, транспозиции и тд)
-геномные( поли-, анеу-, гаплоидия)
б) по типу аллельных взаимодействий: -рецессивные,-доминантные
в) по характеру проявления в фенотипе по отн к проявлению норм аллеля: - гипоморфные, -аморфные, -антиморфные, -неоморфные
г) по влиянию на жизнеспособность: - летальные, - вредные, -нейтральные, -полезные
д) по происхождению: -спонтанные, -индуцибельные
е)по месту возникновения: - генеративные, - соматические
ж) по фенотипическому проявлению : - биохимические
,физиологические, -морфологические
58. Свойства генетического кода Генетический код - система "записи" наследств.информации в виде последовательности нуклеотидов в молекулах нуклеиновых к-т. Инициирующий кодон (начало трансляции) –AUG, терминирующие – UAA, UAG, UGA. Считывается с фиксированной точки в пределах гена в одном направлении. У вирусов нашли перекрывающиеся гены (считывание в разных рамках).Свойства:1Триплетность (кодовое число кратно трем).2. Универсальность (генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности).3. Не перекрываемость (один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов, доказательством служит то, что одна мутация приводит к замене одного аминокислотного остатка).4. Вырожденность (одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов).
5. Без запятых (информация считывается непрерывно).
59. Нарушения расхождения хромосом и его последстви Изменение числа хромосом в клетке означает изменение генома. (Поэтому такие изменения часто называют геномными мутациями.) Известны различные цитогенетические феномены, связанные с изменением числа хромосом.Анеуплоидия (гетерополиплоидия) – это изменение числа хромосом в клетках, некратное основному хромосомному числу. Различают несколько типов анеуплоидии. При моносомии утрачивается одна из хромосом диплоидного набора (2n – 1). Моносомия Х0 – синдром Шерешевского –Тернера. При полисомии к кариотипу добавляется одна или несколько хромосом. Синдром Клайнфельтера47, XXY; Синдром Джекобс47, XYY.Частным случаем полисомии является трисомия (2n + 1), когда вместо двух гомологов их становится три. При нуллисомии отсутствуют оба гомолога какой-либо пары хромосом (2n – 2).– Трисомия по 21-ой хромосоме (кариотип 47, +21); синдром Дауна; частота среди новорожденных – 1:700. Замедленное физическое и умственное развитие, широкое расстояние между ноздрями, широкая переносица, развитие складки века (эпикант), полуоткрытый рот. В половине случаев встречаются нарушения в строении сердца и кровеносных сосудов. Обычно понижен иммунитет. Средняя продолжительность жизни – 9-15 лет.– Трисомия по 13-ой хромосоме (кариотип 47, +13); синдром Патау. Частота среди новорожденных – 1:5.000.– Трисомия по 18-ой хромосоме (кариотип 47, +18); синдром Эдвардса. Частота среди новорожденных – 1:10.000.Нерасхождение хромосом может быть спонтанным, а может обучлавливаться влиянием внешних факторов.
60. Особенности генетики человека
Генетика человека – это особый раздел генетики, который изучает особенности наследования признаков у человека, наследственные заболевания (медицинская генетика), генетическую структуру популяций человека. Генетика человека является теоретической основой современной медицины и современного здравоохранения .человек – это не только биологическое, но и социальное существо, генетика человека отличается от генетики большинства организмов рядом особенностей:1)Особенности человека, как объекта генетики:-ограничения гибридологического анализа (родословные), -позднее половое созревание, -малая численность потомков, -разные условия формирования признаков, -неточность в регистрации признаков, -сигнальная наследственность (генетика поведения)
2) методы:1-молекулярный (идентификация личности; пренатальная диагностика-хорионбиопсия , определение генотипа –установление гетерозиготного носительства), 2-генеалогический,3-близнецовый,4-популяционный, 5 - биохимический