Колоквиум. 1. Генный, хромосомный и геномный уровни организации наследственного аппарата
 Скачать 67.77 Kb.
|
|
Кроссинговер - взаимный обмен гомологичными участками гомологичных хромосом в результате разрыва и соединения в новом порядке их хроматид. Происходит в профазе 1 мейоза 1 Возможность кроссинговера обеспечивается предшествующей конъюгацией. Рекомбинация — процесс обмена генетическим материалом путем разрыва и соединения разных молекул. Рекомбинация происходит при репарации двунитевых разрывов в ДНК. 20, понятие о полном и неполном сцеплении генов, группах сцепления Сцепленные гены — это гены, лежащие в одной хромосоме, наследуются вместе. Все гены в одной хромосоме образуют группу сцепления. Полное сцепление генов, т. е. совместное наследование, возможно при отсутствии процесса кроссинговера. Это характерно для генов половых хромосом, гетерогаметных по половым хромосомам организмов (ХУ, ХО), а также л для генов, расположенных рядом с центромерой хромосомы, где кроссинговер практически никогда не происходит. В большинстве случаев гены, локализованные в одной хромосоме, сцеплены не полностью, и в профазе I мейоза происходит обмен идентичными участками между гомологичными хромосомами. В результате кроссинговера аллельные гены, бывшие в составе групп сцепления у родительских особей, разделяются и формируют новые сочетания, попадающие в гаметы. Происходит рекомбинация генов. Количество групп сцепления каждого вида должно соответствовать числу пар хромосом. 21. Основные положения хромосомной теории наследственности. По своей сути хромосомная теория наследственности - это учение о локализации наследственных факторов в хромосомах клеток. Она утверждает, что преемственность в ряду поколений определяется преемственностью хромосом. Первые положения хромосомной теории наследственности были сформулированы Т. Бовери (1902-1907) и У. Сеттоном (1902-1903), а затем детально разработаны в начале XX века школой Т.Г, Моргана. Впоследствии эти положения получили подтверждение при изучении генетического механизма определения пола у животных, в основе которого лежит распределение половых хромосом среди потомков. Основные положения хромосомной теории наследственности заключаются в следующем. 1. Гены находятся в хромосомах. Каждая хромосома представляет собой группу сцепления генов. Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом, постоянному для каждого вида организмов {In + 1 для гетерогаметного вида). 2. Каждый ген занимает в хромосоме строго определённое место (локус). Гены в хромосомах расположены линейно. 3. Образование новых групп сцепления происходит при кроссинговере. 4. Расстояние между генами в хромосоме пропорционально частоте кроссинговера между ними. 5. Хромосома-это группа сцепления хромосом! Т. Морган и его коллеги ошибочно считали, что ген является единицей мутации, рекомбинации и функции, т.е. гены мутируют и рекомбинируют как единое целое Согласно хромосомной теории наследственностигены в хромосомах располагаются линейно, в пределах одной хромосомы все гены называются сцепленными и составляют одну группу сцепления, а вследствие кроссинговера происходит перекомбинация генов, и появляются кроссоверные хромосомы, несущие новые комбинации генов. 22. Принципы построения генетических карт. Существование кроссинговера побудило Моргана разработать в 1911-1914 гг. принцип построения генетических карт хромосом. 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. Допустим, что к одной группе сцепления относятся гены А и В. Между ними обнаружен перекрест в 10 %. Следовательно, гены А и В находятся на расстоянии 10 единиц. Допустим далее, что к этой же группе сцепления относится ген С., Чтобы узнать его место в хромосоме, необходимо выяснить, какой процент перекреста он дает с обоими из двух уже известных генов. Например, если с А он дает 3 % перекреста, то можно предположить, что ген С находится либо между А и В, либо с противоположной стороны, то есть А расположен между В и С. Если между В и С окажется перекрест 7 %, то на хромосоме их следует расположить в таком порядке, как на верхней схеме. Если между В и С перекрест составит 13 %, то расположение генов будет как на нижней схеме. ФОРМУЛА ЗАКОНОМЕРНОСТИ В общей форме эту закономерность можно выразить следующей формулой: если гены А, В и С относятся к одной группе сцепления и расстояние между генами А и В равно нескольким единицам, а расстояние между В и С - одной единице, то расстояние между А и С может быть либо k +1, либо k-1. Генетические карты хромосомы строятся на основе гибридологического анализа. Однако найден способ построения и цитологических карт хромосом для дрозофилы. Дело в том, что в клетках личинок мух обнаружены гигантские хромосомы, превышающие размер хромосом из других клеток в 100-200 раз и содержащие в 1000 раз больше генов. Оказалось, что в тех случаях, когда гибридологическим методом обнаруживались какие-либо нарушения наследования, соответствующие им изменения имели место и в гигантских хромосомах. Так, в результате сопоставления генетических и цитологических данных стало возможным построить цитологические карты хромосом. Это открытие подтверждает правильность тех принципов, которые были положены в основу построения генетических карт хромосом. 23. Понятие о кариотипе, аутосомах и половых хромосомах. Изучение под микроскопом кариотипа человека осуществляется с помощью цитогенетического метода. Кариотип-совокупность хромосом, характерных для соматических клеток данного организма. Идеограмма (систематизированный кариотип)- графическое изображение хромосом с учетом их абсолютной и относительной длины, центромерного индекса, наличие второй перетяжки и спутника. Понятие Кариотип введено сов. генетиком Г. А. Левитским (1924). Кариотип — одна из важнейших генетических характеристик вида, т.к. каждый вид имеет свой Кариотип, отличающийся от Кариотип близких видов (на этом основана новая отрасль систематики — так называемая кариосистематика). Постоянство Кариотип в клетках одного организма обеспечивается митозом, а в пределах вида — мейозом. Кариотип организма может изменяться, если половые клетки (гаметы) претерпевают изменения под влиянием мутаций. Иногда Кариотип отдельных клеток отличается от видового Кариотип в результате хромосомных или геномных так называемых соматических мутаций. Кариотип диплоидных клеток состоит из 2 гаплоидных наборов хромосом (геномов), полученных от одного и др. родителя; каждая хромосома такого набора имеет гомолога из др. набора. Кариотип самцов и самок могут различаться по форме (иногда и числу) половых хромосом, в таком случае они описываются порознь. Хромосомы в Кариотип исследуют на стадии метафазы митоза. Описание Кариотип обязательно сопровождается микрофотографией или зарисовкой. Для систематизации Кариотип пары гомологичных хромосом располагают, например, по убывающей длине, начиная с длинной пары ;пары половых хромосом располагают в конце ряда. Пары хромосом, не различающихся по длине, идентифицируют по положению центромеры (первичной перетяжки), которая делит хромосому на 2 плеча, ядрышкового организатора (вторичной перетяжки), по форме спутника и др. признакам. Исследованы Кариотип несколько тыс. диких и культурных видов растений, животных и человека. Аутосомы - парные хромосомы, одинаковые для мужских и женских организмов. В клетках тела человека 44 Аутосомы (22 пары) Половые хромосомы - хромосомы, содержащие гены, определяющие половые признаки организма. В кариотипе (качественном и количественном наборе хромосом) женщин половые хромосомы одинаковые. В кариотипе мужчины - 1 одна крупная равноплечая половая хромосома, другая - маленькая палочковидная хромосома. Половые хромосомы женщин обозначают XX, а мужские половые хромосомы - XY. Женский организм формирует гаметы с одинаковыми половыми хромосомами (гомогаметный организм), а мужской организм формирует гаметы неодинаковые по половым хромосомам (X и Y). У птиц, бабочек и некоторых видов рыб гомогаметен мужской пол. У петуха кариотип обозначается XX, а у курицы - XY. 24. Пол, его предопределение (прогамное, сингамное, эпигамное). Пол — это совокупность признаков и свойств организма, определяющих его участие в размножении. Пол особи может определяться: а) до оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом (прогамное определение пола); б) в момент оплодотворения (сингамное определение пола); в) после оплодотворения (эпигамное определение пола). До оплодотворения пол определяется у некоторых организмов в результате разделения яйцеклеток на быстро и медленно растущие. Первые (более крупные) после слияния с мужской гаметой дают самок, а вторые (мелкие) — самцов. У коловраток, способных размножаться помимо обычного полового размножения с оплодотворением, партеногенетически, часть партеногенетических яйцеклеток во время развития лишается половины хромосом. Из таких яиц развиваются самцы, а остальная часть дает начало самкам. У морского кольчатого червя бонеллия определение пола происходит в процессе онтогенеза: если личинка садится на дно, из нее развивается самка, а если прикрепляется к хоботку взрослой самки, то самец. У подавляющего же большинства эукариот пол закладывается в момент оплодотворения и определяется генотипически хромосомным набором, который зигота получает от родителей. Клетки мужских и женских особей животных организмов различаются по паре хромосом. Эту пару называют половыми хромосомами (гетеросомами) в противоположность остальным — аутосомам. Половые хромосомы принято обозначать как Х - и Y-хромосомы. В зависимости от их сочетания у и организмов различают 5 типов хромосомного определения пола: 1) XX, ХО (O обозначает отсутствие хромосом) встречается у видов Protenor (насекомые); 2) XX, XY — он характерен, например, для дрозофилы, млекопитающих (в том числе и для человека); 3) XY, XX — этот тип определения пола характерен для бабочек, птиц, рептилий; 4) ХО, XX — наблюдается у тли; 5) гаплодиплоидный тип ( 2n, n) встречается, например, у пчел: самцы развиваются из неоплодотворенных гаплоидных яйцеклеток, самки — из оплодотворенных диплоидных. Конкретные механизмы, связывающие развитие мужского или женского пола с определенным сочетанием половых хромосом у разных организмов различен. У человека, например, пол определяется наличием Y-хромосомы: в ней есть ТДФ-ген, он кодирует тестикул - детерминирующий фактор, который определяет развитие мужского пола. У дрозофилы же в Y-хромосоме находится ген фертильности, ответственный за плодовитость самца, а пол определяется балансом числа Х-хромосом и числа наборов аутосом (обычный диплоидный организм содержит, соответственно, два набора аутосом). В Х-хромосомах расположены гены, определяющие развитие по пути самки, а в аутосомах — по пути самца. Если отношение количества Х-хромосом к количеству наборов аутосом равно 0,5, то развивается самец, а если — 1, то самка. Помимо нормальных самцов и самок иногда появляются интерсексы — особи, по своим половым признакам занимающие промежуточное положение между мужским и женским полом (не путать с гермафродитами!). Это может быть вызвано как анеуплоидией по половым хромосомам в гаметах, так и различными нарушениями (например, гормональными) в процессе дифференцировки пола. У большинства организмов среди потомков получается 50 % самцов и 50 % самок, так как в норме расщепление по полу подчиняется законам обычного моногибридного скрещивания между гомо- и гетерозиготой, для гибридов которого характерно расщепление в соотношении 1:1. 25. особенности наследования признаков, контролируемых генами х и Y хромосомами Признаки, наследуемые через половые хромосомы, получили название сцепленных с полом. У человека признаки, наследуемые через Y-хромосому, могут быть только у лиц мужского пола, а наследуемые чрез Х-хромосому - у лиц как одного, так и другого пола. Особь женского пола может быть как гомо, так и гетерозиготной по генам, локализованным в Х - хромосоме, а рецессивные аллели генов у нее проявляются только в гомозиготном состоянии. Поскольку у особей мужского пола только одна Х-хромосома, все локализованные в ней гены, даже рецессивные, сразу же проявляются в фенотипе. Такой организм часто называют гемизиготным 26.Изменчивость как фундаментальное свойство живого Изменчивость — явление, противоположное наследственности. Она заключается в изменении комбинаций признаков или появлении совершенно новых признаков у особей данного вида. Благодаря наследственности обеспечивается сохранение видов на протяжении значительных промежутков (до сотен миллионов лет) времени. Однако условия окружающей среды меняются (иногда существенно) с течением времени, и в таких случаях изменчивость, приводящая к разнообразию особей внутри вида, обеспечивает его выживание. 27.Типы изменчивости (фенотипическая, генотипическая) их формы, виды и значения в овогенезе и эволюции. Медицинское значение. Генотипическая По наследству передается. Изменяется генотип, фенотип. Необратима. Носит индивидуальный, единичный характер. Носит случайный характер. Неадаптивные. определяются мутагенными факторами: физическими (излучения, ультраф. лучи), химическими (формалин, иприт), биологическими (вирусы, бактерии) Свойства возникают внезапно, скачкообразно, могут возникать повторно. Неопределенная, ненаправленная. Различают: комбинативная и мутационная Модификационная (фенотипическая) По наследству не передается. Генотип не изменяется фенотип в пределах норм реакции. Обратима . носит массовый характер. Определяется условиями внешней среды (темпер, влажность, питание, освещенность, давление). Носят приспособительный характер (адаптации) к условиям среды. Определенная, направленная. 28) Экспрессивность – степень фенотипического проявления аллеля. Например, аллели групп крови АВ) у человека имеют постоянную экспрессивность (всегда проявляются на 100%), а аллели, определяющие окраску глаз, – изменчивую экспрессивность. Рецессивная мутация, уменьшающая число фасеток глаза у дрозофилы, у разных особей по-разному уменьшает число фасеток вплоть до полного их отсутствия. Пенетрантность – вероятность фенотипического проявления признака при наличии соответствующего гена. Выражается в процентном отношении. Например, пенетрантность врожденного вывиха бедра у человека составляет 25%, т.е. болезнью страдает только 1/4 рецессивных гомозигот. 29) Адаптивный характер модификаций 1. Фенотипические изменения, возникающие на основе одного и того же генотипа в различных условиях ее реализации, наз. модификациями. Примеры модификации: содержание жира в молоке животных или массы тела в зависимости от их питания, количество эритроцитов в крови, в зависимости от парциального давления кислорода в воздухе, и др. Т. к. фенотипическое проявление наследственной информации может модифицироваться условиями среды, в генотипе организма запрограммировано лишь возможность их формирования в определенных пределах, называемых нормой реакции. Норма реакции представляет собой пределы модификационной изменчивости признака, допускаемой при данном генотипе. 30) Значение комбинативной изменчивости в обеспечении генетического разнообразия людей. Комбинативная изменчивость возникает при свободных скрещиваниях в популяциях или при искусственной гибридизации. В результате рождаются особи с новыми сочетаниями признаков и свойств, которые отсутствовали у родителей. Комбинативная изменчивость, проявляющаяся в генотипическом разнообразии особей, повышает выживаемость вида в изменяющихся условиях его существования. 31) Как объект генетических исследований человек имеет свои преимущества и недостатки. 1. Для людей невозможно планировать искусственные браки. 2. большое число хромосом 2п=46 в значительной мере затрудняет возможности генетического анализа человека. 3. Из-за небольшого числа потомков невозможен анализ расщепления в потомстве одной семьи. 4. Длительность смены поколений у человека. Одно поколение у человека занимает в среднем 30 лет. И, следовательно, генетик не может наблюдать более одного-двух поколений. 5. Для человека характерен большой генотипический и фенотипический полиморфизм. Проявление многих признаков и болезней в сильной степени зависят от условий внешней среды. К положительным сторонам человека, как генетического объекта, следует отнести хорошую фенотипическую изученность, что позволяет легко распознавать различные формы наследственных отклонений. Кроме того, при изучении наследственности человека возможно использование многих методов, применяемых в медицине 32) Задачи медицинской генетики: 1. Изучение наследственных болезней, закономерностей их наследования, особенностей патогенеза, лечения и профилактики; 2.Изучение наследственного предрасположения и резистентности к наследственным болезням; 3. Изучение патологической наследственности; 4. Исследование теоретических медико-биологических проблем; 5. Изучение вопросов генной инженерии, разрабатывающей методы лечения наследственных болезней путем переноса генов нормального метаболизма в ДНК больного. Задачи антропогенетики: 1. Совершенствование методов ранней диагностики наследственной патологии 2. Изучение патогенеза, лечения и профилактики наследственных болезней человека. 3. Широкое использование медико-генетического консультирования. 4. Разработка генетических аспектов иммунитета, трансплантологии, аллергии, канцерогенеза. 5. Создание банка генов, разработка методов генной терапии на основе генной инженерии. 6. Разработка методов защиты генофонда человека |