153. Комплекс Гольжди. Строение. Функция. Комплекс Гольджи
 Скачать 0.78 Mb.
|
|
278. Генные заболевания человека, связанные с аутосомами. Аутосомно-доминантный тип наследования болезни встречается в случаях, когда патологический ген является доминирующим и определяет развитие симптоматики, даже будучи в гетерозиготном состоянии. (Примеры: болезнь Хантингтона, миотоническая дистрофия, синдром Марфана, большинство вариантов моторно-сенсорной невропатии Шарко-Мари-Тута) Аутосомно- рецессивный тип наследования наблюдается при заболеваниях , для манифистации которых необходимо присутствие мутантного гена в гомозиготном состоянии. (Примеры: муковисцедоз, фенилкетонурия, атаксия Фридриха, спинальные амиотрофии Вердинга- Гофмана) 279. Методы выявлений генных мутаций у человека. • Косвенная ДНК диагностика, блоттинг по Саузерну • Методы генетического анализа основаны на скрещивании возможных носителей мутации с тестерными линиями (линиями-анализаторами). Самый простой метод – это скрещивание носителей предполагаемой мутации с соответствующей рецессивно-гомозиготной линией, т.е. обычное анализирующее скрещивание. 280. Определение и структура белок-кодирующего гена эукариот. Ген – это совокупность сегментов ДНК, контролирующего образование либо молекулы РНК, либо белкового продукта. Сам ген функционировать практически не может. 1.Ген (кодирующая часть) состоит из: а. Экзонов. б. Интронов. 2.Регуляторные участки гена содержат а. Стартовый кодон – сайт (место) начала транскрипции. б. Терминатор – сайт окончания транскрипции. в. Лидерную последовательность. г. Трейлерную последовательность. д. Промотор. е. Контролирующие зоны располагаются вблизи от обслуживаемого гена. ж. Модуляторы (энхансеры, сайленсеры) – располагаются вдали от гена. Как правило, кодирующая область представлена не несколькими генами, а одним. Каждый ген у эукариот имеет свою регуляторную область. Ген эукариот имеет мозаичное строение – в нём чередуются участки, несущие информацию о последовательности аминокислот в белке и не несущие её. Участки, несущие информацию носят название экзоны, не несущие называются интроны. Число интронов у различных организмов различно 281. Классификация генов. Классификация а) 1. Конститутивные гены. 2. Гены «роскоши». Гены общеклеточных функций (конститутивные гены или гены «домашнего хозяйства) постоянно находятся в активном состоянии. Их активность в малой степени зависти от состояния внешней среды (организма), т.е. практически не регулируется. Эти гены кодируют белки-ферменты, которые принимают участие в жизненно важных для клетки метаболических процессах. Например, таких как гликолиз, цепь передачи электронов, синтез ДНК, аминокислот и т.д. В сущности, эти гены полностью обеспечивают жизнедеятельность клетки. Гены «роскоши» контролируют строго специализированные, специфические функции клетки. На организменном уровне имеются собственные системы жизнеобеспечения, развития, размножения, дыхания и т.д. Поэтому любая клетка организма должна поддерживать не только свои жизненные потенции (которые обеспечивают Гены «домашнего хозяйства»), но и принимать участие в жизнедеятельности всего организма. Последним и занимаются специализированные гены. Эти гены контролируют белки, которые обеспечивают функционирование физиологических систем организма – его защитных свойств, процессов дыхания, выделения, кровоснабжения, пищеварения и т.д.). К таким генам относятся гены, контролирующие синтез гемоглобина, иммуноглобулина и др. В отличии от генов «домашнего хозяйства» «гены роскоши» находятся под жёстким контролем организма и имеют сложный аппарат регуляции. Классификация б) 1.Структурные гены. 2.Регуляторные гены. Оба типа генов транскрибируют различные типы РНК Структурные гены транскрибируют несколько видов РНК – иРНК, тРНК, рРНК и т.д. Регуляторные гены регулируют активность структурных генов: -Гены, с которых транскрибируются регуляторные РНК. Они не принимают непосредственного участия в синтезе белка, а регулируют отдельные стороны этого процесса (транскрипцию, процессинг и т.д.) -Гены, которые несут информацию о структуре регуляторного белка. На них транскрибируется иРНК. Этим они похожи на структурные гены. 282. Что такое вектор? Генетические векторы. Вектор(в молекулярной генетике) - самостоятельно реплицирующаяся молекула ДНК, способная включать чужеродную ДНК (гены) и переносить ее в клетки, наследственные свойства которых желают изменить. Обычно вектор создают на основе ДНК плазмид и вирусов (в т. ч. бактериофагов). Вектор широко используют в генетической инженерии для размножения (клонирования) введенных генов или получения кодируемых этими генами белковых продуктов. 283.Рекомбинантные ДНК. Переносчики генетической информации (векторы). Рекомбинантные ДНК - фрагменты ДНК, содержащие гены человека, присоединенные к ДНК вируса. Если полученную рекомбинантную молекулу ДНК ввести в бактериальную клетку, то за счёт репликационной активности вируса за короткое время можно получить (клонировать) миллионы молекул вирусной ДНК, содержащей гены человека. Вектор – молекула нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), которую используют в генетической инженерии для передачи генетического материала другой клетке 284.Рибозимы. Их биологическая роль. Рибозим- молекула РНК обладающая каталитической активностью. Рибозимы способны расщеплять самих себя и другие молекулы РНК; формирование пептидной связи при образовании молекулы белка происходит при помощи рРНК рибосомы; малые ядерные РНК участвуют в сплайсинге(созревание РНК). Рибозим может выполнять в организме функции фермента, катализируя изменения собственной молекулярной структуры (до открытия этих молекул считалось, что все ферменты являются белками). Так как репликация молекул ДНК и РНК не может протекать при отсутствии ферментов, а белковые ферменты могут вырабатываться в организме лишь в про цессе кодирования ДНК, то возникает вопрос: как молекулы нуклеиновой кислоты колировали сами себя на ранних стадиях эволюции. Открытие рибозим позволило получить ответ на этот вопрос. Результаты недавних исследований позволили выявить способность рибозим, созданных методами генетической инженерии, разрушать молекулы РНК вируса СПИДа (вируса иммунодефицита человека (ВИЧ)). 285.ДНК – зонды. Их применение в определении наследственных заболеваний. ДНК-зонд - фрагмент ДНК, меченный тем или иным образом и использующийся для гибридизации со специфическим участком молекулы ДНК. ДНК-зонды применяются в Саузерн-блоттинге. 286.Псевдогены Во многих мультигенных семействах наряду с функционально активными генами содержатся псевдогены - мутационно измененные последовательности, не способные транскрибироваться или продуцирующие функционально неактивный генный продукт. Примерами мультигенных семейств могут служить гены рибосомальных, транспортных и ядерных РНК, гены а- и Р-глобинов, тубулинов, миоглобина, актина, интерферона и многих других. Псевдогены происходят от обычных функциональных генов, однако утрачивают способность экспрессии в результате мутаций. Число процессированных псевдогенов в среднем больше, чем предковых функциональных генов. Иногда число процессированных псевдогенов может превосходить число соответствующих функциональных генов на несколько порядков. Анализ генетической последовательности псевдогенов и сравнение их с предковыми генами может быть использовано при изучении родственных связей между различными видами живых существ и их происхождени. 287. Виды и роль тандемных повторов в геноме человека. Тандемные повторы — последовательности повторяющихся фрагментов ДНК. В зависимости от размера подразделяются на три класса: сателлитная ДНК,минисателлиты и микросателлиты. Сателлиты. Длина последовательности высокоповторяющихся сателлитов составляет от 100 тысяч до более чем 1 миллиона нуклеотидов. Повторяющаяся последовательность, как правило, составляет более 100 пар оснований. Сателлитная человека расположена в центромерах всех хромосом. Длина одного повтора составляет 171 пару оснований, а весь повторяющийся регион занимает около 3—5 % размеров каждой хромосомы. Другие сателлиты имеют меньшую длину повтора. Большая часть сателлитов как человека, так и остальных организмов локализованы в центромере. Минисателлиты. Минисателлиты — повторяющиеся фрагменты ДНК длиной от 7 до 100 нуклеотидов. Они встречаются более чем в 1000 местах генома человека. Используются как молекулярные маркеры в определении родства, в популяционно-генетических исследованиях при определении принадлежности к конкретной популяции, для исследования гибридизации, в ДНК-дактилоскопии. Один из видов минисателлитов — гипервариабельные минисателлиты , расположены в некодирующих регионах ДНК и также широко используются в популяционных исследованиях, так как не подвержены влиянию естественного отбора.Теломеры человека и других млекопитающих содержат тандемные повторы GGGTTA. Микросателлиты. Микросателлиты — повторяющиеся фрагменты ДНК длиной от 1 до 6 пар оснований. Микросателлиты характеризуются высокой скоростью изменения последовательностей, обусловленной «проскальзыванием» при репликации ДНК и точечными мутациями. Как и минисателлиты, используются как молекулярные маркеры в популяционно-генетических исследованиях. Тандемные повторы играют важнейшую роль в самом существовании хромосом. Любая хромосома должна быть отграничена от остального генетического материала (это обеспечивается уникальными свойствами теломерной ДНК) и должна нормально наследоваться, правильно «растаскиваться», при делении клетки (центромерная ДНК). Без клонированных теломерных и центромерных участков невозможно и создание искусственных хромосом, необходимых для манипуляций с генами. 288. Перечислите базовые регуляторные элементы генома. Энхансеры- небольшой участок ДНК, способный связываться с факторами транскрипции, при этом увеличивая уровень транскрипции гена или группы генов. Сайленсеры- последовательность ДНК, с которой связываются белки-репрессоры (факторы транскрипции). Связывание белков-репрессоров с сайленсерами приводит к понижению или к полному подавлению синтеза РНК ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. Инсуляторы-последовательности ДНК, особые регуляторные элементы, которые обладают способностью блокировать сигналы, исходящие от окружения. Они блокируют взаимодействие между энхансером и промотором, если находится между ними. Инсулятор выполняет барьерную функцию для распространяющегося конденсированного хроматина. 289. Методы клонирования ДНК. Рестрикция — лигирование . В классических методиках рестрикции и лигирования, клонирование фрагмента ДНК включает четыре стадии: разрезание ДНК эндонуклеазами рестрикции, лигирование ДНК с вектором, трансфекция и последующий скрининг (отбор). Выделение вставки. Первоначально необходимо выделить участок ДНК для клонирования. Выделение вставки может быть сделано технологией клонирования шотган, комплементарной ДНК, искусственным химическим синтезом. Трансформация. После лигирования плазмидой трансформируют бактерии для наращивания. Бактерии далее выращивают на селективной среде для отбора колоний, содержащих встройку. Индивидуальные колонии отбирают и изучают на наличие встройки. Отбор. Получают культуры трансфецированных клеток. Современные векторы для клонирования содержат селективные маркеры (как правило, гены устойчивости к антибиотикам) которые дают возможность расти только клеткам с правильной вставкой расти на селективной среде (с антибиотиком). Генная терапия. Генная терапия подразумевает введение работающего гена в клетки, в которых он отсутствует, что приводит к излечению болезни, связанной с отсутствием или неправильным функционированием гена. 290. Методы получения генов для трансгенеза. Ген вводится в геном хозяина в форме так называемой «генетической конструкции» — последовательности ДНК, несущей участок, кодирующий белок, и регуляторные элементы (промотор, энхансер и пр.), а также в некоторых случаях элементы, обеспечивающие специфическое встраивание в геном (например, т. н. «липкие концы»). Генетическая конструкция может нести несколько генов, часто она представляет собой бактериальную плазмиду или ее фрагмент. 291. Методы клонирования генов. Клонирование днк (клонирование генов) – процесс выделения заданной последовательности днк и получения многих её копий in vitro. клонирование днк часто применяют для амплификации фрагментов, содержащих гены, а также любые другие последовательности – например, промоторы, некодирующие последовательности, химически синтезированные олигонуклеотиды и случайные участки днк. 1. Рестрикция - разрезание ДНК человека рестрикционной эндонуклеазой (рестриктазой) на множество различных фрагментов, но с одинаковыми липкими концами. Такие же концы получают при разрезании плазмидной ДНК той же рестриктазой. 2. Лигирование - включение фрагментов ДНК человека в плазмиды благодаря сшиванию липких концов ферментом лигазой. 3. Трансформация - введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки, обработанные специальным образом - так, чтобы они на короткое время стали проницаемыми для макромолекул. Однако плазмиды проникают лишь в часть обработанных бактерий. Трансформированные бактерии вместе с плазмидой приобретают устойчивость к определенному антибиотику. Это позволяет их отделить от нетрансформированных бактерий, погибающих на среде, содержащей этот антибиотик. Для этого бактерии высевают на студнеобразную питательную среду, предварительно разведя их так, чтобы при рассеве клетки находились на значительном расстоянии друг от друга. Каждая из трансформированных бактерий размножается и образует колонию из многих тысяч потомков - клон. 4. Скрининг - отбор среди клонов трансформированных бактерий тех, которые содержат плазмиды, несущие нужный ген человека. Для этого все бактериальные колонии накрывают специальным фильтром. Когда его снимают, на нем остается отпечаток колоний, так как часть клеток из каждого клона прилипает к фильтру. Затем проводят молекулярную гибридизацию. Фильтры погружают в раствор с радиоактивно меченным зондом. Зонд - это полинуклеотид, комплементарный части искомого гена. Он гибридизуется лишь с теми рекомбинантными плазмидами, которые содержат нужный ген. После гибридизации на фильтр в темноте накладывают рентгеновскую фотопленку и через несколько часов ее проявляют. Положение засвеченных участков на пленке, образовавшихся из-за радиоактивной метки зонда, позволяет найти среди множества клонов трансформированных бактерий те, которые имеют плазмиды с нужным геном 292. КАРИОТИП — совокупность признаков хромосомного набора организма (количество хромосом, их форма и размеры) 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. МОРФОЛОГИЯ хромосом различна в отдельных фазах клеточного цикла. В пресинтетическойфазе Х. представлены одной нитью (хроматидой), в постсинтетической фазе состоят из двуххроматид. В интерфазе Х. занимают весь объем ядра, образуя так называемый хроматин.Плотность хроматина в разных участках ядра неодинакова. Темные(плотные) участки- ГЕТЕРОХРОМАТИН, эти участки сильно спирализованны, поэтому нечитаемы, в них нах-ся НЕактивные гены. Светлые(рыхлые)участки- ЭУХРОМАТИН, эти участки деспирализов.,поэтому читаемы, в них нах-ся активные гены. 293. Секвенирование- (белков и нуклеиновых кислот — ДНК и РНК) — определение их аминокислотной или нуклеотидной последовательности (от лат. sequentum — последовательность). В результате секвенирования получают формальное описание первичной структуры линейной макромолекулы в виде последовательности мономеров в текстовом виде. Рестрикционный анализ [лат. restrictio — ограничение] — установление мест расщепления одной или несколькими рестриктазами конкретной нуклеотидной последовательности ДНК. 294) Генетическая структура популяции, определяемой генофондом популяции, частотами генов и генотипов. Необратимое изменение генетической структуры популяции, которое может произойти под влиянием различных факторов, называют элементарным эволюционным явлением. Популяция – это совокупность особей одного вида свободно скрещивающихся между собой, характеризующаяся общностью происхождения, местообитания и приспособления к данным условиям жизни. Такие популяции называются панмиктическими. Изучить генетическую структуру популяции – это значит определить, какие генотипы и в каком отношении составляют популяцию, а также с какой частотой в ней встречаются различные аллели. Наследственная, генотипическая, изменчивость в природных популяциях проявляется в изменениях у населяющих популяцию организмов целого ряда признаков, которые передаются по наследству. Например, у животных одной популяции возникают различия в размерах, окраске, плодовитости и т. п. У растений появляются махровые венчики цветков; рассеченные или цельные листья; пирамидальные или плакучие кроны. В идеальной популяции действует закон Харди- Вайнберга – закон генетического равновесия, по которому соотношение частот доминантных и рецессивных аллелей одного и того же гена остается неизменным из поколения в поколение. Идеальная популяция Реальные популяции 1. Численность популяции бесконечно большая, и случайная элиминация (гибель) части особей не влияет на структуру популяции. 2. Отсутствует половая дифференцировка, женские и мужские гаметы равноценны. 3. Наличие панмиксии – свободного скрещивания; равновероятность встречи гамет и образования зигот независимо от генотипа и возраста родителей. 4. В популяции отсутствуют мутации. 5. В популяции отсутствует естественный отбор. 6. Популяция изолирована от других популяций этого вида. Закон Харди-Вайнберга формулируется следующим образом: в идеальной популяции соотношение частот аллелей генов и генотипов из поколения в поколение является величиной постоянной и соответствует уравнению: p2 +2pq + q2 = 1 где p2 — доля гомозигот по одному из аллелей; p — частота этого аллеля; q2 — доля гомозигот по альтернативному аллелю; q — частота соответствующего аллеля; 2pq — доля гетерозигот. Что значит “соотношение частот аллелей генов” и “соотношение генотипов” – величины постоянные? Чему равны эти величины? Пусть частота встречаемости какого-либо гена в доминантном состоянии (А) равна p, а рецессивного аллеля (а) этого же гена равна q (можно и наоборот, а можно и вообще одной буквой, выразив одно обозначение из другого) и понимая, что сумма частот доминантного и рецессивного аллелей одного гена в популяции равна 1, мы получим первое уравнение: 1) p + q = 1 Откуда берется само уравнение Харди-Вайнберга? Вы помните, что при моногибридном скрещивании гетерозиготных организмов с генотипами Аа х Аа по второму закону Менделя в потомстве мы будем наблюдать появление разных генотипов в соотношении 1АА : 2 Аа : 1аа. Поскольку частота встречаемости доминантного аллельного гена А у нас обозначена буквой р, а рецессивного аллеля а буквой q, тосумма частот встречаемости самих генотипов организмов (АА, 2Аа и аа), имеющих эти же аллельны гены А и а, будет тоже равна 1, то: 2) p2AA + 2pqAa + q2aa = 1 295. 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). Признаки, гены которых находится в половых хромосомах, называется сцепленные с полом. В у - хромосоме генов почти нет, поэтому если говорят, что признак сцеплен с полом, значит ген находится в х - хромосоме. Если ген расположен в у - хромосоме, то это обычно оговаривается. У человека известно около 300 генов, находящийся в х - хромосоме и вызывающих наследственные болезни. Почти все они рецессивны. Наиболее известны: гемофилия, дальтонизм, мускульная дистрофия. Если рецессивный ген болезни сцеплен с х - хромосомой, то носителем является женщина, а болеют мужчины, т.к. у них этот ген находится в одинарной дозе или гомозиготном состоянии. Доминантны х - сцепленных заболеваний известно мало, в том числе некоторые формы рахита, нарушение сегментации кожи. Считается, что мутация в х - хромосоме чаще происходит в сперматогенезе, т.е. у отца и эту х-хромосому получит дочка. Наследование, сцепленное с у - хромосомой: в у - хромосоме находится около 35 генов, в том числе 7 вызывают болезни (гипертрикоз, нарушение сперматогенеза). Т.к. отец передает у - хромосому только сыну, такие болезни наследуются по мужской линии и называется голондрическими. У животных известно только х - сцепленное рецессивное наследование, в том числе гемофилия у собак, бесшерстность у телят, отсутствие зубов, деформация передних ног у телят, карликовость у кур. Х-хромосома у дрозофилы очень крупная и несет много генов, сцепленных с полом. Один из них относится к серии множественных аллелей, определяющих оттенки цвета глаз от темно-красного у мух дикого типа до совершенно белого. Аллель, определяющий белый цвет глаз, является последним в этой серии, т. е. он рецессивен по отношению ко всем остальным аллелям. Аллель дикого типа - первый в этой серии; он доминирует над всеми остальными аллелями. 296 Генети́чески модифици́рованный органи́зм (ГМО) — организм, генотип которого был искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Это определение может применяться для растений, животных и микроорганизмов. Генетические изменения, как правило, производятся в научных или хозяйственных целях. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутационного процесса. Основным видом генетической модификации в настоящее время является использование трансгенов для создания трансгенных организмов. Основные этапы создания ГМО: 1. Получение изолированного гена. 2. Введение гена в вектор для переноса в организм. 3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм. 4. Преобразование клеток организма. 5. Отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы. Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100—120 азотистых оснований (олигонуклеотиды). Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты — рестриктазы и лигазы. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор. |