ботаника. Ответы на вопросы. 21,41,81,100,113 21. Зоотехническое значение партеногенетических животных и химер (генетических мозаиков)
 Скачать 153.26 Kb.
|
|
21,41,81,100,113 21.Зоотехническое значение партеногенетических животных и химер (генетических мозаиков) Партеногенез позволяет полностью сохранить признаки породы - без комбинативной изменчивости В настоящее время для ускорения селекции и воспроизводства высокопродуктивных животных и целых популяций интенсивно используется биотехнология. Достижения генетики и молекулярной биологии стали фундаментом для перспективного использования таких новых направлений в биотехнологии, как генная инженерия и получение трансгенных и партеногенетических животных, создание генетических мозаиков (химер) у сельскохозяйственных животных, регулирование соотношения полов, наряду с оценкой и отбором ранних эмбрионов по желаемому полу, а также метод трансплантации эмбрионов как основа воспроизводства высокопродуктивных генотипов. Целью применения генной инженерии в селекции является получение трансгенных животных с новыми хозяйственно-полезными признаками — более эффективным усвоением кормов, быстрым ростом, устойчивостью к заболеваниям. Путем прямой инъекции чужеродной ДНК в яйцеклетки и эмбрионы получены трансгенные линии овец, выделяющих в молоко фактор IX, влияющий на свертываемость человеческой крови, трансгенные свиньи несущие бычий или человеческий ген гормона роста; трансгенные коровы, выделяющие человеческий бета-интерферон в молоко. Возможность создания особей, сочетающих в одном генотипе важные продуктивные особенности, но сами по себе антагонистические и несовместимые, как, например, молочная и мясная продуктивность у крупного рогатого скота решается посредством создания химерных животных. Химеры, или генетические мозаики, получают объединением двух или более генетически различных зародышей на стадии бластомеров. У кур оперенные ноги (ген «О») доминирует над голыми (ген «о»), а гороховидный гребень (ген «Р») — над простым (ген «р»). Петух с оперенными ногами и гороховидным гребнем, спаренный с голоногой курицей, имеющей тоже гороховидный гребень, дал потомство с оперенными ногами. Большинство потомков имело гороховидный гребень, но встречались куры и с простым гребнем. ГлоссарийГенотип – совокупность генов организма.Доминирование – проявление действия лишь одной из аллелей у гетеризоготного организма.Кодоминирование – проявление в гетерозиготе двух аллельных генов. Мозаицизм – присутствие в организме клеток (точнее клонов) разного генотипа. Партеногенез – развитие организма без оплодотворения.Фенотип – совокупность всех признаков и свойств организма.Химера – животное, полученное путем слияния эмбриональных клеток двух и более животных. Список литературы 1. Ветеринарная генетика / В. Л. Петухов, А. И. Жигачев, Г. А. Назарова. – 2-е издание., перераб. и доп. – М.: Колос, 1996. – 384 с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений) 41.Генные, хромосомные и геномные мутации. Их характеристика. Примеры мутаций, имеющих значение для сельского хозяйства. Мутации — это стойкие внезапно возникшие изменения структуры наследственного материала на различных уровнях его организации, приводящие к изменению тех или иных признаков организма. Термин «мутация» введен в науку Де Фризом. Им же создана мутационная теория, основные положения которой не утратили своего значения по сей день. Мутации возникают внезапно, скачкообразно, без всяких переходов. Мутации наследственны, т.е. стойко передаются из поколения в поколение. Мутации не образуют непрерывных рядов, не группируются вокруг среднего типа (как при модификационной изменчивости), они являются качественными изменениями. Мутации ненаправленны — мутировать может любой локус, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков в любом направлении. Одни и те же мутации могут возникать повторно. Мутации индивидуальны, то есть возникают у отдельных особей. Генные мутации — изменения структуры генов. Поскольку ген представляет собой участок молекулы ДНК, то генная мутация представляет собой изменения в нуклеотидном составе этого участка. Генные мутации могут происходить в результате: 1) замены одного или нескольких нуклеотидов на другие; 2) вставки нуклеотидов; 3) потери нуклеотидов; 4) удвоения нуклеотидов; 5) изменения порядка чередования нуклеотидов. Эти мутации приводят к изменению аминокислотного состава полипептидной цепи и, следовательно, к изменению функциональной активности белковой молекулы. Благодаря генным мутациям возникают множественные аллели одного и того же гена. Заболевания, причиной которых являются генные мутации, называются генными (фенилкетонурия, серповидноклеточная анемия, гемофилия и т.д.). Наследование генных болезней подчиняется законам Менделя. Хромосомными называют мутации, обусловленные изменением структуры хромосом. Это может быть: утрата (нехватка) — потеря хромосомой своей концевой части; делеция — выпадение участка средней части хромосомы; дупликация — удвоение фрагмента хромосомы; инверсия — поворот участка хромосомы на 180°; транслокация — перенос участка одной хромосомы на другую. Хромосомные мутации чаще всего возникают при нарушении деления клеток. Их последствия для организма могут быть разными. Наиболее опасны утрата и делеция, так как может быть потеряна информация о жизненно важном белке. Нарушение структуры хромосом у человека часто приводит к тяжёлым формам умственной отсталости, заболеваниям крови, снижению жизнеспособности организма. Пример: потеря небольшой части 21-й хромосомы вызывает лейкоз. Хромосомные мутации можно обнаружить с помощью микроскопа. Микроскопирование используется в диагностике наследственных заболеваний.  Геномными называют мутации, обусловленные изменением числа хромосом в кариотипе организма. Различают полиплоидию и анеуплоидию (гетероплоидию). Полиплоидия — кратное увеличение гаплоидного набора хромосом. Возникает при нарушении расхождения хромосом при митозе или мейозе. В результате хромосомный набор клетки становится триплоидным 3n, тетраплоидным 4n, гексаплоидным 6n и т. д.  Полиплоидия широко используется в селекции растений. Полиплоидные растения, как правило, характеризуются более мощным ростом, большей продуктивностью, жизнеспособностью. Для получения полиплоидных растений используют колхицин, который разрушает нити веретена деления и приводит к образованию полиплоидных геномов. Анеуплоидия (гетероплоидия) — некратное изменение числа хромосом 2n±1, 2n±2... Этот вид мутаций может быть обусловлен избытком или недостатком одной или нескольких хромосом. Причиной гетероплоидии является нарушение расхождения гомологичных хромосом при мейозе. В одну гамету попадают обе гомологичные хромосомы, а в другую — ни одной. Слияние такой гаметы с нормальной и приводит к образованию зиготы с большим или меньшим числом хромосом по сравнению с исходным хромосомным набором. Различают следующие формы анеуплоидии: трисомия (2n+1) — три хромосомы в одной из пар (трисомия по 21-й паре хромосом у человека — синдром Дауна); моносомия (2n−1) — недостаток одной хромосомы (моносомия по X-хромосоме — синдром Шерешевского-Тернера); нуллисомия (2n−2) — отсутствие пары гомологичных хромосом (летальная мутация). Примеры мутаций, имеющих значение для сельского хозяйства. Задачи сельскохозяйственного производства включают всемирное увеличение продукции зерновых, технических, овощных и плодовых культур. Решение этих задач возможно при наличии новых перспективных, интенсивных сортов различных культур. Получение новых сортов интенсивного типа возможно, в частности, с помощью химических мутагенов. Воздействие мутагенными факторами на исходные формы увеличивает частоту мутаций и позволяет создать богатейший селекционный материал, обладающий комплексом ценных хозяйственных признаков и свойств. Так, во многих научных учреждениях нашей страны и за рубежом были получены новые сорта в результате использования физических и химических мутагенов. Это сорта яровой и озимой пшеницы, отличающиеся повышенной урожайностью, устойчивостью ко многим болезням и другими полезными свойствами. Получены также сорта томатов, отличающиеся высокой продуктивностью, высокими вкусовыми и технологическими качествами, пригодные для механизированной уборки. В последнее время также ведутся интенсивные исследования по индуцированному мутагенезу на объектах промышленного рыбоводства - карпе, толстолобике, радужной форели. Цель таких исследований - определение эффективности и особенности действия различных химических мутагенов с последующим отбором мутантов для дальнейшей селекции. Ведутся также исследования по изучению мутагенов в микробиологии. Были получены мутантные штаммы микроорганизмов, обладающие способностью разрушать вредные вещества, содержащиеся в сточных водах производства каучука. Вполне вероятно, что мощь новых методов с особой силой проявлялась в селекции тех организмов, у которых для получения мутаций и отбора можно использовать много особей, дающих быструю смену поколений. Такие условия в наилучшей форме соблюдены у микроорганизмов. Многие бактерии, грибы, антиномицеты и другие формы представляют большой практический интерес для сельского хозяйства и медицины. Перед микробиологической промышленностью, дающей аминокислоты, витамины, антибиотики, жиры и другие вещества, открыты громадные возможности. Мутационная селекция оказалась незаменимым звеном в новой области интенсивного использования важнейших микроорганизмов на службе у человека. Влияние радиации или химических мутагенов на молекулярные структуры и вызывает новые формы протекания биохимических процессов в клетке. Так, можно получить радиационные и химические мутанты микроорганизмов со свойствами «сверхсинтеза» по нужному веществу. Именно таким путем радиационная и химическая селекция пенициллов, актиномицетов, дрожжей и других низших грибов и бактерий показала возможность создания форм, получение которых раньше было практически невозможно. Основные работы в этом направлении были выполнены в нашей стране еще в 40-50-х гг. В настоящее время вся мировая промышленность антибиотиков основана на использовании радиационных и химических мутагенов. Обращаясь к истории получения антибиотиков, можно сказать, что если бы не было новых методов, рожденных в лабораториях экспериментальной генетики, то нам были бы недоступны пенициллин, стрептомицин и другие мощные антибиотические препараты. В свое время в Институте антибиотиков в Москве при помощи этиленимина и ультрафиолетовых лучей был получен продуцент пенициллина, повышающий в 12 раз выход продуктов по сравнению с первым штаммом. Этот штамм обеспечил производительную работу заводов России, Болгарии, Румынии, Китая, Венгрии, Германии. В том же институте при помощи этиленимина, ультрафиолетовых лучей и лучей Рентгена был выведен продуцент биомицина, продуктивность которого увеличилась на 60 %, и продуцент тетрамицина, продуктивность которого превысила исходный штамм на 800 %. На 800-1000 % была повышена продуктивность штаммов продуцентов эритромицина и олеандомицина. Широко используются антибиотики, аминокислоты и витамины в животноводстве, что опять-таки достигается получением штаммов микроорганизмов со сверхсинтезами этих веществ. Так, добавка аминокислоты лизина в корм поросятам и цыплятам увеличивает их привес на 25 %. Еще в 1964 г. в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова С. И. Алиханян с сотрудниками получил штамм бактерий, выделяющий в 500 раз больше лизина, чем исходный штамм. Стремительное развитие событий - характерная черта ХХ в. В полной мере это относится и к темпам научного прогресса. В короткий срок были созданы две совершенно новые технологии, радикально изменившие мир, - ядерная технология и электроника. С поразительной скоростью входит в нашу жизнь третья технология ХХ в. - биотехнология. Необходимость внедрения в сельское хозяйство нетрадиционных технологий, которые позволили бы поднять на новый уровень производство необходимых для человека продуктов питания, в последние годы ощущается все с большей остротой. Для селекционного процесса технологии клеточной и генной инженерии растений имеют огромные перспективы. Одно из важных направлений в биотехнологии растений занимает клеточная селекция, при которой отбор клеточных линий и растений с новыми наследственными признаками производится на уровне культивируемых in vitro клеток. Получение растений из отобранных в селективных условиях мутантных клеток возможно благодаря уникальности растительной клетки. Приемы культивирования растительных клеток и регенерации из них растений, разработанные для многих сельскохозяйственных культур, уже сейчас позволяют экспериментально реализовать возможности клеточной селекции, т. е. применять ее для создания новых сортов растений. Перечень мутантов с важными сельскохозяйственными признаками, селекция которых осуществима на клеточном уровне, довольно большой. К ним относятся мутанты устойчивости к стрессовым факторам, гербицидам, различным заболеваниям, сверхпродуценты незаменимых аминокислот. Направления исследований, которые решаются с помощью клеточной селекции, не ограничиваются созданием ценного исходного материала. Методы клеточной селекции лежат в основе ряда технологий промышленного выращивания клеточных культур, продуцентов экономически значимых веществ. Эти направления исследований важны также для развития фундаментальных вопросов мутагенеза, генетики, молекулярной биологии, физиологии и биохимии растений. Благодаря новой технологии селекции получены многочисленные клеточные линии и растения, которые широко используются в качестве исходного материала для теоретических исследований. С их применением были выделены мутанты, ранее не известные у растений, а также первые мутанты, устойчивые к антибиотикам. Применение достижений генетической инженерии в сельском хозяйстве очень широко. Это производство пищевого и кормового белка, утилизация веществ, вредных для окружающей среды, создание технологий безотходного производства, получение биогаза, выведение высокопродуктивных пород животных, новых сортов растений, устойчивых к болезням, гербицидам, насекомым, стрессовым воздействиям. Список литературы 1. Петров Д. Ф. Генетика с основами селекции. М.: Высшая школа, 1976. 2. Химический мутагенез и задачи сельскохозяйственного производства. М.: Наука, 1993. 3. Сельскохозяйственная биотехнология. М.: Высшая школа, 1998. 4. Щербаков В. К. Мутации в эволюции и селекции растений. М.: Колос, 1992. 5. Майо О. Теоретические основы селекции растений. М.: Колос, 1984. 6. Сидоров В. А. Биотехнология растений. Киев: Наукова думка, 1990. 81.У свиней белая щетина (ген «В») доминирует над черной (ген «в»), а наличие сережек (ген «С») — над их отсутствием (ген «с»). Определите генотип белого хряка с сережками, если от спаривания его с черными без сережек свиноматками получено 50% белых поросят с сережками и 50% черных поросят с сережками? Дано: В-белая щетина в-черная щетина С-наличие сережек с-отсутствие сережок муж. Ввсс F1 = 50% В_ С _: 50% ввС_ = 1:1 жен. - ? Решение: Р муж. ввсс х жен. ВвСС F1 ВвСс ввСс Одну хромосому поток получает от матери, другую от отца, исходя из этого находим генотипы. Ответ: жен. ВвСС 100.У однодневных цыплят породы плимутрок ген серой окраски оперения «В» проявляется в виде белого пятна на голове. Оперившись, такие цыплята становятся серыми. При определенных типах спаривания этот сцепленный с полом признак служит «метчиком» (маркером) пола. Определите, при каком типе спаривания можно по метке на голове определить пол цыплят: А. Куры серые спарены с черным петухом. Б. Куры черные спарены с серым петухом. Решение: А) Р ♀ XBY× ♂ XbXb сер. черн. G XB Y Xb F1 XB Xb XbY серый петух черная курица Б) 1 вариант: Р ♀ XbY× ♂ XBXB черн. сер. G Xb Y XB F1 XB Xb XBY серый петух серая курица 2 вариант: Р ♀ XbY× ♂ XBXb черн. сер. G Xb Y XB Xb F1 XB Xb XBY Xb Xb XbY серый петух серая курица черный петух черная курица Ответ: при типа спаривания А можно определить пол цыплят, так первое поколение отличается по полу и цвету одновременно. 113*. Определите порядок следования друг за другом аминокислот в участке молекулы белка, если он кодируется такой последовательностью азотистых оснований участка молекулы ДНК: ТГАТГЦГТТТАТГЦГЦ... Как изменится ответ, если из молекулы ДНК удалить девятое и двенадцатое азотистые основания? Решение: 1. При синтезе белковой молекулы информация с участка цепочки молекулы ДНК должна перейти на молекулу РНК, поэтому по принципу комплементарности синтезируется молекула иРНК. Зная последовательность азотистых оснований участка молекулы ДНК получим последовательность нуклеотидов участка иРНК: участок молекулы ДНК: ТГА ТГЦ ГТТ ТАТ ГЦГ Ц... участок молекулы иРНК: АЦУ АЦГ ЦАА АУА ЦГЦ Г По таблице генетического кода (иРНК) находим порядок аминокислот в белковой молекуле, получим: триплету (АЦУ) соответствует аминокислота треонин, триплету (АЦГ) - тоже треонин, триплету (ЦАА) - глутамин, триплету (АУА) - изолейцин, триплету (ЦГЦ) - аргинин. Таким образом, порядок аминокислот в участке молекулы белка будет иметь вид: треонин-треонин-глутамин-изолейцин-аргинин... 2. Если из молекулы ДНК удалить девятое и двенадцатое азотистые основания, то получим последовательность нуклеотидов участка ДНК: ТГА ТГЦ ГТТ АГЦ ГЦ... Тогда последовательность нуклеотидов участка иРНК будет иметь вид: участок молекулы ДНК: ТГА ТГЦ ГТТ АГЦ ГЦ... участок молекулы иРНК: АЦУ АЦГ ЦАА УЦГ ЦГ По таблице генетического кода (иРНК) находим порядок аминокислот в белковой молекуле, получим: триплету (АЦУ) соответствует аминокислота треонин, триплету (АЦГ) - тоже треонин, триплету (ЦАА) - глутамин, триплету (УЦГ) - серин. Таким образом, порядок аминокислот в участке молекулы белка будет иметь вид: треонин-треонин-глутамин-серин... |