генетика. Первый закон Менделя
 Скачать 43.06 Kb.
|
|
1)Законы Менделя: 1)Первый закон Менделя (закон единообразия гибридов первого поколения или доминирования) При скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся одной парой альтернативных признаков, в первом поколении наблюдается единообразие потомков по генотипу и фенотипу. Потомки имеют доминантный фенотип. 2)Второй закон Менделя (закон расщепления) При скрещивании гибридов первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3 : 1 , а расщепление по генотипу – 1 : 2 : 1 3) Третий закон Менделя – закон независимого наследования и комбинирования признаков При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по двум и более парам альтернативных признаков, во втором поколении наблюдается независимое наследование и комбинирование этих признаков, при условии, что гены находятся в негомологичных хромосомах Условиях выполнения 1 и 2 закона Менделя 1.Большое число скрещивающихся особей для получения статистически достоверных данных; 2. Равновероятное образование всех сортов гамет у самцов и самок; 3. Равновероятная встреча гамет при оплодотворении; 4. Равновероятная жизнеспособность зигот Правило чистоты гамет Гибридные организмы образуют чистые , а не гибридные гаметы, потому что в мейозе гомологичные хромосомы расходятся в разные клетки и в каждой гамете оказывается только один из двух аллелей генов. 2) Генотип ‒ совокупность всех аллелей генов, свойственных конкретному организму. Фенотип – это совокупность всех внутренних и внешних признаков организма. Фенотип зависит от: Генотипа На реализацию влияют: Материнские факторы Внутренние факторы Внешние факторы Материнские факторы- Для отдельных признаков характерна матроклиния(передача признаков только от матери) Причины: 1)в цитоплазме зиготы находятся материнские белки и неактивная иРНК,которые входят в состав информасом , следовательно самые ранние этапы развития контролируют белки, считанные с материнской ДНК 2)все митохондрии в зиготе материнские Внутренние факторы- -Собственный генотип организма, от него зависит норма реакции каждого признака, при этом имеет значение: Набор из взаимодействия аллелей каждого гена Генотипический фон-взаимодействие аллелей разных генов. Экспрессивность — степень фенотипического проявления аллеля . вариабельная экспрессивность-взаимодействие аллей одного гена могут быть причиной разной выраженности признака. Пример: При наличии множественной серии гена А: А-норма,а1,а2,а 3-мутации-возможны разные варианты фенотипов Полидактилия-анатомическое отклонение, характеризующееся бо́льшим, чем в норме, количеством пальцев на руках или ногах (степень развития пальца-разная и зависит сколько аллелей провзаимодействовали .) Постоянная экспрессивность-если при любой комбинации мутантных аллелей одного гена признак проявляется одинаково. Примеры: аллели групп крови АВ0 у человека имеют постоянную экспрессивность (всегда проявляются на 100 %) Генотипический фон-аллели других генов могут препятствовать проявлению какого-либо гена. Пенетрантность-вероятность проявления признака у людей, соответствующего генотипа. Пенетрантность зависит: От генотипа. Например, мутации генов аутосомно-доминантных форм шизофрении имеют разную пенетрантность у гомозигот(АА) и гетерозигот (Аа); От пола. Например, вероятность проявления доминантных форм подагры(метаболическое заболевание, которое характеризуется отложением в различных тканях организма кристаллов уратов в форме моноурата натрия или мочевой кислоты. В основе возникновения лежит накопление мочевой кислоты и уменьшение её выведения почками, что приводит к повышению концентрации последней в крови (гиперурикемия).) различна среди мужчин и женщин; От возраста. Например, пенетрантность мутаций, обуславливающих хорею Гентингтона Полная пенетрантность-признак проявляется у всех людей, имеющих аллели, которые этот признак определяет. Пример: Синдром Марфана Нарушение структурных белков, входящих в состав соединительной ткани (чаще - фибриллина, реже - 5% случаев- коллагена). Воронкообразная (запавшая грудина) или килевидная (выступающая вперед грудина) грудная клетка. Удлинение конечностей, арахнодактилия ("паучьи пальцы"=длинные тонкие пальцы), "готическое" (высокое) нёбо, шпорообразная пяточная кость. Поражение сердечно-сосудистой системы, дефекты легких, эмфизема (расширение альвеол в легких). Миопия (близорукость), косоглазие, катаракта. Повышенная экскреция с мочой гидроксипролина (аминокислота в составе коллагена). Гистологически почти полное исчезновение эластических волокон соединительной ткани. АД. Установлено, что причиной патологии является мутация гена фибриллина FBN1. При этом наблюдается одновременное поражение трех систем: опорно-двигательной, сердечно-сосудистой и органа зрения. Характерными клиническими проявлениями синдрома Марфана являются высокий рост, арахнодактилия (длинные, тонкие, «паукообразные» пальцы рук), гиперподвижность суставов, подвывих хрусталика и миопия, поражение крупных сосудов (аневризма аорты), порок сердца (пролапс митрального клапана). Неполная пенетрантность-признак проявляется не у всех носителей данных аллелей (характерно для многих аутосомно-доминантных признаков и чаще всего равна 80% ,20% с мутациями здоровы) Пример: проявление доминантного гена, вызывающего хорею Гентингтона у человека. Люди, несущие этот доминантный ген, заболевают в различном возрасте, некоторые из них остаются здоровыми в течение большей части своей жизни. Болезнь начинается с непроизвольных подергиваний головы, конечностей и туловища и, прогрессируя, приводит к дегенеративным изменениям нервной системы, потере физических и умственных сил и смерти. Внешние факторы- (генотип не меняется)-признак может модифицироваться только под действием внешних факторов (без изменения генотипа). Механизмы: 1)прямое действие внешних факторов на организм 2)внешние факторы могут изменить активность (например генов роскоши, а именно генов адаптивного ответа) Виды изменений признаков: Фенокопия-изменение фенотипа под действием факторов внешней среды,имитирующее наследственное изменение(тоесть мутацию)(не наследуется)Могут быть обратимыми и необратимыми. -признак исчезает при отстутствиии внешних факторов. -необратимые ( дефекты развития,вызванные внешними факторами,обычно на стадии эмбриона и плода) Не наследуются( Алкогольная эмбриофетопатия характеризуется общей гипоплазией (дефицитом массы тела), умеренной недоношенностью, наличием микроцефалии) Мультифакторный признак-проявляется при определенном генотипе(при наличии генной мутации) и факторах внешней среды(признаки с наследственной предрасположенностью) Характерны: 1)неполная пенетрантность 2)вариабельная экспрессивность Примеры: психологические заболевания, сахарный диабет, кариес Плейотропия(множественное действие гена)-частое явление,когда 1 егн может влять на развитие нескольких признаков. Бывает 2 видов: 1)Первичная(структурная)развивается.если с гена синтеризуется структурный белок,который входит в состав разных органов или синтезируется все белковая цепь,которая входит в состав различных белков. Пример: коллаген,синдром Марфана(ген одновременно проявляет множественное действие. синдром Марфана обусловлен действием одного гена,который синтезирует структурный белок,который входит в состав коллагена) 2)Вторичная(функциональная)-развивается,если с гена, синтезируется белок,выполняющий универсальную функцию,от которой зависят ногие процессы в организм Пример: серповидноклеточная анемия- то наследственная заболевание, связанное с таким нарушением строения белка гемоглобина, при котором он приобретает особое кристаллическое строение. Хроническая гемолитическая анемия (преждевременное разрушение эритроцитов) с периодическими кризисами. Гипоксия (дефицит кислорода) и ацидоз (увеличение концентрации кислот) приводят к образованию полукристаллического гемоглобина HbS, который изменяет форму эритроцитов на серповидную, приводит к их разрушению. Форма гемоглобина больных — так называемый гемоглобин S. Эритроциты, несущие гемоглобин S, вместо нормального гемоглобина А имеют характерную серпообразную форму. Связано с мутацией гена HBB, кодирующего β-цепь основной разновидности взрослого гемоглобина, гемоглобина А (HbA), вследствие чего синтезируется аномальный гемоглобин S, в молекуле которого вместо глутаминовой кислоты в шестом положении β-цепи находится валин. Наследование-передача генетической информации следующему поколению.   Типы наследования  Ядерное Цитоплазматическое Цитоплазматическое-наследование генов, расположенных не только в самой цитоплазме, но и органеллах клетки, имеющих собственную ДНК (пластид, митохондрий) -при митозе митохондрии распределяются между дочерними клетками случайно-митотическая сегрегация. -для митохондриальных цитопатий характерно явление матроклинии. (передача признаков только от матери) -если у женщин повреждена ДНК не всех митохондрий, некоторые оогонии могут получить нормальные митохондрии, следовательно родятся здоровые дети. Ядерное-гены в хромосомах ядра. Виды: 1)аутосомное (гены в аутосомах, с 1-22 пары хромосом) моногенное (за признак отвечает 1 ген) полигенное (2 и более генов отвечают за развитие 1 признака) 2)Сцепленное с полом (ген в Х/У хромосоме(в половой)) Аутосомное моногенное наследование -при моногибридном скрещивании родителей различаются по аллелям 1 гена Виды взаимодействия аллелей одного гена: 1)Полное доминирование: Доминантным аллель оказывается из-за того,что: 1) с него синтезируется больше белка, чем с другого аллеля 2)либо активность этого белка выше !Аллели взаимодействуют друг с другом на уровне белков. 2)Неполное доминирование -при скрещивании особей с альтернативными признаками гибриды имеют промежуточный характер наследования, тоесть доминантный аллель не полностью подавляет действие рецесивного. -встречается при рецессивных патологиях и также обычно при доминантных патологиях, которые у доминантных гомозигот проводят к смерти. Пример:Цистинурия- врожденное заболевание, которое передается по наследству. Цистинурия вызывается мутациями в генах SLC3A1 и SLC7A9 . Эти дефекты препятствуют правильной реабсорбции аминокислот: цистина , лизина , орнитина , аргинина . В нормальных условиях этот белок позволяет некоторым аминокислотам, включая цистин, реабсорбироваться в кровь из отфильтрованной жидкости, которая становится мочой. Нарушение транспорта этих веществ провоцирует накопление аминокислот в клетках желудочно-кишечного тракта, клеток почечных канальцев. В результате патологии обменных процессов в почках образуются цистиновые конкременты – камни. АА-нормальный обмен аа-цистинурия Аа-камней нет, но уровень цистина выше нормы. 3)Кодоминирование Многие гены у людей имеют более 2-х вариантов аллелей, тоесть серию множественных аллелей. Пример: Наследование групп крови   IA,IB IO-Аллели гена.рецессивные доминантные IV группа (АВ) IА IВ -кодоминирование 4)Межаллельная комплиментация -характерна для белков с четвертичной структурой(аллели генов с белками четвертичной структурой) -в результате соединения субъединиц с разными повреждениями в 1 белок,этот белок может сохранить свои функции мутация затрагивает ген, кодирующий синтез сложного фермента, имеющего мультимерное строение. Сложный фермент состоит из несколько доменов и, соответственно, функциональных центров – для связывания субстрата, для взаимодействия с коферментом, с регуляторными молекулами, с мембранами клеток. Кроме того, он может включать несколько полипептидных цепей одного и того же строения, объединенных вместе в четвертичную структуру. Каждый из мутантов (например, а 1 или а 2 ) имеет повреждение какого-то определенного домена в пределах полипептидной цепи. Сочетание двух мутантных белков, имеющих повреждения в различных доменах, может привести к взаимной компенсации поврежденных участков. При этом восстановление ферментативной активности у таких комплексов не превышает, как правило, 20–30 % от уровня, характерного для гомозигот дикого типа. Однако этого бывает достаточно для проявления нормального фенотипа. Пример: А-норма ф1,ф2 разные мутации Компаунды-люди,с разными аллелями одного гена. -у разных компаундов по рецессивным мутантным аллелям могут быть разные фенотипы Например:а1,а2-почти нормальный фенотип(белки из а1+а 2)потому что 50% белков,кодируемых этим геном собираются из разных субъединиц а1а1 и а2а2-все белки дефектные. Аутосомное полигенное независимое наследование(3 закон Менделя) -при полигенном скрещивании родители различаются по аллелям 2 или более генов -все типы гамет образовались с одинаковой вероятностью -гены несцепленны -количество типов гамет 2n(где n-число генов в гетерозиготном состоянии) заболеваниям,то говорят ,что это одна генетически гетерогенная болезнь(результат локустной гетерогенности) Виды взаимодействия аллелей разных генов: -гены взаимодействуют друг с другом на уровне продуктов(белков) Механизмы взаимодействия: -Признак формируется на основе параллельно идующих процессов(несвязанных друг с другом) -признак является результатом цепи нескольких событий,каждое их которых контролируется отдельным геном. !При полигенном контроле признака у человека часто встречается генокопии(изменение фенотипа сходны, а причины этого разные,так как мутации могут быть в любом из взаимодействующих генов. ! Если мутации в разных генах(локусах) то, это приводит к фенотипически неразличимым 1) КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ (от лат. «комплементум» дополнение). это такое взаимодействие неаллельных генов, при котором доминантные аллели этих генов , находясь вместе в гомо- или гетерозиготе, обуславливают проявление нового признака Расщепление по фенотипу в F2 Р АаВb АаВb 9 : 3 : 3 : 1 9 : 6 : 1 9 : 3 : 4 9 : 7 Пример: 1)B-Талассемия-генетическое заболевание крови, вызываемое мутациями в гене, кодирующем одну из частей гемоглобина. АB-нормальное колличество HbA Авв или Ваа-талассемия аавв-нет гемоглобина HbA 2)Наследование 2 форм рецессивной глухоты,связанных с недоразвитием внутренного уха,ген В –за нормальноеза нормальное равитие слухового нерва А-нормальное развитие внутреннего уха. 2)Эпистаз -(от греч. «эпи» ‒ сверх, над)- это такое взаимодействие неаллельных генов, при котором доминантные или рецессивные аллели одного гена подавляют проявление доминантных аллелей другого гена . Подавляющий аллель называют ингибирующим, или эпистатическим. АА>DD aa>DD Например:1)Доминантный эпистаз :Наследование двух форм ювенильной миоклонической эпилепсии,причем одна форма наследуется доминантно ,другая рецессивно.Ген ювелирной миоклинической эпилепсии картирован на хромосоме 6 p21.3.Локализация 2 гена не изучена.Клиническая особенность является наличие пароксизмов:миоклинические подергивания,тонико-клонические приступы.Доминантная форма отвечает А,тогда ген а рецессивную.Ген В за нормальное состояние,в-рецессивная форма заболевания. 13:3 2)Рецессивный эпистаз: наследование групп крови в системе АВH,связанное с «бомбейским феноменом»,при котором возникает псевдонулевая группа крови.За формирование жритроцитарных антигенов в система АВH отвечают 2 гена.Ген H контролирует синтез гликосфинголипида,входящего в состав мембраны эритроцита и являющегося антигеном H.Ген I контролирует синтез фермента галактозилтрансферазы, которая присоединяет углевод к уже имеющемуся антигену H. Если ген H находится в рецессивном гомозигтном состоянии –hh, антиген H не образуется и поэтому галактозилтрансфераза не может присоединять углеводы.У людей с генотипами hhIAhhIBhhIAIВ-обнаруживается псевдонулевая группа крови,т.е на поверхности эритроцита не выявляются антигены А и В, хотя у них имеются доминантные аллели соответствующих генов. Таким образом, рецессивный аллель гена h в гомозиготном состоянии подавляет доминантные аллели IAIВ. 3)Полимерия-(ген А1, А2, А3 …..)-это такое взаимодействия неаллельных генов, при котором гены имеют однозначное суммирующееся действие. ВИДЫ ПОЛИМЕРИИ: 1. Некумулятивная полимерия ‒ качественная оценка признака (есть или нет), не зависит от числа доминантных аллелей. Одного доминантного аллеля любого из взаимодействующих генов достаточно для проявления доминантного фенотипа. Расщепление по фенотипу в F2: 15 : 1 2. Кумулятивная полимерия ‒ степень проявления признака зависит от количества доминантных аллелей любого из взаимодействующих генов Расщепление по фенотипу в F2: 1 : 4 : 6 : 4 : 1 |