Bilet_1_1

Билет 1 1. ВИДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ Различают полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование, аллельное исключение. Аллельными генами называются гены, расположенные в идентичных локусах гомологичных хромосом. Ген может иметь одну, две и более молекулярных форм. Появление второй и последующих молекулярных форм является следствием мутации гена. Если ген имеет три и более молекулярных форм, говорят омножественном аллелизме. Из всего множества молекулярных форм у одного организма могут присутствовать только две, что объясняется парностью хромосом. Полное доминирование — это вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот не отличается от фенотипа гомозигот по доминанте, то есть в фенотипе гетерозигот присутствует продукт доминантного гена. Полное доминирование широко распространено в природе, имеет место при наследовании, например, окраски и формы семян гороха, цвета глаз и цвета волос у человека, резус-антигена и мн. др. Неполное доминированиеТак называется вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот отличается как от фенотипа гомозигот по доминанте, так и от фенотипа гомозигот по рецессиву и имеет среднее (промежуточное) значение между ними. Имеет место при наследовании окраски околоцветника ночной красавицы, львиного зева, окраски шерсти морских свинок и пр.Сам Мендель столкнулся с неполным доминированием, когда скрещивал крупнолистный сорт гороха с мелколистным. Гибриды первого поколения не повторяли признак ни одного из родительских растений, они имели листья средней величины.При скрещивании гомозиготных красноплодных и белоплодных сортов земляники все первое поколение гибридов имеет розовые плоды. При скрещивании этих гибридов друг с другом получаем: по фенотипу — 1/4 красноплодных, 2/4 розовоплодных и 1/4 белоплодных растений, по генотипу — 1/4 АА, 1/2 Аа, 1/4 аа (и по фенотипу, и по генотипу соотношение 1:2:1). Соответствие расщепления по генотипу расщеплению по фенотипу является характерным при неполном доминировании, так как гетерозиготы фенотипически отличаются от гомозигот. Кодоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот отличается как от фенотипа гомозигот по доминанте, так и от фенотипа гомозигот по рецессиву, и в фенотипе гетерозигот присутствуют продукты обоих генов. Имеет место при формировании, например, IV группы крови системы (АВ0) у человека. Аллельным исключением называется отсутствие или инактивация одного из пары генов; в этом случае в фенотипе присутствует продукт другого гена (гемизиготность, делеция, гетерохроматизация участка хромосомы, в котором находится нужный ген).

Методы окраски хромосом

Рутинная окраска хромосом

Для равномерной окраски хромосом по длине используют основные красители: фуксин, орсеин и др. До окраски высушенные препараты можно хранить неограниченно долгое время. Чаше всего применяют краситель Романовского-Гимзы, который разводят водопроводной водой, или азур-эозин. Эти красители дают интенснааи окрашивание хромосом. Сравнительно часто практикуется окраска карболовым фуксином. Рутинная окраска позволяет охарактеризовать число и морфологию хромосом, выявить некоторые структурные нарушения в частности, поломки, межхромосомные обмены с образованием дицентрических хромосом, крупные транслокации.

Дифференциальная окраска хромосом

Около четверти века назад в практику хромосомного анализа с-ми широко входить методы дифференциального окрашивания хромосом. Впервые метод был предложен Касперссоном, который показал, что ~гч обработке препаратов митотических хромосом с помощью флуорохраш акрихиниприта во флуоресцентном микроскопе видны попере^з^е' светящиеся полосы (бэнды), расположение которых характерно для хромосомы. Этот прием цитологического анализа в сочетания < генетическими наблюдениями уже в настоящее время позволил н~2г%, составление хромосомных карт человека, то есть находить «г*, расположения генов на определенных участках хромосом. Молекулзсгэе: механизмы такой специфической окраски до сих пор еще не ясны, исследователи способность отдельных участков хромосом к окрашизг^т-связывают с их химическими различиями и неравномерной конденса^ая разных участков по длине хромосомы.

V/ Основные способы дифференциальной окраски хромосом (^-окраска (флуоресцентная с использованием флюорохромов. Большинстве флюорохромов имитирует зеленое, а иногда оранжевое и даже красное свечение. Для исследования хромосом в этих случаях применяют мощные рутинно-кварцевые лампы. Из флюорохромов чаще всего используют производные акридина (акрихин и акрихин-иприт), акрихина иприта). Рисунок каждой хромосомы, окрашенной 0-методом, специфичен по числу, размерам и положению по-разному светящихся сегментов, что н обеспечивает идентификацию всех хромосом, 0-окраска является индикатором хроматина с повышенным содержанием АТ-пар оснований, поскольку они интенсивнее флюоресцирует в соответствующих участках хромосомы.

С-окраска Методики, с помощью которых получают О-окраску хромосом, разнообразны. Общим для всех них является:

Во-первых, определенная предварительная обработка препаратов хромосом перед окрашиванием; чаще всего применяется предварительная обработка трипсином.Во-вторых, использование для окрашивания нефлюоресцирующих основных красителей (азуры, метиленовый синий);

По числу, величине и расположению выявляющихся сегментов рисунок О-окраски аналогичен рисунку при 0-окраске. На О-окрашенных хромосомах наблюдаются изменения рисунка линейной дифференцированности хромосом, связанные со степенью митотической конденсации хромосомы.

К-окраска. Рисунок при Я-окраске противоположен рисунку при О-окраске. Ключевым моментом выполнения П-окраски является нагревание препаратов хромосом при высокой температуре (78-90С). Окрашивание

2. Цитогенетический метод основан на микроскопическом исследовании хромосом. Для идентификации хромосом применяют количественный морфометрический анализ. С этой целью проводят измерение длины хромосомы в микрометрах (микроскопия хромосом производится в остановленной фазе митоза посредством колхицина и отброшенными посредством гипотонического раствора в результате чего хромосомы лежат свободно), определяют также соотношение длины короткого плеча к длине всей хромосомы (центромерный индекс).В 1960 году была разработана первая классификация хромосом человека (Денверская). в основу ее были положены особенности величины хромосом и расположение первичной перетяжки. По форме и общим размерам все аутосомы человека подразделяются на 7 групп, обозначаемых латинскими буквами: A, B, C, D, E, F, G. Все хромосомы имеют порядковые номера. Наиболее крупная пара гомологичных хромосом имеет №1, следующая - №2 и т.д. Половые хромосомы - крупная X и мелкаяY – выделяются отдельно.

Билет2.1.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 за-ключаются 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- Сцепление генов может нарушаться в peзультате кроссинговера (перекреста хромосом), в процессе которого между гомологичными хромо¬сомами происходит обмен одним или несколькими аллельными генами. 4. Расстояние между генами в хромосоме пропорционально частоте кроссинговера между ними. Т. Морган и его коллеги ошибочно считали, что ген является едини¬цей мутации, рекомбинации и функции, т.е. гены мутируют и рекомбинируют как единое целое. В 20-30-х гг. XX века А.С. Серебровским и Н.П. Дубининым на примере генов дрозофилы было показано, что гены имеют сложную природу. Это открытие подтвердилось последующими работами зарубежных учёных.

2. Геномные мутации - это мутации, которые приводят к добавлению либо утрате одной, нескольких или полного гаплоидного набора хромосом. Разные виды геномных мутаций называют гетероплоидией и полиплоидией .Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом. Например, у растений довольно часто обнаруживается явлениеполиплоидии - кратного изменения числа хромосом. У полиплоидных организмов гаплоидный набор хромосом n в клетках повторяется не 2, как у диплоидов, а значительно большее число раз (3n, 4п, 5п и до 12n). Полиплоидия - следствие нарушения ходамитоза или мейоза: при разрушении веретена деления удвоившиеся хромосомы не расходятся, а остаются внутри неразделившейся клетки. В результате возникают гаметы с числом хромосом 2n. При слиянии такой гаметы с нормальной (n) потомок будет иметь тройной набор хромосом. Если геномная мутация происходит не в половых, а в соматических клетках, то в организме возникают клоны (линии) полиплоидных клеток. Нередко темпы деления этих клеток опережают темпы деления нормальных диплоидных клеток (2n). В этом случае быстро делящаяся линия полиплоидных клеток образует злокачественную опухоль. Если она не будет удалена или разрушена, то за счет быстрого деления полиплоидные клетки вытеснят нормальные. Так развиваются многие формы рака. Разрушение митотического веретена может быть вызвано радиацией, действием ряда химических веществ - мутагенов .Геномные мутации в животном и растительном мире многообразны, но у человека обнаружены только 3 типа геномных мутаций:тетраплоидия , триплоидия и анеуплоидия . При этом из всех вариантов анеуплоидий встречаются только трисомии по аутосомам ,полисомии по половым хромосомам (три-, тетра- и пентасомии), а из моносомий встречаются только моносомия-Х. БОЛЕЗНИ: 1)связанные с изменением числа аутосом(с 1ой по 22 пару): синдром Дауна(47,+21), синдром Патау(47,+13)-пороки челюстно-дицевой области,; синдром Эдварса(47,+18)-округлый череп, низкая шея, нарушение развития кишечника, особое сложение пальцев кисти 2) связанные с изменением числа половых хромосом: трисомия Х(47,ХХХ)-бесплодие, синдром Клайнфельтера(47,ХХУ)-высокий рост, длинные руки и ноги, рост мол.желез, импотенция, бесплодие; Синдром Шершевского-Тернера(45,Х0)-крыловидня скадка шеи, уо, бесплодие, низкий рост; Мозаицизм(клетки несут различный генотип

Билет3.1.Дифференцировка признаков пола в онтогенезеФормирование половых признаков осуществляется под генетическим контролем.Генетический пол зародыша человека определяется набором половых хролмосом при слиянии гамет: ХХ и ХY.Зачатки гонад у ранних эмбрионов до 5-й или 6-й недели не различаются у разных полов и называются бисексуальными. Они состоят из внешнего слоя — кортекса (cortex) и внутреннего слоя – медула (medulla). Первичные клетки зародышевого пути обнаруживаются у человека на 3-й неделе эмбрионального развития в эктодерме желточного мешка. Затем под влиянием хемотаксических сигналов они мигрируют в гонады. Эта миграция не зависит от пола. Зачатки гонад могут развиваться в яичники или семенники. Дифференцировка мужской гонады наблюдается на 7-й неделе. На 36 день семенник начинает выделять андрогены (тестостерон), определяющий развитие мужского пола. Развитие женской гонады наблюдается на 8-й неделе. Результатом этого является образование женских гормонов – эстрагенов.В норме Х-хромосомы содержат ген-репрессор — ген тестикулярной феминизации Tfm. Нормальная аллель гена Tfmопределяет синтез белкового рецептора для андрогенов. Развитие по мужскому фенотипу зависит от гена Y-хромосомы — H-y-антигена. Его секретируют первичные мужские клетки зародышевого пути. H-y-антиген отвечает за выработку тестостерона. Как только эти клетки попадают в зачатки гонад, начинается дифференцировка семенников. Н-Y-рецепторы имеются на поверхности клеток гонад обоих типов. Считалось, что мужской фенотип определяется всей мужской Y-хромосомой. Но в 1990 году был открыт ген (Sex Region Y), локализованный в кариотипе Y-хромосомы. При его отсутствии генотип XY дает женский фенотип.При сочетании половых хромосом ХУ, белки-рецепторы воспринимают андрогены. Формируется нормальный мужской фенотип. В случае рецессивной мутации (tfm) рецепторы на поверхности клеток не синтезируются, гормон не воспринимается. Возникает не соответствие между мужским генотипом Х ^tfmУ и формирующимся женским фенотипом. Признаки, по которым отличаются особи разных полов, делят на первичные и вторичные. Первичные представлены органами, обеспечивающими образование гамет и оплодотворение (гонады, половые пути, органы). Это наружные и внутренние половые органы, которые закладываются в эмбриогенезе. Вторичные — не принимают участия в половой репродукции. Развиваются под воздействием половых гормонов и появляются в период полового созревания. Это морфологические особенности организма. Например, развитие костно-мышечной системы, подкожной жировой клетчатки, волосяного покрова, тембра голоса, особенностей поведения у животных.

2. Близнецовый  метод основан на клиническом обследовании и сравнении моно- и дизиготных близнецов, воспитывающихся в одинаковых или различных условиях окружающей среды. Монозиготные близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки  и имеют одинаковую наследственную конституцию. Таким образом, выявляемые между ними различия не связаны с наследственными факторами. Дизиготные близнецы развиваются из разных яйцеклеток, оплодотворенных различными сперматозоидами. Степень их генетического сходства такая же, как у обычных сибсов, но благодаря одновременному рождению и совместному воспитанию они имеют больше общих средовых факторов. Близнецовый метод, также как и анализ родословной, позволяет установить наследственный характер признаков, и это единственный метод, выявляющий соотносительную роль (удельный вес) генетических (наследственных) и средовых факторов в формировании признака. Принцип близнецового метода прост и заключается в сравнении моно- и дизиготных близнецов. Близнецы - потомство, состоящее из одновременно родившихся особей у одноплодных млекопитающих (человека и животных). Монозиготные близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют 100% общих генов, т.е. выявляемые между ними различия не связаны с наследственным фактором. Дизиготные близнецы развиваются из разных яйцеклеток, оплодотворенных разными спермиями. Они имеют 50% общих генов, как обычные сибсы, но, благодаря одновременному рождению и совместному воспитанию имеют общие средовые факторы, следовательно, степень их различия определяется степенью несходства генотипов. Результатом сравнения этих двух групп близнецов является расчет показателей соответствия (конкордантности) и несоответствия (дискордантности), а также вычисление частоты возникновения заболевания /признака в каждой группе близнецов. Результатом сравнения двух групп близнецов является расчет процента идентичности иликонкордантности  различных признаков или болезней, проявляющихся у каждого из пары близнецов. Чем больше наследственная составляющая признака или заболевания, тем выше значения конкордантности, но самое главное –   больше уровень расхождения между моно- и дизиготными близнецами. Количественной оценкой доли наследственной обусловленности признака является коэффициент наследуемости (H), рассчитываемый по следующей формуле, предложенной Хольцингером:Н = (КМБ – КДБ)/(100- КДБ), где КМБ и КДБ – выраженная в процентах конкордантность признака для моно- и дизиготных близнецов соответственно. Если Н>70%, решающая роль в проявлении признака принадлежит наследственным факторам. При H<30% – средовые факторы являются основными в формировании признака. При промежуточных значениях Н предполагается примерно равное участие в контроле признака как генетических, так и средовых факторов.

Билет 4. 1 признаки), узкие пределы — интенсивность окраски боль. Человек как объект генетических исследований, отличается от других живых организмов целым рядом особенностей, которые делают его неудобным для изучения. Это связано с его социальной природой и особенностями генетической организации. Известный отечественный ученый-генетик и педагог М.Е.Лобашев (9) выделял следующие из них: невозможность произвольного скрещивания, позднее наступление половой зрелости, малое число потомков в каждой семье, невозможность уравнивания условий жизни для потомства, отсутствие точной регистрации наследственных признаков в семьях, большое число хромосом.

2. Модификационная (фенотипическая) изменчивость — изменения в организме, связанные с изменением фенотипа вследствие влияния окружающей среды и носящие, в большинстве случаев, адаптивный характер. Генотип при этом не изменяется. Окружающая среда как причина модификаций

Модификационная изменчивость — это результат не изменений генотипа, а его реакции на условия окружающей среды. При модификационной изменчивости наследственный материал не изменяется, — изменяется проявление генов.

Под действием определенных условий окружающей среды на организм изменяется течение ферментативных реакций (активность ферментов) и может происходить синтез специализированных ферментов, некоторые из которых (MAP-киназа и др.) ответственны за регуляцию транскрипции генов, зависящую от изменений окружающей среды. Таким образом, факторы окружающей среды способны регулировать экспрессию генов, то есть интенсивность выработки ими специфических белков, функции которых отвечают специфическим факторам окружающей среды.

Например, за выработку меланина ответственны четыре гена, которые находятся в разных хромосомах. Наибольшее количество доминантных аллелей этих генов — 8 — содержится у людей негроидной расы. При воздействии специфической окружающей среды, например, интенсивного воздействия ультрафиолетовых лучей, происходит разрушение клеток эпидермиса, что приводит к выделению эндотелина-1 и эйкозаноидов. Они вызывают активацию фермента тирозиназы и его биосинтез. Тирозиназа, в свою очередь, катализирует окисление аминокислоты тирозина. Дальнейшее образование меланина проходит без участия ферментов, однако большее количество фермента обуславливает более интенсивную пигментацию.

Норма реакции

Предел проявления модификационной изменчивости организма при неизменном генотипе — норма реакции. Норма реакции обусловлена генотипом и различается у разных особей данного вида. Фактически норма реакции — спектр возможных уровней экспрессии генов, из которого выбирается уровень экспрессии, наиболее подходящий для данных условий окружающей среды. Норма реакции имеет пределы или границы для каждого биологического вида (нижний и верхний) — например, усиленное кормление приведет к увеличению массы животного, однако она будет находиться в пределах нормы реакции, характерной для данного вида или породы. Норма реакции генетически детерминирована и наследуется. Для разных признаков пределы нормы реакции сильно различаются. Например, широкие пределы нормы реакции имеют величина удоя, продуктивность злаков и многие другие количественные шинства животных и многие другие качественные признаки.

Тем не менее, для некоторых количественных признаков характерна узкая норма реакции (жирность молока, число пальцев на ногах у морских свинок), а для некоторых качественных признаков — широкая (например, сезонные изменения окраски у многих видов животных северных широт). Кроме того, граница между количественными и качественными признаками иногда весьма условна.

Характеристика модификационной изменчивости:

обратимость — изменения исчезают при смене специфических условий окружающей среды, спровоцировавших их

групповой характер

изменения в фенотипе не наследуются, наследуется норма реакции генотипа

статистическая закономерность вариационных рядов

затрагивает фенотип, при этом не затрагивая сам генотип.

Примеры модификационной изменчивости У человека:

увеличение уровня эритроцитов при подъеме в горы

увеличение пигментации кожи при интенсивном воздействии ультрафиолетовых лучей

Билет 5.1. Множественные аллели. Наследование групп крови.

Множественный аллелизм – это явление, когда один признак (проявляющийся в нескольких формах) контролируется не одной парой аллельных генов, а несколькими аллелями генов, т. е. существует несколько аллеломорфных состояний одного гена, среди которых могут быть несколько доминантных или рецессивных аллелей.Пример: наследование групп крови у человека контролируется геном Ii (изогемагглютиноген), представленным тремя аллелями – А, В, О. Аллели А и В – доминантные, О – рецессивный.Группы крови системы АВО открыты в начале ХХ века австрийским учёным К. Ландштейнером при изучении поведения эритроцитов в сыворотке крови разных людей. Он обратил внимание, что при переливании крови эритроциты у одних людей распределяются равномерно, а у других склеиваются. Используя разные комбинации, он обнаружил три группы крови, I, II, III, а IV была установлена позже.

ОО – I

AA, AO – II

BB, BO – III

AB – IV/

2. Комбинативная изменчивость — изменчивость, которая возникает вследствие рекомбинации генов во время слияния гамет. Основные причины:

*независимое расхождение хромосом во время мейоза;

*случайная встреча половых гамет, а вследствие этого и сочетания хромосом во время оплодотворения;

*рекомбинация генов вследствие кроссинговера.

Пример: у цветка ночная красавица есть ген красного цвета лепестков А, и ген белого цвета а. Организм Аа имеет розовый цвет лепестков, этот признак возникает при сочетании (комбинации) красного и белого гена.Она наследуется согласно правилам Менделя. На проявление признаков при комбинативной изменчивости оказывают влияние взаимодействие генов из одной и разных аллельных пар, множественные аллели, плейотропное действие генов, сцепление генов, пенетрантность и экспрессивность гена и т.д.Благодаря комбинативной изменчивости обеспечивается большое разнообразие наследственных признаков у человекаНа проявление комбинативной изменчивости у человека будет оказывать влияние система скрещивания или система браков: инбридинг и аутбридинг.

Билет6. 1. Анализирующее скрещивание — скрещивание гибридной особи с особью, гомозиготной по рецессивным аллелям, то есть "анализатором". Смысл анализирующего скрещивания заключается в том, что потомки от анализирующего скрещивания обязательно несут один рецессивный аллель от "анализатора", на фоне которого должны проявиться аллели, полученные от анализируемого организма. Для анализирующего скрещивания (исключая случаи взаимодействия генов) характерно совпадение расщепления по фенотипу с расщеплением по генотипу среди потомков. Таким образом, анализирующее скрещивание позволяет определить генотип и соотношение гамет разного типа, образуемых анализируемой особью. Мендель, проводя эксперименты по анализирующему скрещиванию растений гороха с белыми цветками (аа) и пурпурных гетерозигот (Аа), получил результат 81 к 85, что почти равно соотношению 1:1.Он определил, что в результате скрещивания и образования гетерозиготы, аллели не смешиваются друг с другом и в дальнейшем проявляются в "чистом виде". В дальнейшем Бэтсон на этой основе сформулировал правило чистоты гамет. Чтобы выяснить, как будет осуществляться наследование признаков в третьем, четвертом и последующих поколениях, Мендель путем самоопыления вырастил гибриды этих поколений и проанализировал полученное потомство. Он выяснил, что растения, обладающие рецессивными признаками (например, белые цветки), в следующих поколениях (F₃ F₄ и т. д.), воспроизводят потомство только с белыми цветками .Иначе вели себя гибриды второго поколения, обладающие доминантными признаками (например, пурпурными цветками). Среди них при анализе потомства Мендель обнаружил две группы растений, внешне совершенно неразличимых по каждому конкретному признаку.Первая группа, составляющая 1/3 от общего числа растений с доминантным признаком, далее не расщеплялась, т. е. во всех последующих поколениях у них обнаруживалась только пурпурная окраска цветков. Оставшиеся 2/3 растений второго поколения в F₃, снова давали расщепление такое же, как в F₂ т. е. на три растения с пурпурными цветками появлялось одно с белыми.Особи, которые не дают в потомстве расщепления и сохраняют свои признаки в «чистом» виде, называют гомозиготными, а те, у которых в потомстве происходит расщепление, —гетерозиготными.