6. Генетическая роль митоза и мейоза.

генетическое значение митоза

каждая из возникающих в результате деления клеток несет полный набор генов, свойсвенных инициальной клетке.

Генетическое значение мейоза

во-первых, состоит в том, что в результате редукционного деления половые клетки эукариот получают гаплоидный (n) набор хромосом. После слияния в результате оплодотворения половых клеток образуется зигота, несущая диплоидный набор хромосом (2n), свойственный особям данного вида.

Во-вторых, материнские клетки пыльцы или микроспор содержат наборы хромосом, попавшие к ним в процессе оплодотворения от отцовской и материнской особи. В процессе анафазы I каждая материнская и отцовская хромосома имеют равновероятные возможности отойти к тому или иному полюсу. Вероятность того, что к одному полюсу отойдут материнские хромосомы, а к другому только отцовские, чрезвычайно мала и будет равна (1/2)n-1, где n -гаплоидный набор хромосом. В результате образовавшиеся гаметы содержат новое сочетание генов по сравнению с гаметами, давшими начало данному организму.

в-третьих, процесс кроссинговера при мейозе доводит перекомбинацию генов в образующихся гаметах практически до бесконечности.

7) Хромосомы человека. Хромосома - самовоспроизводящийся структурный элемент ядра клетки, содержащий ДНК, в которой заключена генетическая (наследственная) информация. В структуре хромосом видны более темные участки – так называемый гетерохроматин и более светлые - эухроматин. В гетерохроматине хромосомы сильнее спирализованы, чем в эухроматине. Гетерохроматиновые участки менее активны, чем эухроматиновые, в которых и локализована большая часть известных генов. Центромера(первичная перетяжка). Определяет движение хромосомы и различима в виде более светлой зоны, которая движется в митозе, увлекая за собой несколько отстающие плечи хромосомы. Типы строения хромосом: телоцентрические (палочковидные хромосомы с центромерой, расположенной на проксимальном конце); акроцентрические (палочковидные хромосомы с очень коротким, почти незаметным вторым плечом); субметацентрические (с плечами неравной длины, напоминающие по форме букву L); метацентрические (V-образные хромосомы, обладающие плечами равной длины).Тип хромосом является постоянным для каждой гомологичной хромосомы и может быть постоянным у всех представителей одного вида или рода.

8) Условия выполнения Законов Менделя

1. Равная вероятность образования всех типов гамет.

2.   Одинаковая выживаемость всех типов гамет.

3. Равная вероятность встречи всех типов гамет.

4. Одинаковая жизнеспособность всех типов зигот.

9) Цитологические основы наследственности

Всякая активно делящаяся клетка претерпевает ряд последовательныхизменений, из которых складывается клеточный цикл. Клеточный цикл состоит из четырех периодов: персинтетического (G1), периода синтеза ДНК (S), постсинтетического (G2) и митоза (M). Мейоз и митоз (основное) + отличие мейоза от митоза-один цикл репликации днк на 2 последовательных деления и сложная профаза I: пролептотена, лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез. Биологическое значение митоза. Он лежит в основе роста и вегетативного размножения всех организмов, имеющих ядро, - эукариот. Основное значение – идентичное воспроизведение клетки, поддержание постоянства числа хромосом, а, следовательно, копирование генетической информации. Биологическое значение мейоза. Обеспечивает комбинативную изменчивость. Хромосомы разных бивалентоврасходятся в анафазе I независимо друг от друга, это приводит к рекомбинации родит хромосом. В мейозе также происходит рекомбинация гомологичных участков хромосом.

Цитологические основы законов Менделя - особенности поведения хромосом в в мейозе: 1 закон – зависимое поведение (расхождение) гомологичных хромосом – гомологичные хромосомы в первом делении мейоза расходятся к противоположным полюсам деления.

3 закон – независимое поведение (расхождение) негомологичных хромосом по отношению дуг к другу.

16) Методы гибридизации соматических клеток в картировании у человека. Соматическая гибридизация – скрещивание соматических клеток человека и животного. Чаще всего используют клетки грызунов – мыши. Для того чтобы облегчить слияние клеток разных видов, в культуральную среду добавляют вирус Сендай, инактивированный УФ-облучением. Для отбора слившихся клеток от исходных клеток их выращивают на специальной селективной среде, которая позволяет размножаться только гибридным. В только что образовавшихся гибридных клетках ядра содержат оба набора хромосом человека и мыши. Однако последующее размножение гибридных клеток приводит к постепенной утрате хромосом человека у гибридов, поэтому остается одна или даже фрагмент хромосомы человека. Раньше тестировалось присутствие в гибридных клетках, в которых осталась одна или несколько хромосом человека, ферментов и других белков человека. Обычно из гибридов соматических клеток создавали панели, в которых присутствовали хромосомы человека в минимальных количествах и в самых разных комбинациях. Поэтому для установления локализации гена соответствующего фермента или другого белка человека не было необходимости применять только те гибриды соматических клеток, которые содержали лишь одну хромосому человека. Вместе с тем сначала можно было картировать только гены человека, проявляющиеся на клеточном уровне, и невозможно было работать с генами, имевшими сложное феноти-пическое проявление, при котором первичный дефект оставался неизвестным. Методы молекулярной генетики позволили решить эту проблему. В настоящее время чаще всего используют: Метод FISH (Fluorescence in situ hybriditation) – можно сразу гибридизировать определенную последовательность и найти её место в геноме.- WCP(whole chromosome painting) легко искать гомологи; выявление хромосомных территорий в интерфазном ядре.- ПЦР; - блоттинг по Саузерну. С помощью данных методов в общем можно тестировать гибридные соматические клетки на наличие в оставшихся хромосомах человека любых генов независимо от того, известен ли продукт этих генов или нет. Недостатком метода : локализация генов устанавливалась с точностью до хромосомы. Разрешающие возможности в картировании генов таким путем были, следовательно, ограничены. Однако если в гибридных клетках осталась только одна хромосома человека, то, облучив такие гибридные клетки рентгеновскими или гамма-лучами, можно добиться фрагментации этой хромосомы и после получения новых гибридных клеток с помощью дополнительного слияния с клетками грызунов (после облучения гибридные клетки без дополнительного слияния с клетками грызунов погибают) уточнить локализацию интересующего исследователей генов вплоть до небольшого фрагмента определенной хромосомы

17) ДНК – фингерпринтинг. ДНК-фингерпринтинг - Метод получения уникальных ДНК-профилей на основе использования ряда маркерных технологий. Первоначально использовалась техника ПДРФ (RFLP), в дальнейшем наиболее часто стала использоваться техника полимеразной цепной реакции. Синоним - генетический фингерпринтинг.Недостатки: 1.Фрагменты ДНК, имеющие разное происхождение, из-за одинаковой длины могут идентифицироваться как идентичные, 2. Неизвестное происхождение фрагментов. 3.Длина фрагмента часто значительно превышает длину зонда – трудности молекулярного анализа, 4. Невозможность сравнения результатов разных анализов, 5. Исследуемая ДНК должна быть хорошего качества, 6. Мечение зонда, 7. Смещение в геле

18) Механизмы онтогенетической изменчивости.Онтогенетическая изменчивость – изменчивость, происходящая в процессе жизни организма и представляющая собой различие между молодым и взрослым организмами на разных этапах развития. Сама изменчивость может быть наследственной и ненаследственной. В основе данной изменчивости лежит регуляция действия генов :1) в разной клетке – разные гены; 2) В разных клетках – одни и те же гены дают разные продукты. Причины дифференцировки клеток:1. Неравномерное распределение цитоплазматических детерминант при делении клетки.2. Сигналы, поступающие из окружающей среды иди соседних клеток. Теория оперона Ф.Жакоб, Ж.Моно (1965). Оперон, группа функционально связанных между собой генов, детерминирующих синтез белков-ферментов, относящихся к последовательным этапам какого-либо биохимического процесса. Регуляторная функция Оперона осуществляется на стадии транскрипции, т. е. при образовании м-РНК на соответствующем участке ДНК. В начале Оперона обычно локализован промотор - инициирующий транскрипцию участок ДНК, с которым специфически связывается фермент РНК-полимераза, осуществляющая транскрипцию Оперона. За промотором расположен оператор - участок ДНК, с которым взаимодействует регуляторный белок - репрессор. Остальную часть Оперона составляют структурные гены. Репрессоры синтезируются под контролем генов-регуляторов, необязательно входящих в данный Оперон. Взаимодействуя с оператором, репрессор влияет на скорость транскрипции структурных генов. Репрессор, с одной стороны, способен «узнавать» последовательность оснований ДНК оператора, с другой - взаимодействовать с низкомолекулярными веществами - эффекторами, являющимися чаще всего субстратами или продуктами действия ферментов, определяемых данным Оперона. Эффекторы резко меняют сродство репрессора к оператору. Когда репрессор связан с оператором, он препятствует движению РНК-полимеразы вдоль Оперона, и синтез м-РНК тормозится, «выключается». Отделение репрессора от оператора приводит к «включению» Оперона. Т. о., оператор определяет активность Оперона в целом. Уровни регуляции экспрессии генов:1. На уровне репликации: - Кольцевые молекулы ДНК, кодирующие рРНК в ооцитах Xenopus laevis; - политенные хромосомы двукрылых2. На уровне хроматина:-гетерохроматин и эухроматин ; - модификация гистонов: метилирование, ацетелирование(уменьшает сродство гистона к ДНК, метилирование – компактизацию хроматина).3. На уровне транскрипции:Взаимодействие транскриптационных факторов по правилу ЗК: -концентрация;- конкуренция; - кооперация. 4. На уровне сплайсинга: Есть экзоны, которые иногда могут вырезаться. 5. На уровне трансляции – 5 UTR – образует вторичные структуры > устойчивы к РНКазам.Цитоплазматическое полиаденилирование или деаденелирование.

22) Матричные процессы у эукариот и прокариот. Матричный синтез — реакции полимеризации и поликонденсации, при которых строение образующегося полимера и кинетика процесса определяются другими макромолекулами — матрицами, находящимися в непосредственном контакте с молекулами одного или нескольких мономеров и растущими цепями. Пример матричного синтеза в живой природе — биосинтез нуклеиновых кислот и белков. Репликация-Процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. Репликацию ДНК осуществляет реплисома (20 ферментов). Репликация в три этапа: инициация репликации, элонгация, терминация репликации. Репликация начинается с сайта инициации репликации. В геноме таких сайтов может быть как всего один, так и много. Репликон — это участок ДНК, который содержит сайт инициации репликации и реплицируется после начала синтеза ДНК с этого сайта. Геномы бактерий, часто – это один репликон ( за 1 репликацию копируется весь геном).. Геномы эукариот состоят из большого числа самостоятельных репликонов. Молекулярные механизмы, которые контролируют количество актов инициации репликации в каждом сайте за один цикл деления клетки, называются контролем копийности. Репликация начинается в сайте инициации репликации с расплетания двойной спирали ДНК, при этом формируется репликационная вилка (одна или две). Более распространена двунаправленная репликация. репликационный глазок — участок хромосомы, где ДНК уже реплицирована, окруженный более протяженными участками нереплицированной ДНК. Ключевой фермент репликации - ДНК-полимераза. Скорость100 000 пар нуклеотидов в минуту у прокариот и 500—5000 — у эукариот. Транскрипция - процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках.Транскрипция катализируется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. Процесс синтеза РНК протекает в направлении от 5'- к 3'- концу. Транскрипция состоит из стадий инициации, элонгации и терминации. Инициация транскрипции — сложный процесс, зависящий от последовательности ДНК вблизи транскрибируемой последовательности и от наличия или отсутствия различных белковых факторов. Элонгация транскрипции. Переход от инициации к элонгации сопровождается разрывом связей между ферментом, промотором, факторами инициации транскрипции, а в ряде случаев — переходом РНК-полимеразы в состояние компетентности в отношении элонгации. Фаза элонгации заканчивается после освобождения растущего транскрипта и диссоциации фермента от матрицы.На стадии элонгации в ДНК расплетено примерно 18 пар нуклеотидов. По мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди нее происходит расплетание, а позади — восстановление двойной спирали ДНК. Элонгация осуществляется с помощью основных элонгирующих факторов, необходимых, чтобы процесс не останавливался преждевременно. Терминация. У бактерий есть два механизма терминации транскрипции: ро-зависимый механизм, при котором белок Rho (ро) дестабилизирует водородные связи между матрицей ДНК и мРНК, высвобождая молекулу РНК. Ро-независимый, при котором транскрипция останавливается, когда только что синтезированная молекула РНК формирует стебель-петлю, за которой расположено несколько урацилов (…УУУУ), что приводит к отсоединению молекулы РНК от матрицы ДНК. Трансляция - осуществляемый рибосомой синтез белка из аминокислот на матрице информационной (или матричной) РНК (иРНК или мРНК). Процесс трансляции разделяют на инициацию — узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза, элонгацию — собственно синтез белка., терминацию — узнавание стоп-кодона и отделение продукта. Синтез белка в большинстве случаев начинается с AUG-кодона( стартовый), кодирующего метионин. Для инициации трансляции необходимо также наличие определённых нуклеотидных последовательностей в районе стартового кодона. Немаловажная роль в защите 5'-конца мРНК принадлежит 5'-кэпу. Процесс инициации обеспечивается специальными белками — факторами инициации. Ппрокариотические рибосомы могут находить AUG и инициировать синтез на любых участках мРНК, а эукариотические рибосомы присоединяются к мРНК в области кэпа и сканируют её в поисках стартового кодона.Элонгация. В процессе наращивания полипептидной цепи принимают участие два белковых фактора элонгации. Первый переносит аминоцилированную тРНК в А -сайт рибосомы. Рибосома катализирует образование пептидной связи, происходит перенос растущей цепи пептида с Р-сайтовой тРНК на находящуюся в А-сайте, пептид удлиняется на один аминокислотный остаток. Затем второй белок катализирует так называемую транслокацию. Транслокация — перемещение рибосомы по мРНК на один триплет, в результате которого пептидил-тРНК оказывается вновь в Р-сайте, а «пустая» тРНК из P-сайта уходит. Цикл элонгации завершается, когда новая тРНК с нужным антикодоном приходит в A-сайт.

23) Инбридинг и гетерозис. Инбридинг - скрещивание близкородственных форм в пределах одной популяции организмов (животных или растений). Инбридинг широко используется селекционерами для усиления целевых характеристик породы или сорта. Как известно, диплоидный организм получает каждый ген в двух экземплярах (аллелях) — от отца и от матери. Если эти гены различаются, то особь называется гетерозиготной (по данному гену), а если не различаются, то гомозиготной. При инбридинге родители являются родственниками и поэтому имеют много одинаковых генов, в результате чего гомозиготность увеличивается с каждым поколением. Инбридинг приводит к повышению постоянства фенотипических признаков в потомстве и, в конечном итоге, производится для получения линий генетически идентичных особей (инбредные линии), на которых удобно проводить биологические и медицинские эксперименты. При близкородственном скрещивании (или самоопылении у растений) может возникать депрессия: уменьшение урожайности растительных культур, измельчание животных, возникновение аномалий и уродств. Это объясняется гомозиготностью по вредным рецессивным генам. Гетерозис — увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. Это явление противоположно результатам инбридинга, или близкородственного скрещивания, приводящего к гомозиготности. Увеличение жизнеспособности гибридов первого поколения в результате гетерозиса связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние, при этом рецессивные летальные и полулетальные аллели, снижающие жизнеспособность гибридов, не проявляются. Также в результате гетерозиготации могут образовываться несколько аллельных вариантов фермента, действующих в сумме более эффективно, чем поодиночке (в гомозиготном состоянии). Явление гетерозиса зависит от степени родства между родительскими особями: чем более отдалёнными родственниками являются родительские особи, тем в большей степени проявляется эффект гетерозиса у гибридов первого поколения. У растений выделяют три формы гетерозиса: т. н. репродуктивный гетерозис, соматический гетерозис и приспособительный гетерозис

24) Универсальные свойства генетического материала. Генетический материал - компоненты клетки, структурно-функциональное единство, которых обеспечивает хранение, реализацию и передачу наследств, информации при вегетативном и половом размножении. Свойства: 1. Относительная стабильность, 2. Дискретность. 3. Линейность (одномерность записи генетической информации), 4. Непрерывность (кроме нуклеотидов в ДНК ничего нет).Уровни дискретности: А) Геномный (объединение материнской и отцовской хромосом), Б) Хромосомный (3 закон Менделя),В) Генный, Г) Нехромосомные детерминанты.

52. Клинико-генеологический метод(метод родословных) разраб.Гальтоном. Основан на прослеживании интересующего признака(нормального или патологического)в семье, с указанием родственных связей между отдельными членами этой семьи. дает возможность: выявлять наследственный характер признака; определять тип наследования; определять зиготность членов родословной; определять особенности взаимодействия генов; устанавливать сцепленное наследование и проводить картирование хромосом; опр. пенетрантность гена; изучать закономерности мутирования отдельных генов; устанавливать носительство мутантного гена тем или иным членом семьи; опр. вероятность генетически обусл.событий и рассчитывать риск наследования патологического гена (признака) при медико-генетическом консультировании. Осложняется: невозможностью сбора достаточного количества информации из-за малодетности семей, либо из-за прерывания связей между поколениями, отсутствия связей между родственниками, либо по морально-этическим причинам. 3 этапа:клиническое обследование;составление родословной;генетический анализ родословной 1.Составление родословной начинают с пробанда(больной с изучаемым признаком). Братья и сестры (сибсы) располагаются в порядке рождения слева направо, начиная со старшего. 2.Все члены родословной располагаются по поколениям, в один ряд. 3.Поколения обозначаются римскими цифрами слева от родословной сверху вниз. 4.Арабскими цифрами нумеруется потомство одного поколения (одного ряда) слева направо. Благодаря такой нумерации каждый член семьи имеет свой шифр (например: I-1, I-2, II-2, II-4 и др.)

53.Цитологические карты - схем.изобр.хромосом с указанием мест факт.размещения отдельных генов, полученное с помощью цитологических методов. ЦК сост. для организмов, для которых уже имеются генетич.карты хромосом. сравнение ГК и ЦК хромосом показывает их соответствие: чем больший процент кроссинговера разделяет пару генов, тем больше и физическое расстояние между ними. Порядок расположения генов на картах совпадает, а расстояния между генами могут различаться. Это связано с тем, что кроссинговер в прицентромерных и теломерных районах у дрозофилы затруднен, поэтому и расстояния между генами на генетической карте в этих районах занижены.цитологические карты хромосом построены впервые на дрозофиле К.Бриджесом(1935) с пом.анализа хромосомн.перестроек(делеции и тп).Сейчас есть ЦК человека. Это стало возможным благодаря использованию методов дифференц.окрашивания хромосом с помощью флуоресцентных красителей. Эти методы выявляют на каждой хромосоме окрашенные и неокрашенные сегменты. Ожидается, что среднее количество генов, соответствующих одному сегменту, — несколько сотен. Сегодня картировано около 8000 генов. Анализ групп сцепления(кластеров) человека показывает, что в ряде случаев локус сцепления объединяет родственные гены.Считается, что генные кластеры — результат эволюционного процесса.Их могут порождать генные дупликации, неравный кроссинговер.

54. Молек.методы идентефикации личности. А. Джеффрис, разраб.дактилоскопирование(ДНК-фингерпринтирование) на основе молекулярного анализа ДНК. Генные отпечатки позв.идентифицировать чел.по небольш.кол-ву почти любого биологического материала Использование: судмедэкспертиза, установление отцовства. Различ. прямую(по биол.мат.лица) и непрямую (по биол.мат.родственников). Проблемы: отсут. единых методич.основ проведения метода В основе ГМЭ лежит изучение локусов, которые состоят из аллелей. Сравн.должно производиться по 15 локусам. В этом случае возможность случайного совпадения составляет 1в минус22 степени. Техника метода: исп. зонды — коротк.нуклеотидные послед.ДНК, позволяющие определять устройство и распределение в геноме тех или иных повторяющихся элементов генома человека. Число отдельных повторов в определенных местах (чаще всего это микросателлиты) для каждого человека индивидуально. Например, если в определенном месте нашей молекулы ДНК последовательность ТЦА повторена три раза подряд: ТЦАТЦАТЦА, то вероятность встретить на Земле второго человека, у которого в том же месте ДНК те же три буквы повторяются тоже три раза, практически исключена. нарезка ДНК рестриктазами-->электрофорез-->проводят гибридизацию с радиоактивным зондом и расположение связывающихся с зондом (гибридизующихся)фрагментов определяют методом радиоавтографии. При засвечивании рентгеновской пленки выявляются располагающиеся друг под другом черные полоски. Сравниваем родителей с детьми - полоски должны совпадать с мамиными и папиными.