Реферат Курсовая Конспект
Тема ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ - раздел Образование, Министерство Общего И Профессионального Образования Рф ...
|
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
Занятие 13. Генные мутации ……………………………………………………………………………….
Занятие14. Хромосомные и геномные мутации ……………………………………………………
Занятие 15. Генетическая структура популяции (перекрестников и самоопылителей) ……………….
Занятие 16. Мультифакториальные заболевания
Занятие 17. Генетика поведения.
Занятие 18. Геном человека. Медико-генетическое консультирование
Зачет
Контрольные вопросы
Конспект лекций
Рекомендуемая литература
Раздел 1. Контрольные вопросы и задачи для подготовки к практическим занятиям по генетике.
Тема 1. НЕЗАВИСИМОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ
Занятие. Моногибридное скрещивание
1. Генетический анализ, его предмет, задачи и методы. Особенности метода скрещиваний, предложенного Г. Менделем. Охарактеризуйте и назовите признаки, наследование которых анализировал Г. Мендель. Перечислите типы скрещиваний, которые ввел Г. Мендель. Какие генетические проблемы они позволяют решить?
2. Элементарный признак. Доказательство дискретности и аллельности гена (продемонстрируйте, что рецессивная аллель не изменяется и не исчезает в гибриде). Правило чистоты гамет (экспериментальное доказательство правила чистоты гамет).
3. Типы аллельных взаимодействий (полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование, летальное действие гена). Множественный аллелизм. Межаллельная комплементация. Приведите примеры.
4. Дайте определение моногибридного скрещивания. Первый и второй закон Г. Менделя и условия их выполнения. Закономерности наследования признака при разных типах аллельных взаимодействий. Расщепление гибридов по фено- и генотипу.
5. Цитологические основы наследования элементарного признака (изобразите схему метафазы I мейоза и метафазу митоза для гетерозиготы А/а)
6. Метод х2 (хи-квадрат). Для чего используется этот метод в генетическом анализе? Использовал ли его Г. Мендель?
Задачи
1. Какое расщепление по фенотипу следует ожидать в F2 моногибридного скрещивания, если жизнеспособные гаметы женского типа образуются с частотой 0,4А : 0,6а, а мужские — с частотой 0,8А : 0,2а?
2. Какое расщепление по фенотипу следует ожидать в F2 моногибридного скрещивания, если на ранних стадиях эмбрионального развития гибнет 20 % зигот Аа и 80 % зигот АА?
3. Может ли у матери с группой крови А и отца с группой крови О родиться ребенок с группой крови В? Объясните ответ.
4. В результате действия колхицина в течение одного митотического деления получены клетки ржи с 28 хромосомами. Каково гаплоидное число хромосом у ржи?
5. Если соматическая клетка имеет 28 хромосом, то сколько хроматид направляется к каждому полюсу в анафазе эквационного (второго мейотического) деления? Каково число бивалентов в профазе I?
6. Здоровая женщина, бабушка которой была носителем гена гемофилии, а муж здоров, имеет нормальных (по фенотипу) родителей. Какова вероятность того, что сын этой женщины будет болен гемофилией, а дочь будет носителем?
7. Перед свадьбой здоровые мужчина и женщина обратились в генетическую консультацию с вопросом, какова вероятность рождения у них больного фенилкетонурией (ФКУ) ребенка, если сестра мужчины и брат женщины больны этим заболеванием. Других случаев заболевания в их семьях не регистрировалось. Помогите им ответить на этот вопрос.
Терминологический словарь: аллель, анализирующее скрещивание, беккросс, бивалент, гамета, ген, геном, генотип, гетерозигота, доминирование, зигота, кариотип, летальный ген, локус, моногибрид, кодоминирование, множественные аллели, наследственность и изменчивость, наследование, неполное доминирование, рецессивность, фенотип, унивалент, фертильность.
Занятие. Ди- и полигибридное скрещивание
1. Дайте определение ди- и полигибридного скрещивания. Третий закон Г. Менделя и условия его выполнения. Следствия, вытекающие из III закона Г. Менделя (сущность и причины комбинативной изменчивости).
2. Как доказать, что два или более генов наследуются независимо? Какой принцип используется при анализе наследования признаков в полигибридных скрещиваниях?
3. Цитологические основы независимого наследования. Сколько генов может наследоваться независимо? Приведите примеры. Нарисуйте схемы метафазы 1 мейоза и метафазы митоза для дигетерозиготы.
4. Основные закономерности независимого наследования 2-х, 3-х и более элементарных признаков. Определение числа генотипов, фенотипов, генотипических и фенотипических классов при независимом наследовании в полигибридном скрещивании. Какое число типов гамет образуют полигетерозиготы (например, AABbccDdKK и aaBBccDdMmPp)? Как, не используя решетку Пеннета, установить расщепление по фенотипу и генотипу при скрещивании гетерозиготных особей АаВВСс х aabbCc при условии независимого наследования генов?
Задачи
1. Растение тыквы с белыми дисковидными плодами, скрещенное с растением, имеющим белые плоды сферической формы, дает 38 растений с белыми дисковидными, 36 — с белыми сферическими, 13 — с желтыми дисковидными и 12 — с желтыми сферическими плодами. Определить генотипы родительских растений.
2. При самоопылении растений томатов высоких с рассеченными листьями было получено таких же растений 924; высоких с картофелевидными листьями — 317; карликовых с рассеченными листьями — 298; карликовых с картофелевидными листьями — 108. Определить генотипы указанных растений. Докажите статистически, соответствует ли расщепление ожидаемому расщеплению.
3. У дрозофилы отсутствие глаз (eyeless) наследуется как рецессивный признак, а нормальное строение крыльев доминирует над зачаточным (vestigial). При скрещивании мух с нормальными глазами и крыльями с безглазой мухой, имеющей нормальные крылья, в потомстве получено 3/8 с нормальными глазами и крыльями, 3/8 безглазых с нормальными крыльями, 1/8 с нормальными глазами и зачаточными крыльями и 1 /8 безглазых с зачаточными крыльями. Определить генотипы родительских особей.
4. У человека наличие в эритроцитах антигена резус-фактор (фенотип Rh+) определяется доминантным геном D. Его аллель d обусловливает отсутствие этого антигена (Rh~). Генотип мужа DdIAi°, жены — DdIBIB. Какова вероятность рождения резус-положительного ребенка с IV группой крови?
5. Перед судебно-медицинским экспертом была поставлена задача выяснить, родной или приемный сын в семье супругов. Исследование крови всех трех членов семьи показало следующие результаты: у женщины резус-положительная кровь IV группы, а у ее супруга резус-отрицательная кровь / группы, у ребенка резус-поло-
жительная кровь / группы. Какое заключение должен дать эксперт и на чем оно основывается?
6. Сколько генотипов и фенотипов может дать скрещивание, при условии полного доминирования и независимого наследования:
АаВвСсDdEeFfGg x aaBbCcDdEeffGg
Терминологический словарь: ди- и полигибридное скрещивание, комбинативная изменчивость, независимое наследование, фенотипический радикал
Занятие. Типы неаллельных взаимодействий генов: комплементарность, эпистаз
1. Как определить число генов, контролирующих признак? Использование генетического анализа для установления числа генов, контролирующих признак.
2. Какой тип взаимодействия генов называется комплементарным? Объясните результаты расщеплений 9:3:3:1 (окраска глаз у дрозофилы), 9:7 (окраска цветков у льна) ,9:3:4 (окраска шерсти у кроликов); 9:6:1 (форма тыквы). Возможные биохимические механизмы взаимодействия генов (в частности, для расщеплений 9 : 3 : 3 : 1 и 9 : 7).
3. Какой тип взаимодействия называется эпистазом. В чем суть доминантного эпистаза? Объясните результаты расщеплений 12 : 3 : 1 (окраска кожуры у лука) и 13 : 3 (окраска оперения у кур).
4. Что такое рецессивный эпистаз? Объясните результаты расщеплений при простом рецессивном эпистазе (9 : 3 : 4) и двойном рецессивном эпистазе (9:3:4 и 9:7).
Задачи
1. Скрещиваются две линии норок с бежевой и серой окраской. У гибридов первого поколения проявилась дикая коричневая окраска шерсти. Во втором поколении, полученном от скрещивания особей первого поколения между собой, наблюдается следующее расщепление: 14 серых, 46 коричневых, 5 кремовых и 16 бежевых норок. Как наследуются эти окраски? Ввести генетические символы и написать генотипы исходных животных и потомства.
2. При скрещивании чистой линии собак коричневой масти с собаками чистой белой линии все многочисленное первое потомство оказалось белой масти. Среди потомства большого числа скрещиваний белых собак первого поколения между собой оказалось 112 белых, 32 черных и 10 коричневых щенков. Как можно генетически объяснить эти результаты?
3. У большинства пород кур ген С детерминирует окрашенное оперение, а его аллель с — белое. У породы леггорн имеется эпистатический ген I, подавляющий развитие пигмента даже при наличии гена С. Его аллель — ген z позволяет гену проявить свое действие. Леггорны с фенотипом IICC имеют белое оперение в связи с эпистатическим действием гена I над геном С, виандотты с генотипом ее имеют белое оперение из-за отсутствия доминантного аллеля пигментации С. Скрещивали дигетерозиготного белого леггорна с пигментированным виандоттом. Определить генотип виандотта, если в потомстве половина цыплят имела белое оперение, а половина окрашенное, и в том случае, если в потомстве произошло расщепление на белых и пигментированных в отношении 5 : 3.
4. У кур встречаются четыре формы гребня, обусловленные взаимодействием двух пар генов. Ген R детерминирует розовидный гребень, ген Р — гороховидный. При сочетании этих генов развивается ореховидный гребень. Птицы, рецессивные по обоим генам rrpp, имеют простой листовидный гребень. Особь с розовидным гребнем скрещивается с особью, имеющей ореховидный гребень. В первом поколении получено по 3/8 особей с ореховидным гребнем и с розовидным; по 1/8 — с гороховидным и с простым. Определить генотипы родительских особей и потомства.
5. При скрещивании кроликов-рексов (короткошерстных) из разных линий все крольчата первого поколения оказались с нормальной шерстью. Во втором поколении из 88 крольчат было 33 рекса. Каким будет расщепление по двум разным типам короткошерстности среди 33 рексов? Как, используя особей первого поколения, можно восстановить рексов обоих типов в случае, если оба родителя погибли?
6. Было проведено скрещивание чистых линий тыквы: одного растения с дисковидными плодами, а второго — с удлиненными плодами. В F1 все потомство имело дисковидные плоды, а в f2 появился новый фенотип — сферическая форма плода. Соотношение типов потомства в F2 было следующее:
дисковидная форма плода — 270;
сферическая форма плода - 178;
удлиненная форма плода — 32.
Определите фенотипы родителей, а также fi и f2?
7. У кукурузы три доминантных аллеля А, С и R участвуют в проявлении окраски эндосперма семян. Растения генотипа A-C-R- имеют окрашенные семена, все остальные генотипы не имеют окраски. Растение с окрашенными семенами было скрещено попарно тремя тестерными линиями, при скрещивании с тестером aaccRR 50 % потомства имело окрашенные семена, при скрещивании с тестером ааССrr 25 % потомства имело окрашенные семена, а при скрещивании с ААссrr — 50 %. Каков генотип родителя с окрашенными семенами?
Терминологический словарь: неаллельное взаимодействие генов, криптомерия, комплементарность, эпистаз, доминантный эпистаз, рецессивный эпистаз
Занятие. Полимерия как тип неаллельного взаимодействия генов
Закономерности наследования количественных признаков
1. Кумулятивная и некумулятивная полимерия. Дайте определение, приведите примеры.
2. Проведите генетический анализ наследования признака, контролируемого двумя парами генов в случае некумулятивной (расщепление 15 : 1) и кумулятивной (расщепление 1:4:6:4:1) полимерии.
3. Как определить число генов ответственных за наследование количественного признака при кумулятивной полимерии?
4. Что такое генетическое значение и как определить его частоту
5. Определите характер расщепления во втором поколении при наследовании количественного признака, контролируемого тремя парами генов.
6 Вариабельность наследования количественных признаков Положительная и отрицательная трансгрессия. Определение частоты и степени трансгрессии
7. Что такое гены-модификаторы? Плейотропные гены? Приведите примеры.
Задачи
1. Кастл скрещивал кроликов, различавшихся по длине ушей: фландров с длиной ушей 145 мм и польских с длиной ушей 85 — 90 мм. В первом поколении от этого скрещивания все особи имели промежуточную длину ушей — 110 мм. Длина ушей 214 кроликов второго поколения варьировала от 92 до 123 мм. Сколько генов контролирует длину ушей у кроликов? Каковы генотипы родителей?
2. При скрещивании красноколосого растения пшеницы с белоколосыми в F1 произошло расщепление: 42 растения были с красными и 15 — с белыми колосьями. При скрещивании того же белоколосого растения с другими красноколосыми в F1 также произошло расщепление - 54 растения оказались с красными и 18 — с белыми колосьями. Когда скрестили между собой исходные красноколосые растения, то в F1 у 82 растений были красные колосья (разных оттенков) и у 5 — белые колосья. Объясните полученные результаты и определите генотипы исходных родительских растений.
3. При скрещивании гомозиготных красноколосых остистых растений пшеницы с гомозиготными белоколосыми безостыми в первом поколении все растения оказались с красными колосьями безостыми. Во втором поколении 564 растения имели безостые красные колосья, 184 растения имели остистые красные колосья, 38 растений оказались безостыми и белоколосыми и 10 — остистыми и белоколосыми. В анализирующем скрещивании возникло также четыре фенотипических класса: растения с красными безостыми колосьями, 91 — с красными остистыми колосьями, 30 — с белыми безостыми и 27 — с белыми остистыми колосьями. Объясните полученные результаты, определите генотипы исходных растений. Какое растение было использовано в качестве анализатора?
4 Допустим, что различие по урожайности между двумя чистыми сортами овса, один из которых дает около 4 г зерна, а другой — около 10 г на одно растение, зависит от трех одинаково действующих и слагающих в своем действии пар полигенов a1a1, A2A2, и A3A3. Каковы будут фенотипы F1 и F2 от скрещивания между этими сортами?
5. От брака негров и белых рождаются мулаты. Анализ потомства большого числа браков между мулатами дал расщепление 1:4:6:4:1. Фенотипически это были черные, белые потомки, мулаты, а также темные и светлые мулаты. Определите количество генов, обусловливающих окраску кожи, характер их взаимодействия и генотипы родителей и потомков.
6. При тригибридном скрещивании при кумулятивной полимерии было получено расщепление 1 : 6: 15 : 20: 15 : 6: 1. Укажите генотипы всех классов потомства.
Терминологический словарь: генотипическая и паратипическая варианса, генетическое значение, кумулятивная и некумулятивная полимерия, коэффициент наследуемости, нормальное распределение, среднестатистическое отклонение, положительная и отрицательная трансгрессия, норма реакции, пенетрантность, экспрессивность
Тема 2. ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
Занятие. Наследование признаков, сцепленных с полом
1. Особенности наследования признаков, сцепленных с полом (на примере сравнительного анализа аутосомного и сцепленного с полом наследования).
2. Укажите отличительные особенности наследования признаков, сцепленных с полом (проведите сравнительный анализ аутосомного и сцепленного с полом наследования и укажите 3 отличия).
3. Типы хромосомного определения пола (XY, XO, ZW и гапло-диплоидный). Приведите примеры.
4. Балансовая теория определения пола у дрозофилы (приведите данные, полученные в экспериментах Бриджеса).
5. Дайте определение признаков, сцепленных с полом, частично сцепленных с полом, голандрических, зависимых от пола, обусловленных полом. Приведите примеры.
6. Каким должно быть соотношение полов в природе: а) в случае полового размножения; б) в случаях нерегулярных типов полового размножения (партеногенез, гиногенез, андрогенез).
Терминологический словарь: андрогенез, анизогамия, апомиксис, балансовая теория, гемизигота, гермафродитизм, гиногенез, голандрическое наследование, изогамия, партеногенез, половые хромосомы, псевдогамия, реципрокное скрещивание, редуцированное число хромосом, сцепленное с полом наследование, частично сцепленное с полом наследование, первичное и вторичное нерасхождение хромосом.
Задачи
1. От пары дрозофил получено 420 потомков, из них только 141 самец. Как это объяснить?
2. У мужа и жены нормальное зрение, несмотря на то, что их отцы страдают дальтонизмом. Какова вероятность того, что первый ребенок этой четы будет: нормальным сыном; сыном, страдающим дальтонизмом; нормальной дочерью; дочерью, страдающей дальтонизмом?
3. У человека альбинизм обусловлен аутосомным рецессивным геном. Отсутствие потовых желез проявляется как сцепленный с полом рецессивный признак. У одной супружеской пары, нормальной по этим признакам, родился сын с обеими аномалиями. Указать генотипы отца и матери.
4. У дрозофилы рецессивный ген lethal-50, локализованный на Х-хромосоме, обладает летальным действием (вызывает гибель особи до выхода из яйца). От самки, гетерозиготной по гену L, получено 60 потомков. Установить соотношение самок и самцов в потомстве.
5. У дрозофилы рецессивный ген желтой окраски тела находится на Х-хромосоме. Получено потомство от скрещивания гомозиготной серой самки и желтого самца. Какими будут потомки от этого скрещивания?
6. Чистую линию самок дрозофилы с коричневыми глазами и укороченными крыльями скрестили с самцом дикого типа. В первом поколении все самки оказались нормальными, а все самцы были с укороченными крыльями. Все потомство во втором поколении независимо от пола распределилось на классы следующим образом:
3/8 красноглазых с укороченными крыльями,
3/8 красноглазых с нормальными крыльями,
1/8 коричневые глаза с нормальными крыльями,
1/8 коричневые глаза с укороченными крыльями,
Используя буквенные символы для записи генотипов изучаемых признаков, установите генотип родителей, а также потомство F1 и f2. Определите, какой из признаков сцеплен с полом.
Терминологический словарь: андрогенез, апомиксис, балансовая теория, гемизигота, гермафродитизм, гиногенез, голандрическое наследование, изогамия, партеногенез, сцепленное с полом наследование
Занятие. Особенности наследования генов, локализованных в одной хромосоме
1. Охарактеризуйте механизм сцепленного наследования. Как определить, наследуются ли данные признаки независимо или сцеплено? Что такое группа сцепления? Сколько их?
2. Проведите генетический анализ наследования признаков окраски тела (серое —черное) и размера крыла (нормальные — зачаточные) у дрозофилы. Укажите особенности наследования этих признаков, определите силу сцепления между генами, определяющими эти признаки. Как определить частоту кроссинговера (гf)?
3. О чем свидетельствует частота кроссинговера? Например, если rfAB = 20 %, то что можно сказать; 1) о расстоянии между этими генами; 2) с какой частотой образуются гаметы у гетерозигот AB/ab и Ab/ab
Что такое реципрокные классы гамет? Как влияют состояния «притяжения» и «отталкивания» генов на фенотипическое расщепление при сцепленном наследовании?
4. Приведите пример двух менделевских признаков, принадлежащих к одной группе сцепления. Почему Г. Мендель наблюдал независимое наследование этих признаков (докажите)? Почему между двумя сцепленными генами обнаруживается не более 50 % кроссинговера?
5. Можно ли определить частоту кроссинговера, если дано расщепление в F2? Например, какова величина кроссинговера, если доля некроссоверных особей ааЬЬ в F2 составляет 12,25 %?
6. Какие сведения о кроссинговере можно получить с помощью тетрадного анализа? Как определяют положение центромеры в группе сцепления у нейроспоры?
Задачи
1. У человека в одной из аутосом локализованы доминантные гены голубых склер и частично цветовой слепоты A и D. Сколько и какие типы гамет произведет мужчина с генотипом AD/ad и женщина Ad/aD?
Что наиболее вероятно в потомстве браков таких мужин и женщин с нормальными людьми: проявление одной аномалии или одновременно обеих?
2. Если допустить, что гены А и В сцеплены и перекрест между ними составляет 10 %, а ген С находится в другой группе сцепления, то какие гаметы и в каком количественном соотношении будет образовывать гетерозигота АаВЬСс? Какое потомство можно получить при самооплодотворении такой гетерозиготы?
3. В анализирующем скрещивании дрозофилы, дигетерозиготной по генам w (белые глаза) и f (вильчатые щетинки), получено два разных результата для двух самок, сходных по фенотипу (в %):
w+f+ : w+f : wf+ : wf = 41 : 9 : 9 : 41
w+f : w+f : wf+ : wf = 9 : 41 :41 :9
Определите характер наследования этих признаков. Установите генотипы гетерозиготных особей в обоих случаях. Укажите, в чем различия их генотипов, определите примерное расстояние между указанными генами.
4. Гомозиготная по генам с и d особь скрещена с нормальной, а особь из первого поколения возвратно скрещена с двойным рецессивом. От этого скрещивания в потомстве получено 903 c+d+, 898 cd, 98 c+d, 102 cd+. Объясните эти данные, указав силу сцепления между генами c и d Каковы были бы результаты, если бы гены с и d проявили независимое наследование?
5. В первом поколении от скрещивания серебристых рябых кур с золотистыми петухами получили 34 золотистых нерябых курицы и 29 серебристых рябых петухов. Петухов из первого поколения скрестили с курами из первого поколения. В потомстве от этого скрещивания были получены петухи и куры четырех фенотипов;
282 серебристых рябых,
206 золотистых рябых,
266 серебристых нерябых,
226 золотистых нерябых.
Как наследуются признаки? Определите генотипы исходных птиц и гибридных петухов из первого поколения?
7. Дрозофилы генотипа Br/br скрестили с br/br. В 84 % случаев в мейозе не наблюдалось перекреста между сцепленными генами, а в 16 % наблюдалась одна хиазма между генами. Какая часть потомства будет иметь генотип Br/br
Терминологический словарь: группа сцепления, аск, аскоспоры, кроссинговер, реципрокные классы гамет, родительский тип, тетрадный анализ
Занятие. Картирование хромосом
1. Дайте определение понятию «картирование» Как определить число групп сцепления. Охарактеризуйте методы, использующиеся для определения локализации гена в группе сцепления (гибридологический метод, метод анеуплоидных тестеров, методы гибридизации ДНК).
2. Какие скрещивания используются для картирования генов одной группы сцепления? Доказательство линейного расположения генов в хромосоме (опыты Стертеванта).
3. Какое минимальное количество маркеров нужно проанализировать, чтобы обнаружить двойной кроссинговер? Коэффициент коинциденции, интерференция (дайте определение). Существует ли отрицательная интерференция? Приведите примеры
4. Когда в трехфакторных скрещиваниях расстояние между крайними генами равно сумме расстояний между промежуточными генами? Когда наблюдается несоответствие этих расстояний? Пути устранения этих несоответствий.
5. Цитологические карты хромосом. Какие методы используются при построении цитологических карт? В чем сходство и различие генетических и цитологических карт хромосом?
6. Как доказать, что гены A и В сцеплены, если расстояние между ними 201 сМ?
Задачи
1. Охарактеризуйте Drosophila melanogaster в качестве классического генетического объекта. Какие достижения в генетике связаны с D. melanogasterl Приведите примеры. Какие еще известны модельные генетические объекты?
2. Поставьте дигибридное скрещивание (прямое и обратное), используя чистые линии D. melanogaster.
4. Сколько и каких гамет образуется у зиготы с генотипом А С D/Acd , если rfAC = 10 %, rfCD = 15 %, С =0,4.
5. Гены расположены на хромосоме в следующем порядке: А, М, N, расстояние AM - 24 сМ, a MN =10 сМ. Определите расстояние AN.
6. Скрещивают две породы кроликов: у одной из них кролики имеют черную шерсть нормальной длины и белый жир, у другой — коричневую короткую шерсть и желтый жир. У гибридов шерсть черная нормальной длины и белый жир. В анализирующем скрещивании получилось следующее расщепление, приведенное в таблице:
Количество | Признаки | ||
особей | Длина шерсти | Окраска жира | Окраска шерсти |
Нормальная | Белая | Черная | |
Короткая | Желтая | Черная | |
Нормальная | Желтая | Черная | |
Короткая | Белая | Черная | |
Нормальная | Желтая | Коричневая | |
Нормальная | Белая | Коричневая | |
Короткая | Желтая | Коричневая | |
Короткая | Белая | Коричневая |
Определите силу сцепления генов (если оно имеется), укажите генотипы анализируемых особей.
Терминологический словарь:генетическая карта, двойной кроссинговер, интерференция положительная и отрицательная, коэффициент коинциденции, расстояние на карте, цитологическая карта
Тема 3 «МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ»
Занятие. Теория гена
1. Представления о гене Г. Менделя (дискретность, аллельность, факториальная гипотеза, закон чистоты гамет).
2 Представления о гене Т. Моргана Хромосомная теория наследственности. Какие тесты были предложены Т. Морганом для проверки аллельности мутаций? В чем суть рекомбинационного теста Т. Моргана?
3. Теория ступенчатого аллеломорфизма А С Серебровского. Формирование представлений о делимости гена.
4. Сущность экспериментов С Бензера Характеристика селективной системы на основе штаммов бактерий Е. coli и фага Т4.
5. Метод перекрывающихся делеций С Бензера В чем его суть?
6. Рекомбинационный тест С. Бензера. Его суть.
7. Комплементационный тест на аллелизм (цис-транс-тест).
8. Основные выводы работы С. Бензера, ее значение для понимания природы гена
9. Современные представления о гене эу- и прокариот.
Задачи
2. Обнаружено шесть новых мутаций фага Т4. С помощью комплементационного теста проведен попарный анализ всех мутаций. Результаты представлены в таблице. Знак «+» означает наличие прозрачного пятна (лизировавшие бактерии) Определить группы комплементации.
+ | - | + | + | - | - | |
- | - | - | - | - | ||
- | + | - | - | |||
- | + | - | ||||
+ | - | |||||
- |
Занятие. Репликация, репарация и рекомбинация ДНК
1. Доказательство генетической роли ДНК и РНК.
2. Как М. Мезельсон и Ф. Сталь доказали, что ДНК реплицируется полуконсервативным способом?
3. Молекулярный механизм репликации. Схема репликативной вилки. Особенности репликации ведущей и запаздывающей цепи. Фрагменты Оказаки. Праймосома. Реплисома.
4. Репарация как механизм поддержания стабильности генетической информации. Классификация репарационных систем.
5. Прямая реактивация. Фотореактивация. Типы повреждений, исправляемых этими системами.
6. Темновая репарация: эксцизионная и пострепликативная. Этапы и энзимология процессов. SOS-репарация.
7. Рекомбинация ДНК. Общая (законная) рекомбинация. Модель Мезельсона и Реддинга для описания общей рекомбинации у прокариот. Роль RecA и RecBCD-белков в общей рекомбинации.
Задачи
1. Какая активность ДНК-полимеразы удалит неподходящее основание в процессе синтеза ДНК в случае ошибочного присоединения неправильного нуклеотида к 3'- концу? Как называется эта активность ДНК-полимеразы и в каком направлении она работает (3'->5' или наоборот)?
2. Самая большая хромосома Dr. melanogaster имеет 6,5 • 107 п.о. Скорость репликации ДНК у дрозофилы 2 600 п.о. в минуту при 25 °С. В период активного роста дрозофилы ее хромосомы могут удваиваться практически через каждые 5 — 7 ч. Почему?
3. В течение какого времени осуществится один раунд репликации хромосомы Е. coli, если ее длина равна 4,2-106 п.о.?
4. Какова будет длина синтезированного фрагмента плазмиды ColE через 50 сек после запуска репликации?
5. Зарисуйте схему расположения полос ДНК в эксперименте Мезельсона и Сталя после переноса клеток Е. coli с радиоактивной 15N-среды на нерадиоактивную 14N-среду и выращивании их в течение трех генераций, если предположить, что репликация идет по:
A) консервативному типу;
Б) полуконсервативному типу;
B) дисперсно.
Терминологический словарь: мутон, псевдоаллелизм, перекрывающиеся делеции, рекон, рекомбинационный тест, ступенчатые аллеломорфы, тест на аллелизм (цис-транс тест), условно-летальная мутация, цистрон, репликация, репликационная вилка, фрагменты Оказаки, РНК-затравка, ДНК-полимеразы (I, II, III), ведущая цепь, запаздывающая цепь, репликой, репарация, фотореактивация, эксцизионная репарация, SOS-репарация, синаптонемальный комплекс, трансформация, умеренные фаги, лизогения, общая трансдукция, специфическая трансдукция, котрансдукция.
Занятие. Транскрипция ДНК. Трансляция. Генетический код
1. Транскрипция. Этапы транскрипции. Элементы, составляющие процесс транскрипции (ДНК как матрица, РНК-полимераза, транскрипционные факторы), их структура и функции.
2. Особенности транскрипции у прокариот. Регуляторные элементы эукариотических генов. Кэпирование и полиаденилированпе эукариотической мРНК.
3. Регуляция экспрессии генов у прокариот на уровне инициации транскрипции. Бактериальный оперон. Негативный и позитивный контроль. Аттенуация.
4. Процессинг первичных транскриптов у эукариот. Сплайсинг.
5. Трансляция. Основные этапы трансляции. Особенности процесса трансляции у про- и эукариот.
6. Составляющие элементы процесса трансляции (мРНК, тРНК, рибосомы, белковые факторы, АТФ, ГТФ), их структура и функции.
7. Генетический код и его характеристика: линейность, триплетность, неперекрываемость, колинеарность, вырожденность, универсальность.
8. Доказательство триплетности генетического кода. Окончательная расшифровка генетического кода.
Задачи
1. Одна из нитей двойной спирали ДНК имеет последовательность
5' - ГТЦАТГАЦ -3'.
Какова будет последовательность нуклеотидов в комплементарной цепи?
2. Одна из цепей молекулы ДНК имеет следующий вид:
5' - ГТАГЦЦТАЦЦАТАГГ - 3'
С этой молекулы ДНК транскрибируется мРНК, причем матрицей служит комплементарная цепь. Ответьте на следующие вопросы:
а). Какова будет последовательность мРНК?
б). Какой пептид будет синтезироваться, если трансляция мРНК начинается точно с 5'-конца этой мРНК? (Допустим что, стартовый кодон в данном случае не требуется.)
в). Когда от рибосомы отделяется тРНКА1а, какая тРНК будет следующей?
г). Сколько пептидов кодирует эта мРНК?
Терминологический словарь: р-фактор, антикодон, аттенуация, бокс Прибнова, генетический код, нитроны, экзоны, катаболическая репрессия, кодон, колинеарность, кэпирование, негативная регуляция, оператор, позитивная регуляция, полиаденилирование, промотор, процессинг, сплайсинг, ТАТА-бокс, транскрипция, трансляция, энхансер, силансер.
Тема 4. ИЗМЕНЧИВОСТЬ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
Занятие. Генные мутации
1. Классификация генных мутаций. Точковые мутации (транзи-ции, трансверсии). Мутации со сдвигом рамки считывания (вставки и делеции). Ошибки репликации, репарации и рекомбинации как материал для изменчивости.
2. Молекулярные механизмы возникновения спонтанных генных мутаций.
3. Механизмы возникновения индуцированных генных мутаций (под действием аналогов оснований, азотистой кислоты, гид-роксиламина, алкилирующих агентов, акридиновых красителей). Изобразите схемы и дайте их подробное пояснение.
4. Прямые и обратные мутации. Типы супрессорных мутаций и механизм их возникновения.
5. Методы изучения мутаций у бактерий. Тест-объекты.
6. Методы изучения мутаций у растений. Тест-объекты.
7. Методы обнаружения генных мутаций у животных. Приведите схемы анализа, позволяющие выявить генные мутации у D.melanogaster (метод Меллер-5, Cyrly, Double yellow, CIB, сбалансированных деталей).
Задачи
1. Укажите различия между следующими парами понятий:
а. Транзиция и трансверсия
б. Молчащие и нейтральные мутации
в. Прямые и обратные мутации
г. Миссенс и нонсенс мутации
д. Фреймшифт и нонсенс мутации
Терминологический словарь: генная мутация, делеция, методы обнаружения генных мутаций (Меллер-5, СLВ, сбалансированных леталей), инсерция, таутомеризация, транзиция, трансверсия, репликация, репарация, рекомбинация, внутригенные супрессорные мутации, эквивалентная реверсия.
Занятие. Хромосомные и геномные мутации
1. Классификация хромосомных мутаций.
2. Охарактеризуйте внутрихромосомные мутации. Изобразите схему кроссинговера у гетерозигот по делециям, дефишенси и инверсиям.
3. Межхромосомные перестройки. Мобильные генетические элементы и их роль в возникновении хромосомных перестроек. Приведите примеры. Какими методами и как выявляют хромосомные мутации (генетический, цитологический)?
4. Геномные мутации. Классификация, характеристика и методы выявления.
5. Механизмы возникновения геномных мутаций. Особенности протекания мейоза у анеу- и полиплоидов. Определение типов гамет у полиплоидов в митозе при расщеплении по хромосомному типу.
6. Распространение анеу- и полиплоидов в природе, возможное практическое использование (приведите примеры анеушгоидов у человека, полиплоидов среди растений).
Задачи
1. Скрещиваются два автотетраплоида — АААА и аааа. Каким будет фенотип первого поколения и расщепление по окраске цветка в F2, если имеет место кумулятивное действие гена и случайное хромосомное расщепление? АААА — темно-красная, аааа — белая, ААаа — светло-красная, АААа — красная, Аааа — розовая.
2. Какое соотношение фенотипов будет получено при скрещивании автотетраплоида ААаа с диплоидом Аа при условии полного доминирования и случайного хромосомного расщепления?
3. Скрещены тетраплоиды дурмана — гомозиготный пурпурноцветковый (Р) и гомозиготный белоцветковый (р). В каком поколении и с какой вероятностью проявится фенотип (р) (при условии полного доминирования и случайного хромосомного расщепления)?
4. Какие фенотипы и в каком соотношении могут возникнуть при реципрокных скрещиваниях двух триплоидов Ааа и ААа (при условии полного доминирования)?
5. При скрещивании двух тетраплоидных растений дурмана с пурпурными цветками было получено в первом поколении 3226 растений с пурпурными и 107 — с белыми цветками. Определите генотипы исходных растений и объясните расщепление.
6. У дрозофилы встречаются жизнеспособные трисомики по IY хромосоме. Самка дрозофилы с нормально развитыми глазами имеет три IY хромосомы с генами ААа, безглазый самец имеет две IY хромосомы с генами аа. Какое потомство получится при скрещивании этих мух?
Терминологический словарь: автополиплоид, аллополиплоид, анеуплоидия, делеция, дефишенси, дупликация, инверсия, мобильные генетические элементы, автополиплоидия (ди-, три-, тетраплоидия и т. д.), анеуплоиды (нуллисомики, моносомики, трисомики и т. д.), полиплоидия, синдромы (Дауна, Клайнфельтера, Тернера), транслокация (реципрокная, нереципрокная).
Раздел 2. Программа курса
Курс лекций «Медицинская генетика» имеет своей целью изучение основных законов наследственности и изменчивости генотипа человека на классическом и современном уровнях. В курсе рассматриваются такие важные вопросы общей генетики, как наследование признаков при моно-, ди- и полигибридном скрещивании, клеточные механизмы генетических процессов, хромосомная теория наследственности, включая генетику пола и сцепление генов и др. Наряду с этим, большое внимание в курсе уделено проблемам современной генетики. Рассматриваются вопросы тонкого строения генов, молекулярные механизмы наследственности и изменчивости генетического материала, мутации (генные, хромосомные и геномные) и механизмы их возникновения. Кроме того, курс включает такие разделы генетики, как генетику популяций, генетику поведения, задачи и возможности клеточной и генной инженерии.
Введение
Предмет генетики. Понятие о наследственности и изменчивости. Место генетики среди биологических наук. Истоки генетики. Понятия: ген, генотип и фенотип. Фенотипическая и генотипическая изменчивость, мутации. Основные этапы развития генетики. Роль отечественных ученых в развитии генетики и селекции (Н.И. Вавилов, А.С. Серебровский, Н.К. Кольцов, Ю.А. Филипченко, С.С. Четвериков и др.). Значение генетики для решения задач селекции, медицины, биотехнологии, экологии.
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
Генетика человека (Н.А. Топорнина, Н.С. Стволинская, В.А. Шевченко, А.В. Рубанович)
Методы изучения генетики человека
Организация генетического материала
Контрольные вопросы
1.Предмет генетики. Место генетики среди биологических наук. История генетики.
2.Понятие о наследственности и изменчивости, генотипе, фенотипе, гене.
3.Роль отечественных ученых в развитии генетики и селекции (Н.И. Вавилов, А.С. Серебровский, Н.К. Кольцов, С.С. Четвериков, Ю.А. Филипченко).
4.Доказательства роли ядра и хромосом в явлениях наследственности.
5.Деление клетки и воспроизведение. Типы делений.
6.Митотический цикл и фазы митоза.
7.Мейоз и образование гамет.
8.Генетическая роль митоза и мейоза.
9. Кариотип. Специфичность морфологии и числа хромосом.
10.Доказательство генетической роли нуклеиновых кислот.
11.Структура ДНК и РНК.
12.Функции нуклеиновых кислот в реализации генетической информации.
13.Свойства генетического кода.
14.Строение хромосом.
15.Основные закономерности наследования. Цели и принципы генетического анализа.
16.Методы генетического анализа.
17.Закономерности наследования при моногибридном скрещивании.
18.Закономерности наследования в ди- и полигибридном скрещиваниях.
19.Неаллельные взаимодействия: комплементарность.
20.Неаллельные взаимодействия: эпистаз.
21.Неаллельные взаимодействия: полимерия.
22.Особенности наследования количественных признаков.
23.Плейотропное действие генов.
24.Наследование признаков, сцепленных с полом.
25.Балансовая теория определения пола. Определение пола.
26.Кроссинговер. Доказательство происхождения кроссинговера на стадии четырех нитей.
27.Основные положения хромосомной теории Моргана.
28.0Закономерности нехромосомного наследования.
29.Понятие о наследственной и ненаследственной изменчивости.
30.Комбинативная изменчивость. Роль в эволюции и селекции.
31.Геномные изменения.
32.Хромосомные перестройки.
33.Классификация генных мутаций.
34.Методы учета мутаций.
35.Роль мобильных генетических элементов в возникновении генных мутаций и хромосомных перестроек.
36.Спонтанный и индуцированный мутационный процесс.
37.Мутагены окружающей среды.
38.Механизмы репарации повреждений ДНК.
39.Механизмы репликации ДНК.
40.Молекулярные механизмы регуляции действия генов.
41.Транскрипция у прокариот и эукариот.
42.Оперонные системы регуляции.
43.Канцерогены: механизмы действия.
44.История представлений о строении и функции гена.
45.Работы Бензера по исследованию структуры гена.
46.Интрон-экзонная организация генов эукариот. Сплайсинг.
47.Генетическая инженерия. Понятие о векторе.
48.Понятие о виде, популяции. Популяционная генетика.
49.Формула Гарди Вайнберга. Частоты генов и генотипов.
50.Факторы динамики генетической структуры популяций.
51.Предмет и методы селекции.
52.Значение наследственной изменчивости для селекции и эволюции. Работы Н.И. Вавилова.
53.Отдаленная гибридизация. Работы И.В. Мичурина, Г.Д. Карпеченко и т.д.
54.Методы изучения генетики человека.
55.Врожденные и наследственные болезни человека.
56.Формы естественного отбора. Роль генетических факторов в эволюции.
57.Роль генетических и социальных факторов в эволюции человека.
Раздел 3. Основные этапы развития генетики
Год | ОТКРЫТИЕ | АВТОРЫ |
Публикация книги «Происхождение видов» | Ч. Дарвин | |
Открытие законов наследственности. Опубликование работы «Опыты над растительными гибридами» | Г. Мендель | |
Открытие нуклеиновой кислоты | Ф. Мишер | |
11870 11879- 1882 | Описание митоза — у растений — v животных | Е. Страсбургер В. Флеминг |
'1875 1883-1884 | Открытие слияния пронуклеусов при оплодотворении — у животных — у растений | Э. ван Бенеден О. Гертвиг Н. Н. Горожанкин Е. Страсбургер |
Ядерная теория наследственности | Б. Страсбургер, В. Ру, О. Гертвинг | |
Введение термина «хромосома» | В. Вальдейер | |
Установление постоянства хромосомных наборов | К. Рабль | |
1882 1888 | Открытие мейоза: — у животных — у растений | В. Флеминг Е. Страсбургер |
Переоткрытие законов Г Менделя | К. Корренс, Э. Чермак, Г. де Фриз | |
Мутационная теория | Г. де Фриз | |
Доказательство того, что хромосомы в диплоидной клетке парные | Т. Бовери, В. Сэттон | |
Введение термина «генетика» | В. Бэтсон | |
Сформулирован закон Харди-Вайн-берга | Г. Харди, В. Вайнберг | |
Введение термина «ген» | В. Иоганнсен | | |
Установление сцепленного с полом наследования (Ноб премия в 1933 г ) | Т. Морган | |
1911-1916 | Теория сцепления | Т. Морган, К. Бриджес, А. Стертевант, Г. Меллер |
Закон гомологических рядов | Н.И. Вавилов | |
Теория индуцированного мутагенеза | Г. А. Надсон, Г. С. Филиппов, Г. Меллер, Дж. Стадлер | |
Открытие мутагенного эффекта рентгеновских лучей (Ноб. премия 1946 г. ) | Г. Меллер | |
Открытие трансформации у пневмококков | Ф. Гриффит | |
Установление делимости гена у дрозофилы | А. С. Серебровский | |
Открытие связи между генетической рекомбинацией и изменением признаков у кукурузы и дрозофилы | X. Крейтон, Б. Мак-Клинток, К. Штерн | |
Создание концепции один ген — один фермент (Ноб. премия 1958 г.) | Дж.Бидл, Э.Татум | |
Доказательство роли ДНК в передаче наследственной информации при трансформации | О. Эйвери, К. Мак-Леод, М. Мак-Карти | |
Открытие конъюгации у бактерий (Ноб. премия 1958 г.) | Дж. Ледерберг, Э. Татум | |
Открытие «прыгающих генов» (транспо-зонов) у кукурузы (Ноб. премия 1983 г.) | Б. Мак-Клинток | |
Доказательство роли ДНК в передаче наследственной информации у фага Т2 (Ноб. премия 1969 г.) | А. Херши, М. Чейз | |
Открытие трансдукции у бактерий | Н. Циндер, Дж. Ледерберг | |
Открытие двойной спирали ДНК (Ноб. премия 1962 г.) | Дж. Уотсон, Ф. Крик | |
1955-1961 | Исследование тонкой структуры гена на бактериофаге Т4. | С. Бензер |
Установление числа хромосом у человека | А. Левин | |
Определение роли РНК в передаче наследственной информации у вируса табачной мозаики | Р. Френкель-Конрат, Р. Вильяме | |
Открытие полуконсервативного типа репликации ДНК | М. Мезельсон, Ф. Сталь | |
Открытие фермента ДНК-полимера-зы (Ноб. премия 1959 г. совместно с С.Очоа) | А. Корнберг | |
Открытие фермента РНК-полимера-зы у E.coli (Ноб. премия 1959 г. совместно с А.Корнбергом) | С. Очоа | |
Создание модели оперона (Ноб. премия 1965 г. совместно с А. Львовым) | Ф. Жакоб, Ж. Моно | |
Расшифровка нуклеотидной последовательности дрожжевой тРНК (Ноб. премия 1968 г. совместно с М. Ниренбергом и Г. Кораной) | Р. Холли | |
Расшифровка генетического кода (Ноб. премия 1968 г.) | М. Ниренберг, Г. Корана | |
Открытие ферментов рестрикции (Ноб. премия 1978 г.) | Д. Натане, Г. Смит, В. Арбер | |
Открытие обратной транскриптазы (Ноб. премия 1975 г.) | Д. Балтимор | |
Получение первых рекомбинантных ДНК in vitro (Ноб. премия 1980 г. совместно с М. Гилбертом и Ф. Сэнгером) | П. Берг | |
Осуществление клонирования гена в плазмидной ДНК | Г. Боер, С. Кохен | |
Открытие протоонкогенов и онкогенов (Ноб. премия 1989 г.) | Дж. Бишоп, Г. Вармус | |
Разработка метода секвенирования ДНК (Ноб. премия 1980 г. совместно с П. Бергом) | А. Максам, В. Гилберт, Ф. Сэнгер | |
Открытие нитронов | Р. Бретнах, П. Шамбон | |
Демонстрация сплайсинга аденовирусных РНК | Одновременно в трех лабораториях | |
Открытие ферментативной функции РНК (Ноб. премия 1989 г.) | Т. Цех, С. Альтман | |
Начало осуществления проекта геном человека | Руководитель Дж. Уотсон | |
Клонирование гена цистофиброза человека | Л. Toy ли, Ф. Коллинз, Лж- Риодан | |
Разработка методов генотерапии для лечения наследственных заболеваний | В. Андерсон и др. | |
Идентификация гена синдрома Гентингтона | Группа исследователей | |
Расшифровка геномов бактерий Наеmophilus influenzae и Mycoplasma hеnitalium. | К. Вентер, Г. Смит |
Список литературы
Основная
1. Айала Ф., Дж. Кайгер. Современная генетика. В 3 т. М.: Мир, 1987.
2. Албертс Б., Брей Д, Льюис Дж., Рэфф М, Роберте К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки: В 3 т. М.: Мир, 1994.
3. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях. М.:Наука, 1989.
4. Баев А.А. Программа "Геном человека", ее возникновение, содержание и развитие. Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. Геном человека. — 1990.
5. Бочков Н.П. Клиническая генетика. М.: Медицина, 1997, 2004
6. Бочков Н.П., Захаров А.Ф., Иванов В.И. Медицинская генетика. М.: Медицина, 1984.
7. Бочков Н.П., Чеботарев А.Н. Наследственность человека и мутагены внешней среды. М.: Медицина 1989.
8. Дубинин Н.П. Некоторые проблемы современной генетики. М.: Наука, 1994.
9. Захаров А.Ф. Хромосомы человека (Проблемы линейной организации). М.: Медицина, 1977.
10. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. — М.: Высшая школа, 1989.
11. Козлов СИ. и др. Наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование. Л., 1987.
12. Ли Ч. Введение в популяционную генетику. М.: Мир, 1978.
13. Льюин Б. Гены. М.: Мир, 1987.
14. Макконки Э. Геном человека. М. Техносфера. 2008
15. Мак-Кьюсик В.А. Генетика человека. М.:Мир. 1967.
16. Наследственность человека и окружающая среда. — М.: Наука, 1992.
17. Орехова В.А., Лашковская ТА., Шейбак М.П. Медицинская генетика. Минск: Вышэйшая школа, 1998.
18. Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье человека. Центр экологической политики России. Москва, 1996.
19. Приходчепко Н.Н, Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов-на-Дону: Феникс, 1997.
20. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека: В 3 т. М.: Мир, 1989, 1990.
21. Хесин Р.Б. Непостоянство генома. М.: Наука, 1984.
22. Шевченко В А Померанцева М.Д. Генетические последствия действия ионизирующих излучений. М.: Наука, 1985.
23. Штерн К. Основы генетики человека. М.: Мир, 1987.
24. Эфроимсон В.П. Введение в медицинскую генетику. Изд. 2-е, М.: Медицина, 1968.
Дополнительная
1. Докинэ Р. Эгоистический ген М.: Мир. 1993 316 с.
7. Смирнов В.Г. Цитогенетика: Учеб.пособие. М.: Высш.шк., 1991.
– Конец работы –
Используемые теги: Тема, ХРОМОСОМНАЯ, Теория0.052
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Тема ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов