Предмет и методы генетики
Предмет и методы генетики.
1. Гибридологический метод (открытый Менделем). Основные черты метода:
а). Мендель учитывал не весь многообразный комплекс признаков у родителей и их… б) Менделем был проведен точный количественный учет наследования каждого признака в ряду последующих поколений. .
Наследственность, изменчивость и отбор — основа эволюции. Благодаря им возникло огромное разнообразие живых существ на Земле. Мутации поставляют… 1) хранения генетической информации (где и каким образом закодирована… 2) передачи генетической информации от клетки к клетке, от поколения к поколению;
Мутационная изменчивость. Мутация — стойкое изменение в структуре ДНК и кариотипе. Мутационный процесс — первоисточник наследственной изменчивости.… Мутации — один из главный факторов эволюции и создания новых пород животных и… Комбинативная (комбинационная) изменчивость. Это наследственная изменчивость, возникающая в потомстве в результате…
Виды наследственности.
Клетка как генетическая система.
Организм животных состоит из миллиардов клеток, и все они ведут начало от двух половых клеток (гамет) — отцовского спер-мия и материнской… Анализ генетических структур клеток, их количественной и качественной…
Детальное изучение ядра под электронным микроскопом показало, что хроматин состоит из очень тонких нитей, получивших название хромосом. Именно в… В ядрах клеток обнаруживаются округлые тельца, называемые ядрышками.…
Концевые участки хромосом имеют особую структуру и называются теломерами. Теломерные районы обладают определенной полярностью, препятствующей их… На Парижской конференции по стандартизации кариотипов вместо морфологических… Наряду с расположением центромеры, наличием вторичной перетяжки и спутника важное значение для определения отдельных…
В соматических клетках хромосомы парные, а набор хромосом в них диплоидный (2л). Пары одинаковых по форме и величине хромосом называют… При анализе наборов хромосом в клетках разных видов были выявлены различия по… Для анализа хромосом важное значение имеет микрофотографирование. Оно позволяет детально изучить морфологию,…
Фенотип каждого организма формируется под влиянием генотипа и условий среды. Генотип определяет норму реакции организма — границы изменчивости… Иногда под воздействием определенных факторов могут изменяться и устойчивые… Среда особенно влияет на развитие хозяйственно полезных признаков сельскохозяйственных животных. Неблагоприятные…
Митоз.
В основе роста и дифференцировки органов и тканей животных лежит размножение клеток, смена одного клеточного поколения на другое. Клетки тела, или соматические клетки," разных поколении содержат одинаковое количество генетического материала, что обеспечивается особым механизмом деления, получившим название митоз. В процессе митоза выделяют две основные стадии — интерфазу и собственно митоз.
Интерфаза предшествует митозу. В ней выделяют три периода: 1) пресинтетический (Gi); 2) синтетический (S) и 3) постсинтетический (G2). В Gi-периоде в клетке происходит накопление белка, РНК и других продуктов, необходимых для образования клеточных структур и последующего деления. В течение S-периода синтезируется ДНК и происходит ауторепродукция (самоудвоение) хромосом, что приводит к возникновению второй хроматиды. В (Зг-пе-риоде продолжается синтез ДНК и белков, накапливается энергия.
Время прохождения клетками разных периодов интерфазы неодинаково. Так, по данным Л. В. Трофимовой, клетки костного мозга кур проходят периоды Gi, S, G2 и митоза соответственно за 6, 7, 8 и 23 ч. ДНК в хромосомах также синтезируется с разной скоростью. Например, у коров наибольшей скоростью репликации характеризуется 14-я хромосома. Задержка в репликации (синтезе) ДНК на отдельных хромосомах может быть причиной возникновения патологии у животных.
Вслед за интерфазой начинается деление клетки — митоз. Выделяют четыре стадии митоза: профазу, метафазу, анафазу, тело-фазу. При изучении митоза основное внимание уделяется поведению хромосом. В профазе хромосомы представляют собой клубок длинных тонких хроматиновых нитей. К концу этой фазы митоза длина их уменьшается за счет спирализации примерно в 25 раз, наблюдается также разрушение ядрышка. Предполагают, что вещество ядрышка участвует в образовании веретена деления. Нити веретена прикрепляются к центриолям, которые в этот период уже разделились и находятся на противоположных полюсах клетки. Завершается профаза разрушением ядерной оболочки клетки.
В метафазе утолщенные спирализованные хромосомы перемещаются в экваториальную плоскость клетки. В этот момент они имеют характерную для каждой из них форму, удобную для цитогенетического анализа.
Началом анафазы считают момент разделения удвоенных хромосом на хроматиды, которые затем расходятся к противоположным полюсам клетки.
Во время телофазы сестринские хроматиды достигают противоположных полюсов и деспирализуются. Так формируются два дочерних ядра. Наряду с делением материнского ядра происходит деление цитоплазмы, образование оболочек клеток. Таким образом, в процессе митоза из одной материнской клетки возникают две дочерние, содержащие такой же набор хромосом, как и у исходной клетки (рис. 5). Основное биологическое значение митоза состоит в точном распределении хромосом между двумя дочерними клетками; тем самым сохраняются преемственность хромосомного набора в ряду клеточных поколений и полноценность генетической информации каждой клетки, что необходимо для осуществления общих и специфических функций живого организма.
Патология митоза.При делении соматических клеток могут возникать различные нарушения, связанные с повреждением хромосом, митотического аппарата, цитоплазмы. К числу этих нарушений относятся задержка митоза в профазе, нарушения спирализации и деспирализации хромосом, раннее разделение хроматид, фрагментация и пульверизация хромосом, задержка митоза в метафазе и др. Эти нарушения возникают под действием отдельных химических веществ, радиации, вирусных инфекций. Так, при заражении свиней вирусом чумы наблюдали пульверизацию и фрагментацию (множественные разрывы) хромосом.
Мейоз.
Гаметогенез. Оогенез.
Наиболее ответственный момент с точки зрения генетики при образовании половых клеток — мейоз — процесс редукционного и эквационного деления ооцитов…
Непосредственно перед мейозом клетки половых желез находятся в интерфазе.
(анэуплоидия) гаплойдному набору: 3н - триплоид 4н тетраплоид. Причина возникновения -
удвоение хромосом без последующего деления клетки либове-расхоэкдение хромосом…
Отличительная особенность мейоза у самок — образование в первом и втором мейотических делениях так называемых полярных телец, которые впоследствии… Оплодотворение наступает после слияния гаплоидных сперматозоида и яйцеклетки… Морфологические и функциональные различия хромосомных наборов — основные причины эмбриональной смертности после…
Поталогии митоза.
Могут возникать нарушения связанные с повреждением хромосом, митотического аппарата, цитоплазмы. Задержка митоза в профазе, нарушение спирализации и деспирализации хромосом, ранее разделение хроматид, задержка в метафазе. Эти нарушения возникают под действием отдельных хим. Вещест, радиации, вирусных инфекций. Так, при заражении свиней вирусом чумы наблюдали пульверизацию и фрагментацию хромосом.
хромосом отцовского, половина — материнского происхождения. В зиготе заложены новые комбинации генов.
Моно ди и полигибридное скрешивание
Сущность законов единообразия и расщепления
Экспериментальный метод и законы наследования Менделя
Множественный аллелизм.
1) для скрещивания выбирают родительские формы, четко
различающиеся по одной, двум или трем парам контрастных,
альтернативных признаков. Например, у одного растения окрас-ка семядолей зрелых семян желтая, у другого — зеленая,…
Признак, проявившийся у потомков (гибридов) первого поко-ления, Мендель назвал доминантным и наследственный задаток (ген) этого признака обозначил… После того как было установлено, что круглая форма доминантна, а морщинистая…
На основании того, что рецессивный признак скрыт у гибридов в Fi и вновь появляется в F2 (выщепляется у потомков гибридов), Мендель делает вывод,… Из первого опыта нам известно, что гибриды Fi по фенотипу имеют круглую форму,… так как давали расщепление по фенотипу 3:1. Было выяснено, что в основе соотношения доминантных и рецессивных…
Правило частоты гамет и его знаечние
Виды доминирования
Анализирующее скрещивание
При скрещивании растений Fj (Аа) с формой, гомозиготной по доминантному признаку (АА), все потомство по фенотипу получилось однотипным. В этом… При скрещивании гибридов Fi (Аа) с родительской формой с рецессивным признаком… Скрещивание с рецессивной родительской формой (аа) получило название анализирующего. Анализирующее скрещивание широко…
фенотипов.
Мендель установил, что расщепление по фенотипу при три-гибридном скрещивании… Огромной заслугой Менделя является то, что в процессе своей работы он не только установил закономерности наследова-ния…
Явление плейотропии объясняется тем, что гены плейотроп-ного действия контролируют синтез ферментов, которые участвуют в многочисленных обменных… На основании рассмотренного действия генов-модификаторов, взаимодействия…
Виды взаимодействия неаллельных генов.
Эпистаз
Новообразование.Новообразованием называется такой тип взаимодействия генов, когда при их сочетании в одном организме развивается совершенно новая… Комплементарноевзаимодействие генов.В том случае, когда признак образуется при… Комплементарным взаимодействием генов обусловлен, очевидно, особый тип паралича задних конечностей у помесных собак,…
Изучение врожденных аномалий показало, что при разных летальных генах гибель особей бывает различной и может происходить на разных стадиях… По классификации, предложенной Розенбауэром (1969), гены, вызывающие гибель… Летальные гены могут быть доминантными и рецессивными. В числе первых летальных факторов был открыт аллель,…
Генетический анализ полного сцепления.
Сцепленное наследование признаков
Особенности наследования признаком при неполном и полном сцелении
Сцепленное наследование открыли в 1906 г. английские генетики У. Бэтсон и Р. Пеннет при изучении наследования признаков у душистого горошка, но… Изучая наследование разных пар признаков при дигибридном и полигибридном… Сцепление генов — это совместное наследование генов, расположенных в одной и той же хромосоме. Количество групп…
При спермиогенезе в период мейоза гомологичные хромосомы расходятся в разные половые клетки. Образуется только два сорта гамет: один с хромосомой,…
Вернемся к рисунку 14. У самки Fi, гетерозиготной по обеим парам признаков, в одной из гомологичных хромосом расположены гены Ъ и V, в другой —… Две другие хроматиды из пары гомологичных хромосом не участвуют в перекресте и… Если, например, общее число потомков 900, а новых кроссоверных форм 180, то частота перекреста будет составлять 20 %.…
Хромосомная теория наследственности.
Генетическое док-во кроссинговера.
Кроссинговер.
У гетерозиготных особей наблюдаются отклонения в проявлении нормальных "признаков. Явление соматического кроссинговера было предсказано А. С.… Кроссинговер иногда происходит и на стадии размножения при образовании половых… Частота митотического кроссинговера ниже мейотического, однако его также можно использовать для генетического…
На основании анализа частоты кроссинговера между генами к настоящему времени для многих видов животных и растений построены карты хромосом. Картой… Кестл провел опыт анализирующего тригибридного скрещива- ния кроликов с… сплошная окраска — С, гималайская окраска — с*1;
Типы определения пола
Кариотипы мужского и женского пола у разных видов животных.
В ходе эволюции у большинства раздельнополых организмов сформировался механизм детерминации пола, обеспечивающий образование равного количества… 1) эпигамный, когда пол особи определяется в процессе онтогенеза.… 2) прогонный, когда пол будущего дочернего организма определяется в ходе гаметогенеза у родителей особи;
Опыты п регулированию соотношению пролов
Наследование признаков огран. Полом
Партеногенез. Это развитие организма без оплодотворения. Получение особей одного пола может быть достигнуто при развитии эмбрионов из отцовских… В другом варианте экспериментов неоплодотворенные и еще не прошедшие…
Наследование признаков сцепленных с полом
Наследование признако
Практическое использование наследования признаков
Практическое использование сцепленного с полом наследования признаков.В птицеводстве оказалась полезной рецессивная, сцепленная с Х-хромосомой… В шелководстве получил распространение метод использования сцепленных с полом… Наследственные аномалии животных, сцепленные с полом.У
Белки — структурная основа всех клеток, органов и тканей организма. В сочетании с другими веществами они участвуют в формировании различного рода… Многочисленными исследованиями установлено, что белки различаются как у… окситоцин: цистеил — тирозил — изолейцил — глутамил — ас-парагил — цистеил — пролил — лейцил — глицин;
Виды ДНК и РНК
Комплементарность
Строение ДНК
Пиримидиновые основания Цитозин, тимин Цитозин, урацил
Углеводный компонент Дезоксирибоза Рибоза
Обе нуклеиновые кислоты включают остатки фосфорной кислоты. Различие заключается в том, что в состав РНК входит…
Информационная РНК (иРНК) впервые была обнаружена в 1957 г. Роль ее в том, что она считывает наследственную информацию с участка ДНК (гена) и в… Существует большое разнообразие иРНК как в отношении состава, так и величины… Транспортная РНК. (тРНК) обладает относительно невысокой молекулярной массой порядка 24—29 тыс. Д и содержит в…
Дальнейшие исследования показали, что репликация бактериальных и других молекул ДНК начинается в определенной точке старта. В хромосомах эукариот… Репликация на материнской цепи, идущей от точки старта в направлении… Структура, способная к репликации (хромосома, плазмида, вирусный геном), называется репликоном.
Начало экспериментальному анализу природы генетического кода положили М. Ниренберг и Дж. Маттеи в 1961 г. Они создали простейшие синтетические… К расшифровке генетического кода активно подключился С. Очоа с сотр. В течение… В результате использования методов, разработанных Г. Кора-ной, М. Ниренбергом и П. Ледером, к 1966 г. были определены…
Синтез белка
Транскрипция
Трансляция
Роль рнк и в синтезе белка
Транскрипция заключается в том, что наследственная информация, записанная в ДНК (гене), точно транскрибируется (переписывается) в нуклеотидную… В 1977 г. было обнаружено, что у эукариот в последовательности нуклеотидов… При считывании информации с определенного участка ДНК (гена) сначала образуется транскрипт всей последовательности…
Перенос генетического материала из одной клетки в другие
Трансформация
Трансдукция
Конъюгация у бактерий.
Использование процесса конъюгации
В 1952 г. Хейс установил неравноценную роль родительских штаммов при конъюгации. Выяснилось, что один штамм является донором (мужским), другой —… Механизм переноса генетического материала при конъюгации из бактерии донора в… Половой фактор F обладает способностью включаться в геном бактерии и тогда из цитоплазматической структуры…
Явление трансдукции установлено также у кишечной па- лочки и актиномицетов. Как правило, трансдуцируется один ген, реже два и очень редко три… Различают три вида трансдукции: общую, или неспецифическую, специфическую и… Установлено, что фрагмент хромосомы донора, перенесенный в клетку реципиента, не всегда включается в хромосому…
Изучение процессов рекомбинации у бактерий имеет важное значение для ветеринарного врача, так как ведет к пониманию причин высокой изменчивости…
Мутационная измечивость.
Виды мутации
Геномные мутации
Хромосомные мутации.
Генные мутации
Геномные мутации – изменения числа хромосом. Они могут быть вызваны нерасхождением хромосом при мейозе, что приводит к появлению у гает нового набора хромосом. Геномные мутанты могут быть представлены гаплоидами(в два раза меньше хромосом), анеуплоидами (с лишней или недостабщей хромосомой), полиплоидами (с кратным увелечением числа хромосом)
Мутациями называют стойкие изменения в структуре ДНК и кариотипе. Этот термин впервые предложил ботаник Гуго де Фриз для обозначения внезапно… Мутации у животных происходят постоянно с определенной частотой и скоростью.…
КЛАССИФИКАЦИЯ МУТАЦИЙ
Основные типы мутаций — изменения в числе или структуре хромосом — хромосомные мутации, в структуре ДНК —генные (точковые) мутации.
Хромосомные и генные мутации, как правило, вызывают у животных нарушения жизнеспособности, плодовитости, снижение устойчивости к болезням, продуктивности и другие вредные последствия. Это связано с тем, что они приводят к нарушению процессов деления клеток, нормального распределения хромосом между ними, изменяют ход синтеза белков, ферментов и т. д.
Числовые мутации кариотипа.Эта группа мутаций связана с изменением числа хромосом в кариотипе. Количественные изменения в хромосомном составе… Гетероплоидия обозначает общее изменение числа хромосом по отношению к… Об анеуплоидии говорят в тех случаях, когда число хромосом в клетке увеличено на одну (трисомия) или более (полисемия)…
Если ген мутирует в рецессивное состояние, то для мутантно-го аллеля чаще всего характерно уменьшение количества того же самого биохимического… Генные мутации могут представлять дефекты репликации, спирализации, репарации…
Структурные гены и гены регуляции
Регуляция действий генов
Оперон
I По теории Ф. Жакоба и Ж. Моно, гены, влияющие на синтез рсакого-то фермента или белка, расположены в молекуле ДНК Последовательно друг за другом в… Рассмотрим принципы функционирования оперона на примере регуляции синтеза… Активность структурных генов регулируется белком-репрессо-ром, который кодируется геном-регулятором. Репрессор…
Лизогения и лизогенное состояние клеток
этапе взаимодействия фага с бактерией происходит самосборка фаговых частиц, которая состоит в необратимом объединении фаговой ДНК и сформировавшейся… По характеру взаимодействия с клеткой бактерии бактериофаги делятся на… Профаг может сосуществовать с бактериальной клеткой длительное время, но при определенных условиях может отделиться…
Обмен генетической информацией у прокариот
Строение бактерий и вирусов
Понятие о профаге и лизогении у бактерий
Кроме нуклеоида в цитоплазме большинства бактерий содержатся так называемые внехромосомные факторы, получившие название плазмид. Плазмиды… При размножении клетки бактерии наиболее ответственным является процесс… К моменту завершения цикла репликации ДНК точки прикрепления дочерних ДНК отодвигаются благодаря активному росту…
Вирусы репродуцируются только внутри клетки какого-то организма и используют для этого ее ферментные системы и другие необходимые компоненты. Круг… К настоящему времени с генетической точки зрения лучше всего изучены вирусы,…
По характеру взаимодействия с клеткой бактерии бактериофаги делятся на вирулентные и умеренные. Вирулентные фаги всегда лизируют клетку бактерии.… Профаг может сосуществовать с бактериальной клеткой длительное время, но при…
С. Г. Куликова (1991) обнаружила трисомию по 19-й паре хромосом, которая ассоциировалась с прогнатией нижней челюсти у теленка (рис. 58).
Гаметы с трисомией, моносомией, нуллисомией и полисо-мией обычно вызывают…
Частота транслокаций при обследовании пород была неодинаковой и. составила у швицкой, айрширской пород — 12,8 %, у симментальской в Англии — 4,8, в… Транслокация 1/29 хромосом снижает плодовитость крупного рогатого скота, по… Коровы — носители транслокации 1/29 хромосом, по данным Густавссона, имеют более низкую молочную продуктивность,…
Гетероплоидия
Изменение числа хромосом , не кратное гаплоидному набору. В результате возникают особи с аномалным числом хромосом: моносомики (2н – 1), у которых не хватает одной хромосомы в какой либо паре, и полисомики, у которых одна из хромосом может быть повторена несколько раз (например, трисомики – 2н + 1 тетра – 2н + 2) У человека одна добавочная хромосома может вызвать болезнь Дауна. Недостаток ождной Х хромосомы у женщин приводит к потере признаков пола (моносомия)
Аномалии у крупного рогатого скота.Биологические особенности данного вида животных — малошюдие и относительная позднеспелость. Корова обычно… Второе место по частоте регистрации (14 %) занимала комплексная аномалия —… Особую роль в распространении генетических аномалий как у крупного рогатого скота, так и у животных других видов могут…
Типы наследственных аномалий
рецессивную.
Рассмотрим ход генетического анализа на конкретном примере. Так, в совхозе… Для селекционно-ветеринарной профилактики этого летального дефекта, а он проявлялся в сочетании с расщеплением нёба и…
1) прямое наследование по поколениям. Аномалия передается из поколения в поколение без пропусков;
2) каждый аномальный потомок обычно имеет аномалвного родителя;
3) от нормальных родителей потомки будут нормальными;
В этих случаях характерно то, что аномалия наблюдается преимущественно у особей мужского пола, являющихся родственными по материнской линии. Если… Что касается наследования доминантного гена, локализованного в Х-хромосоме,… аномальными потомки будут только в тех случаях, когда этот признак имеется у одного из родителей;
Полигенная модель наследования имеет следующие общие характеристики:
высокая частота в популяции;
существование клинических форм, образующих непрерывный ряд от скрытых субклинических до резко выраженных проявлений;
…
Понятие о популяции и чистой линии
Характеристика ген. Структуры популяции
81. Формула и закон Харди – Вайнберга
По Н. В. Тимофееву-Ресовскому, популяция — это совокупность особей данного вида, в течение длительного времени (большого числа поколений)… В животноводстве под популяцией понимают группу животных одного вида,… Каждая популяция характеризуется определенным генофондом, т. е. совокупностью аллелей, входящих в ее состав.
Пользуясь формулой Харди — Вайнберга, мы рассчитали частоту гетерозиготных носителей некоторых форм рецессивно обусловленных аномалий в стаде…
Генная инженерия
Генная инженерия решает следующие задачи:
1) получение генов путем их синтеза или выделения из клеток;
2) получение рекомбинантных молекул ДНК;
Практическое использование групп крови и полиморфных систем в животноводстве.
Контроль происхождения необходим и при испытании свиноматок по качеству потомства, осемененных смешанной спермой хряков (В. Н. Тихонов, 1967), для… Контроль достоверности происхождения животных возможен благодаря: 1)… В таблице 33 приведен пример уточнения отцовства в случае, когда корова в первый раз и повторно была осеменена спермой…
1) изучения причин и динамики генотипической изменчивости, составляющей основу эволюционной генетики;
2) уточнения происхождения отдельных животных;
3) описания межпородной и внутрипородной дифференциации, изучения филогенеза и аллелофонда пород, линий и семейств,…
Очевидно, что 'большая часть вредных мутаций отметается естественным отбором или элиминируется в процессе селекции. Это прежде всего доминантные… грузом популяции понимают совокупность вредных генных и хромосомных мутаций.… Частота летальных, полулетальных и субвитальных мутантных генов, передающихся из поколения в поколение в форме…
Особого внимания заслуживает опыт Пальмитера и сотр., в котором осуществлена пересадка мышам гена гормона роста крысы. В этом случае промотор… Успешные опыты с мышами способствовали проведению работ по получению… Наиболее трудной проблемой в опытах по переносу генов в ткани или организмы животных оказалась экспрессия внесенных…