Методы исследования в популяциционной генетике.

Селекция – наука о выведении новых и улучшении уже существующих сортов растений и пород животных.

Первые селекционеры:Мичурин, Лютер Бербанк, Нильсон, Луи Вильморен.

Закон гомологических рядов Н. И. Вавилова (1920)

Виды и роды генетически близкие отличаются сходными рядами наследственной изменчивости, с такой правильностью, что зная ряд форм в пределах одного вида можно предвидеть нахождение параллельных форм у др. видов и родов.

1)Внутривидовая гиб-ция.Гибридизация – скрещивание 2-х и более родов.

Гибрид – новая форма , полученная в результате гибридизации.

2)Спонтнная гиб-я – гибр-ция искусственным путем.

В основе гибр-ции лежат:

1) рекомбинация (при скрещивании двух форм F1 остистые растения, cледовательно род формы несли рецессивный образования осей.)2) трансгрессия ( возникает, когда и муж.Ижен.Формы несут одновременно и дом. И рец. Аллели, контролирющие развитие какого-либо признака.

3)Скрещивание: простое (участвуют 2 родственные формы) и сложное (более 2х род. форм)

1)полиплоидия – увеличение кратного набора хромосом в клетках одного организма ( получают центрифугированием, воздействием алканов, колхицин).Различают:автополиплоиды- увеличение набора одного генома, морфологически сходна с родительской формой; аллополиплоиды- суммированный наборы разных геномов (геном – комплексгенов, содержащихся в полиплоидном наборе хромосом).Занимает промежуточное положение.

Увеличиваются размеры, повышается содержание ценных веществ, но снижается плодовитость.

Имбридинг – близкород-ое скрещивание, у раст – инсухт.В результате принудительного самоопыления – инсухт линий. В результате долголетнего имбритинга - имбридная депрессия ( снижение продуктивности, размеров)И позволяет создавать инсухтные линии, которые в следствие скрещивания должны дать гетерозис.

Самоопыляющиеся- пшеница, рис, ячмень, овес, горох, фасоль, томат, просо.

Перекрестноопыляющиеся – рожь, кукуруза, плодовые, сах.свекла, гречиха.

Моногаплоидия- гапл-ые раст-я с половинным по сравнению с исх-м числом хром-м, исп-ся как исходный материал для получения полиплоидных форм

Отбор – процесс воспроизведения генов в популяции.

А) индивидуальный – оценка потомства отдельных растений в ряду поколения

Б) массовый – отбирается место сходных по комплексу признаков

Массовый :

- однократный,( проводят отбор единожды )

- многократный ( ежегодно)

- негативный (когда из популяции отбираются худшие)

- непрерывный.

Индивидуальный :

- однократный (единожды)

-многократный (дополнительный)

Гетерозис – повышение урожайности, жизнеспособности. У животных наз-ся гибридной силой , F1 –мощное развитие , но потом затухает .

Аутбридинг – неродственное скрещивание . используют для получения более продуктов у растений и животных. Они превосходят родственные формы.

Селекция имеет большое народно-хояйственное значение ( пшеница, подсолнчник, сах. свекла).

10. Особенности строения и функционирования генов у про- и эукариот. Процессинг РНК.

Ген участок молекул ДНК, который содержит определенную функцию организма. В 80-е гг 20 века выявили наличие закономерностей и различий в функционировании генов .

Определение гена, кот-е б. дано как дома фактически удовлетворяло лишь прокар-ий организм. Именно у них ген – участок ДНК с непрерывной последовательностью нуклеотидов.Промотер – последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК- полимеразой. Терминатор – особая последовательность нуклеотидов ДНК , узнааемая РНК-полимеразой, как финал транскрипции.Цистрон – последовательность нуклеотидов ДНК.Оператор – последовательность нуклеотидов, которая узнаётся белком-репрессором и несет диспетчерскую функцию.

Уэукариот.ген имеет мозаичное строение сост. из, несущих информацию- экзонов и интронов.

Процессинг – в связи с мозаичностью прокариот этап созревания (процессинга) м-РНК.

Основа процессинга – сплайсинг, вырезание интронных участков.

При сплайсинг гегетероядерная РНК находится в др. ( в малых ядерных рибонуклеотидов). Несмотря на то, что их множество , лишь некоторые участвуют в сплайсинге. Малые ядрные мембраны – компоненты случайного молекулярного - сплайсосомы.

Участки, соответствующие экзонным лишь в 1 мол. И образует моноцистронная РНК.

Важные комоненты процессинга: 1)сплайсинг2)копирование3)полиаденилирование

у высших организмов выражение генов осложнено присутствием интронов.

Процессинг РНК у бактерий: общие сведения

мРНК прокариот обычно являются полицистронными , т.е. включают в себя последовательности нуклеотидов нескольких генов одного оперона .мРНК бактерий при выполнении функций матричных РНК в трансляции не требуют разбиения на последовательности отдельных генов и могут транслироваться непосредственно рибосомами с образованием функционально активных белков. Исключением из правила являются полицистронные ранние мРНК нечетных T-бактериофагов Т3 и Т7, которые после транскрипции in vivo расщепляются до моноцистронных под действием РНКазы III ,

специфически гидролизующей двухцепочечные РНК. Участие этого фермента в процессинге указывает на наличие характерной вторичной структуры РНК на границах транскриптов отдельных генов вышеупомянутых бактериофагов, что и было обнаружено после определения их первичной структуры.

РНКаза III участвует также в процессинге предшественников рРНК у E.coli, поскольку 5S, 16S и 23S рРНК исходно синтезируются в составе общего первичного транскрипта. При этом в спейсерных участках 30S предшественников между последовательностями 16S и 23S рРНК расположены тРНК. Кроме того, у бактерий обнаружены транскрипты генов тРНК, содержащие до шести тРНК в составе одного предшественника. В процессинге предшественников тРНК у бактерий ключевую роль играет РНКаза P , для проявления нуклеазной активности которой требуется небольшая РНК, ассоциированная с полипептидной цепью. Именно ей присуща собственная эндонуклеазная активность, что характерно и для других рибозимов .

Таким образом, зрелые молекулы рРНК и тРНК образуются в клетках как прокариот, так и эукариот в результате серии эндо- и экзонуклеазных воздействий на их предшественники. Основной посттранскрипционной модификацией является полиаденилирование их 3'-концевых последовательностей.

11.Мейоз, его биологическое значение. Гаметогенез у растений, животных и человека.Мейоз — это два следующих друг за другом деления клетки, которые лежат в основе образования гамет, содержащих один набор (n) хромосом, в отличие от соматических клеток, имеющих два набора (2 n) хромосом.

Два деления мейоза условно называют мейоз I и мейоз II. В каждом делении мейоза, как и в митозе, различают профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Репликация хромосом осуществляется в периоде S-интерфазы, предшествующей мейозу I. На этой стадии делящиеся клетки еще не детерминированы к мейозу и могут вновь делиться митотически.

Профазу I— сложно под­разделяют на 5 этапов: лептотену, зиготену, пахитену, диплотену и диакинез.(Уиниуортером (1900)

1)Лептотена На этой стадии появляются тонкие перекрученные нити хромосом. 2)Зиготена знаменуется конъюгацией сначала отдельных участков гомологичных хромосом, которая завершается по всей их длине к концу зиготены. 3)Пахитена (стадия толстых нитей)- хромосомы сост. Из 2-ух хроматид.4)В диплотене наиболее четко видна структура бивалентов и составляющие каждый из них четыре хроматиды. На этой ста­дии начинается отталкивание гомологов и становятся различимы­ми фигуры, напоминающие греческую букву X, так называемые хиазмы, которые свидетельствуют об обмене в биваленте гомоло­гичными участками хромосом. В диплотене заметна большая спи-рализация хромосом, чем на стадии пахитены.

У животных в ядрах созревающих ооцитов на этой стадии наблюдаются характерные образования — хромосомы с отходя­щими от них боковыми петлями. .Это хромосомы типа ламповых щеток

На данной стадии созревания ооцита вырабатываются продукты активности хромосом «про запас». Это необходимо в связи с тем, что после­дующее развитие оплодотворенного яйца происходит за счет цитоплазмы матери. Гены, внесенные сперматозоидом при опло­дотворении, часто не функционируют до стадии гаструлы.

В диакинезе спирализация усиливается, уменьшается чис­ло хиазм, биваленты располагаются по периферии ядра.

Метафаза I. Разрушается ядерная мембрана и профаза сменя­ется метафазой. Исчезают ядрышки. Биваленты располагаются в экваториальной плоскости клетки, образуя метафазную плас­тинку. Хромосомы при этом сильно спирализованы — утолщены и укорочены. Спирализация хромосом продолжается вплоть до анафазы I, когда хромосомы максимально спирализованы.

В анафазе Iхромосомы расходятся к противоположным по­люсам. Центромеры разных бивалентов двигаются не­зависимо друг от друга. Происходит редукция центромер.Телофаза характеризуется образованием ядерной мембраны и восстановлением структуры ядра.

После непродолжительной интерфазы,на­блюдается второе деление мейоза. От обычной интерфазы интер-кинез отличается тем, что в нем хромосомы не удваиваются.В профазе IIхромосомы становятся хорошо различимыми. При этом они часто выявляются в виде фигуры креста, потому что сестринские хроматиды, отталкиваясь друг от друга, удержи­ваются не поделившейся еще центромерой.

Метафаза IIосущ. по митотическому типу. Морфоло­гическое отличие хромосом от митотических на этой стадии — их большая сте­пень спирализации.В анафазе IIпроисходит расхождение удвоенных центромер, в результате чего дочерние хроматиды расходятся к разным полюсам.

В телофазе II образуются четыре гаплоидных ядра.

Биологич. знач-е мейоза:1)каждая половая клетка получает 1n набор хромосом.2)В процессах конъюгации и кроссинговера создаются новые комбинации генов,путем сочетания разных материеских и отцовских хромосом.3) Свободный порядок хромосом на стадиях метафазы и анафазы I-го митотич. деления- доказывают 3-ий з-н Менделя.

Гаметогенез (у жив-ых) В семенниках сперматогонии после периода роста превращаются в сперматоциты I порядка, которые претерпевают I деление мейоза и в результате образуются сперматоциты II порядка.В них проходит_П_деление мейоза и возникают сперматиды. Так,каждый диплоидный сперматоцит дает 4 гаплоидные-клетки. Далее сперматиды в результате процесса спермиогенеза превра­щаются в сперматозоиды. Развитие яйцекл.происхо­дит в яичниках..Как яйцектетки,так сперматозоиды ,претерпе­вают два деления мейоза. Существенным различием при этом яв­ляется то, что ооцыты I порядка, в которые превращаются оогонии в результате более продолжительного роста, образуют при I деле­нии мейоза две гаплоидные_клетки с неодинаковым количеством цитоплазмы: одну крупную клетку ооцит II порядка и полярное тельце.При II делении каждый ооцит II обр-ет одну оотиду и 2-ое поляр.тельце,Т.о,в рез-те мейоза,ооцит I образует 4 оотиды,но только1 из них превр. В яйцекл-ку.

-У Раст-ий: образующиеся в рез-те мейоза гаплоидные Кл-ки- микроспоры и мегаспоры,дают начало мужскому и жен. Гаметофитам,к-ые гаплоидны.А они формир-ют муж. полов. кл-ки- спермии и жен.- яйцеклетки.

Генетика

1. Основные положения хромосомной теории наследственности. Сцепление генов и кроссинговер. Генетические и цитологические доказательства кроссинговера. Генетические карты и принципы их построения.

2. Современные представления о гене. Доказательства генетической роли ДНК. Структура ДНК и механизмы репликации.

3. Генетика пола. Хромосомный и балансовый механизм определения пола у животных и человека. Генетика человека. Методы изучения генетики человека.

4. Закономерности наследования признаков при взаимодействии генов. Аллельные и неаллельные взаимодействия.

5. Изменчивость. Типы изменчивости. Их закономерности. Мутационная теория Де Фриза. Классификация мутаций на основе изменения генотипа и их краткая характеристика.

6. Генетика как наука. Основные понятия, законы и методы генетики. Менделизм.

7. Основы генетики популяций. Факторы генетической динамики популяций. Элементарное эволюционное явление, элементарные эволюционные факторы. Закон Харди Вайнберга.

8. Механизмы реализации наследственной информации. Свойства генетического кода. Транскрипция и трансляция. Регуляция транскрипций и трансляций в онтогенезе. Обратная транскрипция.

9. Селекция как наука и ее генетические основы. Методы селекции. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Успехи и проблемы современной селекции.

10. Особенности строения и функционирования генов у про- и эукариот. Процессинг РНК.

11. Мейоз, его биологическое значение. Гаметогенез у растений, животных и человека.