Как составить генетическую карту человека

Скачать материал

Скачать материал

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

  Картирование генов
  Построение генетических и цитологических карт

• 

  2 слайд

  Картирование генов — определение положения данного гена на какой-либо хромосоме относительно других генов.
  Используются три основных группы методов картирования генов
  физическое (определение с помощью рестрикционных карт, электронной и световой микроскопии).
  Генетическое (определение частот рекомбинаций между генами)
  Цитогенетическое (гибридизация in situ, получение монохромосомных клеточных гибридов, делеционной метод и др.)

• 

  3 слайд

  3
  Генетические и физические карты хромосом
  Генетическое картирование основано на использовании генетических методов для построения карт, показывающих позиции генов и других последовательностей в геноме.
  Генетические методы включают гибридологические эксперименты или, в случае с людьми, генеалогический метод (анализ родословных)

• 

  4 слайд

  Морган представлял себе гены упорядоченными по длине хромосом, как бусинки в ожерелье

  Экспериментальные данные привели его к идее создания генетических карт хромосом
  Очевидно, что чем дальше находятся два гена друг от друга, тем больше вероятность разрыва нити, связывающей их, и получения новых сочетаний генов
  Стало возможным определить относительное расстояние между генами в хромосоме путем простого расчета процента кроссинговера
  4

• 

  5 слайд

  Частота кроссинговера (расстояние между генами):
  число кроссоверных
  организмов
  = * 100%
  общее число потомков

• 

  6 слайд

  6
  Эта частота строго пропорциональна расстоянию между сцепленными генами и измеряется в морганидах

  1 морганида соответствует
  1% рекомбинантных гамет или генотипов, полученных при анализирующем скрещивании

• 

  7 слайд

  х 100
  Число рекомбинантов
  Общее число потомков
  Частота рекомбинаций
  ЧР =
  Серое тело, длинные крылья (BbVv) – 965 (41,5%)
  Черное тело, короткие крылья (bbvv) – 944 (41,5%)
  Серое тело, короткие крылья (Bbvv) – 206 (8,5%)
  Черное тело, длинные крылья (bbVv) – 185 (8,5%)
  Всего рекомбинатов — 391 (17%)
  Всего потомков — 2300 (100%)
  ЧР =
  х 100 = 17%
  206 + 185
  2300
  или 17 морганид

• 

  8 слайд

  Расчёт расстояния между генами

• 

  9 слайд

  А в С
  а В с
  А и В – 79 + 14=93 93/521 = 17,9%

  В и С – 135+14= 149 149/521=28,6%

  A – C= 17,9% + 28,6%=46,5%

• 

  10 слайд

  10
  А. Стертевант в 1913 г. составил первую генетическую карту локализации генов в Х-хромосоме дрозофилы
  Генетические карты уже разработаны для дрозофилы, мыши, нейроспоры; для высших растений: кукурузы, риса, ячменя и др.

• 

  11 слайд

  11
  Построение генетической карты на основании частот рекомбинации. Пример показывает реальные эксперименты, выполненные Артуром Стуртевантом на плодовой мушке. Все 4 гена находятся в Х-хромосоме плодовой мушки.Показаны частоты рекомбинации между генами и относительное взаиморасположение генов на карте

• 

  12 слайд

  Генетические карты (группы сцепления) дрозофилы.

• 

  13 слайд

  13
  Генеалогический анализ в составлении генетических карт человека
  Для человека невозможно проведение экспериментальных браков с целью создания генетических карт
  Данные для расчета частот рекомбинации могут быть получены исследованием генотипов членов поколений существующих семей
  Это значит, что доступны только ограниченные данные и их интерпретация часто затруднена, так как браки людей редко приводят к нужным «скрещиваниям», а зачастую генотипы одного или более членов семей недоступны из-за их смерти или отказа от сотрудничества

• 

  14 слайд

  Пример анализа родословной людей.
  (A) Родословная показывает наследование генетической болезни в семье двух живых родителей и 6 детей, а также при наличии информации о родителях матери. Аллель болезни является доминантным по отношению к аллелю здоровья. Реальным является определение степени сцепления между геном заболевания и микросателлитом М типированием аллелей для этого микросателлита (M1, M2, и т.д.) у живых членов семьи.
  (B) Родословная может быть интерпретирована двумя различными путями: Гипотеза 1 дает низкую частоту рекомбинации и свидетельствует, что ген заболевания сильно сцеплен с микросателлитом М; Гипотеза 2 подтверждает, что ген и микросателлит менее прочно сцеплены
  (C) Реконструкция генотипа микросателлита бабушки подтверждает верность Гипотезы 1

• 

  15 слайд

  15
  Физическое картирование использует молекулярно-биологические методы для непосредственного исследования молекул ДНК и построения карт, показывающих позиции определенных последовательностей, в том числе генов

• 

  16 слайд

  Последовательности, распознаваемые разными рестриктазами
  EcoRI
  Г ААТТЦ
  ЦТТАА Г

  SmaI
  ЦЦЦ ГГГ
  ГГГ ЦЦЦ
  ДНК разрезают рестриктазами и подвергают электрофорезу.
  Рестрикционная карта — вид физической карты, на которой указаны расстояния между соседними сайтами расщепления ДНК определенной рестриктазой.

  Построение рестрикционных карт

• 

  17 слайд

  17
  Опорные точки карт хромосом – гены и ДНК-маркеры
  Гены – очень часто используемые маркеры, но они не идеальны. Одна из проблем (особенно для больших геномов позвоночных) состоит в том, что карты, основанные на генах, не очень детальные
  Поэтому нужны другие типы маркеров
  Опорные точки карт, не являющиеся генами, называются ДНК-маркерами
  Основные типы ДНК-маркеров:
  полиморфизм длины рестрикционных фрагментов (RFLPs)
  полиморфизм длины простой последовательности (SSLPs)
  однонуклеотидный полиморфизм (SNPs)

• 

  18 слайд

  Карта хромосомы 21 и митохондриального генома

• 

• 

  20 слайд

  20
  Методы картирования хромосом человека
  метод гибридизации соматических клеток грызунов и человека в культуре ткани
  Если изолировать из тела и смешать клетки мыши и человека в культуре, то в результате их слияния можно получить гибридные клетки, содержащие хромосомы одного и другого вида.

  Клетки мыши имеют 40 хромосом, а клетки человека — 46. Суммарное число хромосом гибридных клеток должно быть 86, но обычно этого не происходит и чаще всего гибридные клетки содержат обычно от 40 до 50 хромосом.

• 

  21 слайд

  21
  Пример показывает как стабильные человек-мышь гибридные соматические клетки могут получаться применением ПЭГ
  По непонятным причинам хромосомы человека избирательно утрачиваются первичным продуктом слияния
  Происходящая случайно утрата человеческих хромосом приводит к образованию большого разнообразия гибридных клеток по набору хромосом человека
  Эти клетки могут быть клонированными для получения отдельных клеточных линий со специфическим набором хромосом человека
  Идентификация хромосом человека может проводиться методами, базирующимися на ПЦР с использованием хромосом-специфических маркеров

• 

  22 слайд

  22
  В гибридных клетках человек-мышь, полученных в результате слияния анеуплоидных клеток мыши и диплоидных эмбриональных фибробластов человека, 75-95% человеческих хромосом утрачиваются в процессе культивирования, причем их утрата носит случайный характер
  Среди множества разнообразных гибридов всегда найдется клетка, сохранившая ту или иную хромосому человека
  В гибридных клетках хромосомы функционируют, регулируя синтез соответствующих белков

• 

  23 слайд

  23
  После размножения этой клетки можно провести анализ ферментов, активность которых связана с наличием именно данной хромосомы
  Использование методов дифференциального окрашивания хромосом позволяет связать гены с определенными локусами хромосом, так как в гибридных клетках довольно часты хромосомные разрывы, перестройки, присутствие не целых хромосом, а отдельных фрагментов

• 

  24 слайд

  24
  В настоящее время для картирования генов хромосом человека используются также другие методы:
  Биохимические методы — сравнение аминокислотных последовательностей белков и нуклеотидной последовательности ДНК отдельных хромосом
  Цитологические методы — сопоставление изменения морфологии хромосомного участка с характерным фенотипом, анализ «ломких» участков хромосом
  Молекулярно-генетические методы и др.

• 

  25 слайд

  Пример анализа родословной людей.
  (A) Родословная показывает наследование генетической болезни в семье двух живых родителей и 6 детей, а также при наличии информации о родителях матери. Аллель болезни является доминантным по отношению к аллелю здоровья. Реальным является определение степени сцепления между геном заболевания и микросателлитом М типированием аллелей для этого микросателлита (M1, M2, и т.д.) у живых членов семьи. (B) Родословная может быть интерпретирована двумя различными путями: Гипотеза 1 дает низкую частоту рекомбинации и свидетельствует, что ген заболевания сильно сцеплен с микросателлитом М; Гипотеза 2 подтверждает, что ген и микросателлит менее прочно сцеплены
  (C) Реконструкция генотипа микросателлита бабушки подтверждает верность Гипотезы 1

• 

• 

• 

  28 слайд

  Секвенирование ДНК
  определение первичной нуклеотидной последовательности (от англ. sequence — последовательность).
  В результате секвенирования получается линейное символьное описание, которое сжато резюмирует атомную структуру молекулы ДНК.

• 

  29 слайд

  Секвенирование ДНК
  Для секвенирования применяются методы Эдмана, Сэнжера и другие;
  в настоящее время для секвенирования нуклеиновых кислот обычно применяется метод Сэнжера с дидезоксинуклеозидтрифосфатами (ddNTP).
  Обычно до начала секвенирования при помощи ПЦР производят амплификацию участка ДНК, последовательность которого требуется определить.

• 

  30 слайд

  Секвенирование ДНК по Сэнжеру
  Методология секвенирования была разработана в конце 1970-х гг. английским биохимиком Фредериком Сэнжером.
  (из http://www.internet-school.ru)

• 

  31 слайд

  Секвенирование ДНК по Сэнжеру
  Перед секвенированием молекулу ДНК разрезают на фрагменты и клонируют в Escherichia coli. Выделенные из бактериальных клеток фрагменты многократно амплифицируют с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР)
  (из http://wsyachina.narod.ru)

• 

  32 слайд

  Секвенирование ДНК по Сэнжеру
  Раствор с одноцепочечными фрагментами и праймерами распределяют по четырём пробиркам, в каждую из которых добавлены четыре разные dNTP и один из флуоресцентно меченных дидезоксинуклеозидтрифосфатов (ddNTP). Удлинение гибридизовавшегося с ДНК-фрагментом праймера происходит до тех пор, пока в цепь не включится ddNTP. В этом месте синтез останавливается, и в результате в каждой из пробирок образуется уникальный набор отрицательно заряженных фрагментов разной длины, оканчивающихся одним из меченых ddNTP.

• 

  33 слайд

  Секвенирование ДНК по Сэнжеру
  Фрагменты разделяют по размеру с помощью капиллярного электрофореза. Когда фрагменты определённой длины проходят через окно детектора, освещаемое лазерным лучом, ddNTP начинают флуоресцировать. Длина волны флуоресценции зависит от того, какой именно ddNTP находится у них на конце, так что на выходе получается цветная картинка, которую можно трансформировать в нуклеотидную последовательность.
  (из http://wsyachina.narod.ru)

• 

  34 слайд

  Автоматическое секвенирование ДНК
  Особенно перспективным для массового секвенирования в автоматическом режиме оказалось применение меченых различными флуорохромами дидезоксинуклеотидов. В этом варианте секвенирования каждому из нуклеотидов соответствует свой цвет полосы в геле, что хорошо распознается в автоматическом режиме.
  Этот метод нашел широкое применение в реализации программы «Геном человека».

• 

• 

• 

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 264 633 материала в базе

• Выберите категорию:

• Выберите учебник и тему

• Выберите класс:

• Тип материала:

  • Все материалы

  • Статьи

  • Научные работы

  • Видеоуроки

  • Презентации

  • Конспекты

  • Тесты

  • Рабочие программы

  • Другие методич. материалы

Найти материалы

Вам будут интересны эти курсы:

• Курс повышения квалификации «Организация и руководство учебно-исследовательскими проектами учащихся по предмету «Биология» в рамках реализации ФГОС»

• Курс повышения квалификации «ФГОС общего образования: формирование универсальных учебных действий на уроке биологии»

• Курс повышения квалификации «Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности»

• Курс повышения квалификации «Методические аспекты реализации элективного курса «Антропология и этнопсихология» в условиях реализации ФГОС»

• Курс повышения квалификации «Государственная итоговая аттестация как средство проверки и оценки компетенций учащихся по биологии»

• Курс профессиональной переподготовки «Анатомия и физиология: теория и методика преподавания в образовательной организации»

• Курс повышения квалификации «Гендерные особенности воспитания мальчиков и девочек в рамках образовательных организаций и семейного воспитания»

• Курс профессиональной переподготовки «Организация производственно-технологической деятельности в области декоративного садоводства»

• Курс повышения квалификации «Составление и использование педагогических тестов при обучении биологии»

• Курс повышения квалификации «Инновационные технологии обучения биологии как основа реализации ФГОС»

• Курс профессиональной переподготовки «Организация и выполнение работ по производству продукции растениеводства»

Генетическая
карта –
схема строения хромосомы, в которой
обязательно указывается группа сцепления,
полное или сокращенное название гена,
расстояние гена от одного из концов
хромосомы, принятого за начало отсчета
(за 0.0). Расстояние между генами выражается
в морганидах.
Одна морганида
– 1% частоты рекомбинации или наименьшее
расстояние между генами, при котором
на 100 гамет встречается одна кроссоверная
гамета. Расстояние 3 морганиды означает,
что 3% гамет – кроссоверные, 97% –
некроссоверные. Рассмотрим, как
составляются генетические карты
хромосом.

С – пурпурный цвет

Р – киноварный
цвет глаз

N
– длина крыльев

Опытами
установлено, что расстояниеCN
– 13%, СР – 3%. Если PN
– 10%, то ген Р лежит между генами N
и С.

Задача 31.
Пользуясь следующими данными: СА – 15%,
NА
– 2%, определить положение гена А.

Задача 32.
Определить последовательность
расположения генов в одной из хромосом
дрозофилы, если известно, что частота
рекомбинаций между генами составляет
в морганидах:

Желтое тело y
– белые глаза w
– 1.5

Щетинистое тело
E –
желтое тело y
– 5.5

Белые глаза w
– щетинистое тело E
– 4.0

Рубиновые глаза
V
– сцепление жилок крыльев C
– 19.3

Рубиновые глаза
V –
миниатюрные крылья M
– 3.1

Сцепление жилок
C
– миниатюрные крылья M
– 22.4

Щетинистое тело
E –
миниатюрные крылья M
– 30.6

Сцепление жилок
C
– щетинистое тело E
– 8.2

11.
Наследование, сцепленное с полом

Пример.
Женщина, страдающая дальтонизмом, вышла
замуж за мужчину с нормальным зрением.
Каким будет восприятие цвета у сыновей
и дочерей этих родителей?

Решение:
у человека цветовая слепота (дальтонизм)
обусловлена рецессивным геном w,
а нормальное цветовое зрение – его
доминантным аллелем W.
Ген дальтонизма сцеплен с Х-хромосомой.
У-хромосома не имеет соответствующего
локуса и не содержит гена, контролирующего
цветовое зрение. Поэтому в диплоидном
наборе мужчин присутствует только один
аллель, отвечающий за восприятие цвета,
а у женщин – два, так как они имеют две
Х-хромосомы.

Схема скрещивания
для этого типа задач составляется
несколько иначе, чем схемы для признаков,
не связанных с полом. В этих схемах
указываются символы не только генов,
но и символы половых хромосом особей
мужского и женского пола Х и У. Это
необходимо сделать, чтобы показать
отсутствие второго аллеля у особей
мужского и женского пола.

Так, по условию
задачи схема скрещивания будет выглядеть
следующим образом. Женщина имеет две
Х-хромосомы и в каждой из них по
рецессивному гену цветовой слепоты
(Х^w).
Мужчина имеет только одну Х-хромосому,
несущую ген нормального цветового
зрения (Х^W),
и У-хромосому, не содержащую аллельного
гена. Сначала обозначаем две Х-хромосомы
женщины и указываем, что они содержат
гены дальтонизма (Х^wХ^w).
Затем обозначаем хромосомы мужчины
(Х^WУ).
Ниже выписываем гаметы, которые они
производят. У женщины они одинаковы,
все содержат Х-хромосому с геном
дальтонизма. У мужчины половина гамет
несет Х-хромосому с геном нормального
цветового восприятия, а половина –
У-хромосому, не содержащую аллеля. После
этого определяет генотипы F₁.

Дано:	Р	♀ XwXw	x	♂ XWУ
Человек – дальтонизм
ХW – норма	G	Xw		XW У
Хw – дальтонизм
Восприятие цвета у детей – ?	F1	XW Xw	XwУ	XwУ
		нормальное	дальтонизм

Все девочки получают
одну Х-хромосому от отца, которая содержит
ген нормального зрения (W),
а другую Х-хромосому от матери, содержащую
ген цветовой слепоты (w).

Таким образом, у
девочек будет два гена Ww,
а так как доминирует ген нормального
зрения, то у них не будет дальтонизма.
Все мальчики получают свою единственную
Х-хромосому от матери и расположенный
в ней ген цветовой слепоты (w).
Так как второй аллель у них отсутствует,
то они будут страдать дальтонизмом.

Задача 33.
Дочь дальтоника выходит замуж за сына
дальтоника, причем жених и невеста
различают цвета нормально. Каким будет
зрение их детей?

Задача 34.
У здоровых в отношении цветового зрения
мужчины и женщины есть здоровая дочь,
у которой один сын здоровый и один сын
дальтоник. Определите генотипы и фенотипы
родителей, детей и внуков.

Задача 35.
Какие фенотипы можно ожидать для
признака, сцепленного с У-хромосомой,
в указанных ниже потомках отца, обладающего
этим признаком:

а) у сыновей,

б) у дочерей,

в) у внуков от
сыновей,

г) у внучек от
дочерей,

д) у внучек от
сыновей,

е) у внуков от
дочерей.

Задача 36.
У человека доминантный ген Р определяет
стойкий рахит, который, наследуется
сцеплено с полом. Какова вероятность
рождения больных детей, если мать
гетерозиготна по гену рахита, а отец
здоров?

Задача 37.
Ген окраски глаза у мухи дрозофилы
находится в Х-хромосоме. Красные
(нормальные) глаза (W)
доминируют над белоглазием (w).
Определите фенотип и генотип у потомства
F₁
и F₂,
если скрестить белоглазую самку и
красноглазым самцом.

Задача 38.
Ген Н детерминирует у человека нормального
свертываемость крови, а h
– гемофилию. Женщина, гетерозиготна по
гену гемофилии, вышла замуж за мужчину
с нормальной свертываемостью крови.
определите
фенотип и генотип детей, которые могут
родится от такого брака. По какому типу
происходит наследование признака?

Задача 39.
У кур породы плимутрок доминантный ген
пестрой окраски сцеплен с Х-хромосомой.
Рецессивный аллель – ген черной окраски
наблюдается у кур породы австролон.
Какое скрещивание позволит произвести
раннюю маркировку цыплят по полу?

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Обновлено: 25.05.2023

Генетическое картирование — это картирование, основанное на методах классической генетики — определении групп сцепления, частоты рекомбинации и построении генетических карт, где единицей измерения служат проценты рекомбинации, или сантиморганы (сМ). Цитогенетическое картирование осуществляется с применением методов цитогенетики, когда для локализации каких-либо нуклеотидных последовательностей и определения их взаимного расположения используются цитологические препараты. И, наконец, физическое картирование — это обширная группа методов, позволяющая строить карты генома (обычно их называют физическими) высокого уровня разрешения и определять расстояния между локализуемыми нуклеотидными последовательностями с точностью от нескольких десятков тысяч п.н. до одной нуклеотидной пары.

Содержание

1)Введение
2) Стратегические подходы к картированию геномов
3) Методы картирования геномов млекопитающих
1.1. Генетическое картирование.
1.2. Цитогенетическое картирование.
1.3. Физическое картирование.
4)Генетическое картирование генома крупного рогатого скота
5) Словарь
6) Список литературы

Работа содержит 1 файл

Картирование генома.docx

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГОУ ВПО Костромская ГСХА

Реферат на тему:

Выполнил: студент 6 группы 2 курса

Руководитель: доцент Белокуров С. Г.

2) Стратегические подходы к картированию геномов

3) Методы картирования геномов млекопитающих

1.1. Генетическое картирование.

1.2. Цитогенетическое картирование.

1.3. Физическое картирование.

4)Генетическое картирование генома крупного рогатого скота

6) Список литературы

Картирование — установление порядка расположения генов и относительного расстояния между ними в группе сцепления. На сегодняшний день не существует четкой классификации методов картирования. Так, например, одни авторы относят цитогенетические методы (FISH, PRINS и т.п.) к генетическим методам, другие к физическим. Однако, следует помнить, что по сути все методы являются генетическими, так как конечный результат картирования — получение максимально подробной карты взаимного расположения структурных, функциональных и полиморфных последовательностей генома и определение расстояний между ними. Поэтому разделение методов картирования на генетические, цитогенетические и физические, предложенное в этой статье, основано исключительно на методических подходах, используемых для построения генетических карт.

Генетическое картирование — это картирование, основанное на методах классической генетики — определении групп сцепления, частоты рекомбинации и построении генетических карт, где единицей измерения служат проценты рекомбинации, или сантиморганы (сМ). Цитогенетическое картирование осуществляется с применением методов цитогенетики, когда для локализации каких- либо нуклеотидных последовательностей и определения их взаимного расположения используются цитологические препараты. И, наконец, физическое картирование — это обширная группа методов, позволяющая строить карты генома (обычно их называют физическими) высокого уровня разрешения и определять расстояния между локализуемыми нуклеотидными последовательностями с точностью от нескольких десятков тысяч п.н. до одной нуклеотидной пары.

2)Стратегические подходы к картированию геномов

В настоящее время выделяют три основных подхода к картированию геномов, различающихся временем появления, необходимой методической базой и спектром возможностей: функциональный, кандидатный и позиционный (рис. 1).

Вплоть до последнего времени в картировании доминировал функциональный подход, основанный на априорном наличии некоторой информации о биохимическом полиморфизме, лежащем в основе того или иного наследственного признака. Методически такое картирование начинается с выделения в чистом виде белкового продукта гена. Далее к нему по аминокислотной последовательности подбирают вырожденные праймеры и проводят ПЦР-скрининг геномных библиотек. Однако список генов, для которых эта информация была достаточно полной к настоящему времени практически исчерпан и большинство генов, функция которых была известна, уже клонированы и локализованы.

Близко к функциональному и кандидатное картирование. В этом случае информация о функциональном изменении недостаточно полна, чтобы точно указать ген, однако достаточна для того, чтобы выдвинуть более или менее обоснованные предположения о возможных кандидатах либо по их функции, либо по положению на хромосоме. Важно подчеркнуть, что и при функциональном, и при кандидатном подходе клонирование гена, как правило, предшествует его точной локализации в геноме, т.е. картированию. В рамках этих подходов локализовать ген означало пройти путь от его функции к локализации на хромосоме (позиции). Такой путь принято считать выражением стратегии «прямой генетики», он характерен и для традиционных методов генетического и цитогенетического картирования. До недавнего времени другой путь был практически невозможен.

Появление в конце 80-х годов множества высокополиморфных ДНК-маркеров дало возможность пойти в обратном направлении — от хромосомной карты к функции. Стратегия «обратной генетики», применительно к поиску генов, получила воплощение в позиционном картировании, которое подразумевает локализацию гена при отсутствии всякой функциональной информации о нем . При этом его место на карте устанавливают по результатам анализа сцепления гена с ранее локализоваными генетическими маркерами и далее детально исследуется уже область генома рядом с маркером.

Главным ограничением позиционного подхода является низкая разрешающая способность генетических карт — интервал между двумя соседними маркерами, в котором локализован ген, может оказаться слишком велик и недоступен физическому картированию.

Для большинства генов, которые были локализованы, характерны структурные аномалии (как правило, это гены, ответственные за наследственные заболевания человека), что существенно облегчает заключительную стадию поиска гена — выделение и локализацию гена.

Способом, который позволяет преодолеть ограничения позиционного картирования, является объединение стратегии «обратной генетики» с преимуществами кандидатного подхода. Такой способ картирования, называемый позиционно-кандидатным, постепенно приходит на смену позиционному и заключается в поиске на выявленном участке генома подходящих кандидатных генов.

Важным условием успешного позиционного картирования является создание генетических карт высокого разрешения и подробной транскрипционной карты. Эти карты создаются методами физического картирования, которые будут описаны ниже.

3) Методы картирования геномов млекопитающих

Методы картирования геномов млекопитающих разрабатывались и применялись в первую очередь для изучения генома человека. Позже, эти же подходы и методы были использованы для картирования геномов других млекопитающих. Поэтому в этом обзоре большинство методов построения генетических карт будет описано на примере картирования генома человека.

Метод картирования генов комплексных признаков (QTL) с помощью анализа компонент дисперсии был расширен для анализа родословных животных, полученных при скрещивании представителей двух разных популяций (пород). Более того, была создана комбинация этого метода с широко известным в животноводстве регрессионным методом Хэйли (C. Haley), применяемым при анализе данных, полученных при скрещивании представителей двух пород. Этот метод предполагает, что, хотя по маркерам наблюдается внутрипородный полиморфизм , породы гомозиготные по альтернативным аллелям QTL. Ясно, что это предположение верно не всегда. Предложенный нами комбинированный метод не делает такого предположения и, таким образом, позволяет проводить более корректный анализ. Кроме того, когда предположение о гомозиготности пород по аллелям QTL нарушается, предложенный метод является достаточно мощным, в то время как мощность метода Хэйли быстро падает.

Метод Хэйли основан на подсчете QTL-коэффициентов — апостериорных вероятностей того, что во втором поколении гибридов межжпородного скрещивания особь несет 2, 1 или 0 аллелей одной из родительских пород. Был предложен простой и быстрый метод подсчета этих коэффициентов. Однако, указанный метод использует только информацию о прямых предках особи и не рассматривает более комплексные ситуации. Кроме того, коэффициенты рассчитываются для каждого маркера по отдельности, далее результаты экстраполируются на межмаркерные интервалы. В то же время родословные животных зачастую обладают весьма сложной и информативной структурой; хорошо известно, что многоточечтный анализ имеет много преимуществ по сравнению с анализом типа +один маркер за раз-. Для подсчета QTL-коэффициентов с использованием всей имеющейся информации нами был разработан метод, основанный на использовании марковских цепей (Markov Chain Monte Carlo, MCMC). Было показано, что в ряде ситуаций предложенный нами метод позволяет значительно повысить мощность анализа (вплоть до двукратного увеличения мощности). Более того, существуют ситуации, когда алгоритм Хэйли не дает решения, в то время как метод, пердложенный нами, хорошо работает.

Рис.2Сопоставление локусов количественных признаков по Расширение Хейли-Нотт регрессии метода с помощью оценочных уравнений.

Метод картирования ЛКП — метод QTL

(Quantitative Trait Loci — локусы количественных признаков — ЛКП). Метод картирования ЛКП основывается на исследовании ДНК у пар близких родственников, чаще всего сибсов. Сибсы имеют в среднем примерно 50% общих аллелей. В каждой конкретной паре сибсов совпадающие аллели будут отличаться. Предположим, мы выявили пару сибсов, которые имеют два общих аллеля. Эти сибсы оказались более похожими по какому-либо количественному признаку, чем сибсы, имеющие один общий аллель. Последние, в свою очередь, обнаружили большее сходство, чем те сибсы, у которых общих аллелей в этом локусе не было совсем. На основании этих наблюдений, мы можем предполагать, что этот ген влияет на интересующий нас количественный признак. Если разница в количестве совпадающих аллелей никак не отражается на количественных соотношениях признака у сибсов, значит тестированный ген не имеет отношения к изучаемому признаку.

До недавнего времени изучение геномов как человека, так и других млекопитающих, было возможно только путем генетического анализа — построения генетических карт или карт сцепления. Генетической картой хромосомы называют относительное положение генов, находящихся в одной группе сцепления. Первым шагом на пути построения генетических карт является формирование групп сцепления генов и исследование их взаимного расположения. Основным методом построения карт сцепления является классический генетический анализ, т.е. анализ наследования признаков в родословной, а также изучение частоты рекомбинации генных локусов в мейозе. Карты сцепления показывают порядок линейного расположения генов и маркеров на хромосоме и генетическое расстояние между ними, выраженное в процентах рекомбинации — сантиморганах (сМ). Считается, что два гена на хромосоме находятся на расстоянии 1 сМ, если вероятность рекомбинации между ними в процессе мейоза составляет 1%. Карта генетического сцепления составляет около 2809 сМ для мужчин и 4782 сМ для женщин. Меньший «размер» мужского генома объясняется тем, что частота рекомбинации в сперматогенезе меньше, чем в оогенезе. Средняя длина генома человека в единицах генетического расстояния составляет около 3300 сМ. Сопоставив эту величину с размером гаплоидного генома человека, оцениваемым примерно в 2,91 млрд.п.н., можно заключить, что на 1 сМ генетической карты приходится в среднем немногим менее 1 млн.п.н. ДНК на физической карте генома.

Однако, ввиду того, что частота рекомбинации в разных точках генома различна («горячие точки» рекомбинации, районы генома, где рекомбинация подавлена — центромерные и теломерные участки хромосом, блоки конститутивного гетерохроматина и др.) эта величина может существенно варьировать и, в результате карты сцеплений не отражают реальных физических расстояний между маркерами и генами на хромосомах.

До начала 70-х годов ХХ века построение генетических карт человека продвигалось очень медленными темпами. Небольшой размер семей, длительный период одного поколения, ограниченное число информативных родословных и отсутствие методов эффективного цитогенетического анализа всех пар хромосом затрудняло целенаправленное картирование хромосом человека. Так, первый ген человека был локализован на Х-хромосоме в 1911 г., а первый аутосомный ген — только в 1968 г. К середине 70-х годов на хромосомах человека было локализовано менее 100 генов, значительная часть которых была локализована в Х-хромосоме.

Важная роль в прогрессе картирования генома человека принадлежит мутантным генетическим линиям животных (в большинстве случаев это мутантные линии мышей), моделирующим различные наследственные заболевания человека. Хорошо разработаны экспериментальные основы целенаправленного конструирования генетических моделей на базе культивирования эмбриональных стволовых клеток, сайт-специфического разрушения генов или введения в них определенных мутантных аллелей in vitro, отбора клонов с генетическими модификациями и пересадки их в ранние зародыши. В результате подобных манипуляций удается получить линии животных, в частности мышей, с мутациями в определенных генах. В настоящее время разработаны достаточно эффективные подходы для локализации и идентификации генов экспериментальных животных. Высокий процент сходства по нуклеотидным последовательностям между кодирующими областями гомологичных генов млекопитающих и человека, а также большое число консервативных групп сцепления с идентичным расположением генов, так называемых синтенных групп сцепления, позволяет проводить параллельные исследования на модельных объектах, значительно ускоряющие эффективность картирования и молекулярного анализа индивидуальных генов человека.

Дальнейший прогресс в области генетического картирования в значительной мере связан с деятельностью крупных научно-исследовательских центров по созданию банков клеточных культур, представляющих наиболее интересные и обширные родословные. Так, в Центре по Изучению Полиморфизма Человека — CEPH (от фр. Centre d’Etudes du Polymorphysme Humain) — была создана уникальная коллекция перевиваемых клеточных культур, полученных от членов семей, многоступенчатые родословные которых насчитывают десятки и даже сотни индивидуумов. Перевиваемые линии клеток получали путем трансформации их вирусом Эпштейн-Барра. Такие лимфобластозные линии клеток способны к неограниченному росту в условиях культивирования.

СЕРН-коллекции родословных представляют собой идеальные системы для генетического анализа наследственных признаков. Эти коллекции были использованы исследователями во всем мире для локализации генов человека и различных типов маркеров. В результате исследования этих клеточных линий определены генотипы членов СЕРН-семей одновременно по тысячам полиморфных локусов и построены соответствующие генетические карты. Материал таких линий в виде клеточных клонов или образцов ДНК используется, в частности, для анализа сцепления сегрегирующих генов друг с другом или с вновь описанными полиморфными локусами.

Генетическую карту составляют для каждой пары гомологичных хромосом. Группы сцепления нумеруют последовательно, по мере их обнаружения. Кроме номера группы сцепления, указывают полные или сокращённые названия мутантных генов, их расстояния в морганидах от одного из концов хромосомы, принятого за нулевую точку, а также место центромеры. Составить генетическую карту можно только для объектов, у которых изучено большое число мутантных генов.

Вложенные файлы: 1 файл

составление ген карты.docx

Составление генетических карт

Генетической картой хромосом называют схему относительного положения генов, находящихся в одной группе сцепления.

В настоящее время построены генетические карты хромосом человека, мыши, сельскохозяйственных животных и многих других организмов. Эти данные так же доступны в Internet (см. приложение, примечание 7) .

Генетические карты разных видов.

Генетическую карту составляют для каждой пары гомологичных хромосом. Группы сцепления нумеруют последовательно, по мере их обнаружения. Кроме номера группы сцепления, указывают полные или сокращённые названия мутантных генов, их расстояния в морганидах от одного из концов хромосомы, принятого за нулевую точку, а также место центромеры. Составить генетическую карту можно только для объектов, у которых изучено большое число мутантных генов.

Например, у дрозофилы идентифицировано свыше 500 генов, локализованных в её 4 группах сцепления(см. приложение, рис. 1), у кукурузы — около 400 генов, распределенных в 10 группах сцепления (см. приложение, рис. 2). У менее изученных объектов число обнаруженных групп сцепления меньше гаплоидного числа хромосом. Так, у домовой мыши выявлено около 200 генов, образующих 15 групп сцепления (на самом деле их 20); у кур изучено пока всего 8 из 39. У человека из ожидаемых 23 групп сцепления (23 пары хромосом) идентифицировано только 10, причём в каждой группе известно небольшое число генов; наиболее подробные карты составлены для половых хромосом. У бактерий, которые являются гаплоидными организмами, имеется одна, чаще всего непрерывная, кольцевая хромосома и все гены образуют одну группу сцепления (см. приложение, рис.3). При переносе генетического материала из клетки-донора в клетку-реципиент, например при конъюгации ,кольцевая хромосома разрывается и образующаяся линейная структура переносится из одной бактериальной клетки в другую (у кишечной палочки в течение 110—120 мин). Искусственно прерывая процесс конъюгации, можно по возникшим типам рекомбинантов установить, какие гены успели перейти в клетку-реципиент. В этом состоит один из методов построения генетических карт бактерий.

Построение генетических карт.

Существование кроссинговера побудило Моргана разработать в 1911-1914 гг. принцип построения генетических карт хромосом. В основу этого принципа, как было замечено выше, положено представление о расположении генов по длине хромосомы в линейном порядке. За единицу расстояния между двумя генами условились принимать 1 % перекреста между ними.

Допустим, что к одной группе сцепления относятся гены А и В. Между ними обнаружен перекрест в 10 %. Следовательно, гены А и В находятся на расстоянии 10 единиц. Допустим далее, что к этой же группе сцепления относится ген С. Чтобы узнать его место в хромосоме, необходимо выяснить, какой процент перекреста он дает с обоими из двух уже известных генов. Например, если с А он дает 3 % перекреста, то можно предположить, что ген С находится либо между А и В, либо с противоположной стороны, то есть А расположен между В и С.

Существует формула закономерности: если гены А, В и С относятся к одной группе сцепления и расстояние между генами А и В равно нескольким единицам, а расстояние между В и С — одной единице, то расстояние между А и С может быть либо k +1, либо k-1.

Чем дальше друг от друга гены лежат в хромосоме, тем чаще для них будет наблюдаться кроссинговер . Представим себе, что гены лежат на разных концах хромосомы (см. приложение, рис. 4). Тогда в каком бы месте не произошел кроссинговер, эти гены разойдутся в разные хромосомы.

Теперь представим себе, что два гена лежат близко друг от друга. Такие гены будут расходиться в разные хромосомы только в том случае, когда точка перекрестка хромосом окажется на коротком участке между ними, т.е. редко. Таким образом, вероятность расхождения генов при кроссинговере зависит от расстояния между генами на хромосоме. Значит, измеряя частоту кроссинговера между разными генами, можно определить расстояние между ними на хромосоме.

А если изучать кроссинговер не для двух, а для трех генов, то можно выяснить, какой из трех генов лежит между двумя другими. Пусть, например, кроссинговер между генами A и В встречается в 1% случаев, между генами В и С в 2% случаев, а между генами A и С в 3% случаев. Тогда ясно, что ген В лежит между генами A и С, и что ген С лежит от гена В вдвое дальше, чем ген A. Таким образом, изучение кроссинговера позволяет определить положение генов на хромосоме и расстояние между ними, т.е., как говорят, построить генетическую карту хромосомы. Пример участка генетической карты для одной из хромосом дрозофилы приведен на (первые такие карты были опубликованы в книге Моргана и его сотрудников в 1915 г.). При построении генетических карт было выяснено, что число генов на хромосоме примерно пропорционально длине хромосомы: на длинных хромосомах расположено больше генов. Генетические карты составлены для многих животных и растений, а также для человека. При составлении генетических карт человека было показано, что перекрест между двумя генами происходит в 1% случаев, если расстояние между ними на молекуле ДНК составляет примерно миллион нуклеотидов.

Построения генетической карты для бактерий.

Интересный способ построения генетической карты для бактерий был использован Э.Вольманом и Ф. Жакобом . При конъюгации бактерий одноцепочечная молекула ДНК переходит из одной бактерии в другую, там она достраивается и замыкается в кольцо. При этом существуют штаммы бактерий-доноров — тех, которые передают свою ДНК, и штаммы бактерий-реципиентов — тех, которые ДНК получают (иногда говорят, что доноры — это «мужской пол» у бактерий, а реципиенты — «женский»).

Вольман и Жакоб смешивали штаммы доноров и реципиентов кишечной палочки . Между бактериями начиналась конъюгация. А затем исследователи резко встряхивали пробирку с культурой бактерий, так что клетки конъюгирующих бактерий отделялись друг от друга, а молекула ДНК разрывалась. Такое встряхивание производили через разное время после начала конъюгации (через 5, 10, 20, 30, 40. мин). Если встряхивание производили раньше, чем через 8 мин после смешивания культур, в реципиентах вообще не обнаруживали чужой ДНК. Если пробирки встряхивали через 10 мин, т.е. в начале конъюгации, в бактерию-реципиента успевал проникнуть небольшой кусочек чужой ДНК; если через 20 мин, в реципиента успевало попасть примерно 20% молекулы ДНК и т.д. (см. приложение, рис. 5). После этого изучали, какие чужие гены попадали в реципиента с кусочками ДНК разной длины. Так строили генетическую карту бактерии. К 1985 г. на генетическую карту кишечной палочки удалось нанести таким методом более 1000 генов.

Независимо от того, наследуется ли болезнь по одному из менделирующих типов или просто чаще встречается у родственников больных, генетический вклад в болезнь состоит из генотипических различий среди членов семьи или вызывающих болезнь, или изменяющих в ту или другую сторону восприимчивость к болезни.

Некоторые варианты имеют явные функциональные последствия, другие — несомненно, нейтральны. Для большинства значение для человеческого здоровья неизвестно.

Мы также очертили роль отбора и дрейфа генов, влияющих на частоту различных аллелей в популяции. В статьях на нашем сайте МедУнивер мы обсудим, как процесс мейоза, действуя во времени и в пространстве, определяет связь между генами и полиморфными локусами с их окружением.

Анализ ассоциаций имеет преимущество перед анализом всей популяции для поиска аллелей, более или менее часто обнаруживаемых у больных по сравнению со здоровой контрольной группой.

Исследования сцепления и ассоциации для идентификации генов болезней оказало огромное влияние на понимание патогенеза и патофизиологии многих болезней. Эти знания также позволили предложить новые методы профилактики, лечения и контроля.

Как картирование генов помогает медицинской генетике?

• Картирование генов болезней имеет непосредственное клиническое применение, обеспечивая информацию о позиции гена, используемую для разработки методов косвенного анализа сцепления в пренатальной и пресимптоматической диагностике и выявлении носительства.

• Картирование генов болезни критически важно для начального поиска гена болезни. Картирование фокусирует внимание на ограниченном регионе генома для выполнения систематизации всех имеющихся в нем генов, так что мы можем найти мутации или варианты, которые содействуют болезни (позиционное клонирование).

Позиционное клонирование гена болезни обеспечивает возможность охарактеризовать заболевание по степени локусной гетерогенности, спектру аллельной гетерогенности, частоте различных патогенных или предрасполагающих к болезни вариантов в различных популяциях, пенетрантности и ожидаемой частоте мутаций, доле общего генетического вклада в болезнь, соотнесенных с вариантами в разных локусах и природе болезни у бессимптомных пациентов группы риска.

Описание генов и мутаций улучшает понимание патогенеза заболеваний и способствует развитию таких направлений, как:
— чувствительная специфическая диагностика прямым обнаружением мутации;
— популяционный скрининг на носительство для выявления групп риска по болезни у обследуемых или их потомства;
— клеточные и животные модели;
— лекарственная терапия для профилактики и лечения болезни или замедления ее протекания;
— лечение заменой гена.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

ТЕМА: Хромосомная теория наследственности. Хромосомные карты человека.

1. Хромосомная теория Т.Моргана.
2. Сцепленные гены, кроссинговер.
3. Карты хромосом человека.

Наблюдая за большим количеством мух, Т. Морган выявил много мутаций, которые были связаны с изменением разных признаков: окраски глаз, формы крыльев, окраски тела и т.д.

При изучении наследования этих мутаций оказалось, что многие из них наследуются, сцепленно с полом.

Такие гены легко было выделить, потому что они передавались от материнских особей только потомству мужского пола, и через них — только их потомкам женского пола.

У человека признаки, наследуемые через Y-хромосому, могут быть только у лиц мужского пола, а наследуемые через Х-хромосому — у лиц как одного, так и другого пола.

При этом особь женского пола может быть гомо или гетерозиготной по генам, расположенным в Х-хромосоме, а рецессивные гены могут проявляться у нее только в гомозиготном состоянии.

У особи мужского пола только одна Х-хромосома, поэтому все локализованные в ней гены, в том числе и рецессивные, проявляются в фенотипе. Такие патологические состояния, как гемофилия (медленная свертываемость крови, обусловливающая повышенную кровоточивость), дальтонизм (аномалия зрения, при которой человек путает цвета, чаще всего красный с зеленым), наследуются у человека сцепленно с полом.

Исследование наследования, сцепленного с полом, стимулировало изучение сцепления между другими генами.

В качестве примера можно привести эксперименты на дрозофиле.

У дрозофилы существует мутация, обусловливающая черный цвет тела. Ген, ее вызывающий, рецессивен по отношению к гену серого цвета, характерному для дикого типа. Мутация, вызывающая рудиментарные крылья, также рецессивна к гену, приводящему к развитию нормальных крыльев. Серия скрещиваний показала, что ген черного цвета тела и ген рудиментарных крыльев передавались вместе, как будто оба эти признаки вызывались одним геном.

Причина такого результата заключалась в том, что гены, обусловливающие два признака, локализованы в одной хромосоме. Это явление так называемого полного сцепления генов. В каждой хромосоме расположено много генов, которые наследуются совместно, и такие гены называют группой сцепления.

Таким образом, закон независимого наследования и комбинирования признаков, установленный Г. Менделем, действует только в случае, когда гены, определяющие тот или иной признак, находятся в разных хромосомах (разных группах сцепления).

Однако гены, находящиеся в одной хромосоме, сцеплены не абсолютно.

Причиной неполного сцепления является кроссинговер. Дело в том, что во время мейоза, при конъюгации хромосом, происходит их перекрест, и гомологичные хромосомы обмениваются гомологичными участками. Это явление называется кроссинговером. Он может произойти в любом участке гомологичных Х-хромосом, даже в нескольких местах одной пары хромосом. Причем, чем дальше друг от друга расположены локусы в одной хромосоме, тем чаще между ними следует ожидать перекрест и обмен участками.

Рисунок 17 Кроссинговер: а — схема процесса; б — варианты кроссинговера между гомологичными хромосомами

В каждой группе сцепления генов содержатся сотни или даже тысячи генов.

В экспериментах А. Стертеванта в 1919 г. было показано, что гены внутри хромосомы расположены в линейном порядке.

Это было доказано путем анализа неполного сцепления в системе генов, принадлежащей к одной группе сцепления.

Изучение взаимоотношений между тремя генами при кроссинговере выявило, что в случае, если частота перекреста между генами А и В равна величине М, а между генами А и С частота обменов равна величине N, то частота перекреста между генами В и С составит М+N, или М — N, в зависимости в какой последовательности расположены гены: АВС или АСВ. И такая закономерность распространяется на все гены этой группы сцепления. Объяснение этому возможно лишь при линейном расположении генов в хромосоме.

Эти эксперименты явились основой создания генетических карт хромосом многих организмов, в том числе и человека.

Единицей генетической или хромосомной карты является сан-тиморганида (сМ). Это мера расстояния между двумя локусами, равная длине участка хромосомы, в пределах которого вероятность кроссинговера составляет 1%.

Методы изучения групп сцепления генов, такие как: генетический анализ соматических гибридных клеток, изучение морфологических вариантов и аномалий хромосом, гибридизация нуклеиновых кислот на цитологических препаратах, анализ аминокислотной последовательности белков и другие, которые позволили описать все 25 групп сцепления у человека.

Одной из основных целей исследования генома человека является построение точной и подробной карты каждой хромосомы. На генетической карте показано относительное расположение генов и других генетических маркеров на хромосоме, а также относительное расстояние между ними.

Генетическим маркером для составления карты потенциально может быть любой наследуемый признак, будь то цвет глаз или длина фрагментов ДНК. Главное при этом — наличие легко выявляемых межиндивидуальных различий рассматриваемых маркеров. Карты хромосом подобно географическим картам можно строить в разном масштабе, т.е. с разным уровнем разрешения.

Самой мелкомасштабной картой является картина дифференциального окрашивания хромосом. Максимально возможный уровень разрешения — один нуклеотид. Следовательно, самой крупномасштабной картой какой-либо хромосомы является полная последовательность нуклеотидов. Размер генома человека равен примерно 3 164,7 м.п.н.

К настоящему времени для всех хромосом человека построены мелкомасштабные генетические карты с расстоянием между соседними маркерами в 7-10 миллионов пар оснований или 7-10 Мб (мегабаз, 1Мб = 1 млн пар оснований).

Современные сведения о генетических картах человека содержат информацию о более чем 50 000 маркеров. Это означает, что они находятся в среднем на расстоянии десятков тысяч пар оснований друг от друга, и между ними расположено несколько генов.

Для многих участков, конечно же, имеются и более подробные карты, но все же большая часть генов еще не идентифицирована и не локализована.

К 2005 г. идентифицировано более 22 000 генов и около 11 000 генов картированы на отдельных хромосомах, около 6 000 генов локализованы, из них 1000 — это гены, определяющие заболевания.

Неожиданным оказалось обнаружение необычно большого числа генов на хромосоме 19 (более 1400), что превышает число генов (800), известных на самой большой хромосоме человека 1.

Рисунок 18 Патологическая анатомия хромосомы 3

Рисунок 19 Структура митохондриального генома

В митохондриальных генах отсутствуют интроны, а межгенные промежутки очень невелики. Эта небольшая молекула содержит 13 генов, кодирующих белки, и 22 гена транспортных РНК. Митохондриальная ДНК полностью секвенирована и на ней выявлены все структурные гены. Митохондриальные гены имеют гораздо большую, чем хромосомные, копийность (несколько тысяч на клетку).

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Материал лекции по теории алгоритмов

Материал лекции по теме «Алгоритмы» в рамках дисциплины «Основы алгоритмизации».

Лекции для раздела МДК 07.01 Теория и практика сестринского дела.

презентация к лекции по МДК 01.01 Здоровый человек. «Внутриутробный период. Период новорожденности».

презентация к лекции по МДК 01.01 Здоровый человек. «Внутриутробный период. Период новорожденности».

конспект занятия составление рассказа по картинкам «Человек»

данный материал предназначен для работы со со старшими дошкольниками по лексической теме «Человек и его тело».

презентация к лекции по МДК 01.01 «Здоровый человек и его окружение» по теме «Физиологическая беременность и роды. Послеродовый период»

Презентация «Физиологическая беременность и роды. Послеродовый период» подготовлена для проведения лекционного занятия по МДК 01.01 «Здоровый человек и его окружение» ПМ.01. Провед.

Лекция по теме «Наследственное право РФ»

Понятие наследства. Виды наследства: по завещанию, по закону. Оспаривание наследства.

Читайте также:

  

• Реферат ночные хищные птицы

  

• Структура инновационного образовательного проекта реферат

  

• Сокращение лесных массивов на планете реферат

  

• Создание проблемных ситуаций на уроках химии реферат

  

• Реферат на тему моя улица

1. Схема строения синаптонемного комплекса

2. Молекулярный механизм кроссинговера

Двунитевые разрывы вносятся в ДНК с
помощью белка SPO11
В местах разрывов образуются
одноцепочечные 3′-концы, которые с
помощью RecA-подобных белков (у эукариот
это RAD51 и DMC1) внедряются в
неповрежденный гомологичный участок
одной из двух несестринских хроматид.
Именно этот контакт запускает сборку белков
центрального элемента синаптонемного
комплекса, они начинают аккумулироваться
в местах первичного контакта гомологичных
хромосом.

3.

Белки мисматч репарации MLH1 и MLH3

4.

Картирование генов
Построение генетических и
цитологических карт
Толмачева Екатерина Николаевна
Кандидат биологических наук,
доцент кафедры биологии и генетики

5.

• Картирование генов — определение положения данного
гена на какой-либо хромосоме относительно других
генов.
Используются три основных группы методов картирования
генов
физическое (определение с помощью рестрикционных
карт, электронной и световой микроскопии).
• Генетическое (определение частот рекомбинаций между
генами)
• Цитогенетическое (гибридизация in situ, получение
монохромосомных клеточных гибридов, делеционной
метод и др.)

6. Генетические и физические карты хромосом

• Генетическое картирование основано на
использовании генетических методов для
построения карт, показывающих позиции
генов и других последовательностей в
геноме.
• Генетические методы включают гибридологические
эксперименты или, в случае с людьми,
генеалогический метод (анализ родословных)
6

7.

• Морган представлял себе гены упорядоченными по
длине хромосом, как бусинки в ожерелье
• Экспериментальные данные привели его к идее
создания генетических карт хромосом
• Очевидно, что чем дальше находятся два гена друг
от друга, тем больше вероятность разрыва
нити, связывающей их, и получения новых
сочетаний генов
• Стало возможным определить относительное
расстояние между генами в хромосоме путем
простого расчета процента кроссинговера
7

8.

• Частота кроссинговера (расстояние между
генами):
число кроссоверных
организмов
=
* 100%
общее число потомков

9.

• Эта частота строго пропорциональна
расстоянию между сцепленными генами и
измеряется в морганидах
• 1 морганида соответствует
1% рекомбинантных гамет или
генотипов, полученных при
анализирующем скрещивании
9

10.

Частота рекомбинаций
ЧР =
Число рекомбинантов
Общее число потомков
х 100
Серое тело, длинные крылья (BbVv) – 965 (41,5%)
Черное тело, короткие крылья (bbvv) – 944 (41,5%)
Серое тело, короткие крылья (Bbvv) – 206 (8,5%)
Черное тело, длинные крылья (bbVv) – 185 (8,5%)
Всего рекомбинатов — 391 (17%)
Всего потомков
— 2300 (100%)
ЧР =
206 + 185
х 100 = 17% или 17 морганид
2300

11.

Расчёт расстояния между генами
Гаметы
Некроссоверы
ABC
abc
Кроссинговер между A и B
Авс
авС
Кроссинговер между В и С
Авс
авС
Кроссинговер между А и
В, между В и С
АвС
аВс
Всего потомков
Генотип
зигот
АВС/авс
авс/авс
Число
особей
150
143
293
%
Авс/авс
авС/авс
37
42
79
15,2
Авс/авс
авС/авс
70
65
135
25,9
АвС/авс
аВс/авс
8
6
14
2,7
521
100
56,2

12.

А
а
в
С
В
с
А и В – 79 + 14=93
93/521 = 17,9%
В и С – 135+14= 149
149/521=28,6%
A – C= 17,9% + 28,6%=46,5%

13.

• А. Стертевант в 1913 г. составил первую
генетическую карту локализации генов в Ххромосоме дрозофилы
• Генетические карты уже разработаны для
дрозофилы, мыши, нейроспоры; для
высших растений: кукурузы, риса, ячменя и
др.
13

14.

• Построение генетической карты на основании частот рекомбинации.
Пример показывает реальные эксперименты, выполненные Артуром
Стуртевантом на плодовой мушке. Все 4 гена находятся в Х-хромосоме
плодовой мушки.Показаны частоты рекомбинации между генами и
относительное взаиморасположение генов на карте
14

15. Генетические карты (группы сцепления) дрозофилы.

16. Генеалогический анализ в составлении генетических карт человека

• Для человека невозможно проведение
экспериментальных браков с целью создания
генетических карт
• Данные для расчета частот рекомбинации могут быть
получены исследованием генотипов членов поколений
существующих семей
• Это значит, что доступны только ограниченные данные и
их интерпретация часто затруднена, так как браки людей
редко приводят к нужным «скрещиваниям», а зачастую
генотипы одного или более членов семей недоступны изза их смерти или отказа от сотрудничества
16

17.

Пример анализа родословной людей.
(A) Родословная показывает
наследование генетической болезни в
семье двух живых родителей и 6 детей,
а также при наличии информации о
родителях матери. Аллель болезни
является доминантным по отношению к
аллелю здоровья. Реальным является
определение степени сцепления между
геном заболевания и микросателлитом
М типированием аллелей для этого
микросателлита (M1, M2, и т.д.) у живых
членов семьи.
(B) Родословная может быть
интерпретирована двумя различными
путями: Гипотеза 1 дает низкую частоту
рекомбинации и свидетельствует, что
ген заболевания сильно сцеплен с
микросателлитом М; Гипотеза 2
подтверждает, что ген и микросателлит
менее прочно сцеплены
(C) Реконструкция генотипа
микросателлита бабушки подтверждает
верность Гипотезы 1

18.

• Физическое картирование использует
молекулярно-биологические методы для
непосредственного исследования молекул
ДНК и построения карт, показывающих
позиции определенных
последовательностей, в том числе генов
18

19. Последовательности, распознаваемые разными рестриктазами

• EcoRI
• Г ААТТЦ
• ЦТТАА Г
• SmaI
• ЦЦЦ ГГГ
• ГГГ ЦЦЦ
Построение
рестрикционных карт
ДНК разрезают рестриктазами и
подвергают электрофорезу.
Рестрикционная карта — вид
физической карты, на которой
указаны расстояния между
соседними сайтами расщепления
ДНК определенной рестриктазой.

20. Опорные точки карт хромосом – гены и ДНК-маркеры

• Гены – очень часто используемые маркеры, но они не
идеальны. Одна из проблем (особенно для больших
геномов позвоночных) состоит в том, что карты,
основанные на генах, не очень детальные
• Поэтому нужны другие типы маркеров
• Опорные точки карт, не являющиеся генами, называются
ДНК-маркерами
• Основные типы ДНК-маркеров:
– полиморфизм длины рестрикционных фрагментов
(RFLPs)
– полиморфизм длины простой последовательности
(SSLPs)
– однонуклеотидный полиморфизм (SNPs)
20

21.

Карта хромосомы 21 и
митохондриального генома

22.

23. Методы картирования хромосом человека

• метод гибридизации соматических клеток грызунов и
человека в культуре ткани
• Если изолировать из тела и смешать клетки мыши и человека в
культуре, то в результате их слияния можно получить
гибридные клетки, содержащие хромосомы одного и другого
вида.
• Клетки мыши имеют 40 хромосом, а клетки человека — 46.
Суммарное число хромосом гибридных клеток должно быть 86,
но обычно этого не происходит и чаще всего гибридные клетки
содержат обычно от 40 до 50 хромосом.
23

24.

• Пример показывает как стабильные
человек-мышь гибридные
соматические клетки могут получаться
применением ПЭГ
• По непонятным причинам хромосомы
человека избирательно утрачиваются
первичным продуктом слияния
• Происходящая случайно утрата
человеческих хромосом приводит к
образованию большого разнообразия
гибридных клеток по набору хромосом
человека
• Эти клетки могут быть
клонированными для получения
отдельных клеточных линий со
специфическим набором хромосом
человека
• Идентификация хромосом человека
может проводиться методами,
базирующимися на ПЦР с
использованием хромосомспецифических маркеров
24

25.

• В гибридных клетках человек-мышь, полученных
в результате слияния анеуплоидных клеток мыши
и диплоидных эмбриональных фибробластов
человека, 75-95% человеческих хромосом
утрачиваются в процессе культивирования,
причем их утрата носит случайный характер
• Среди множества разнообразных гибридов всегда
найдется клетка, сохранившая ту или иную
хромосому человека
• В гибридных клетках хромосомы функционируют,
регулируя синтез соответствующих белков
25

26.

• После размножения этой клетки можно
провести анализ ферментов, активность
которых связана с наличием именно
данной хромосомы
• Использование методов
дифференциального окрашивания
хромосом позволяет связать гены с
определенными локусами хромосом, так
как в гибридных клетках довольно часты
хромосомные разрывы, перестройки,
присутствие не целых хромосом, а
отдельных фрагментов
26

27.

• В настоящее время для картирования генов
хромосом человека используются также другие
методы:
– Биохимические методы — сравнение аминокислотных
последовательностей белков и нуклеотидной
последовательности ДНК отдельных хромосом
– Цитологические методы — сопоставление изменения
морфологии хромосомного участка с характерным
фенотипом, анализ «ломких» участков хромосом
– Молекулярно-генетические методы и др.
27

28.

Пример анализа родословной людей.
(A) Родословная показывает
наследование генетической болезни в
семье двух живых родителей и 6 детей,
а также при наличии информации о
родителях матери. Аллель болезни
является доминантным по отношению к
аллелю здоровья. Реальным является
определение степени сцепления между
геном заболевания и микросателлитом
М типированием аллелей для этого
микросателлита (M1, M2, и т.д.) у живых
членов семьи. (B) Родословная может
быть интерпретирована двумя
различными путями: Гипотеза 1 дает
низкую частоту рекомбинации и
свидетельствует, что ген заболевания
сильно сцеплен с микросателлитом М;
Гипотеза 2 подтверждает, что ген и
микросателлит менее прочно сцеплены
(C) Реконструкция генотипа
микросателлита бабушки подтверждает
верность Гипотезы 1

29.

30.

31. Секвенирование ДНК

• определение первичной нуклеотидной
последовательности (от англ. sequence —
последовательность).
• В результате секвенирования получается
линейное символьное описание, которое
сжато резюмирует атомную структуру
молекулы ДНК.

32. Секвенирование ДНК

• Для секвенирования применяются методы
Эдмана, Сэнжера и другие;
• в настоящее время для секвенирования
нуклеиновых кислот обычно применяется метод
Сэнжера с дидезоксинуклеозидтрифосфатами
(ddNTP).
• Обычно до начала секвенирования при помощи
ПЦР производят амплификацию участка ДНК,
последовательность которого требуется
определить.

33. Секвенирование ДНК по Сэнжеру

• Методология
секвенирования была
разработана в конце
1970-х гг. английским
биохимиком
Фредериком
Сэнжером.
(из http://www.internet-school.ru)

34. Секвенирование ДНК по Сэнжеру

• Перед секвенированием молекулу ДНК разрезают на
фрагменты и клонируют в Escherichia coli. Выделенные из
бактериальных клеток фрагменты многократно
амплифицируют с помощью полимеразной цепной
реакции (ПЦР)
(из http://wsyachina.narod.ru)

35. Секвенирование ДНК по Сэнжеру

• Раствор с одноцепочечными фрагментами и праймерами
распределяют по четырём пробиркам, в каждую из
которых добавлены четыре разные dNTP и один из
флуоресцентно меченных
дидезоксинуклеозидтрифосфатов (ddNTP). Удлинение
гибридизовавшегося с ДНК-фрагментом праймера
происходит до тех пор, пока в цепь не включится ddNTP. В
этом месте синтез останавливается, и в результате в
каждой из пробирок образуется уникальный набор
отрицательно заряженных фрагментов разной длины,
оканчивающихся одним из меченых ddNTP.

36. Секвенирование ДНК по Сэнжеру

• Фрагменты разделяют по размеру с помощью капиллярного
электрофореза. Когда фрагменты определённой длины проходят
через окно детектора, освещаемое лазерным лучом, ddNTP начинают
флуоресцировать. Длина волны флуоресценции зависит от того, какой
именно ddNTP находится у них на конце, так что на выходе получается
цветная картинка, которую можно трансформировать в нуклеотидную
последовательность.
(из
http://wsyach
ina.narod.ru)

37. Автоматическое секвенирование ДНК

• Особенно перспективным для массового
секвенирования в автоматическом режиме
оказалось применение меченых различными
флуорохромами дидезоксинуклеотидов. В этом
варианте секвенирования каждому из
нуклеотидов соответствует свой цвет полосы в
геле, что хорошо распознается в автоматическом
режиме.
• Этот метод нашел широкое применение в
реализации программы «Геном человека».