Генетическая наука и законы генетики

Эндогенные -- факторы внутр среды -- одноцепочечные разрывы, ошибочные встраивания некомплементарных нуклеотидов (во время репликации)

Экзогенные -- факт. внешн среды

Мутогенные факторы могут быть физ, хим, биолог.

Физ. - эонизирующее излучение, уф излучение(200-400нм), фотоны света, температура, вибрация и т.п..

Хим.- несколько групп:

-В-ва подавляющие синтез предшественников а/к(кофеин, теобромин и др)

-В-ва изменяющие сост белков, ДНК и РНК (метил, этил, и др в-ва алкильной группы)

-Аналоги нуклеотидов -- бромуроцил, аминопурин

-Неорганические в-ва и орган в-ва, кот явл. сильными окислителями -- азотистая к-та, соли тяж мет.

Также мутогенн действ облад пестициды, гербециды, мин удобрения

Биологические -- гормоны, БАВ, вирусы (грипп, краснуха, герпес), жив. Вакцины.

Среди мутогенов выделяю группу особо активных -- супермутогены! Они могут индуцировать мутации в 100 и 100 тыс раз большие. Супермутогены индуцируют широкий спектар мутаций, приводят к системным изменениям даже на уровне вида (напр. Короткостебельный ячмень, измен. Окраски у кроликов, утрата плавника рыб).

Некот хим в-ва рассматрив в кач-ва промутогенов! Попадая в организм, они начинаю проявл. мутогенную активность только после модификации их молекул (напр. - после модифицирующего действия ферментов)

МУТОГЕНЫ

Физ. - эонизирующее излучение, уф излучение(200-400нм), фотоны света, температура, вибрация и т.п..

Хим.- несколько групп:

-В-ва подавляющие синтез предшественников а/к(кофеин, теобромин и др)

-В-ва изменяющие сост белков, ДНК и РНК (метил, этил, и др в-ва алкильной группы)

-Аналоги нуклеотидов -- бромуроцил, аминопурин

-Неорганические в-ва и орган в-ва, кот явл. сильными окислителями -- азотистая к-та, соли тяж мет.

Также мутогенн действ облад пестициды, гербециды, мин удобрения

Биологические -- гормоны, БАВ, вирусы (грипп, краснуха, герпес), жив. Вакцины.

Среди мутогенов выделяю группу особо активных -- супермутогены! Они могут индуцировать мутации в 100 и 100 тыс раз большие. Супермутогены индуцируют широкий спектар мутаций, приводят к системным изменениям даже на уровне вида (напр. Короткостебельный ячмень, измен. Окраски у кроликов, утрата плавника рыб).

Некот хим в-ва рассматрив в кач-ва промутогенов! Попадая в организм, они начинаю проявл. мутогенную активность только после модификации их молекул (напр. - после модифицирующего действия ферментов)

АНТИМУТОГЕНЫ

наз в-ва, обладающие антимутаторным действием. Эти в-ва способны стабилизировать мутационный процесс до естественного уровня. Кол-во антимутогенов не значительно, или их не все знаем. Степень эффективности антимутогенов различна и они характеризуются физиологичностью действия -- высокие дозы некот. антимутогенов могут вызывать мутогенный эффект (аргенин, глутаминовая к-та, стрептомецин). Антимутогенным действ облад. Некот а/к, вит., провит, ферменты и некот фарма препараты. В наст время установлено более 200 природных и синтетических соед, кот способны снизить частоту мутаций.

Нарушение митоза и мейоза - митоза - Функционал нарушен могут выраж в гипореактивноскти Кл (опухоль), органич нарушен возник при поврежд структ хром, митотич аппарата, поверхн клет и связ с этими структ процессов: репликац, поляризац дел клет, движен хром, цитосомия и т.д. Выдел 3 типа нарушен митоза: Поврежден хром, поврежден митотич аппарата, нарушен цитосомии. Разновидности:

1. Поврежден хром - задержка митоза в профазе, что в свою очередь связ с нарушен репликац ДНК.

2. С нарушен спирализации и d-спирализации хром. Связ с изм физич свойств ДНК.

3. Ранее раздел хроматид - связ с разъединением сестринск хроматид начин ещё в профазе.

4. Фрагментация - связ с поврежден молек ДНК, или хромосомн белков.

5. Хромосомн и хроматидн мосты - их появл явл слседств фрагментац. Они быстро рвутся, или могут сохран в течен 12-15 маточн циклов.

При мейозе основн нарушен связ с происхожд хром:

1.Первичные - возник у особей с нормал кариотипом. На стад анафазы1 наруш раздел бивалентов и общ хром гомоогия переход в 1 кл.

2.Вторичн - у особей с избытком хром и поврежд кариот.

3.Третичн - -\\- им структурн перестройки хром. (транслокации)

Крайн форма пересхожден хром в мейозе представл собой сохран всего хромосомн набора. После оплодотвор формир полиплоиды. Диплоидн жен геметы могут равив без оплодотвор и давать начало нормальн орг - партеногенез. При нём развит может быть успешно пи услов достаточной гетерозиготн яйцекл. Разновидн: Гиногенез(разв нередуцир яйцекл, стимулир проник в неё спермия). На гаметогенез оказ влиян t, различ измен среды, яды, стрессы. В рез происход неполноцен развит гамет и зародыши погибают.

наследс изменчивость -- связана с возникновением изменений признаков и свойств орг-ма которые определяются гентипом и передаются в ряду поколений. Насл изм обусловлена возникновением новых генотипов и приводит к изменению фенотипа. виды:

- комбинативная

- онтогенетическая

- корелитивная

- мутационная.

1)Комбинативная -- в результате новых сочетаний генов в генотипе, в результате:

1 независемое расхождение гомологичных хромосом в мейозе

2 случайное сочетание хромосом при оплодотворении

3 рекомбинация генов при кроссе

-может быть связана с взаимодействием генов.

-Не ведёт к возникновению новых наследств признаков, происходит рекомбинация или комбинация генов имеющихся в генотипе у родителей.

-На основе комб изменчивости выводят новые породы и культуры.

-широко распр в природе, ист генетич разнообразия в природе.

-С ней связано явл-е гетерозиса- повышенная гибридная сила в первом поколении.

-Может привести к возник генетически уникальных зигот.

2) онтогенетическая -- отражает реализацию закономерных изменений в ходе онтогенеза (индивид развития) или клеток. При этом генотип ост неизменным, хотя отнтогенет изменения детерминированы и предопределены генетическими факторами. В онтогенезе реализуется программа развития контролируемая генами, т.е. реализ-ся хар-ый для каждого орг процесс последовательного и совместного действия генов. Ярко прояв св-ва генов -- стабильность и консерватизм. Развитие признаков у потомков происходит в той же очерёдности и в том же виде как и у родителей. В большей степени сходными оказ начальные стадии онтогенеза, что связано с биогенетическим закономерным развитием. Степень сходства согласно закону гомологических рядов зависит от степени родства.

В основе о.и. Лежит последовательная смена работы различных групп генов. Во время онтогенеза гены вкл в работу по мере необходимости. Практическое применение- осущ направленное выращивание.

3 варианта исхода:

- смерть

- норм развитие

- изменение обмена веществ

3) корелятивная -- соотносительная.

Изменения одних органов и тканей может вести к изменению др орг и тканей или функций организма. Недоразвитие передн доли гипофиза -- отставание в росте и развитии, молочная продуктивность отрицательно карилирует с способностью к откорму.

Используют процент кариляции. Если от 0- 0, 2 нет связи признаков, если 0,4-0,5 хорошая корреляция.

4) мутационная изменчивость.

Основана на возникновении стойких нарушений в первично генетическом материале под действием факторов среды -- мутагенов. Приводит к образованию новых форм с измененными признаками кот небыло у родителей. В результате мутаций возник генетическое разнообразие и первичная генетич гетерогенность в природных мутациях.

м.и. Может приводить к появ наследственных заболеваний у жив и чел. Противодействием мутации яв-ся репарация ДНК. при репликации ДНК может не происходить никаких отклонений и гены при этом могут удваиваться миллионы раз безмалейших изменений. Редко гены мутируют и далее они реплицируются в новой форме.

модификационная изменчивость- длительные мутации которые могут приводить к появ фенотипа напоминающего какое либо аллельное состояние гена -- фенокопии, 1935г. Гольд шмит.

Образование фенокопий происходит при однозначном действии генетических и средовых факторов или под влиянием системы модификаторов в сочетании с экзогенными факторами. В этом случае под действием факторов внеш среды изменяются и копируются признаки характерные для другого генотипа. Это обуславливается тем что факторы среды оказывают влияние на биохимические, субклет и клет процессы и оказывается что механизм возникновения врожденных изменений и аномалий оказывается сходным с изменениями которые определяются генетическим аппаратом.

Большинство модификаций имеют приспособительное значение, особенно те что индуцированы физиологич и хим факторами могут резко изменять генотип -- их наз МОРФОЗАМИ, это крайние варианты модиф изменчивости -- это реакция на резко экстремальные изменения условий среды. Морфозы могут быть вызваны действием излучения, хим в-в и др факторов в дозах кот нарушают обмен в-в в организме. При морфозах возникает дизгормония признаков и появл уродства. Условия среды иногда сглаживают генетич различия и тогда худшие и лучшие по генотипу особи могут иметь одинаковую продуктивность. В плохих услов среды отбор по фенотипу по многим признакам малоэфективен. Тогда возникают длительные модификации -- измен потомства возник под действ внешн условий и передающихся в ряду поколений

Оплодотворение - объдинение мужск и женск гамет, приводящ к формирован зиготы и последующему развит нов орг-ма. В процессе оплодотвор в зиготе формир диплоидн набор хром, в чем заключ биологич знач этого процесса. НАРУЖНОЕ - в окруж среде, в котор попад мужск и женск пол гаметы. ВНУТРЕННЕЕ - обеспеч переносом сперматозоидов из мужск орг в женск. ПАРТЕНОГЕНЕЗ - развит орг из неоплодотвор яйцекл. Иногда партеногенез проявл циклически, в зависим от сезона (коловратки, дафнии летом размнож партеногенез, осенью путем оплодотвор яйцекл и образов зигот наз зигогенезом. Чередование партеногенеза и зигогенеза наз ГЕТЕРОГОНИЯ.

Форма полов отношен при котор 1 самка на протяжен сезона размнож с неск самцами - ПОЛИАНДРИЯ. Она проявл присутств неск мужских пронуклиусов в яйцекл, в рез полиспермии, форма полов отношен при котор за 1 сезон размнож самец в норме спар с неск самками - ПОЛИГАНИЯ. Цитокинетич проявл слединения 1 сперматозоида с 2мя и более женск пронуклиосами.

Основные факторы генетич эволюции -

1. Влиян мутацио процесса - осн причина генетич изменч популяц спонтан мутац кажд гена происход с низк частотой, но общ частотой мутаций всех генов, котор содерж популяц очень большие.

2. Влиян отбора - отбор устран вредн мутац из популяц и способств распростран полезн мутац. Отбор бывает Стабилизир (сохран в ряде поколен популяц наиболее приспособл членов и устран крайние варианты). Направленный (сдвиг фенотипич уровень потомства в сторону уменьшен или увеличен по сравн с уровнем признака родит форм). Разрывающий (связ с различн действ внеш факт, на котор фенотипи популяц распред по разному и популяц рапред на субпопуляции).

3. Влиян миграции - при миграц относ устранения концентраций аллелей со скоросью прямопропорционал численности миграций особей.

4. Влиян скрещ - на ген структ оказ влиян скрещ и особенно близкородственное. Любое скрещ способств образов гетерозиготн орг и повышен их жизнеспособн.

5. Генетический груз (ГГ) - налч и распределен в популяции скрытых рецесивов - ГГ. ГГ с одн стороны - источник ген изменчив, а с друг - ухудш приспособл к популяц за счёт появлен летальн, полулетальн и сублетальн Алл. ГГ наз снижен средн приспособл популяц к услов среды обуслов особенностями генетич структуры. Если за адаптивн норму принять приспособл гетерозигот, то ГГ только представи как отклонение признака от адаптивн норм. Различ 3 типа ГГ. Мутацион - возник при мутиров доминант алеля в рецесивн. Он переход в гомозиготн состоян и отбор устран часть особ из популяц, что привод к сниж рецесивн аллеля (а). Сбалансиров - выз действ отбора, котор устран гомозиготн генотипы (аа), но поддерж в популяц присутств алела (а). Аа>АА. У гетерозиготн особ им (а) и (А), что расшир возможн приспособлен к среде. Переходной - обкслов тем, что адаптивн аллеля в одних услов устран свои свойства, а действ нов аллеля ещё не достигло адаптивн уровня. Тогда адаптивн груз созд за счёт адаптивн аллеля.

Основн свойства гена - ОБЩИЕ:

1. Дискретность и целостность - обнаруж в характере их действ в наследов призн обусловл каким-либо геном, на молекулярн уровне дискретн выявл в действ ферм РНКазы, котор облад свойствами распозн границы гена. След стадия проявл - созд РНК копии гена и возможн комплем соединен РНК и ДНК генома.

2. Алельность - видна при анализе наследован призн у гибридов, когда проявл призн завис от алельн сост генов. Молек аспекты связ с нуклеоидн составом ДНК и РНК и аминокисл составом белков.

3. Постоянство - подтвержд стабильн н\к кисл, что отраж в стабильности фенотипич показателей.

4. Спецефичность - выраж в том, что кажд ген обладает только ему присущ порядком располажен нуклеотидов и детерминир синтез определ полипептида.

ЧАСТНЫЕ свойства:

1. Множественный аллелизм.

2. Градуальность гена - выраж в эффекте дозы гена.

3. Плейотропия - способн гена определ неск призн.

4. Полимерия - совместно предел признака неск генами

5. Способность модифицир действ других генов (эпистаз)

6. Летальность

7. Мутаторное действие (лабильность).

Причины деления клетки - деление (простое и митотическое). - вегетативн размножен. ПРОСТ - клет с формирован из одного родит орг 2х дочерн. МИТОТИЧ - одиночн клет репродуцир себя, а многокл орг растут. Благодаря точности митотич дел клет представл собой скорее удвоение клет, чем деление. Биолог смысл делен - что в рез мейоза дочерн клет получ такой же набор хром, какой им родит форма. При кажд митозе образ копия кажд хром, пирчем механизм распредел их между дочерн клет очень точен. В митотич делен различ разделен ядра на 2 дочерн ядра. Особенностью митотич дел - он в значительн мере сходен у всех орг. Причины делен: клетка наход в неравновесном состоянии, и можно предположить, что митоз - не только средство точн распределен генетич материала, но и средство восстанов-лен относительн равновесия, повыш упорядоченность структур и процессов. Митоз обеспеч биолог омоложе-ние клет и они избегают предварительн гибели. Установ, что в дел Кл повыш активн ферм - рибонуклеасы

Популяция - совокупность особей одного вида, длительное время населяющих определённую территорию, свободно скрещ между собой и отделённых от других популяций этого же вида давлением изоляции. Для популяции характерн такие показатели, как ареал, численность особей, возраст, половой состав.

Чистая линия - это потомство, полученое от индивида в результ его самоопыления или самооплодотворения. У многих растен самоопыление (пшеница, овес, фасоь). У некотор жив (прсноводн улитки) - самооплодотворение.

НАСЛЕДОВАНИЕ СЦЕПЛЕННОЕ С ПОЛОМ.

Впервые было от крыто Морганом на дрозофилах кот отличаютсяпо окраске глаз, кот зависит от пола.

Признаки расщепление по кот при скрещивании.....назыв сцеплиными.

Эти признаки обусловленгенаи локализованныв полов хром. наслед

у самцов млекопит гены локализ в У хром не им домина...

и у самцов рецес гены прояв в 100% как и доминантные.

Такое сост назыв гемезиготным. Особенно чётко наслед призн сцеплиных с полом прояв в рецитропном скрещивании. Сцеплиное сполом наслед у кур породы плимутро (поперечнополосатостьоперения), кур айренда (золотистая), у кошек черепаховая окраска. Редко быв черепаховые коты -- бесплодные ХХУ. У свиней наслед признак вывороченные конечности с полулитальным исходом. У лош собаки свиньи сцеплен с полом генандромондрыгемофилии. У индеек -- генандромондрыальбинизма и ддальтонизма.

Передача через полов хром признаков сцеплен с Х и У хром указывает

на то чо особь муж пола большее влияние воспринемает от материнскогоь орг.

Все особенности сцепленного с полом наслед объясн дозой наслед гена. Гомогаметный пол нес ёт 2-ю дозу в Х хром. Развитие соотв признаков у гетерозиготного орг будет зависеть от характера взаимод алельного гена. Гетерогам полулитальнымим 1 Х хром. Гены Х и У хром в некот уч им гомологов и при конъюгасции половые хромасомы объед именно в этих уч. Формирование признакамиу гетерогаметныйпол\а опред алелем присут-м в генотипе. Хар-р наслед сцепленногос полом призн зависит от того в кокой хром нахэод ген: х-сцепленное, у-сцепленное. Признакамих-сцеп и у жен и у муж особи гомогоментного пола получ гены от обоих род. Особи гетерогаметныйпола получ единств х хром от гомогаментного родителя и передают её гомогаметному потомку. У млекоп и чел муж пол получает х -- сцепл гены от матери и передаёт их дочерям, признаками этом муж пол никогда не наследуетсяот цовского х-сцепл признака и не прередаёт его сыновьям. Х-сцепл мож быть доминантныеи рецес. Мать -- всему потомству, отец -- только дочерям. Такое наслед назыв крис-крос.

Рецессивн призн прояв у самок, у самцов развив признакамиполуч рецесс алеля от матери. Рецессивнойсамки предают рец признак сыновьям, а отцы дочерям. Они носители рецесс алеля.

Наслед призн расп в У хром -- галандрические. У чел в У хром -- генандромондрыволосатые уши, только у мужчин, наслед от отца к сыну.

Практич прим наследовани я сцепленное с полом. У птиц с Х хром сцеплина мут карликовости, кот им лучшую продукцию для таких кур надо меньше площади и они более устойчивы. У некот кур есть ген сцепленный с полом пятно на голове.

Гены с летальным эффектом, их можно получ особи только муж пола.

ПРИЗНАКИ ОГРАНИЧЕПННРЫЕП ПОЛОМ.

Наследование признаков генами локализ в аутосомах, но фенотипически проявление исключит у одного пола, наз наследованием ограниченным полом. Ращепление по законам Менделя: молочная продуктивность, яйценосность и др.

сущ нежелательные признаки кот также ограничены полом: гипоплозия вымени и соско, гипоплазия ганат, крипторхизм идр. Таки е приз частично или полностью наруш воспроизводит функцию.

Регуляц генов у прокариот - наибол известн метод регуляц явл транскрипционный уровень регуляц. Регуляторн механизмы действ в клет обеспеч возможн вкл или выкл экспрессии генов, отвеч на измен внеш услов и во-вторых они обеспеч программированное, каскадное включен экспрессии многих генов. 1й тип регуляции наибол изучён у бактер и осущ под действ индуктора. Ген вкл (индуцир), выкл (репрессия), может вызыв собств продуктами или факторами внеш среды. Это 1я модель генетич контроля была предлож Моно и Жакоб (франц учён) в 1961. Они ввели понят Аперон - еденица ген регуляц у прокариот. Регуляц 2го типа обеспеч запуск цепной реакц включен многих генов. Важн факт ген активн явл регуляторы - элементы генома, отвеч за синтез регуляторн белков. Белки - регуляторы соедин с определ нукл послед ДНК, котор предшеств структ части регулир гена. Участок молек ДНК, котор обеспеч координиров фунционирование и регуляц генов, контролир развит биохим ф-ий наз АПЕРОНОМ. Эффекторы приним участ в регуляц работы генов могут быть низко молекулчрными вещ-вами. Эффекторы выступ в роли индукторов структ генов, входящ в аперон. Апероны различ: Индуцир и репрессируемые. Регуляц работы аперона: *Негативн* (осущ при присоединении эффекторов с белками-репрессорами, котор связ с операторами и препятств транскрипц структ генов). *Позитивн* (осущ связ эффектора с белком регулятор и образован активаторного белка, котор обеспеч возможн взаимодейств РНК полимеразы с промотором, в рез осущ транскрипц аперона.) *Промотор* (опр участок матричн ДНК в котор нач транскрипц. Он предшеств гену оператору и представл собой нукл послед (80нукл) котор узнаёт ферм РНК-полимераза.

У Эукариот схема регуляции разработ Георгиевым в 1972г. Принцип регуляц основан на обратной связи с аналогич прокариотом, но механизм более сложн. Еденицей явл Транскриптон, он сост из неинформ и информ зон. Неинформ (акцепторная) начин промотором с инициатором. Затем след группа генов репликаторов за котор располож информативн зона (структурная). Это зона образ структурн участками. Заканч терминатором. Работу регулир неск ген-регулят дают информ для синтеза неск бклков-репрессоров. Индукторами явл сложн молек. Когда индукторы освобожд гены операторы от белков репрессоров РНК полимераза разрыв водородн связи между 2мя цепочками ДНК транскриптона и по п-лу комплементарн в начале синтезир большая молекула иРНК, т.к. сост инф как с информативн так и с неинформативн зон. Затем в ядре клет происход ПРОЦЕССИНГ - ферментативн разрушен неинформативн части РНК и расцеплен её на фрагменты соответств экзонам. Затем формир молек иРНК посредством сплавлен информац фрагментов - СПЛАЙСИНГ. иРНК выход из ядра и на рибосомах осущ синтез белка.

РЕГУЛЯЦИЯ ПОЛА.

Соотнош полов в природе 1:1 может быть нарушено под действием разных факторов: внеш среды, гормоны, мутации. Действие на разных этапах онтогенеза. Проблема регуляции пола - управление численности полов в потомст ве. У крупных жив не решён.

4) путём и зменения рН среды в жен половых путях

5) разделить семенную жидкость на 2 фракции (Х и У содержащие фракции к аноду-Х, катоду -- У)

6) облучение или высокая температура - приводит к партенигенезу.

В опыт ах со свиньями показано что повыш сперму в путях самки приводит к появ самцов.

7) Возраст з с возрастом у сви ней снижается появление самок, а на курах самцов.

На соотношение оказ влияние возрастной подбор род пар, качество гамет, длительность прибывания гамет в полулитальнымпутях до оплодотворения, физиологич сост родителей, ур основного обмена, характер рациона.

Вывод: полулитальныму жив обуслав не только генетич факторами но и см выше.

Репликация и репарация - репл - происход на основе матричн синтеза по п-лам Чаргаффа: 1) Сумма нукл сожерж пуринов азотист основан равное сумме перемединов нукл: А+Г=Т+Ц. 2) Содержан А равно содерж Т, а г=Ц. Тоисть А:Т=1, как Г:Ц=1. 3) Кол-во основан с кето-группой в 6м положен равно кол-ву основан с аминогр в 6м положен: Г+Т:А+Ц=1. Данные п-ла выявл устойчив взаимосвязь содерж А и Т с одн стороны и Г и Ц с другой. Белозерский и Спирин показ, что соотнош А+Т и Г+Ц явл видоспецефичным и может варировать и различн видов. Репарация - единств макромолек клет, котор способн устроить поврежден возник в её структуре (репарация). В ДНК закодир инф о механизмах репарацион процессов. В основе репарац лежит принцип комплементарт (А=Т, Г=Ц) 2х цепочные дефекты репарир очень редко и они явл истальн для ДНК Услов наруш структ ДНК: 1) Повышен t(привод к разрыву связи между пуринов и ДНК). 2) Под действ хим вещ-в, котор присутств в окруж среде и вызыв повыш структ (сульфидины). 3) При физич воздейств (УФ, радиац). Основн пути репарац: 1) Исправлен модификац или неправл спариван без репл (прямые восстановл). 2) Удален нукл окруж изменён пары оснований и ре-синтез этого участка путём репликац (замена). Значение: им больш знач, т.к. больш чась поврежден блокир передачу ген информ по след поколен, а остальн изм сохран в геномах, привод к измен белков необходим для поддержан жизнедеятельн клет. Появл ошибки не реплицир геномом, даже низк уров ошибок достаточен для образован генных мутаций.

Соматический (митотический) кроссинговер.

В соматических клетках иногда происходят обмены между хроматидами гомологичных хромосом, в результате которых наблюдается комбинативная изменчивость, подобная той, которая регулярно генерируется мейозом. Нередко, особенно у дрозофилы и низших эукариот, гомологичные хромосомы синаптируют в митозе. Одна из аутосомно-рецессивных мутаций человека, в гомозиготном состоянии приводящая к тяжелому заболеванию, известному под названием синдром Блюма, сопровождается цитологической картиной, напоминающей синапсис гомологов и даже образование хиазм. Доказательство митотического кроссинговера было получено на дрозофиле при анализе изменчивости признаков, определяемых генами у (yellow - желтое тело) и sn (singed - опаленные щетинки), которые находятся в Х-хромосоме. Самка с генотипом ysn+ / y+sn гетерозиготна по генам у и sn, и поэтому в отсутствие митотического кроссинговера ее фенотип будет нормальным. Однако если кроссинговер произошел на стадии четырех хроматид между хромати­дами разных гомологов (но не между сестринскими хроматидами), причем место обмена находится между геном sn и центромерой, то образуются клетки с генотипами y sn+ / y+ sn+ и y+sn/y+n. В этом случае на сером теле мухи с нормальными щетинками появятся близнецовые мозаичные пятна, одно из которых будет желтого цвета с нормальными щетинками, а другое - серого цвета с опаленными щетинками. Для этого необходимо, чтобы после кроссинговера обе хромосомы (бывшие хроматиды каждого из гомологов) y+ sn отошли к одному полюсу клетки, а хромосомы y sn+ - к другому. Потомки дочерних клеток, размножившись на стадии куколки, и приведут к появлению мозаичных пятен. Таким образом, мозаичные пятна образуются тогда, когда рядом расположены две группы (точнее, два клона) клеток, фенотипически отличающиеся друг от друга и от клеток остальных тканей данной особи.

Спецефичность мутагенеза - Истин частота мутац в любом гене всегда выше частоты появлен изменч. При хром мутац спецефичн связ с частотой хром перестроек. Специф завис от других факт: 1. Влиян внехромосомн компл клет на проник мутагена.

2. Локальн различ в структуре хром, котор облегч проникновение мутагена.

3. Характер репарац предмутацион повреждению

4. Связ с измен структурн комп Кл и измен особ генотипа

5. Возможн образов мутагенного клона в дан окруж среде

Мутацион спецефичн лежит в основе направл и ненаправл онтогенеза. Решен проблемы направл онтоген связ с разработк изомеров ДНК (клонирование). Спонтан и индуцир мутац факт в клет в случаях поврежден в с-ме репарир ферм. Первичн мутац поврежден с-м репарац и связ с ними с-м репликац и рекомбинац возник в рез ошибок ферм на ОШИБКА РЕПАРАЦИИ. Они составл значительн долю спонтан первичн мутац. Однократн действ мутац может быть зафиксир в ряде поколен клет, явлен продлённого мутагенеза - реплецирующая нестабильность. Причиной нестабильн могут быть структурн мутац хром, действ генов мутаторов и другие факторы.

Цитологические основы законов Менделя связаны с

- парность хромосом

- особенности мейоза, кот обеспечивает независимое расхождение к разным полюсам кл-ки а затем в разные гаметы

- с особенностью процесса оплодотворения (случайное комбинирование хромосом)

Статистический хар-р законов менделя.

1) явл универсальными и выполняются на большом кол-ве особей.

2) распределение генетического материала подчиняется закону больших чисел.

3) подчиняется теории вероятности -- вероятность передачи любого родительского гена = вероятности передачи гена другого родителя занимающего этот же локус.

Сцепление генов может быть полным и неполным. Причиной нарушения сцепления служит кроссинговер - перекрест хромосом в профазе первого мейотического деления. Чем дальше друг от друга расположены гены в хромосоме, тем выше вероятность перекреста между ними и тем больше процент гамет с перекомбинированными генами, а следовательно, и больше процент особей, отличных от родителей. В генетике принято расстояние между генами, расположенными в одной хромосоме, определять в процентах гамет, при образовании которых в результате кроссинговера произошла перекомбинация генов в гомологичных хромосомах. За единицу расстояния между генами, находящимися в одной хромосоме, принят 1% кроссинговера. Такая единица в честь Т.Моргана получила название морганиды. На прохождение кроссинговера влияет пол животного, его возраст и условия среды.

Тельца Барра оьнаруж у всех млекоп и и у человека. В соматич кл. у самцов такие хротиновые структуры отсутствуют. Тельца Барра располаг на переферии интерфазного ядра и имеют вид плотно конденсированного чечевицеобрахного тельца 0,8- 1,2 МКМ. ТЕЛЬЦА БАРРА ПРЕДСТ СОБОЙ ИНАКИТИВИР Х РОМОСОМА, ИАКТИВАЦИЯ ПРОИСХ НА СТАДИИ ГАСТРУЛЯЦИИ В ЭМБРИОГЕНЕЗЕ. ХРОМОТИН ТАКИХ ХРОМОСОМ ГЕНЕТИЧЕСКИ НЕ АДЕКВАТНЫЙ, ЭТО СЛУЖИТ ОТРОЖЕНИЕ ПРОЦЕССА ДОЗОВОЙ КОМПЕНСАЦИИ ГЕНОВ У МЛЕКОПИТАЮЩИХ. В РЕЗУЛЬТАТЕ НАЛИЧИЯ 2 ХРОМОСОМ У САМОК МЛЕкОПИТ, ЭТО НЕ УДВАИВАЕТ ДОЗУ ГЕНА, Т. К ОДНА ХОРМОСОМА ГЕНТИЧ НЕ АКТИВНА. И У САМОК КАК И САМЦОВ ПРОЯВЛ ДЕЙСТВИЕ ТОЛЬКО ОДНОЙ Х ХРОМОСОМЫ. ТЕЛЬЦА бАРРА МОЖНО ОБНАРЖИТЬ ВО ВСЕХ КЛ ЖЕНСКОГО ОРГАНИЗМА И ИХ РАССМАТРИВАЮТ КАК ПРИЗНАК ОТЛИЧИЯ САМОК ОТ САМЦОВ.

Феномен телец Барра представл практический интерес для диагностики кариотипа и хромосомны анамалий, можно сказать, что кол-во телец Барра всегра на 1 меньше числа х хромосом. Если у мамки 2 тельца Барра -- то это тисомия по х хромосоме. Если нет телец- моносомия по х хромосомам. Если у самца есть тельце Барра -- у него 2 х хромосомы. У коров тельца Барра отчёётливо обнаруженыв кл печени, пжж, надрочечнников.

Тельца Барра обнаружены в ядрах нейтрофильных лейкоцитов, имеют особую форму и выгледят как придатки 3-х типов:

вытянутые барабанные палочки (A)

в виде капилек (В)

в виде ниточек (С)

Инактивация х- хромосомы предположительно носиит универсальный характер, обнаруженыву 11 видов животных. Некоторые учёные указывают на связь полового хромотина на молочн продуктивность КРС. А у муж пола наличие телец связно с патологией и проявл интерсексуальности.

Формирование пола

В ходе эволюции сформировался механизм опрделения пола, обеспечивающий равное кол-во самцов и самок, необходимых для норм воспроизведения вида. 3 осн факторами типа определения пола, кот могут происходить на разных этапах размножения:

1- Прогамный -- презиготические, пол определениев ходе гаметогенеза у родит особи. Определениепола обусловлено различиями по размеру (мелкие -- самцы, крупные -- самки) котовраты, морск черви.

2- Сингамный -- зиготическое опрделение пола -- пол опред. В момент слияния гамет, т.е пол определениепри опложотворении в результ соответствиесочетния половых гамет. Млекопит, птиц, рыб, насек, двудонные раст)

3- Эпиганные -- постзегатическое опрделениеполла -- пол определениев проц онтогенеза и в значит степенм зависит от внешн среды. Пол определяется после оплодотворения (морск червь ванелли, если личинка осела на дно -- ж, если личинка прикрепл к хоботку взрослой самки -- м,оч маленький, живёт не долго, оплодотвооряет и умерает.

Генетически пол особи обусловленоразличиями в хромосомном аппарает мужск и жен особей. Сущ. Равная вероятность закладки особей м и ж пола, т.к чисто спермотозойдов у самца одинаковое(xy).

На кроссинг оказывают влияние генетич факторы и факторы внешней среды. Генетические факторы: гены запиратели кроссинговера, гены повышающие частоту кросс.

Факторы внеш среды: радиация, хим мутагены, конц соли, гормоны, лек преп. В большинстве случ при возд этих факторов частота кросса повыш. В норм условиях на частоту кросса влияют температура, возраст и пол. Оказ что в зоне центромерных участков частота кроссинговера сниж и истенное расстояние может быть изменено.

Сущ вероятность возникн неравного кросса. При равном кроссе взаимного обмена генами не происх. 1 ген переход в гомологичную хром и оказывается рядом со своим аллельным геном, кот остается на месте, т.е. в 1 гомологичной хромосоме возникает дупликация аллеля, а в др он отсутствует.

Химический состав хромосом - термин Хром - Вальдейер (нем учён). Хром - материал носит наследств информ. Хром чётко видно в делящ клет. Хром сост из ДНК и белков (65%), котор образ нуклеопротеиновый комплекс. Белки дел на гистонов и негистоновые.

Белки-гистоны представл 5 фракций: Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4. Гистоны - положительно заряж основ белки, котор прочно соед с молек ДНК. Роль гистонов - препятствие считыв биолог информ и обеспечен пространств организац ДНК в хром.

Негистоновые - более 100 фракций. Кисл белки, котор выполн структурн и регуляторн ф-ии. ДНК представл собой материал основу наследств и изменчивости. Она несёт биологич информ, котор запис с пом генетич кода. Помимо ДНК и белков в сост хром вход иРНК, липиды, полисахариды и ионы металлов. Они также выполн регуляторн ф-ию. Основн часью ядра явл хроматин - в нём различ конденсиров и рыхл участки. В его основ выявл нити - фибриллы. Хроматин клет сост из 2х цепочной ДНК и 5 гистонов белков.

Хроматин - основн часть интерфазн ядра. В нём различ конденсиров и рыхл участки. В его основ выявл нити - фибриллы. Хроматин клет сост из 2х цепочной ДНК и 5 гистонов белков. Гистоны содерж 100-135 аминокисл. В микроск хроматин им вид длин волокна по ходу котор им утолщен. Они представл собой нуклеотидн кор - он сост из 4х гистонов белков (Н2А, 2В, Н3, Н4). Вокруг него намат сегмент хромосомн ДНК длин 145 пар основан. Пятый гистон Н! не вход в сост кора, он связ с ДНК на входе и выходе в и из нуклеосомы. Хроматин эукариот сост из отдел участков (петли, домены). Длина петли - от 30-300 000 пар нуклеотидов, котор в определ месте прикрепл к белков матриксу. В образ петель приним участ негистонов белки. Они способны узнавать спецефич нуклеотид пары в нуклеосомн ДНК, котор отделён на неск тысяч пар нуклеотидов.Кажд петля явл функционал еденицей генома. Геном упаков в виде петель, преобраз в структ интерфазн хромосом соседн петли с одинаков организац формир структурн блоки, котор видн в интерфазном ядре в виде глыбок хроматина.

В результате работ Моргана и учеников его школы была сформулирована хромосомная теория наследственности:

-гены располагаются на хромосоме линейно;

-каждый ген имеет определенный локус;

-гены, расположенные на одной хромосоме, называются группой сцепления и наследуются вместе;

-процент кроссоверных особей зависит от расстояния между генами на хромосоме.

У животных, растений и человека хромосомный механизм является начальным механизмом, определяющим пол. Согласно хромосомной теории, пол организма определяется половыми хромосомами в момент оплодотворения.

XY определение пола

У одного пола ядра всех соматических клеток содержат диплоидный набор аутосом 2А и две одинаковые половые хромосомы (XX). Поэтому все гаметы этого пола содержат по одной Х-хромосоме. Это гомогаметный пол. У другого пола в каждой соматической клетке, помимо диплоидного набора аутосом 2А, содержатся две разные половые хромосомы Х и Y. Поэтoмy у него два вида гамет: Х- и Y-несущие. Это гетерогаметный пол. У большинства видов животных и растений гомогаметен женский пол, а гетерогаметен--мужской. Сюда относятся млекопитащие, большинство насекомых, многие рыбы, растения и др. Виды с мужской гетерогаметностью относят к типу Drosophila. Бывает два вида XY-определения пола. Один из них - как у человека: пол зависит от наличия Y-хромосомы (если она есть, генотип самца, если нет - самки). Второй - как у представителей рода Drosophila: пол определяется по соотношению числа Х-хромосом и числа аутосом.

ZW определение пола

У меньшего количества видов (птицы, некоторые рептилии, рыбы, бабочки, ручейники, из растений--земляника) наблюдается обратная картина--гомогаметен мужской пол, а гетерогаметен--женский. Виды с женской гетерогаметностью относят к типу Аbraxas.

X0 определение пола

При этом механизме определения пола один из полов (гомогаметный) обладает 2-мя Х-хромосомами, в то время, как второй (гетерогаметный) только 1-й. Принципиально, является разновидностью XY-механизма, так как при этом пол определяется также, как и у дрозофил: по соотношению числа Х-хромосом и аутосом.

Центровая Теория Строения Генов (ЦТСГ) - Ген сост из центров. Центр - развив призн лишь на определ части тела. При исслед числа щетин оказ, что потомств КАК-БЫ гомозиготно по фактору, редуцир щетинки. Дубинин доказ, что центры внутри генов располож линейно и между разн центрами одного гена может просход кроссинговер. Представление о гене, как о сложном образовании сост из более мелк едениц или центров наз ЦТСГ. Её разработка привела к обоснван 3х положений:

1. Ген дробен, он сост из отдельн частей в линейном порядке. Эти части могут независ измен при мутации. Тоисть ген явл еденицей мутации.

2. Ген не явл еденицей рекомбинации потому, что кроссинговер может происход внури сложн гена.

3. Ген - еденица ф-ии, но это действ в целом обуслов интеграцией ф-ий отдельн его частей или центров. По ЦТСГ ген им определ протяженность к хром и сост из центров способн к независимой мутации.

Использ ЦТСГ для созд современ концепции гена, как биологической с-мы

Цитологическое доказательство кроссинговера.

Прямые цитологические свидетельства обмена частей хромосом во время кроссинговера были получены в начале 30-х годов у дрозофилы и кукурузы. Рассмотрим опыт Штерна, проведенный на D. melanogaster. Обычно две гомологичные хромосомы морфологически неразличимы. Штерн исследовал Х-хромосомы, которые имели морфологические различия и, следовательно, были гомологичны не полностью. Однако гомология между этими хромосомами сохранялась на большей части их длины, что позволяло им нормально спариваться и сегрегировать в мейозе (то есть нормально распределяться по дочерним клеткам). Одна из Х-хромосом самки в результате транслокации, т. е. перемещения фрагмента Y-хромосомы, приобрела Г-образную форму. Вторая Х-хромосома была короче нормальной, так как часть ее была перенесена на IV хромосому. Были получены самки, гетерозиготные по указанным двум, морфологически различным, Х-хромосомам, а также гетерозиготные по двум генам, локализованным в Х-хромосоме: Bar (В) и carnation (cr). Ген Bar - это полудоминантный ген, влияющий на количество фасеток и, следовательно, форму глаза (мутанты с аллелем В имеют полосковидные глаза). Ген cr контролирует окраску глаз (аллель cr+ обусловливает нормальную окраску глаз, а аллель cr - окраску глаз цвета красной гвоздики). Г-образная Х-хромосома несла аллели дикого типа В+ и cr+, укороченная хромосома - мутантные аллели В и cr. Самки указанного генотипа скрещивались с самцами, имевшими морфологически нормальную Х-хромосому с аллелями cr и В+. В потомстве самок было два класса мух с некроссоверными хромосомами (crB / crB+ и cr+B+ / crB+) и два класса мух, фенотип которых соответствовал кроссоверам (crB+ / crB+ и cr+B / crB+). Цитологическое исследование показало, что у кроссоверных особей произошел обмен участками Х-хромосом, и, соответственно, изменилась их форма. Все четыре класса самок имели по одной нормальной, т. е. палочковидной, хромосоме, полученной от отца. Кроссоверные самки содержали в своем кариотипе преобразованные в результате кроссинговера Х-хромосомы - длинную палочковидную или двуплечую с короткими плечами. Эти опыты, так же как и одновременно полученные аналогичные результаты на кукурузе, подтвердили гипотезу Моргана и его сотрудников о том, что кроссинговер представляет собой обмен участками гомологичных хромосом и что гены действительно локализованы в хромосомах.