Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Мая 2013 в 09:41, реферат
В 1902-1903 годах Уолтер Сэттон исследовал мейоз у кузнечика Brachistola magma. Он выявил, что хромосомы в мейозе сохраняют свою морфологическую индивидуальность и что родительские хромосомы расходятся независимо друг от друга. Таким образом, поведение хромосом в мейозе совпадает с поведением менделевских наследственных факторов. Сэттон предположил, что наследственными факторами (аллеломорфами, по тогдашней терминологии) являются либо хромосомы, либо части хромосом. Так Сэттон на заре ХХ века предсказал сцепленное наследование генов, локализованных в одной хромосоме.
Введение 3
1.Сцепление генов 5
1.Сцепление генов и кроссинговер 5
2.Сцепление генов и картирование 7
2.Методы гибридизации соматических клеток 8
Заключение 12
Список используемой литературы 13
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
Заключение 12
Список используемой литературы 13
ВВЕДЕНИЕ
В 1902-1903 годах Уолтер Сэттон исследовал мейоз у кузнечика Brachistola magma. Он выявил, что хромосомы в мейозе сохраняют свою морфологическую индивидуальность и что родительские хромосомы расходятся независимо друг от друга. Таким образом, поведение хромосом в мейозе совпадает с поведением менделевских наследственных факторов. Сэттон предположил, что наследственными факторами (аллеломорфами, по тогдашней терминологии) являются либо хромосомы, либо части хромосом. Так Сэттон на заре ХХ века предсказал сцепленное наследование генов, локализованных в одной хромосоме [2].
При изучении у дрозофилы признака белоглазости - мутация white Морганом были обнаружены ограничения независимого комбинирования наследственных факторов. В культуре красноглазых мух случайно появился белоглазый самец. В результате скрещивания с красноглазыми самками он давал полностью красноглазое потомство. Морган высказал предположение, что фактор белоглазости сцеплен с фактором определения пола и что самцы содержат всего один фактор определения пола - X. Тогда фактор белоглазости будет проявляться только у самцов, а общее отношение красноглазых мух к белоглазым будет 3:1.
Ген white (w) был первым сцепленным с полом геном, выявленным у дрозофилы. Позднее был обнаружен другой сцепленный с полом признак: маленькие крылья - ген miniature (m). Несмотря на то, что каждый из этих генов был сцеплен с фактором определения пола, в рекомбинационном анализе они показывали независимое менделевское комбинирование. Ситуация изменилась, когда был обнаружен третий сцепленный с полом признак - желтое тело (мутация yellow (y)). Было доказано, что ген yellow зачастую передается потомкам вместе с фактором белоглазости - геном white. Таким образом, определенные комбинации наследственных факторов выявляются среди последующих поколений чаще, чем этого можно было ожидать при их независимом комбинировании [4].
1. СЦЕПЛЕНИЕ ГЕНОВ
Под сцеплением генов генетики понимают совместное наследование генов, локализованных в одной хромосоме. Впервые сцепленное наследование признаков обнаружили У. Бэтсон и Р. Пеннет у душистого горошка при изучении исследования окраски цветка и формы пыльцевых зерен. Классическими же опытами по анализу сцепленного наследования были эксперименты Т. Моргана, исследовавшего закономерности мутаций у дрозофил и обнаружившего, что в зависимости от пола гибридов наблюдается или полное сцепление генов, или неполное [4].
1.1. Сцепление генов и кроссинговер
Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группы сцепления и наследуются, как правило, вместе. Число групп сцепления у диплоидных организмов равно гаплоидному набору хромосом. У женщин — 23 группы сцепления, у мужчин — 24.
Сцепление генов, локализованных в одной хромосоме, может быть полным и неполным. Полное сцепление генов, т. е. совместное наследование, возможно лишь при отсутствии процесса кроссинговера. Этим характеризуются гены половых хромосом, гетерогаметные по половым хромосомам организмы (ХУ, ХО), а также гены, расположенные рядом с центромерой хромосомы, где практически никогда не происходит кроссинговер [6].
В основном гены, расположенные в одной хромосоме, сцеплены не полностью, и в профазе I мейоза идет процесс обмена идентичными участками между гомологичными хромосомами. В результате кроссинговера аллельные гены, бывшие в составе групп сцепления у родительских особей, разделяются и формируют новые сочетания, попадающие в гаметы. Происходит рекомбинация генов.
Гаметы и зиготы, которые содержат рекомбинации сцепленных генов, называют кроссоверными. Если известно число кроссоверных гамет и общее количество гамет данной особи, можно вычислить частоту кроссинговера в процентах по формуле: отношение числа кроссоверных гамет (особей) к общему числу гамет (особей) умножить на 100%.
По проценту кроссинговера между двумя генами можно определить расстояние между ними. Морганида - единица расстояния между генами - условно составляет 1% кроссинговера.
Частота кроссинговера говорит и о силе сцепления между генами. Сила сцепления между двумя генами равна разности между 100% и процентом кроссинговера между этими генами.
Генетическая карта хромосомы
— это схема взаимного
Анализ генетических и цитологических карт способствовал сформулированию основных положений хромосомной теории наследственности [8]:
1. Каждый ген имеет определенное постоянное место (локус) на хромосоме.
2. Гены в хромосомах расположены в определенной линейной последовательности.
3. Частота
кроссинговера между генами
1.2. Сцепление генов и картирование.
Генетическое картирование – это определение группы сцепления и положения картируемого гена относительно других генов данной хромосомы [4].
Чем больше генов известно у данного вида, тем точнее результаты этой процедуры. Как правило, число генов в группах сцепления зависит от линейных размеров соответствующих хромосом. Выделяют следующие этапы генетического картирования [8]:
2. МЕТОДЫ ГИБРИДИЗАЦИИ
Соматические клетки несут в себе весь объем генетической информации. Это способствует изучению многих вопросов генетики человека, которые невозможно исследовать на целом организме. Благодаря методам генетики соматических клеток человек смог стать одним из экспериментальных объектов. Чаще всего для исследований используют клетки соединительной ткани (фибробласты) и лимфоциты крови. Культивирование клеток вне организма позволяет получить достаточное количество материала для исследования, что не всегда возможно взять у человека без ущерба для здоровья [1].
Клетки какой-либо ткани, которые находятся в культуре, можно подвергать изучению различными методами: биохимическим, цитологическим, иммунологическим. В ряде случаев такое исследование является более точным, чем на уровне целостного организма, так как метаболические процессы удается выделить из сложной цепи взаимосвязанных реакций, которые происходят в организме.
В 1960 г. французский биолог Ж. Барский, выращивая вне организма в культуре ткани клетки двух линий мышей, обнаружил, что некоторые клетки по своим морфологическим и биохимическим признакам были промежуточными между исходными родительскими клетками [2]. Эти клетки оказались гибридными. Такое спонтанное слияние клеток в культуре ткани происходит довольно редко. В дальнейшем оказалось, что частота гибридизации соматических клеток увеличивается при введении в культуру клеток РНК-содержащего вируса парагриппа Сендай, который как вообще все вирусы, изменяет свойства клеточных мембран и способствует слиянию клеток. Под влиянием такого вируса в смешанной культуре двух типов клеток образуются клетки, содержащие в общей цитоплазме ядра обеих родительских клеток – гетерокарионы. После митоза и последующего разделения цитоплазмы из двуядерного гетерокариона образуются две одноядерные клетки, каждая из которых представляет собой синкарион – настоящую гибридную клетку, имеющую хромосомы обеих родительских клеток.
Для физического картирования широко применяют методы гибридизации соматических клеток [8].
Обычно для гибридизации с клетками человека используют соматические клетки грызунов, чаще всего мыши. Для последующего отбора слившихся клеток от исходных клеток человека и мыши клетки выращивают на специальной селективной среде, которая позволяет размножаться только гибридным клеткам.
Только что образовавшиеся ядра гибридных клеток содержат оба набора хромосом человека и мыши. Однако при последующем размножении гибридных клеток происходит постепенная утрата хромосом человека у гибридов, поэтому в результате остается только одна или даже фрагмент одной из хромосом человека. Когда метод гибридизации соматических клеток был только создан, то в гибридных клетках, в которых осталась одна или несколько хромосом человека, тестировалось присутствие ферментов и других белков человека, которые по своим характеристикам отличались от соответствующих белков мыши, или клетки мыши были дефицитны по каким-то ферментам.
Чаще всего из гибридов соматических клеток создавали панели, в которых присутствовали хромосомы человека в минимальных количествах и в самых разных комбинациях. Поэтому чтобы установить локализацию гена соответствующего фермента или другого белка человека нет необходимости применять только те гибриды соматических клеток, которые содержали лишь одну хромосому человека.
Вместе с тем сначала можно было картировать только гены человека, проявляющиеся на клеточном уровне, и невозможно было работать с генами, имевшими сложное фенотипическое проявление, при котором первичный дефект оставался неизвестным. Методы молекулярной генетики позволили решить эту проблему, и в настоящее время с помощью ПЦР, блоттинга по Саузерну и иных молекулярно-генетических методов можно тестировать гибридные соматические клетки на наличие в оставшихся хромосомах человека любых генов независимо от того, известен ли продукт этих генов или нет [5].
Недостатком метода картирования генов человека с помощью гибридных соматических клеток было то, что часто локализация генов устанавливалась с точностью до хромосомы. Разрешающие возможности в картировании генов таким путем были, следовательно, ограничены.
Однако если в гибридных клетках осталась только одна хромосома человека, то, облучив такие гибридные клетки рентгеновскими или гамма-лучами, можно добиться фрагментации этой хромосомы и после получения новых гибридных клеток с помощью дополнительного слияния с клетками грызунов (после облучения гибридные клетки без дополнительного слияния с клетками грызунов погибают) уточнить локализацию интересующего исследователей генов вплоть до небольшого фрагмента определенной хромосомы (картирование с помощью радиационных гибридов). Особенностью радиационных гибридов является то, что образующиеся после облучения фрагменты хромосомы человека не способны проходить митоз и теряются, если они не сливаются с хромосомами мыши.
Эти фрагменты человеческих хромосом могут быть столь небольшими по размеру, что уже не обнаруживаются цитологически. Поэтому до проведения опытов по картированию необходимо специальными методами, в частности с использованием ДНК-полиморфных маркеров (обычно применяют Alu-полиморфизм, отсутствующий у мыши), уточнить, какие фрагменты определенной хромосомы человека сохранились в радиационных гибридах. Еще одной особенностью радиационных гибридов является то, что на них можно изучать сцепление между генами во фрагментах хромосом человека и даже оценивать генетическое расстояние между сцепленными локусами, исходя из того, насколько часто они присутствуют во фрагментах вместе или раздельно. При этом предполагают, что чем ближе расположены гены друг к другу на хромосоме, тем реже радиационно-индуцированные разрывы в хромосоме будут разделять сцепленные гены.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
О значении картирования генов человека говорит создание международной программы «Геном человека», которая ставила своей задачей картировать все гены человека и секвенировать всю ДНК генома. Методы генетики соматических клеток открыли совершенно новые перспективы картирования генов. Эти методы позволили не только точно локализовать ген в определенной хромосоме и даже в определенном ее участке, но значительно ускорили процедуру картирования [7].
Параллельно и одновременно с исследованиями по программе «Геном человека», имеющей глобальное значение, генетически картировали локусы, ответственные за наследственные болезни. Эта работа значительно облегчалась благодаря созданию генетической карты ДНК-маркеров в рамках программы. Картирование генов наследственных болезней принципиально важно для медицины, так как открывает возможность непрямой диагностики соответствующих наследственных болезней.
Кроме того, генетическое картирование необходимо в идентификации и последующем клонировании того или иного гена наследственной болезни, изучения его структуры, природы мутаций в этом гене, в перспективе открывает возможности манипуляций с этим геном, например в генотерапевтических целях.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ