Детекция и уничтожение (деградация) белков. 3 страница
Яйцеклетка — крупная неподвижная клетка, обладающая запасом питательных веществ. Размеры женской яйцеклетки составляют 150—170 мкм. Функции питательных веществ различны. Их выполняют:
1) компоненты, нужные для процессов биосинтеза белка;
2) специфические регуляторные вещества;
3) желток обеспечивающий питание зародыша в эмбриональном периоде.
Яйцеклетка имеет оболочки, которые препятствуют проникновению в яйцеклетку более одного
сперматозоида. Снаружи окружена блестящей оболочкой, которая покрыта лучистым венцом, или фолликулярной оболочкой. Она играет защитную роль, питает яйцеклетку. Яйцеклетка лишена аппарата активного движения. Для яйцеклетки характерна плазматическая сегрегация.
Сперматозоид — это мужская половая клетка (гамета). Он обладает способностью к движению. Строение сперматозоида: Сперматозоид имеет головку, шейку, промежуточный отдел и хвост в виде жгутика. Почти вся головка заполнена ядром, которое несет наследственный материал в виде хроматина. На переднем конце головки (на ее вершине) располагается акросома. Здесь происходит образование гиалуронидазы — фермента, который способен расщеплять мукополисахариды оболочек яйцеклетки. В шейке сперматозоида расположена митохондрия, которая имеет спиральное строение. Оболочка сперматозоида имеет специфические рецепторы, которые узнают химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Поэтому сперматозоиды человека способны к направленному движению по направлению к яйцеклетке (это называется положительным хемотаксисом).
|
|
|
3) Геном и генотип, их сравнительная характеристика. Кариотип человека, кариограмма в норме и при геномных мутациях. Представление о генных картах хромосом. Генетические и цитологические (физические) карты хромосом.
Термин “геном” предложен для обозначения совокупности генов (нуклеотидных последовательностей днк) в гаплоидном наборе хромосом организмов данного биологического вида – геномы человека, шимпанзе, малярийного плазмодия …;
Термин “генотип” предложен для обозначения совокупности генов (фактически, аллелей) в диплоидном наборе хромосом организмов данного биологического вида – генотипы иванова, петрова, сидорова …;
Из определений следует, что геном является видовой характеристикой (особи одного вида имеют совокупность одних и тех же генов), генотип – индивидуальной (отдельные особи одного вида, имея идентичный набор генов, могут различаться по их аллельным вариантам);
Общий набор хромосом – это кариотип, является генетическим критерием вида. В нём выделяют:
• Аутосомы – соматические хромосомы;
|
|
|
• Половые хромосомы.
Всего у человека 46 хромосом. У женщин 44 аутосомы + ХХ половые. У мужчин 44 аутосомы + ХУ половые. В сперматозоиде 22 аутосомы + Х или У половые хромосомы.
Правило кариотипа:
• Постоянство числа и форм;
• Правило парности;
• Правило индивидуальности хромосом;
• Правило непрерывности хромосом.
Для изучения кариотипа человека обычно используют клетки костного мозга и культуры фибробластов или лейкоцитов периферической крови, так как эти клетки легче всего получать. Для того чтобы легче было разобраться в сложном комплексе хромосом, составляющих кариотип, их располагают в виде кариограммы. Кариограмма — это систематизированный кариотип. Хромосомы расположены по мере убывания их величины. В медицинской генетике с помощью кариограммы диагностируют некоторые хромосомные болезни.
Плечо может быть коротким (p) и длинным (q); в плечах, ориентируясь на поперечные полосы при избирательной окраске, - районы, сегменты и субсегменты;
Картирование хромосом – определение положения гена соответствующего признака в известном локусе конкретной хромосомы; важна избирательная окраска хромосом (запись 22q11.2 – ген расположен во 2-м субсегменте 1-го сегмента 1-го района длинного плеча хромосомы 22):
|
|
|
1. Генетические карты хромосом – составлены по данным о частоте кроссинговера между локусами; расстояние дается в морганидах – м (сантиморганидах - см): 1м (1см) соответствует расстоянию, на котором кроссинговер происходит в 1% гамет;
2. Физические (цитологические) карты хромосом – определение локуса конкретного гена в хромосоме, разные методы – перекрывающихся делеций, анализ рестриктов и др.; разрешающая способность методов варьирует; генетическое расстояние в 1м (1см) соответствует физическому расстоянию порядка 1000-2000 п.н.;
4) Проект «Геном человека», сравнительно-эволюционный аспект геномов человека и других видов живых существ. Основные цели и решаемые биомедицинские задачи.
Проект Человеческий Геном— международный научно-исследовательский проект, главной целью которого было определить последовательность нуклеотидов, которые составляют ДНК, и идентифицировать 20—25 тыс. генов в человеческом геноме.
Основные цели
· Создание точной генетической карты генома человека
· Создание точной физической карты генома человека:
· Определение последовательности нуклеотидных пар (сиквенс) в геноме человека; к началу 2001 г. Был осуществлен “черновой” вариант сиквенса, так как в днк оставались участки, в которых нуклеотидные последовательности не были определены; к названной дате было секвенировано и собрано в протяженные отрезки 95% эухроматиновых участков генома человека
|
|
|
Геномы человека и других видов животных (сравнительно-эволюционный аспект)
В геноме человека есть гены:
· Общие для про- и эукариот – 21%;
· Общие для животных и др. Эукариот – 32%;
· Общие для позвоночных и др. Животных – 24%;
· Общие для позвоночных – 22%;
· Общие для приматов – 90-99%;
в геноме человека есть ДНК от:
· Ретротранспозонов (РНК вирусов) – 8%;
· ДНК транспозонов (бактериальных) – 3%;
· Еще 220 генов от бактерий-симбионтов
Решаемые общебиологические задачи:
биологический количество
вид: экспрессируемых (транскрибируемых и транслируемых) генов:
· человек 20-31 000
· дрозофила 7 200
· s. Cerevisiae (дрожжевая клетка,
одноклеточный эукариот) 6 000
кишечная палочка
(прокариот) 4 000
· mycoplasma genitalium
· (примитивный прокариот) 500 (из них 350 жизненно необходимы
“элементарная машина жизни”)
5) Цитологические и статистические основы моно-,ди- и полигибридного скрещиваний. Условия менделирования признаков. Менделирующие признаки у человека.
В опытах Менделя при скрещивании сортов гороха, имеющих жёлтые и зелёные семена, все потомство (т.е. гибриды первого поколения) оказалось с желтыми семенами. Обнаруженная закономерность получила название правила единообразия гибридов первого поколения. Признак, проявляющийся в первом поколении, получил название доминантного, не проявляющийся, подавленный – рецессивного.
В соответствии с законами Менделя наследуются только моногенные признаки. Если за фенотипический признак отвечает более одного гена (а таких признаков абсолютное большинство), он имеет более сложный характер наследования. Условия выполнения закона расщепления при моногибридном скрещивании
Расщепление 3 : 1 по фенотипу и 1 : 2 : 1 по генотипу выполняется приближенно и лишь при следующих условиях:
1. Изучается большое число скрещиваний (большое число потомков).
2. Гаметы, содержащие аллели А и а, образуются в равном числе (обладают равной жизнеспособностью).
3. Нет избирательного оплодотворения: гаметы, содержащие любой аллель, сливаются друг с другом с равной вероятностью.
4. Зиготы (зародыши) с разными генотипами одинаково жизнеспособны.
Условия выполнения закона независимого наследования
1. Все условия, необходимые для выполнения закона расщепления.
2. Расположение генов, отвечающих за изучаемые признаки, в разных парах хромосом (несцепленность).
Условия выполнения закона чистоты гамет
1. Нормальный ход мейоза. В результате нерасхождения хромосом в одну гамету могут попасть обе гомологичные хромосомы из пары. В этом случае гамета будет нести по паре аллелей всех генов, которые содержатся в данной паре хромосом.
При моногибридном скрещивании цитологическая основа расщепления потомства — расхождение гомологичных хромосом и образование гаплоидных половых клеток в мейозе.
При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу (АА*аа=Аа). При скрещивании однородных гибридов первого поколения между собой (самоопыление или родственное скрещивание) во втором поколении появляются особи как с доминантными, так и с рецессивными признаками, т.е. наблюдается расщепление. Обобщая фактический материал, Мендель пришёл к выводу, что во втором поколении происходит расщепление признаков в определённых частотных соотношениях, а именно: 75% особей имеют доминантный признак, а 25% - рецессивные. Эта закономерность получила название второго правила Менделя, или правила расщепления. Второе правило Менделя формулируется так: при скрещивании двух гетерозиготных особей, т.е. гибридов, анализируемых по одной альтернативной паре признаков, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1 и по генотипу 1:2:1.
При полигибридном скрещивании родительский организм анализируется по нескольким признакам. Примером полигибридного скрещивания может служить дигибридное, при котором у родительских организмов принимаются во внимания отличия по двум парам признаков. Первое поколение гибридов в этом случае оказывается однородным, проявляются только доминантные признаки, причем доминирование не зависит от того, как признаки были распределены между родителями.
Изучая расщепление при дигибридном скрещивании, Мендель обнаружил, что признаки наследуются независимо друг от друга. Эта закономерность, известная как правило независимого комбинирования признаков: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся двумя (или более) парами альтернативных признаков, во втором поколении (F2) наблюдается независимое наследование и комбинирование признаков, если гены, определяющие их расположены в различных гомологичных хромосомах.
Цитологические основы дигибридного скрещивания. Как известно, в профазе 1 мейоза гомологичные хромосомы конъюгируют, а в анафазе одна из гомологичных хромосом отходит к одному полюсу клетки, а другая — к другому. При расхождении к разным полюсам негомологичные хромосомы комбинируются свободно и независимо друг от друга. При оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом и гомологичные хромосомы, оказавшиеся в процессе мейоза в разных половых клетках родителей, соединяются вновь.
Признаки, наследование которых подчиняется перечисленным закономерностям, принято называть менделирующими (по имени Г. Менделя).
У человека менделирующими признаками являются, напр., альбинизм (отсутствие пигментации, вызываемое рецессивным геном; встречается у всех человеческих рас с частотой 1 на 20— 30 тыс. новорожденных), цвет глаз, характер волос (курчавые или гладкие), групповые отличия по различным факторам в крови и др. Законам Менделя подчиняются и гены, обусловливающие наследственные болезни человека.
6) Взаимодействия аллельных генов в детерминации признаков: полное и неполное доминирование, кодоминирование, межаллельная комплементация, сверхдоминирование. Множественные аллели. Наследование групп крови у человека.
Аллельные гены - различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологических хромосом, определяющие варианты развития одного и того же признака.
При полном доминировании один ген полностью подавляет проявление другого гена (выполняются законы Менделя), при этом гомозиготы по доминантному признаку и гетерозиготы фенотипически неотличимы. При полном доминировании фенотип гетерозиготы не отличается от фенотипа доминантной гомозиготы. Видимо, в чистом виде полное доминирование встречается крайне редко или не встречается вовсе. Например, люди, гетерозиготные по гену гемофилии А (сцепленный с Х-хромосомой рецессивный ген), имеют половинное количество нормального фактора свертывания по сравнению с гомозиготными по нормальному аллелю людьми, и активность фактора свертывания VIII у них в среднем вдвое ниже, чем у здоровых людей. В то же время у здоровых людей активность этого фактора варьирует от 40 до 300 % по сравнению со средней для популяции. Поэтому наблюдается значительное перекрывание признаков у здоровых и носителей-гетерозигот. При фенилкетонурии (аутосомно-рецессивный признак) гетерозиготы обычно считаются здоровыми, однако активность печёночного фермента фенилаланин-4-гидроксилазы у них вдвое ниже нормы, а содержание фенилаланина в клетках повышено, что, по некоторым данным, приводит к снижению IQ и повышенному риску развития некоторых психотических расстройств
При неполном доминировании (промежуточном наследовании) доминантный ген не полностью подавляет проявление действия рецессивного гена. У гибридов первого поколения наблюдается промежуточное наследование, а во втором поколении — расщепление по фенотипу и генотипу одинаково 1:2:1 (проявляется доза действия генов). При неполном доминировании гетерозиготы имеют фенотип, промежуточный между фенотипами доминантной и рецессивной гомозиготы. Например, при скрещивании чистых линий львиного зева и многих других видов цветковых растений с пурпурными и белыми цветками особи первого поколения имеют розовые цветки. При скрещивании чистых линий андалузских кур чёрной и белой окраски в первом поколении рождаются куры серой окраски.
Межаллельная комплементация относится к редким способам взаимодействия аллельных генов. В данной ситуации гомозиготный по рецессивным, но различным между собой, аллелям генотип фенотипически проявляется как гетерозиготный, то есть происходит нормальное формирование признака даже при отсутствии доминантного аллеля. Причина в том, что продукты рецессивных генов, взаимодействуя, и дополняя друг друга, формируют признак идентичный деятельности доминантного аллеля.
Сверхдоминирование – более сильное проявление признака у гетерозиготной особи, чем у любой из гомозигот. Лежит в осове гетерозиса. Фенотипически, как правило, в случае сверхдоминирования гетерозиготы не обладают особыми внешними признаками. Преимущество связано с биохимическими особенностями.
Один из характерных примеров сверхдоминирвания является повышенная частота аллеля гена серповидноклеточной анемии в популяциях человека, живущих в условиях высокой вероятности заражения малярией. Мутантный аллель защищает организм от заболевания малярией. Гомозиготы по нормальному аллелю могут заболеть малярией и погибнуть, гомозиготы по мутантному аллелю - с высокой вероятностью гибнут от анемии. Гетрозиготы по этому гену не болеют серповидновлеточной анемией и устойчивы к малярии.
В ряде случаев аллель гена, с которым связано сверхдоминирование является рецессивно летальным, и поддерживается в популяции за счёт преимущества гетерозигот. К таким случаям относится например система летальных аллелей гена lethalgiantlarvae. Гетерозиготы, имеющие нормальный и мутантный вариант этого гена, в ряде случаев, характеризуются повышенной жизнеспособностью.
При кодоминировании (гетерозиготный организм содержит два разных доминантных аллеля, например А1 и А2 или JA и JB), каждый из доминантных аллелей проявляет свое действие, т.е. участвует в проявлении признака.
При кодоминировании гены одной аллельной пары равнозначны, ни один из них не подавляет действия другого; если они оба находятся в генотипе, оба проявляют свое действие. При кодоминировании, в отличие от неполного доминирования, у гетерозигот признаки, за которые отвечает каждый из аллелей, проявляются одновременно (смешанно). Типичный пример кодоминирования — наследование групп крови системы АВ0 у человека. Всё потомство людей с генотипами АА (вторая группа) и ВВ (третья группа) будет иметь генотип АВ (четвертая группа). Их фенотип не является промежуточным между фенотипами родителей, так как на поверхности эритроцитов присутствуют оба агглютиногена (А и В). При кодоминировании назвать один из аллелей доминантным, а другой — рецессивным нельзя, эти понятия теряют смысл: оба аллеля в равной степени влияют на фенотип.
Множественный аллелизм — это существование в популяции более двух аллелей данного гена. В популяции оказываются не два аллельных гена, а несколько. Возникают в результате разных мутаций одного локуса. Гены множественных аллелей взаимодействуют между собой различным образом. В этих случаях помимо доминантного и рецессивного генов появляются еще и промежуточные аллели, которые по отношению к доминантному ведут себя как рецессивные, а по отношению к рецессивному, как доминантные.
В популяциях как гаплоидных, так и диплоидных организмов обычно существует множество аллелей, для каждого гена. Это следует из сложной структуры гена — замена любого из нуклеотидов или иные мутации приводят к появлению новых аллелей. Видимо, лишь в очень редких случаях любая мутация столь сильно влияет на работу гена, а ген оказывается столь важным, что все его мутации приводят к гибели носителей. Так, для хорошо изученных у человека глобиновых генов известно несколько сотен аллелей, лишь около десятка из них приводит к серьёзным патологиям.
Наследование групп крови по законам Менделя:
• По законам Менделя, у родителей с I группой крови, будут рождаться дети, у которых отсутствуют антигены А- и В-типа.
• У супругов с I и II – дети с соответствующими группами крови. Та же ситуация характерна для I и III групп.
• Люди с IV группой могут иметь детей с любой группой крови, за исключением I, вне зависимости от того, антигены какого типа присутствуют у их партнера.
• Наиболее непредсказуемо наследование ребенком группы крови при союзе обладателей со II и III группами. Их дети могут иметь любую из четырех групп крови с одинаковой вероятностью.
• Исключением из правил является так называемый «бомбейский феномен». У некоторых людей в фенотипе присутствуют А и В антигены, но не проявляются фенотипически. Правда, такое встречается крайне редко и в основном у индусов, за что и получило свое название.
7) Генотип как целостная система. Взаимодействие неаллельных генов: эпистаз, копмлементарность, полимерия. Примеры проявления в популяциях человека.
Генотип — это совокупность генов данного организма. У человека около 100 тыс. генов.
Генотип как единая функциональная система организма сложился в процессе эволюции. Признаком системности генотипа является взаимодействие генов.
Неаллельные гены — это гены, расположенные в различных участках хромосом и кодирующие неодинаковые белки. Неаллельные гены также могут взаимодействовать между собой.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 203; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!