Вопрос 39. Основные положения хромосомной теории наследственности Моргана. Сцепленное полное и неполное наследование, линейное расположение генов. Понятие о генетических картах хромосом.
Теория Моргана:
Гены, располагаются в хромосомах; различные хромосомы содержат неодинаковое число генов; набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.
Аллельные гены занимают определенные и идентичные локусы гомологичных хромосом.
В хромосоме гены располагаются в определенной последовательности по ее длине в линейном порядке.
Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, благодаря чему имеет место сцепленное наследование некоторых признаков; сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами.
Каждый биологический вид характеризуется специфичным набором хромосом- кариотипом.
Наследование- процесс воспроизведения в последовательных поколениях общего плана структурно- функциональной организации и отдельных признаков у особей конкретного биологического вида.
Полное сцепленное наследование- признаки родителя развиваются у потомка всегда одним блоком. Так наследуются признаки, контролируемые генами из одной хромосомы, которые расположены настолько близко, что это исключает кроссинговер. Полностью сцепленное наследование наблюдается для таких признаков, как синтез полипептидов гемоглобина человека.
При частичном сцепленном наследовании соответствующие признаки родителей воспроизводятся у части потомков совместно, а у части независимо. Такое наследование наблюдается для одной группы сцепления, расстояние между которыми в хромосоме допускает регулярный кроссинговер.
Линейное расположение генов в хромосоме. Т. Морган предположил, что гены расположены в хромосомах линейно, а частота кроссинговера отражает относительное расстояние между ними: чем чаще осуществляется кроссинговер, тем далее отстоят гены друг от друга в хромосоме; чем реже кроссинговер, тем они ближе друг к другу.
Генетические карты хромосом — это схема взаимного расположения и относительных расстояний между генами определенных хромосом, находящихся в одной группе сцепления.
Впервые в 1913 — 1915 годах на возможность построения генетических карт хромосом указывают Т. Морган и его сотрудники. Они экспериментально показали, что основываясь на явлениях сцепления генов и кроссинговера можно построить генетические карты хромосом [1]. Возможность картирования основана на постоянстве процента кроссинговера между определенными генами. Генетические карты хромосом составлены для многих видов организмов: насекомых (дрозофила, комар, таракан и др.), грибов (дрожжи, аспергилл), для бактерий и вирусов.
Генетические карты человека используются в медицине при диагностике ряда тяжелых наследственных заболеваний человека. В исследованиях эволюционного процесса сравнивают генетические карты разных видов живых организмов.
Вопрос 40. цитогенетический метод изучения генетики человека. Кариотип и идиограмма хромосом человека. Денверская классификация хромомсом человека. Понятие об аутосомах и гетеросомах. Дифференциальная окраска хромосом.
Цитогенетический метод используют для изучения нормального кариотипа человека, а также при диагностике наследственных заболеваний, связанных с геномными и хромосомными мутациями. Кроме того, этот метод применяют при исследовании мутагенного действия различных химических веществ, пестицидов, инсектицидов, лекарственных препаратов и др. В период деления клеток на стадии метафазы хромосомы имеют более четкую структуру и доступны для изучения. Диплоидный набор человека состоит из 46 хромосом: 22 пар аутосом и одной пары половых хромосом (XX ? у женщин, XY ? у мужчин). Обычно исследуют лейкоциты периферической крови человека, которые помещают в специальную питательную среду, где они делятся. Затем готовят препараты и анализируют число и строение хромосом. Разработка специальных методов окраски значительно упростила распознавание всех хромосом человека, а в совокупности с генеалогическим методом и методами клеточной и генной инженерии дала возможность соотносить гены с конкретными участками хромосом. Комплексное применение этих методов лежит в основе составления карт хромосом человека. Цитологический контроль необходим для диагностики хромосомных болезней, связанных с ансуплоидией и хромосомными мутациями. Наиболее часто встречаются болезнь Дауна(трисомия по 21-й хромосоме), синдром Клайнфелтера (47 XXY), синдром Шершевского ? Тернера (45 ХО) и др. Потеря участка одной из гомологичных хромосом 21-й пары приводит к заболеванию крови ? хроническому миелолейкозу. При цитологических исследованиях интерфазных ядер соматических клеток можно обнаружить так называемое тельце Барри, или половой хроматин. Оказалось, что половой хроматин в норме есть у женщин и отсутствует у мужчин. Он представляет собой результат гетерохроматизации одной из двух Х-хромосом у женщин. Зная эту особенность, можно идентифицировать половую принадлежность и выявлять аномальное количество Х-хромосом. Выявление многих наследственных заболеваний возможно еще до рождения ребенка. Метод пренатальной диагностики заключается в получении околоплодной жидкости, где находятся клетки плода, и в последующем биохимическом и цитологическом определении возможных наследственных аномалий. Это позволяет поставить диагноз на ранних сроках беременности и принять решение о се продолжении или прерывании.
Кариотип- диплоидный набор хромосом соматической клетки, который характеризуется постоянством числа, формы, размеров хромосом.
У человека в кариотипе 2n=46 хромосом, гаплоидный набор хромосом n=23.
Хромосомы, одинаковые в кариотипе мужского и женского организма называются аутосомы. Хромосомы, определяющие пол- гетеросомы.
Идиограмма кариотипа- схематическое расположение хромосом.
В 1960 году была предложена Денверская международная классификация хромосом, где хромосомы классифицированы по величине и расположению центромеры. В кариотипе соматической клетки человека различают 22 пары аутосом и пару половых хромосом. В идиограмме кариотипа человека хромосомы делят на 7 групп, в зависимости от их размеров и формы.
1 - 1-3 крупные метацентрические. 2 - 4-5 крупные субметацентрические. 3 - 6-12 и Х-хромосома средние метацентрические. 4 - 13-15 средние акроцентрические. 5 - 16-18 относительно малые мета-субметацентрические. 6 - 19-20 малые метацентрические. 7 - 21-22 и Y-хромосома наиболее малые акроцентрические.
Дифференциальная окраска хромосом
В современной цитогенетике широко используют методы дифференциальной окраски. Существует несколько таких методов: один из них, так называемый G-метод , позволяет получить окраску, при которой по длине хромосомы выявляется ряд окрашенных и неокрашенных полос (см. рис. 64 ). Для окраски используют специальные красители, которые способны соединяться непосредственно с участками ДНК, свободными от белка. Так как в разных местах хромосомы находятся различные нуклеотидные последовательности, то и взаимодействие их с белком хроматина различно, т. е. разные участки ДНК отличаются по доступности для молекул красителя.