Картирование с использованием транслокаций и делеций

Используется гибрид клетки и хромосома с хромосомными перестановками.

Транслокация – хромосомная перестройка, в ходе которой хромосомы обмениваются участками, причем негомологичными. Было установлено, что три гена локализованы в Х-хромосоме, но в каком месте – неизвестно.

Э ти клетки гибридизовались клетками мыши, и далее отобрали выделенный клон, в котором соединились обе перестроенные хромосомы.

Клоны ►	Х/14       14/Х	Х/14	14/Х
ГГФРТ ФКГ Г-6ФД	+ + +	- - -	+ + +

С помощью такого эксперимента попытались выяснить локализацию генов этих ферментов на Х-хромосоме, испытали этих клонов на синтез необходимых ферментов. Был сделан вывод, о том, что гены всех трех ферментов локализованы в длинном плече Х-хромосомы. Для того, чтобы установить последовательность расположения генов в длинном плече использовались клоны клеток с делецией длинного плеча Х-хромосомы.

Клоны ►
ГГФРТ ФКГ Г-6ФД	+ + +	+ - +	- - +	- - -

Были отобраны клоны с делецией длинного плеча различной величины. Затем их использовали на синтезе 3-х ферментов. Выяснили последовательность расположения: 1-ФГК, 2-ГГФРТ, 3-Г-6ФД. Испытывая эти клоны на другие ферменты можно установить последовательность расположения генов.

52. Картирование генов у человека: метод днк-зондов.

ДНК-зонд – «капля» целого гена или его части, помеченная радиоактивным или флуоресцентным методом. Наиболее часто получают методом обратной транскрипции. Была выделена из эритроцитов и-РНК, кодирующая α,β-цепи гемоглобина, и на базе этой РНК получили меченые зонды. Далее взяли культуру клеток человека и приготовили из нее хромосомные препараты. На одном из этапов клетки были обработаны, с целью вызвать неполную денатурацию, и в это же время было добавлено большое количество зондов. Так как зондов много, то они могут заменять участки ДНК, к которым они комплиментарны, далее цепи ренатуируют. Когда хромосомные препараты были приготовлены и окрашены, то на том участке, где к хромосоме присоединился зонд, будет наблюдаться флуоресценция. Если хромосома хорошо дифференцируема, то можно определить, какая это хромосома и на каком участке произошло присоединение.

52. Митотический цикл клетки. Характеристика его периодов.

54. Митоз и его биологическое значение. Проблемы клеточной пролиферации в медицине.

Митоз состоит из 4 фаз - профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Профаза. Первыми процессами профазы является процесс компактизации хромосом. Чтобы хромосомы нормально разошлись, они должны резко сократиться в размерах. Например, первая хромосома имеет длину 2 см, в конце профазы 10 микрон. Исчезает ядрышко, в котором происходит биосинтез рРНК. Наблюдается исчезновение ядерной оболочки. В этот момент центриоли клеточного центра начинают движение к разным полюсам и между ними натягивается межполюсной ахроматиновый аппарат. Некоторые ученые выделяют прометафазу (промежуточная стадия). Она характеризуется тем, что от центриолей к хромосомам начинают двигаться хромосомные нити и как только нить касается кинетохора - она начинает толкать нить к противоположному полюсу, до того как с противоположного полюса не образуется другая нить, которая также прикрепляется к кинетохорам и толкает их. Это вот толкание - прометафаза. Метафаза. Стадия, когда все хромосомы выстраиваются на экваторе клетки и каждой хромосоме от полюсов прикрепляется нить ахроматинового аппарата. Существую ещё межполюсные нити. Если смотреть в микроскоп, то мы увидим конфигурацию Материнская звезда. Свободные концы хромосом наружу. Метафаза заканчивается тем, что центромерная область хромосомы расщепляется и половины хромосом - хроматиды начинают движение к разным полюсам, при этом движение хромосом определяет особый белок - динеин, который располагается в области кинетохора хромосом. Происходит укорочение хромосомных нитей за счет деполимеризации волокна в области центриолей, то есть тубулиновые вставки начинают разваливаться, удаляются и волокно становится короче, то есть, доказаны 2 фактора, определяющие движение хромосомы: Моторный белок динеин и разборка тубулинового волокна. Однако тонкость этого механизма непонятна. Анафаза. Начинается с расхождения хроматид. И до того момента, когда однохроматидная хромосома достигнет противоположного плюса. Длится 10-15 секунд. Телофаза. Начинается с момента полного отхождения хромосом к полюсам и заканчивается началом формирования дочерних ядер и образованием перегородки между этими ядрами. Это называется цитокинез или цитомия. Когда хромосомы достигнут противоположных полюсов наблюдается явление деспирализации хромосом и образование структур, характерных для интерфазой клетки, например ядрышка, а также энодплазматической сети, так как она исчезает. Цитокинез различен у растительных и животных клеток. У животных происходит впячивание вовнутрь клеточной стенки в виде гантели. У растения же клеточная стенка образуется в центре и движется к границам клетки. Таким образом, благодаря митозу образуется 2 дочерних клетки с идентичным генетическим материалом

Значение митоза: обеспечивает равномерное распределение хромосом между дочерними клетками.

52. Мейоз и его биологическое значение

Мейоз. Впервые в 1884 Ван Бенеден открыл и описал мейоз, но еще до него немецкий ученый Август Вейсман доказал, что в половых клетках должно происходить уменьшение числа хромосом вдвое, то есть редукция хромосом. В мейозе различают редукционное и эквационное уравнительное деление. Редукционное деление имеет 4 стадии - профазу, метафазу, анафазу, телофазу. К моменту Профазы I каждая хромосома двухроматидна и имеет 4с2n. Профаза делится на 5 фаз: 1. Леитотена 2. Зиготена 3. Пахинема 4. Диплотена 5. Диакинез. Лептонема. Стадия клубка нитей. Хромосомы спирализуются, образуя клубок, который формируется около одной из ядерных стенок. При этом свободные концы ориентированы в направлении клеточного центра. Зигонема. Происходит дальнейшее уплотнение и укорочение хромосом. При этом гомологические хромосомы, то есть хромосомы, которые несут одинаковые ген, одна из которых пришла с отцовской, а другая с материнской, объединяются - происходит конъюгация. Образуется бивалент. Иногда её называют тетрадой, так как здесь 4 хроматиды. В этот момент центриоли начинают движение к разным полюсам - формирование межполюсных нитей. Ядерная оболочка начинает исчезать. Пахинема. Здесь происходит процесс отталкивания хромосом и формирование хиазм - переплетение между хроматидами гомологичных хромосом. Диплонема. Хромосомы начинают ещё дальше отходить друг от друга, а в местах хиазм происходит обмен участками. Хромосомы становятся гибридными - рекомбинация генетического материала - кроссинговер. Диакинез. В диакинезе хромосомы ещё удерживаются друг относительно друга своими концевыми участками. К центромерам хромосом подходят центромерные нити, которые идут от клеточного центра. В отличие от митоза к хромосоме при мейозе прикрепляется 1 нить. Метафаза I. Хромосомы располагаются на экваторе. К каждой двухроматидной хромосоме прикрепляется нить веретена. Анафаза I. Целые хромосомы начинают движение к разным полюсам. Телофаза I - формирование двух дочерних ядер - 1n хромосом, двухроматидных хромосом. Далее идет интеркинез, в котором биосинтеза ДНК не происходит. Эквационное деление. Профаза I. Хромосомы спирализуются, укорачиваются, ядерная оболочка растворяется. Центриоли расходятся к полюсам, натягивается аппарат деления. Метафаза I. Двухроматидные хромосома но экваторе. К центромерам подходят нити.

Анафаза. Хроматида движется к полюсам. Телофаза. Здесь формируется 2 ядра. Происходит цитокинез. 56. СПЕРМАТОГЕНЕЗ

Сперматогенез - процесс развития мужских половых клеток, заканчивающийся формированием сперматозоидов. Протекает внутри извитых семенных канальцев, составляющих более 90% объёма яичка взрослого половозрелого мужчины.

На внутренней стенке канальцев располагаются клетки 2 типов - сперматогонии (самые ранние, первые клетки сперматогенеза, из которых в результате последовательных клеточных делений через ряд стадий постепенно образуются зрелые сперматозоиды) и питающие клетки Сертоли.

Сперматогенез начинается одновременно с деятельностью яичка под влиянием половых гормонов в период полового созревания подростка и далее протекает непрерывно (у большинства мужчин практически до конца жизни), имеет чёткий ритм и равномерную интенсивность.

Время, необходимое для превращения сперматогония в спермий, занимает у человека около 74-75 суток. При этом сперматогонии, которые встречаются в яичках мальчиков ещё до наступления периода полового созревания, бывают двух типов: А и В, или тёмные и светлые; часть из них сохраняется в качестве запасных, а другие начинают расти и делиться.

Сперматогонии, содержащие удвоенный набор хромосом, делятся путём митоза, приводя к возникновению последующих клеток - сперматоцитов 1-го порядка. Далее в результате двух последовательных делений (мейотические деления) образуются сперматоциты 2-го порядка, а затем сперматиды (клетки сперматогенеза, непосредственно предшествующие сперматозоиду).

При этих делениях происходит уменьшение (редукция) числа хромосом вдвое. Сперматиды не делятся, вступают в заключительный период сперматогенеза (период формирования спермиев) и после длительной фазы дифференцировки превращаются в сперматозоиды.

Происходит это путём постепенного вытяжения клетки, изменения, удлинения её формы, в результате чего клеточное ядро сперматида образует головку сперматозоида, а оболочка и цитоплазма - шейку и хвост. В последней фазе развития головки сперматозоидов тесно примыкают к клеткам Сертоли, получая от них питание до полного созревания.

После этого сперматозоиды, уже зрелые, попадают в просвет канальца яичка и далее в придаток, где происходит их накопление и выведение из организма во время семяизвержения.

57. Овогенез. Цитологические и цитогенетические характеристики.

Овогенез — это процесс образования женских половых гамет, идет по той же схеме, что и сперматогенез, но с некоторыми существенными отличиями.

В результате неравномерного распределения цитоплазмы как при первом, так и при втором делениях мейоза только в одной клетке оказывается большой запас питательных веществ, необходимых для развития будущего зародыша. Следовательно, образуется только одна зрелая яйцеклетка с гаплоидным набором хромосом (n) и три маленькие клеточки, которые впоследствии исчезают. При овогенезе наряду с мейозом происходит так называемое созревание яйцеклетки, во время которого значительно увеличивается ее объем

58. Взаимодействие аллелей в детерминации признаков: доминирование, промежуточное проявление, рецессивность, кодоминирование. Множественный аллелизм.

59. Взаимодействие неаллельных генов. Комплементарность.

Комплементарность — вид взаимодействия неаллельных генов, при котором признак формируется в результате суммарного сочетания продуктов их доминантных аллелей. Имеет место при наследовании ореховидной формы гребня у кур, синей окраски баклажанов, зеленого оперения у волнистых попугайчиков и пр.

Ореховидная форма гребня у кур обусловливается взаимодействием двух доминантных аллелей комплементарных генов А и В(А_В_). Сочетание одного из этих генов в доминантном, а другого в рецессивном состоянии вызывает формирование либо розовидного (А_bb), либо гороховидного гребня (ааВ_). У особей с генотипом aabb — листовидный гребень.

P	♀АaBb ореховидный	×	♂AаBb ореховидный
Типы гамет	AB     Ab     aB     ab		AB     Ab     aB     ab

	♂	AB	Ab	aB	ab
♀
AB		AABB ореховидный	AABb ореховидный	AaBB ореховидный	AaBb ореховидный
Ab		AABb ореховидный	AАbb розовидный	AaBb ореховидный	Aabb розовидный
aB		AaBB ореховидный	AaBb ореховидный	aaBB гороховидный	aaBb гороховидный
ab		AaBb ореховидный	Aabb розовидный	aaBb гороховидный	aabb листовидный

Ореховидная форма гребня — 9/16, розовидная форма гребня — 3/16, гороховидная форма гребня — 3/16, листовидная форма гребня — 1/16. Расщепление по фенотипу 9:3:3:1.

Темно-синяя окраска плодов баклажанов формируется в результате взаимодействия продуктов двух неаллельных доминантных генов А и В. Растения, гомозиготные по любому из соответствующих рецессивных аллелей а и b или по ним обоим, имеют белые плоды.

	♂	AB	Ab	aB	ab
♀
AB		AABB синяя	AABb синяя	AaBB синяя	AaBb синяя
Ab		AABb синяя	AАbb белая	AaBb синяя	Aabb белая
aB		AaBB синяя	AaBb синяя	aaBB белая	aaBb белая
ab		AaBb синяя	Aabb белая	aaBb белая	aabb белая

Синяя окраска плодов у баклажанов — 9/16, белая окраска плодов у баклажанов — 7/16. Расщепление по фенотипу 9:7. При комплементарном действии генов расщепление по фенотипу может быть не только 9:3:3:1 и 9:7, как в приведенных выше примерах, но и 9:6:1 и 9:3:4.

60 Взаимодействие неаллельных генов. Эпистаз, его виды.

Эпистаз — вид взаимодействия неаллельных генов, при котором одна пара генов подавляет (не дает проявиться в фенотипе) другую пару генов.

Гены, подавляющие действие других, не аллельных им генов, называются Эпистатичными, А подавляемые — Гипостатичными. Эпистатическое взаимодействие генов по своему характеру противоположно комплементарному взаимодействию. При эпистазе фермент, образующийся под контролем одного гена, полностью подавляет или нейтрализует действие фермента, контролируемого другим геном.

Эпистаз может быть доминантным и рецессивным.

При доминантном эпистазе, когда доминантный аллель одного гена (А) препятствует проявлению аллелей другого гена (B или b), расщепление в потомстве зависит от их фенотипического значения и может выражаться соотношениями 12:3:1 или 13:3. При рецессивном эпистазе ген, определяющий какой-то признак (В), не проявляется у гомозигот по рецессивному аллелю другого гена (аа). Расщепление а потомстве двух гетерозигот по таким генам будет соответствовать соотношению 9:3:4. Невозможность формирования признака при рециссивном эпистазе расценивают также как проявление несостоявшегося комплементароного взаимодействия, которое возникет между доминантным аллелем эпистатического гена и аллелями гена, определяющего этот признак.