Сцепление генов. Группы сцепления. Генетический анализ сцепленных генов. Сцепление и перекрест в экспериментах Моргана с дрозофилой.

Под сцеплением генов понимают совместное наследование генов, локализованных в одной хромосоме. Все гены, входящие в состав одной хромосомы, пере­даются по наследству совместно и составляют группу сцепления. Число групп сцепления у данного вида организмов соответствует числу хромосом в гаплоидном наборе( у человека 46 хромосом в диплоидном наборе — 23 группы сцепления).

Классическим опытам по анализу сцепленного наследования были эксперименты Т. Моргана,

исследовавшего закономерности наследования мутаций black (b — черное тело) и vestigial (vg — редуцированные крылья) у дрозофилы . Аллели дикого типа определяют серую окраску тела (b+) и нормальные крылья (vg+) и доминируют над мутантными аллелями. При скрещивании самок с черным телом и нормальными крыльями (b vg+/b vg+) с серыми самцами, имеющими редуцированные крылья (b+ vg/b+ vg), все потомство F1, имело признаки дикого типа(сер.т,норм.к)

Полученных в F1мух(отдельно-самцов,отдельно-самок),Морган скрещ-л с мухами гомозиготными по мутант.аллелям(черн.т,редуцир.кр). Если для анализ.скрещ-ия взять дигетерозиготного самца F1, и самку, гомозиготную по рецессивным аллелям (b vg/b vg), то получится только два класса потомков; 50% мух серых с редуцир. крыльями и 50% - черных с норм. крыльями.(1:1).

Это означает, что у дигетерозиготных самцов (bvg+/b+vg) образуется только два типа гамет (bvg+ и b+vg).Сочет-ие генов гаметах самца остается таким же, каким было у его родителей.Получен.расщепл-е показывает, что у самца не происходит обмена участками гомологич.хром.(кроссинговера не происх). Поэтому при анализ.скрещ-ии в потомстве проявляются только 2 исход.родит.комбинации признаков в равн.кол-вах. В дан.случае наблюд-ся полное сцепление генов, находящ.в одной паре гомолог.хром.

Если бы гены b и vg наследовались независимо, то дигетерозиготные самцы F1 дали бы 4 типа гамет (b vg, b vg+, b+ vg, b+ vg+) и, соответственно в потомстве анализирующего скрещивания были бы представлены 4 фенотипических класса в соотношении 1:1:1:1. Морган в своих опытах показал, что гены могут наследоваться сцепленно, что приводит к появлению в потомстве только родительских комбинаций генов (b vg+ и b+vg).

При реципрок.анализ.скрещивании самки – дигетерозиготы и самца - гомозиготы по рецессивным аллелям обоих генов, результаты анализирующего скрещивания иные:кроме родит.комбинаций признаков(сер.т,руд.кр и черн.т,норм.кр) появляются 2 новых типа геамет – мухи с черн.т,рудимент.кр и мухи с сер.т,норм.кр. В этом срещ-ии сцепление тех же генов нарушается за счет того,что гены в гомолог.хром. поменялись местами благодаря кроссинговеру. Это неполное сцепление генов.

Далее Морган постулировал, что гены b и vg локализованы в одной хромосоме, и в потомстве анализирующего скрещивания особи b vg/b vg и b+ vg+/b vg появились в результате перекреста гомологичных хромосом и обмена участками между генами b и vg. Процесс перекреста был назван кроссинговером. Отсутствие рекомбинантных потомков в потомстве самцов объясняется тем, что у дрозофилы при сперматогенезе кроссинговер не происходит

Морган показал, что закон независимого наследования, сформулированный Менделем, действителен только в тех случаях, когда гены, несущие независимые признаки, локализованы в разных негомологичных хромосомах. Если же гены находятся в одной и той же хромосоме, то наследование признаков происходит сцеплено, т.е Закон сцепления гласит: сцепленные гены, расположеные в одной хромосоме, наследуются совместно (сцепленно).

Генетические и цитологические исследования позволили сформулировать следующие положения о механизме кроссинговера:

Кроссинговер между несестринскими хроматидами происходит в мейозе на стадии четырех нитей. В каждой точке обмена происходит разрыв и воссоединение только двух из четырех хроматид.

На участке между генами А и В может происходить два и больше обменов, если гены достаточно далеко отстоят друг от друга. Если гены расположены так далеко друг от друга, что вероятность обмена между ними равна 100%, то 50% гамет будет нести хромосомы с родительской комбинацией генов (некроссоверные), а 50% будут кроссоверными, с новой комбинацией генов, и в потомстве будет обнаруживаться соотношение 1:1:1:1. Таким образом, обнаруживаемая частота рекомбинации между двумя генами не превышает 50%, даже если между генами происходят и множественные обмены.

Методы введения ДНК в клетки про- и эукариот. Трансформация. Трансфекция.

Трансформация. Процесс, в результате которого экзогенная ДНК проникает в реципиентную клетку и вызывает у нее наследуемые изменения, называют трансформацией. Трансформацию клеток могут осуществлять как молекулы ДНК, реплицирующиеся в клетках внехромосомно (плазмиды), так и молекулы ДНК, интегрирующиеся в геном клетки (линейные и кольцевые молекулы ДНК). Генетически трансформированные клетки принято называть трансформантами. Эффективность трансформации выражают количеством клонов (колоний, образованных в результате делений исходно идентичной клетки) трансформантов, приходящихся на молекулу или единицу массы донорной ДНК.

Трансфекция - введение в клетки нуклеиновых кислот вирусас последовательным образованием вирусного потомства . Эффективность трансфекций выражается количеством инфекционных центров(бляшек,негативных колоний),приходящихся на молекулу или на единицу массы нуклеиновой кислоты вируса. Вирусные клоны, получаемые после трансфекции из отдельных бляшек-трансфектанты. НК некоторых типов вирусов неинфиицрованны,т.е. неактивны в тесте трансфекции. Это обусловлено тем что для инициации необходимы определенные вирус-специф. белки содержащихся в вирусных частицах но отсутств.в препарате очищенной НК. Физиологическое состояние клетки в ко-м она способна поглощать НК из окружающей среды-компетентность. Многие бактерии ,дрожжи,культивируемые клетки животных и растений такой физиологической компетентностью не обладают. Восприимчивость к экзогенной ДНК у них индуцируют различными способами. Выбор способа введения ДНК зависит от типа трансфицируемых клеток ,формы ДНК и ожид.формы экспрессии вводимого гена.

Исторически первым подходом к получению компетентных для трансфекции клеток бактерий является ферментативный гидролиз клеточных стенок,приводящий к удалению физического барьера на пути проникновения молекул ДНК в кл. Для этой цели может использовать различные индивидуальные ферменты или смеси ферментов. При ферментативной обработки клеток необходимо помещать в изотонич.раствор, имеющий примерно такое же осматич.давление какое характерно для цитоплазмы кл. В этих усл.кл.,лишенные своего жесткого панциря,приобретаютиксрообразную форму и не лопаются от осмотического шока наблюдаемого в гипотической среде. После гидролиза полностью удаляются клеточная стенка и остаются только плазм.мембрана ограниченная содерж.кл, возникает осмотическичувств.протопласт. Если после ферментативного гидролиза на плазматической мембране остаются фрагменты клеточной стенки или сохраняется внешняя мембрана то такие клетки называют сферопластами.