- •Руководство к практическим занятиям по генетике и биометрии
- •Основы биометрии
- •Методы группировки цифрового материала
- •Среднее значение признака и методы вычисления этой величины
- •Показатели изменчивости признаков
- •5. Схема вычисления среднего квадратического отклонения для малой выборки
- •6. Схема вычисления среднего квадратического отклонения для большой выборки
- •Задания для вычисления среднего значения признака и показателей его изменчивости
- •Статистические ошибки
- •Критерий достоверности разницы
- •Критерий соответствия эмпирических и теоретических частот
- •9. Критические значения критерия (хи-квадрат) Пирсона для
- •10. Алгоритм вычисление критерия χ2
- •11. Определение соответствия фактических и теоретических частот методом χ2
- •Связь между признаками. Коэффициенты корреляции и регрессии
- •12. Определение коэффициента корреляции методом малой выборки
- •13. Схема построения корреляционной решетки
- •14. Связь устойчивости коров к маститу с типом их конституции
- •1. Удой, кг - жирность молока, %
- •2. Содержание жира, % - содержание белка, %
- •3. Удой - количество молочного жира, кг
- •4. Концентрация уксусной кислоты в рубцовой жидкости -
- •5. Живая масса - удой, кг
- •6. Обхват вымени, см - суточный удой, кг
- •7. Высший суточный удой - удой за лактацию, кг
- •8.Бактерицидная активность сыворотки крови, % - удой за лактацию, ц
- •9 Высота коров в холке, см - живая масса, кг
- •10. Масса бычков при рождении - масса их в 18 месяцев, кг
- •11. Масса жира "полива" - масса внутреннего жира, кг
- •12. Масса бычков - масса их туш при убое, кг
- •13А . Живая масса свиней, кг - обхват груди, см
- •13. Живая масса свиней, см - толщина шпика, мм
- •14. Среднесуточный прирост свиней, г - затраты корма, к.Е.
- •15. Многоплодие, гол. - масса 1 поросенка, кг
- •16. Живая масса свиноматок - молочность (масса гнезда при отъеме),кг
- •17. Живая масса овец - настриг шерсти, кг
- •18. Настриг шерсти, кг - убойный выход овец, %
- •19. Высота в холке овец, см - живая масса, кг
- •20. Высота в холке лошадей, см - резвость на дистанции 1600 метров, мин
- •21. Живая масса кроликов, кг - площадь их шкурок, дм
- •22. Яйценоскость кур, шт. - масса яиц, г
- •23. Живая масса кур, кг - яйценоскость, шт.
- •24. Масса инкубированных яиц - масса суточных цыплят, г
- •25. Содержание в крови альбуминов, % - масса утят, кг
- •Дисперсионный анализ
- •15. Общая схема проведения дисперсионного анализа
- •Коэффициенты наследуемости и повторяемости признаков
- •17. Схема вычисления коэффициента повторяемости ранговым методом
- •Ответы на задачи
- •Цитологические основы наследственности
- •Строение и идентификация хромосом
- •Изучение политенных хромосом в клетках слюнных желез личинки комара
- •Изучение кариотипов сельскохозяйственных животных
- •Использование дрозофилы в генетических исследованиях
- •Моногибридное скрещивание
- •Закономерности наследования признаков при половом размножении
- •Моногибридное скрещивание
- •Сцепленное наследование признаков
- •Наследование признаков, сцепленных с полом
- •Молекулярные основы наследственности
- •Генетика популяций
- •Определение эффекта гетерозиса
- •Масса цыплят в возрасте 40 суток, кг
- •Группы крови и биохимический полиморфизм белков
- •Геhеалогический анализ
- •Литература
- •Содержание
Молекулярные основы наследственности
В состав хромосом входят белки и нуклеиновые кислоты. Установлено, что наследственную функцию выполняет дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Заслуга в расшифровке строения молекулы этого вещества принадлежит Дж.Уотсону и Ф.Крику. Согласно их модели ДНК представляет собой полимер, который состоит из четырех типов нуклеотидов. В свою очередь нуклеотиды состоят из остатка фосфорной кислоты (Ф), сахара - дезоксирибозы (Д) и одного из четырех азотистых оснований: пуриновых – аденина (А) и гуанина (Г) и пиримидиновых - тимина (Т) и цитозина (Ц).
Нуклеотиды ДНК:
Ф – Д Ф - Д Ф - Д Ф - Д
I I I I
А Г Т Ц
адениновый гуаниновый тиминовый цитозиновый
Чтобы записать расположение нуклеотидов во второй цепи ДНК, необходимо знать правило комплементарности азотистых оснований: аденин всегда связан с тимином, гуанин - с цитозином. Нуклеотиды в молекуле ДНК связываются между собой фосфатом. Аденин и тимин соединены двойными водородными связями, гуанин с цитозином - тройными. Схема строения молекулы ДНК приводится ниже.
Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф
/ \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \
Д Д Д Д Д Д Д Д Д Д Д
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
А Г Ц Т Т Г Ц А А Г Ц
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
Т Ц Г А А Ц Г Т Т Ц Г
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
Д Д Д Д Д Д Д Д Д Д Д
\ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ /
Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф
Синтез молекулы ДНК происходит полуконсервативным способом и называется репликацией. Репликация ДНК происходит в интерфазе митоза. Под действием ферментов двойные нити ДНК расплетаются и каждая нить достраивает вторую комплементарную ей.
А Т Г Ц Ц А
А Т Г Ц Ц А | | | | | |
А Т Г Ц Ц А / Т А Ц Г Г Т
| | | | | | фермент
Т А Ц Г Г Т \ А Т Г Ц Ц А
Т А Ц Г Г Т | | | | | |
Т А Ц Г Г Т
В процессе реализации наследственной информации принимает участие рибонуклеиновая кислота. РНК отличается от ДНК меньшей молекулярной массой и состоит из одной цепи. Нуклеотиды в своем составе содержат вместо сахара дезоксирибозы - рибозу, вместо тимина - урацил. Участок молекулы РНК может быть представлен такой моделью:
А Г Ц У У Ц А
| | | | | | |
Р Р Р Р Р Р Р
\ / \ / \ / \ / \ / \ /
Ф Ф Ф Ф Ф Ф
В клетках содержатся три вида РНК: информационная, или матричная (и-РНК), транспортная (т-РНК) и рибосомальная (р-РНК). Информационная РНК синтезируется в ядре на одной из цепей молекулы ДНК и перемещается в цитоплазму к рибосоме, где происходит синтез белковых молекул. Аминокислоты, необходимые для построения белковых молекул, доставляются к рибосомам транспортными РНК. От порядка расположения аминокислот в белковой молекуле зависит специфичность белка, а порядок расположения аминокислот определяется составом и расположением нуклеотидов в информационной РНК и ДНК.
Чередование аминокислот в белковой молекуле зашифровано с помощью генетического кода. Установлено, что каждая аминокислота шифруется сочетанием из трех азотистых оснований (триплетом). В настоящее время генетический код для всех аминокислот расшифрован и приводится в таблице 18.
18. Таблица генетического кода
1-й нуклеотид |
2-й нуклеотид |
3-й нуклеотид | |||
У |
Ц |
А |
Г | ||
У |
ФЕН ФЕН ЛЕЙ ЛЕЙ |
СЕР СЕР СЕР СЕР |
ТИР ТИР ТЕРМИН ТЕРМИН |
ЦИС ЦИС ТЕРМИН ТРИ |
У Ц А Г |
Ц |
ЛЕЙ ЛЕЙ ЛЕЙ ЛЕЙ |
ПРО ПРО ПРО ПРО |
ГИС ГИС ГЛН ГЛН |
АРГ АРГ АРГ АРГ |
У Ц А Г |
А |
ИЛЕ ИЛЕ ИЛЕ МЕТ |
ТРЕ ТРЕ ТРЕ ТРЕ |
АСН АСН ЛИЗ ЛИЗ |
СЕР СЕР АРГ АРГ |
У Ц А Г |
Г |
ВАЛ ВАЛ ВАЛ ВАЛ |
АЛА АЛА АЛА АЛА |
АСП АСП ГЛУ ГЛУ |
ГЛИ ГЛИ ГЛИ ГЛИ |
У Ц А Г |
Сокращенные названия аминокислот
АЛА – аланин ЛЕЙ – лейцин
АРГ – аргинин ЛИЗ – лизин
АСН – аспаргин МЕТ – метионин
АСП – аспарагиновая кислота ПРО – пролин
ВАЛ – валин СЕР – серин
ГИС – гистидин ТИР – тирозин
ГПИ – глизин ТРЕ – треонин
ГЛН – глутамин ТРИ – тринтофан
ГЛУ – глутаминовая кислота ФЕН – фенил-аланин
ИЛЕ – изопейцин ЦИС – цистеин
Биосинтез белков происходит в рибосомах. В этом процессе участвуют: информационная РНК, которая несет информацию о чередовании аминокислот в молекуле белка, транспортная РНК, которая подносит аминокислоты к месту синтеза белковой молекулы, ряд ферментов и АТФ. Общую модель процесса синтеза белка можно представить в следующем виде:
ДНК (ген) А Г Ц Ц А Т Т А А Ц Г Г (смысловая цепь)
| | | | | | | | | | | |
и-РНК У Ц Г Г У А А У У Г Ц Ц
───── ───── ───── ─────
Белок (а.н.) серин - валин - изолейцин - аланин
Задачи на моделирование синтеза ДНК, РНК и белка
1. В одной из цепочек молекулы ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности: АГЦГЦТТАГАГТАТАЦАЦАЦЦ. Какова последовательность нуклеотидов в другой цепочке этой же молекулы?
2. Смысловая цепь молекулы ДНК имеет следующий состав нуклеотидов: ААТГГЦЦЦГЦЦГАГАТАТАТГТГ. Определить последовательность нуклеот-идов в информационной РНК, которая будет синтезирована на этой молекуле ДНК как матрице?
3. Участок молекулы и-РНК имеет следующий состав нуклеотидов: ГАУАУАЦЦУЦУУАУАГАГАУЦ. Указать порядок расположения аминокислот в белковой молекуле, которая будет синтезирована на этой РНК.
4. Определить, какие триплеты кодируют аминокислоты в белковой молекуле следующего состава: аланин-валин-тирозин-триптофан-лизин-метионин?
5. В связи с вырожденностью генетического кода укажите все возможные триплеты, которые кодируют следующие аминокислоты: триптофан, лизин, изолейцин, пролин, аргинин?
6. Участок гена состоит из следующих нуклеотидов: ТТТ ТАЦ АЦА ТГГ
ЦАГ. Расшифровать последовательность аминокислот в белковой молекуле, кодируемой указанным геном.
7. Фрагмент белковой молекулы рибонуклеазы имеет следующий состав:
лизин-глутамин-треонин-аланин-аланин-аланин-лизин... Определите последовательность нуклеотидов в гене, кодирующем этот белок.
8. Определите порядок следования друг за другом аминокислот в участке белковой молекулы, если известно, что он кодируется молекулой ДНК следующего состава: ЦЦТАГТГТГААЦЦАГЦЦА. Какой станет последовательность аминокислот, если в результате мутации между пятым и шестым нуклеотидами произошла "вставка" тимина?
9. Назовите последовательность аминокислот в белковой молекуле, которая шифруется молекулой ДНК следующего состава: ТЦТЦЦЦААААА ГАТА.
Как отразится на строении белка удаление из молекулы ДНК пятого нуклеотида?
10. При мутации гена произошло выпадение пятого и седьмого нуклеотидов в матричной цепи ДНК (подчеркнуто):
а) АГАААГЦАТЦАЦАГТАТТ
в) АЦТТАТЦЦТАТААГТГТА
Составить модель транскрипции и трансляции при первичной последовательности нуклеотидов ДНК и после их выпадения.
11. У человека, больного цистонурией (содержание в моче большего, чем в норме, числа аминокислот), с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты информационной РНК: ЦУУ, ГУУ, ЦУГ, ГУГ, УЦГ, ГУЦ, УАУ. У здорового человека в моче обнаруживаются: аланин, серин, глицин и глутаминовая кислота. Выделение каких аминокислот с мочой характерно для больных цистонурией?
12. В состав белка входит 400 аминокислот. Определить, какую длину имеет контролирующий его ген, если расстояние между двумя нуклеотидами в молекуле ДНК составляет 0,34 нм.
13. Определить молекулярную массу гена, контролирующего образова-ние белка, состоящего из 500 аминокислот, если известно, что средняя молекулярная масса одного нуклеотида равна 300.