41) Уровни регуляции экспрессии генов

Отличия эукарпот от прокариот в регуляции экспрессии генов:1. Три различные РНК-полимерая>1

РНК-полимера и) I - рРНК РНК-полимера и) П - мРНК

РНК-полимерача Ш - 58 РНК, тРНК

2. Нет оперонов. 3. Транскрипция и трансляция разобщены во времени и пространстве. 4. Транскрипционные комплексы

Уровни регуляции экспрессии генов в развитии:

1.На уровне репликации.Кольцевые молекулы ДНК, кодирующие рРНК в ооцитах Xenopus laevis. Политенные хромосомы двукрылых

2. На уровне хроматинаГетерохроматин и эухроматин . Модификация гистонов: метилирование, ацетилирование.

3. На уровне транскрипции

Взаимодействие транскрипционных факторов по правилу ЗК: Концентрация, Конкуренция, Кооперация

а) промоторы - 3 вида, на каждый из которых садится специфическая полимераза. РНК-полимераза I реплицирует рибосомные гены, РНК-полимераза II - структурные гены белков, РНК-полимераза III - гены, кодирующие небольшие РНК. Промоторы РНК-полимеразы I и РНК-полимеразы II находятся перед участком инициации транскрипции, промотор РНК-полимеразы III - в рамках структурного гена;

б) модуляторы - последовательности ДНК, усиливающие уровень транскрипции;

в) (энхансеры) усилители - последовательности, усиливающие уровень транскрипции и действующие независимо от своего положения относительно кодирующей части гена и состояния начальной точки синтеза РНК;

г) терминаторы - специфические последовательности, прекращающие и трансляцию, и транскрипцию.

Альтернативный сплайсинг — процесс, в ходе которого экзоны, вырезаемые из пре-мРНК, объединяются в различных комбинациях, что порождает различные формы зрелой мРНК. 

4. На уровне сплайсинга .из мРНК удаляются участки, не кодирующие белок (интроны) и соединяются друг с другом кодирующие аминокислотную последовательность участки — экзоны.

5.На уровне трансляции. фосфорилирование факторов трансляции. Так, фактор инициации eIF2 при фосфорилировании теряет активность, а при дефосфорилировании – приобретает

42. Кроссинговер митотический и мейотический. Мейотический кроссинговер-процесс обмена участками гомологичных хромосом  во время конъюгации  в профазе I мейоза. его удалось использовать для картирования «групп сцепления» (хромосом). Возможность картирования была основана на предположении о том, что, чем чаще наблюдается кроссинговер между двумя генами, тем дальше друг от друга расположены эти гены в группе сцепления и тем чаще будут наблюдаться отклонения от сцепленного наследования. Митотический кроссинговер: Сущность соматического кроссинговера заключается в том, что он осуществляется при митотическом делении соматических кле­ток главным образом эмбриональных тканей. Кроссинговер проис­ходит между двумя несестринскими хроматидами гомологичных хромосом. Результат: 1)Мозаицизм -это существование в пределах одного организма генетически различающихся клеток. В 1936 г. сома­тический кроссинговер обнаружил К. Штерн у дрозофилы. Он исследовал самок серых с нормальными щетинками, но гетеро­зиготных (АаВЬ) по рецессивным генам желтой окраски тела (а) и опаленных щетинок (b). На теле некоторых серых с нормаль­ными щетинками мух наблюдались двойные пятна. Половина пятна желтая с нормальными щетинками и половина серая, но с опаленными щетинками. Появление двойных пятен К. Штерн объяснил митотическим кроссинговером, в результате которого образуется часть клеток, гомозиготных по желтой окраске тела (аа), и часть, гомозиготных по опаленным щетинкам (bb). Эти клетки становятся родоначальницами при образовании участков тела с желтой окраской и нормальными щетинками и с нормаль­ной серой окраской и опаленными щетинками. В этом случае проявляется действие рецессивных генов, оказавшихся в гомози­готном состоянии. 2)Утрата гетерозиготности (loss of heterozygosity, LOH): потеря функции нормального аллеля в диплоидной клетке , в которой второй аллель этого же гена уже был инактивирован. Термин используется главным образом в онкологии. При наследственной предрасположенности к раку один из аллелей гена опухолевого супрессора может быть инактиврован в зародышевой линии клеток и в таком виде передаваться по наследству. Отсутствие его функционального продукта компенсируется у гетерозигот по данному гену нормальным аллелем. Однако при повреждении функционально полноценного аллеля теряется гетерозиготность и продукт, кодируемый геном-супрессором в клетке, более не продуцируется. Это способствует процессу онкогенеза.

43)Генетические карты . Генетической картой хромосом называют схему относительного расположения генов, находящихся в данной группе сцепления. Они составлены пока лишь для некоторых наиболее изученных с генетической точки зрения объектов: дрозофилы, кукурузы, томатов, мыши, нейроспоры, Кишечной палочки и др. Генетические карты составляют для каждой пары гомологичных хромосом. Группы сцепления нумеруют. Так, например, у дрозофилы группа сцепления генов Х-хромосомы обозначена как I, две группы сцепления, соответствующие двум длинным метацентрическим (двуплечим) хромосомам,— II и III группы сцепления, наименьшая — IV. Для того чтобы составить карты, необходимо изучить закономерности наследования большого числа генов. У дрозофилы, например, изучено около 500 генов, локализованных в 4 группах сцепления, у кукурузы — около 400 генов, локализованных в 10 группах сцепления, и т. д. Генетическая карта Escherichiacoli. Расстояние между генами в минутах. Обозначения генов: arg, thr, try, his, pur, ser, gly, lie — потребность в аргинине, треонине, триптофане, гистидине, пурине, серине, глицине, изолейцине; lac, gal — неспособность сбраживать лактозу н галактозу; sti— устойчивость к стрептомицину. При составлении генетических карт указывается группа сцепления, полное или сокращенное название генов, расстояние в процентах от одного из концов хромосомы, принятого за нулевую точку, иногда обозначается место центромеры.

44) Сцепленное с полом наследование. Морган выявил расхождения с законами Мендаля, наблюдая наследование признака белых глаз (рецессивный, сцепленный с полом) у дрозофил. Он предположил, что существует два типа хромосом (Xи Y) и что ген белых глаз находится в X-хромосоме, а Y-хромосома генетически инертна или не содержит этого гена. Такой тип наследования называется сцепленным с полом. Реципрокные скрещивания – два скрещивания, различающиеся по тому, кто из родителей (самка или самец) вносит в зиготу доминантную (или рецессивную аллель). Крисс-кросс наследование: сыновья наследуют признак матери, а дочери – признак отца. При таком скрещивании в F₂ появляются в равном соотношении как красноглазые самки и самцы, так и белоглазые самки и самцы. Оно проявляется в том случае, если гомогаметный (у людей – женский) пол является гомозиготой по рецессивномуаллелю.

45) Отклонения от законов менделя. Отклонения от ожидаемого расщепления по законам Менделя вызывают летальные гены. У человека так наследуется доминантный ген брахидактилии (короткие толстые пальцы). У гетерозигот наблюдается брахидактилия, а гомозиготы по этому гену погибают на ранних стадиях эмбриогенеза. У человека имеется ген нормального гемоглобина (HbA) и ген серповидно-клеточной анемии (НbS). Гетерозиготыпо этим генам жизнеспособны, а гомозиготы по HbS погибают в раннем детском возрасте (гемоглобин S не способен связывать и переносить кислород). Отклонение от законов Менделя вызывают и различные виды взаимодействия генов (за исключением полного доминирования).

49. Полиплоидия – пример геномной мутации. Случай сверхнормального умножения числа хромосом, изменения в числе хромосом пропорциональны гаплоидному набору. Широко распространена у грибов, водорослей, среди цветковых растений, у животных редка. Макронуклеус инфузории полиплоиден в высокой степени (до ста и тысяч). У растений плоидность достигает 10n. Для искусственного получения применяют агенты, блокирующие расхождение удвоившихся хромосом, например алкалоид колхицин, связывается субъединицами белка тубулина. Колхицин, и др. митозные яды препятствуют полимеризации тубулина. Камфора вызывает эндомитотическую полиплодизацию у дрожжей. Различают сбалансированные полиплоиды с четным набором хромосом 4n, 6n, 8n и т.д. и несбалансированные полиплоидыс нечетной плоидностью: 3,5, 7 и т.д. Последние имеют пониженную фертильность. Полиплоидные организмы отличаются от своих диплоидных прародителей большой относительной мощностью: имеют более крупные листья, цветки, семена. Максимальные нарушения в распределении хромосом наблюдается в мейозе к несбалансированных полиплоидов с нечетным числом хромосомных наборов. Так, триплоидные формы почти всегда стерильны. Это связано с тем, что три экземпляра каждой из негомологичных хромосом расходятся независимо: вде к одному полюсу, одна – к другому.

50. Генетика количественных признаков. 1.Количественная изменчивость и методы ее описания

Требования к психологическим измерениям в генетике поведения соответствуют основным требованиям психометрики (надежность, валидность, репрезентативность).

Распределение частот встречаемости различных количественных значений признака в популяции характеризуются двумя статистическими величинами - центральной тенденцией и разбросом значений вокруг среднего (дисперсия).

Дисперсия характеризует межиндивидуальные различия (изменчивость, вариативность).

Генетика поведения изучает природу индивидуальных различий.

2.Наследственность и среда как факторы возникновения количественной изменчивости. Вся совокупность генов организма составляет его генотип. Любые проявления организма в каждый момент жизни составляют его фенотип. Фенотип есть результат взаимодействия генотипа со средой. Количественная изменчивость может возникать в результате полимерного действия многих генов на один признак. Дисперсия количественного признака, возникающая за счет действия генов, носит название генетической дисперсии. Существуют различные формы взаимодействия генов: аддитивное, доминирование, эпистаз и др. Количественная изменчивость может возникать под действием факторов среды. Дисперсия количественного признака, возникающая за счет средовых влияний, носит название средовой дисперсии. Генотипы по-разному реагируют на одни и те же изменения среды. Специфический характер реакции данного гeнотипа на изменение окружающих условий носит название нормы реакции. Генотипы отличаются по своей чувствительности к среде.

Фенотипическая изменчивость в популяции складывается из генетической и средовой изменчивости; фенотипическая популяционная дисперсия признака представляет собой сумму его генетической и средовой дисперсий. 3.Показатель наследуемости и его особенности. Доля генетической составляющей в фенотипической дисперсии признака называется наследуемостью. Наследуемость не является атрибутом признака как такового, а зависит от состава генотипов в популяции и от конкретных средовых условий. Высокая наследуемость не означает невозможности изменения признака при изменении среды. Наследуемость есть характеристика популяции, а не конкретного индивида и его конкретного фенотипа. 4. Генотип-средовое взаимодействие. Существующие в популяции генетические различия могут не превращаться в фенотипические, если среда не способствует этому. Генотип-средовое статистическое взаимодействие увеличивает фенотипическую дисперсию в популяции. Следует различать генотип-средовое взаимодействие как статистический компонент дисперсии и реальное взаимодействие генотипа и среды при формированиии конкретного фенотипа. Явление неслучайного распределения генотипов по средам носит название генотип-средовой ковариации (корреляции).

Генотип-средовая ковариация может быть положительной, если и генотип и среда варьируют в одном направлении (чем хуже генотип, тем хуже среда; чем лучше генотип, тем лучше среда) и отрицательной, если генотип и среда варьируют в противоположных направлениях (чем хуже генотип, тем лучше среда и наоборот). Положительная ковариация увеличивает популяционную дисперсию, отрицательная - уменьшает.

Различают три вида генотип-средовой ковариации: пассивную, реактивную и активную. Генотип-средовое взаимодействие и генотип-средовая ковариация могут влиять на величины оценок наследуемости.