11. Основные закономерности наследования. Цели и принципы генетического анализа. Методы: гибридологический, мутационный, цитогенетический, генеалогический, популяционный, близнецовый, биохимический.

1. При скрещивании чистосортных растений все гибриды первого поколения единообразны и характеризуются доминантным вариантом признака. 2. При скрещивании гибридов первого поколения между собой в их потомстве наблюдается расщепление в соотношении – 3 части растений с доминантным вариантом признака: 1 часть растений с рецессивным вариантом. 3. Отдельные признаки наследуются независимо друг от друга. В дальнейшем закономерности наследования признаков, выявленные Менделем, получили название законов Менделя. Система опытов с целью разложения признаков организма на отдельные элементы и изучение соответствующих им генов носит название «генетический анализ». Основной принцип генетического анализа - принцип анализа единичных признаков, согласно которому на первом этапе рассматриваются поколения по каждому признаку отдельно, независимо от других признаков. Задачи генетического анализа: установление гена; изучение его свойств путем изучения его действия на признаки в различных комбинациях с другими генами; установление сцепления гена с другими генами, ранее установленными; определение расположения гена среди других, сцепленных с ним. Объект генетического анализа – физиология гена: структура, воспроизведение, механизм действия и изменчивость. Гибридологический метод – это анализ хар-ра наследования признаков с помощью системы скрещивания, суть к-ых состоит в получ-и гибридов и анализе их потомков в ряду поколении. Эта схема гибрид. анализа вкл-т: подбор материала для получения гибридов, скрещиваний между собой и анализа след. поколении. Гибрид. метод Г. Менделя имеет след-ие особенности: 1) анализ нач-ся со скрещивания гомозиготных особей («чистые линии»); 2) анализ-ются отдельные альтернативные (взаимоисключающие) признаки; 3) проводится точный количественный учет потомков с различной комбинацией признаков (исп-ся математические методы); 4) наследование анализируемых признаков прослеживается в ряду поколений. Мендель также предложил систему записей скрещивания. В наст. время гибрид. анализ яв-ся частью ген. анализа, позволяющего опр-ть хар-р наследования изучаемого признака, выяс-ть локализацию генов. Генеалогический метод - относящийся к числу основных в генетике человека, этот метод опирается на генеалогию — учение о родословных. Его сутью является составление родословной и последующий ее анализ. Впервые такой подход был предложен английским ученым Ф. Гальтоном в 1865 г. Близнецовый метод - это метод изучения генетических закономерностей на близнецах. Впервые он был предложен Ф. Гальтоном в 1875 г. Близнецовый метод дает возможность определить вклад генетических (наследственных) и средовых факторов (климат, питание, обучение, воспитание и др.) в развитии конкретных признаков или заболеваний у человека. Популяционно-статистический метод - одним из важных направлений в современной генетике является популяционная генетика. Она изучает генетическую структуру популяций, их генофонд, взаимодействие факторов, обусловливающих постоянство и изменение генетической структуры популяций. Цитогенетический метод - основа метода — микроскопическое изучение хромосом человека. Цитогенетические исследования стали широко использоваться с начала 20-х гг. ХХ в. для изучения морфологии хромосом человека, подсчета хромосом, культивирования лейкоцитов для получения метафазных пластинок. Биохимический метод - причиной многих врожденных нарушений метаболизма являются различные дефекты ферментов, возникающие вследствие изменяющих их структуру мутаций. Использование современных биохимических методов (электрофореза, хроматографии, спектроскопии и др.) позволяют определять любые метаболиты, специфические для конкретной наследственной болезни. Мутационный метод - выявление эффекта мутации, оценка мутагенной опасности отдельных факторов и окружающей среды. Поиск неизвестных мутаций и выявление известных мутаций - это разные диагностические задачи. Крупные мутации легче обнаружить. Блоттинг по Саузерну и полимеразная цепная реакция позволяют выявить увеличение числа тринуклеотидных повторов, делеции, вставки и другие перестройки ДНК. Также мутационный метод позволяет выявить любую мутацию, существенно снижающую уровень мРНК.

12) Основы гибридологического метода: выбор объекта, отбор материала для скрещиваний, анализ признаков, применение статистического метода Разрешающая способность гибридологического метода. Генетическая символика.

С незапамятных времен людей волновал вопрос о причинах сходства потомков и родителей, о природе вновь возникающих изменений. Первый шаг в познании закономерностей наследственности сделал выдающийся чешский исследователь Грегор Мендель. Первый закон Менделя — закон единообразия гибридов первого поколения. При скрещивании гомозиготных особей анализируемых по одной паре альтернативных признаков, наблюдается единообразие гибридов первого поколения, как по фенотипу, так и по генотипу. Второй закон Менделя — закон расщепления. При скрещивании гибридов первого поколения (гетерозиготных организмов), анализируемых по одной паре альтернативных признаков, наблюдается расщепление в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу. (Из этих фактов Мендель сделал вывод, что наследуются не сами признаки, а наследственные задатки, или факторы, их определяющие. Эта теория получила название факториальной теории Менделя.) третий закон Менделя — закон независимого комбинирования признаков: при скрещивании гомозиготных организмов, анализируемых по двум (или более) парам альтернативных признаков, во втором поколении наблюдается независимое комбинирование признаков и соответствующих им генов разных аллельных пар. Осн метод, кот Г. Мендель разработал и положил в основу своих опытов, называют гибридологическим. Суть его заключается в скрещивании (гибридизации) организмов, отличающихся др от др по 1 или нескольким признакам. Поскольку потомков от таких скрещиваний называют гибридами, то и метод получил название гибридологического. Мендель использовал для экспериментов чистые линии, т.е. раст, в потомстве кот при самоопылении не наблюдалось разнообразия по изучаемому признаку. Др важной особенностью гибридологического метода было то, что Г. Мендель наблюдал за наследованием альтернативных (взаимоисключающих, контрастных) признаков. Например, рост растений: низкие и высокие, цветки белые и пурпурные, форма семян гладкая и морщинистая. Не менее важная особенность метода – точный количественный учет каждой пары альтернативных признаков в ряду поколений. Математическая обработка опытных данных позволила Г. Менделю установить количественные закономерности в передачи изучаемых признаков. Гибридологический метод лежит в основе современной генетики. Гибридологический анализ -   способ изучения наследственных свойств организма путём скрещивания (гибридизации) его с родственной формой и последующим анализом признаков потомства. Г. а. впервые применил Г. Мендель (1865) для изучения механизма передачи наследственных задатков (Генов) от родителей потомкам и для изучения взаимодействия генов у одного и того же организма. В основе Г. а. лежит способность к рекомбинации, т. е. перераспределению генов при образовании гамет, что приводит к возникновению новых сочетаний генов. По этим сочетаниям, которые проявляются в потомстве гибридной особи с определённой частотой, можно судить о Генотипе родительской формы, а по генотипу родительской формы можно предсказывать генотип потомства. Так, генотип особи, гибридной по паре аллелей, одна из которых — доминантная А, другая — рецессивная а, можно представить как Аа. Внешне, т. е. фенотипически, такая форма (Гетерозигота) не отличается от формы с генотипом АА (Гомозигота). Гибрид (Аа) формирует гаметы двух типов, каждый из которых несёт аллель А или аллель а. Т. о., гаметы никогда не бывают гибридными. С помощью различных видов скрещивания можно выявить, сколько типов гамет по данному гену формирует организм, и определить его генотип. Если у анализируемой формы (Аа) возможно самооплодотворение (что часто встречается у растений), схематично это будет выглядеть так: ♂ (А+а) × ♀ (А+а) (АА + Аа + Аа + аа. При этом в потомстве с определённой частотой появляется новая форма — аа. Если самооплодотворения нет, генотип исходной формы выявляют, скрещивая в разных комбинациях её потомков («брат × сестра») и анализируя «внучатое» поколение. Др. способ выявления гибридного состояния — анализирующее скрещивание: скрещивание предполагаемого гибрида с рецессивной родительской формой. Г. а. играет важную роль в селекционной практике и племенном деле, т.к. позволяет судить о тождестве фенотипа и генотипа. Здесь Г. а. находит применение в форме «анализа производителей по потомству» с целью выявления у производителей скрытых нежелательных генов. Г. а. применяется также при составлении хромосомных карт. Знание генного состава хромосомы позволяет путём специальных скрещиваний вводить в Геном определённую хромосому или группу генов и создавать формы с нужным генотипом. Этот метод широко применяется в растениеводстве. Г. а. пользуются при изучении взаимодействия генов в первом гибридном поколении. Г. а. является главным методом генетического анализа. Отличительные особенности метода: 1) целенаправленный подбор родителей – Р (от лат «парент»); 2) чистые линии, т.е растения в потомстве которых не наблюдалось разнообразия по изучаемому признаку ( только желтые или только зелёные); 3) альтернативные признаки по типу « или – или» ( желтые или зелёные); 4) строгий количественный учет наследования признаков у гибридов; 3) индивидуальная оценка потомства от каждого родителя в ряду поколений. Генетическая символика. Предложена Г. Менделем, используется для записи результатов скрещиваний: Р — родители; F — потомство, число внизу или сразу после буквы указывает на порядковый номер поколения (F1 — гибриды первого поколения — прямые потомки родителей, F2 — гибриды второго поколения — возникают в результате скрещивания между собой гибридов F1); × — значок скрещивания; G — мужская особь; E — женская особь; A — доминантный ген, а — рецессивный ген; АА — гомозигота по доминанте, аа — гомозигота по рецессиву, Аа — гетерозигота. Законы Менделя носят статистический характер (выполняются на большом количестве особей) и являются универсальными, т.е. при половом размножении они присущи всем живым организмам. Для проявления законов Менделя необходимо соблюдать ряд условий: 1) гены разных аллельных пар должны находиться в разных хромосомах; 2) между генами не должно быть сцепления и взаимодействия (кроме полного доминирования); 3) должна быть равная вероятность образования гамет и зигот разного типа и равная вероятность выживания организмов с разными генотипами (не должно быть летальных генов); 4) должна быть 100% пенетрантность гена, отсутствовать плейотропное действие и мутации гена, т.е. полное проявление признака независимо от условий развития организма. Изменение расщепления при неравновероятном образовании гибридом разных сортов гамет, при неравновероятном сочетании гамет в оплодотворении, при неравной жизнеспособности зигот, а также отклонения от ожидаемого расщепления по законам Менделя за счет летальных генов создают элемент случайности в расщеплении, поэтому при его анализе необходимо применять специальные математические методы, которые позволяют решить, является ли отклонение от теоретически ожидаемого расщепления (3:1, 1:1 и т. п.) неслучайным, вызванным закономерным влиянием каких-то факторов, нарушающих расщепление (например, гибель зигот определенного генотипа), или оно случайно и обусловлено, например, малой величиной анализируемого материала (выборки). По теории вероятностей отклонение фактически полученных данных от теоретически ожидаемых чаще может проявиться при изучении малого по объему материала (малая выборка) благодаря влиянию случайных причин. Для статистической оценки случайности отклонения применяют метод хи-квадрат.