Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Метод генетики соматических клеток.




Тот факт, что соматические клетки несут в себе весь объем генетической информации, дает возможность изучать на них генетические закономер­ности всего организма.

Основу метода составляет культиви­рование отдельных соматических кле­ток человека и получение из них клонов, а так же их гибридизацию и селекцию.

Соматические клетки обладают ря­дом особенностей:

- быстро размножаются на питатель­ных средах;

- легко клонируются и дают генети­чески однородное потомство;

- клоны могут сливаться и давать ги­бридное потомство;

- легко подвергаются селекции на специальных питательных средах;

- клетки человека хорошо и долго сохраняются при замораживании.

Соматические клетки человека по­лучают из разных органов — кожи, костного мозга, крови, ткани эмбрионов. Однако чаще всего используют клетки соединительной ткани (фибробласты) и лимфоциты крови.

С помощью метода гибридизации соматических клеток:

а) изучают метаболические процес­сы в клетке;

б) выявляют локализацию генов в хромосомах;

в) исследуют генные мутации;

г) изучают мутагенную и канцеро­генную активность химических ве­ществ.

Цитогенетический метод.

Основа метода — микроскопическое изучение хромосом человека. Цитогенетические исследования стали широко использоваться с начала 20-х гг. XX в. для изучения морфологии хромосом человека, подсчета хромосом, культи­вирования лейкоцитов для получения метафазных пластинок.

Развитие современной цитогенетики человека связано с именами цито­логов Д.Тио и А.Левана. В 1956 г. они первыми установили, что у человека 46 (а не 48, как думали раньше) хромо­сом, что положило начало широкому изучению митотических и мейотических хромосом человека.

В 1959 г. французские ученые Д. Лежен, Р.Тюрпен и М. Готье устано­вили хромосомную природу болезни Дауна. В последующие годы были описаны многие другие хромосомные синдромы, часто встречающиеся у че­ловека. Цитогенетика стала важней­шим разделом практической медици­ны. В настоящее время цитогенетиче­ский метод применяется для диагнос­тики хромосомных болезней, состав­ления генетических карт хромосом, изучения мутационного процесса и других проблем генетики 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. Под популяцией в генетике понимается совокупность свободно скрещивающихся особей одного ви­да, занимающих определенный ареал и обладающих общим генофондом в ряду поколений. (Генофонд — это вся совокупность генов, встречающихся у особей данной популяции).

В медицинской генетике популяционно-статистический метод использу­ется при изучении наследственных бо­лезней населения, частоты нормаль­ных и патологических генов, геноти­пов и фенотипов в популяциях раз­личных местностей, стран и городов. Кроме того, этот метод изучает законо­мерности распространения наследст­венных болезней в разных по строе­нию популяциях и возможность про­гнозировать их частоту в последую­щих поколениях.

Популяционно-статистический ме­тод используется для изучения:

а) частоты генов в популяции, вклю­чая частоту наследственных болезней;

б) закономерности мутационного процесса;

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.

При использовании близнецового метода проводится сравнение:

1) монозиготных (однояйцевых) близнецов — МБ с дизиготными (раз­нояйцевыми) близнецами — ДБ;

2) партнеров в монозиготных парах между собой;

3) данных анализа близнецовой вы­борки с общей популяцией.

Монозиготные близнецы образуют­ся из одной зиготы, разделившейся на стадии дробления на две (или более) части. С генетической точки зрения они идентичны, т.е. обладают одинако­выми генотипами. Монозиготные близнецы всегда одного пола.

Особую группу среди МБ составля­ют необычные типы близнецов: двух­головые (как правило нежизнеспособ­ные), каспофаги ("сиамские близне­цы"). Наиболее известный случай — родившиеся в 1811 г. в Сиаме (ныне Таиланд) сиамские близнецы — Чанг и Энг. Они прожили 63 года, были же­наты на сестрах-близнецах.

№ 29

Наследование групп крови человека

Группа крови — врожденное свойство человека и неизменна в течение всей его жизни (онтогенеза).

К настоящему времени известно несколько систем группы крови. Каждая из этих систем наследственно обусловлена. Невозможно найти двух людей (кроме однояйцевых близнецов), которые имели бы одинаковые группы крови по всем системам. Это явление используется в судебной медицине. В клинической медицине для переливания крови необходимо знание группы крови системы АВО (I—IV группы крови) и резус-фактора.

Система групп крови АВО открыта в начале XX века австралийским ученым К. Ландштейнером при изучении поведения эритроцитов (красных кровяных телец) в сыворотке (жидкой части) крови разных людей. Ученый обратил внимание на тот факт, что эритроциты в сыворотке крови одних людей распределяются равномерно, а других — склеиваются. Используя разные комбинации эритроцитов и сывороток, он обнаружил три группы крови (I—III), а существование IV группы (более редкой) было установлено позднее. Частота встречаемости групп крови системы АВ0 в разных популяциях человека различна.

Обладание одной из четырех групп крови определяется парой генов, пришедших по одному от каждого из родителей. Каждый ген может быть в одной из трех аллелей (функциональных состояний) — А, В, О. Аллели А и В доминируют над О, но, оказавшись вместе в одном организме, А и В проявляют совместное действие (кодоминирование) и обусловливают наличие IV группы крови.

Многие считают, что у родителей и детей группа крови всегда одна и та же. Это заблуждение. Установлено, что совпадение здесь имеет место далеко не во всех случаях.
Фенотипическими (то есть биохимическими, морфологическими или другими методами) можно определить четыре группы крови: 1(О), II(А), III (В) и IV(АВ). Фенотипы I и IV групп совпадают с их генотипами.

Генотипы же ВВ и ВО (для III группы крови), АА и АО (для II группы) без знания групп крови родителей различать невозможно.

 

 

№ 19

Наследование ограниченных полом и независимых от пола признаков. Сцепленное наследование - это наследование признаков, расположенных в одной хромосоме. Признаки, гены которых локализованы в половых хромосомах, называются сцепленными с полом. Характер наследования признаков зависит от положения генов в хромосомах. Если гены располагаются в аутосомах, то признак наследуется одинаково, независимо от пола особи. По иному наследуются признаки, расположенные в половых хромосомах, т.к. Х-хромосома присутствует у обоих полов, то в ней располагаются жизненно важные гены. Х-хромосома встречается у особей только одного пола и несет очень ограниченное число генов, характерных только для соответствующего пола. Наличие или отсутствие ее может привести лишь к изменению развития половых признаков или несущественных признаков. В У-хромосоме содержится меньше генов, чем в Х-хромосоме, т.к. У-хромосома короче Х-хромосомы, поэтому некоторые гены, находящиеся в Х-хромосоме за редким исключением не имеют аллельных локусов на У-хромосоме. Таким образом, рецессивные гены в Х-хромосоме находятся в единственном числе. Рецессивный признак от матерей передается сыновьям и проявляется, а от отцов передается дочерям. Изучением наследования сцепленных генов занимался Т.Морган, который обнаружил, что такие гены не подчиняются закону независимого наследования. Сцепление генов в хромосомах может быть полным и неполным. Степень сцепления зависит от расстояния между генами и от вероятности кроссинговера между гомологичными хромосомами во время первого деления мейоза.

 

 

№ 30

Селекция — наука о методах создания новых и улучшении существующих сортов культурных растений, пород домашних животных и штаммов микроорганизмов, используемых человеком. Выделяют селекцию растений, селекцию животных и селекцию микроорганизмов.

Селекция как наука имеет свои собственные специфические методы и объекты исследований. Объектами исследований являются сельскохозяйственные растения, их наследственность и изменчивость, которые служат основными факторами искусственной эволюции, управляемой волей человека через различные методы оценки исходного материала и отбор нужных форм с необходимыми хозяйственно-полезными признаками и ценными биологическими свойствами.

Используемые в селекции методы условно подразделяются на три группы. К первой группе относятся методы создания исходного материала (привлечение мировой коллекции ВИРа и других научных учреждений, внутривидовая гибридизация, отдаленные скрещивания, экспериментальный мутагенез, полиплоидия, инцухт, гетерозис, ЦМС, методы биотехнологии). Во вторую группу объединяются методы оценки селекционного материала в полевых и лабораторных условиях, по прямым и косвенным признакам, на естественных и провокационных фонах. К третьей завершающей группе относятся различные методы отбора (индивидуальный и массовый, индивидуально-семейный и семейно-групповой, периодический и клоновый, метод половинок или резервов).

Объектами семеноводства являются сорта сельскохозяйственных культур, поддержание их в чистосортном состоянии, размножение и внедрение в производство путем своевременной сортосмены и сортообновления. В первичном и элитном семеноводстве используются индивидуальный, массовый и клоновый отборы, осуществляется всесторонняя оценка испытуемых семей, проводится негативный отбор, сортовые и видовые прополки. Апробация в семеноводстве является обязательным приемом осуществления сортового контроля, в результате которого определяется сортовая чистота посевов и их категории по этапам семеноводства. При выполнении надлежащих приемов с помощью семеноводства можно длительное время сохранить сорт как в фенотипической, так и в генетической чистоте.

Использование интенсивных технологий в семеноводстве позволяет работать не только на сегодняшний, но и на завтрашний урожай, так как при оптимальных условиях в более полной степени реализуются потенциальные возможности сорта, формируются более полноценные модификационно улучшенные семена, способные давать более высокие урожаи в пересеве за счет своих урожайных свойств.

Выполнением селекционных и семеноводческих задач занимается сеть селекционных учреждений и система семеноводства, работают научно-производственные и семеноводческие объединения по семеноводству отдельных культур.

Методы отбора: массовый и индивидуальный. Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный. Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления. Индивидуальный отбор применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи.

Задачи селекции.

1) повышение урожайности сортов растений и продуктивности пород животных и штаммов микроорганизмов;

2) создание устойчивых к заболеваниям и климатическим условиям сортов и пород;

3) получение сортов, пород и штаммов, пригодных для механизированного или промышленного выращивания и разведения.

Все разнообразие типов скрещивания сводится к инбридингу и аут-бридингу. Инбридинг —это близкородственное (внутрисортовое), а аутбридинг — неродственное (межсортовое) скрещивание. При инбридинге, т. е. в случае принудительного самоопыления перекрестноопыляющихся форм, происходит гомозиготизация потомков, а при аутбридинге — их гетерозиготизация. Гетерозис, или гибридная мощность, — это явление повышенной жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с обеими родительскими формами. Гетерозис связан с высоким уровнем гетеро-зиготности межлинейных гибридов.

 

 

№ 24

Мутагенез - процесс возникновения наследственных изменений организма — мутации.

Мутагенез (от латинского muto - меняю и греческого - происхождение) — возникновение наследственных изменений —мутаций. В основе мутагенеза лежат явления повреждения в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

Условно различают мутагенез спонтанный, или естественный, и мутагенез индуцированный, или искусственный. Спонтанный мутагенез возникает под влиянием физиолого-биохимических изменений в самом организме, естественного радиационного фона, ошибок репликации и др. Частота возникновения спонтанного мутагенеза зависит от физиологического состояния организма, возраста, генотипа и других факторов.

Индуцированный мутагенез вызывается различными мутагенами; для человеческих популяций особенно опасен. Экспериментальные разработки в области индуцированного мутагенеза у человека являются основой оценки вредных факторов внешней среды с генетических позиций и их гигиенического нормирования. Мутагенез определяет возможность спонтанных абортов, врождённых пороков развития, наследственных болезней с чёткими клиническими проявлениями, хромосомных болезней и др.

Индуцированный мутогенез — метод получения искусственных мутаций для создания исходного материала при селекции растений. Под воздействием различных мутагенных факторов, применяемых человеком, возникают различные изменения генотипа, что дает возможность получить сорта с новыми признаками и свойствами, не имевшимися у исходных форм. При работе с высшими растениями воздействию мутагена подвергают семена, почки, пыльцу. В этом случае мутации проявляются уже у растений второго поколения. Методом индуцированного мутагенеза получен кормовой люпин Киевский мутант, пшеница Новосибирская 67, короткостебельные неполегающие мироновские пшеницы, пшеницы с высоким содержанием белка в зерне, подсолнечник Первенец и др. Путем воздействия веществом колхицином созданы полиплоидные сорта клевера, ржи, гречихи, кукурузы, свеклы, многих декоративных растений.

Мутагены — это агенты, которые воздействуют на ДНК и вызывают в ней изменения,приводящие к устойчиво передающимся в поколениях клеток или организмов новым формам.

МУТАГЕНЫ, физические факторы и химические вещества, способные вызывать наследуемые изменения генетического материала – мутации. К таким факторам относятся все типы ионизирующих излучений, ультрафиолетовое излучение, высокие и низкие температуры и др. Среди химических мутагенов – алкалоиды, производные мочевины, аналоги азотистых оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот, чужеродные для данного организма нуклеиновые кислоты. Т. к. мутации могут возникать спонтанно, без воздействия извне, мутагенными считаются те факторы (или их дозы), влияние которых приводит к частоте мутаций, достоверно превышающей их естественный уровень.

Мутации, как правило, вредны для организма. Поэтому новые химические вещества, с которыми может соприкасаться человек (лекарства, пищевые консерванты, красители для волос и др. косметика, средства бытовой химии, пестициды и др.), проверяют (тестируют) на мутагенную активность. Для этого разработаны стандартные методы и тест-объекты (микроорганизмы, культуры клеток животных и человека, некоторые растения и животные), позволяющие быстро определять чувствительность генетиче-ского аппарата к тем или иным агентам. Установлено, что многие мутагены являются одновременно и канцерогенами, т. е. веществами, вызывающими развитие злокачественных опухолей.

В связи с этим одна из важнейших задач охраны природы и обеспечения генетической безопасности человека – мониторинг окружающей среды и выявление загрязнителей, обладающих мутагенной и канцерогенной активностью. Вредное действие мутагенов на организм в ряде случаев может быть предотвращено или уменьшено применением специальных физических или химических факторов – антимутагенов.

Мутагены используют при искусственном (индуцированном) получении мутаций – мутагенезе, широко применяемом в генетических исследованиях и для создания исходного материала (набора перспективных мутантов) в селекции микроорганизмов, растений и животных.

Классификация мутагенов.

Существует несколько групп мутагенов: физические, химические и биологические мутагенные факторы.

К физическим мутагенам относятся

1. Ионизирующее излучение: рентгеновские лучи, гамма-лучи, нейтроны, протоны, бетта-лучи, пи-мезоны, альфа-частицы, а также ускоренные тяжёлые ионы (ионы гелия, азота, аргона).

2. Ультрафиолетовые лучи. По воздействию на клетку УФ-лучи сходны с алкилирующими соединениями.

3. Слабые мутагенные факторы, такие, как изменения температуры и pH среды, лазерный видимый свет, увеличение парциального давления кислорода и др.

К химическим мутагенам относятся

1. Алкилирующие соединения. По числу алкильных групп алкилирующие соединения делятся на моно- и полифункциональные. Последние угнетают деление клеток, стимулируют образование сшивок. Выделяют более 15 классов активных алкилирующих соединений, на пример, эфиры сульфокислот, эфиры серной кислоты, дизалканы, лактоны, 2-хлорэтилсульфиды, 2-хлорэтиламины, эпоксиды, этиленимины, этиленимиды и др.

2. Гидроксиламин (NH2OH). Он присоединяет аминогруппу предпочтительно к цитозину. Такой модифицированный цитозин способен ошибочно спариваться вместо гуаниа с аденином, риводя к замене Г-Ц на А-Т

3. Аналоги оснований (5-бромурацил, 2-амнопурин и др.). Будучи включенными в ДНК в процессе синтеза они приводят к заменам оснований.

4. Ингиьиторы синтеза ДНК: производные нуклеозидов (5-фтордизоксиуридин, цитозинрабинозид и др) или нормальные нуклеозиды, вводимые в клетку в избытке в период синтеза ДНК (дезоксиаденозин, тимизин), а ткаже кофеин и его производные.

5. Интеркалирующие агенты: акридиновые красители и некоторые полициклические углеводороды. Их крупные полициклические молекулы встраиваются между смежными парами оснований двунитевой ДНК, увеличивая расстояное между ними, приводя к появления мутаций со сдвигом рамки: вставка и потеря отдельных нуклеотидных пар внутри цепи ДНК.

6. Окислители (азотистая кислота, перекиси и др).

7. Чужеродные ДНК.

8. Модификаторы ДНК-полимераз.

9. Экзонуклеазы.

10. Антибиотики.

11. Алкалоиды, такие как колхицин или колцемид.

12. Фотосенсибилизирующиеся мутагены (псорален, хелин).

13. Мутагены со сложным механизмом действия: алкилирующе соединения с присоединённым основанием, нитрозоалкилмочевины.

К биологическим мутагенам относятся

1. Вирусы: приводят к фрагментации и пульверизации хромосом.

2. Некоторые гельминты, протисты.

 

Мутагены (равно и вызываемые ими мутации) классифицируют по происхождению (источнику) на эндогенные и экзогенные, а по природе на физические, химические и биологические.

Экзогенные мутагены. Их большинство, к ним относятся различные и многочисленные факторы внешней среды (например, радиационное излучение, алкилирующие агенты, окислители, многие вирусы).

Эндогенные мутагены образуются в процессе жизнедеятельности организма (например, мутации могут возникать под влиянием свободных радикалов, продуктов липопероксидации).

Физические мутагены — ионизирующее излучение и температурный фактор:
- ионизирующее излучение (например, а-, (3-, у-лучи, рентгеновское излучение, нейтроны);
- радиоактивные элементы (например, радий, радон, изотопы калия, углерода и т.д. — источники ионизирующего излучения);

- УФ-излучение;

- чрезмерно высокая или низкая температура.

Химические мутагены — самая многочисленная группа мутагенов. К химическим мутагенам относятся:

- сильные окислители или восстановители (например, нитраты, нитриты, активные формы кислорода);

- алкилирующие агенты (например, йодацетамид);

- пестициды (например, гербициды, фунгициды);

- некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикламаты);

- продукты переработки нефти;

- органические растворители;

- Л С (например, цитостатики, содержащие ртуть средства, иммунодеп-рессанты);
- другие химические соединения.

Биологические мутагены:
- вирусы (например, кори, краснухи, гриппа); - Аг некоторых микроорганизмов.

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...