загрузка...
загрузка...
На головну

Структурна організація. 2 сторінка

  1.  1 сторінка
  2.  1 сторінка
  3.  1 сторінка
  4.  1 сторінка
  5.  1 сторінка
  6.  1 сторінка
  7.  1 сторінка

При коньюгации клітини-донори F + або Hfr з'єднуються з клітинами- реципієнтами F- за допомогою коньюгаціонного містка - особливої ??протоплазматической трубки, утвореної клітиною F +. У клітці донора Hfr під впливають ферменту ендонуклеази в точці впровадження фактора F відбувається розрив ланцюга ДНК. Вільний кінець однієї з ланцюгів ДНК поступової починає пересуватися через коньюгаціонний місток в клітку реципієнта (F-) і відразу добудовується до дволанцюгової структури. На що залишилася в клітці-донора ланцюга ДНК синтезуються другий ланцюг. Для перенесення всього ланцюга ДНК у клітину реципієнта потрібно при 37 ° С 90 - 100мін, але коньюгаціонний місток дуже крихкий, легко розривається і, як правило, весь ланцюг не встигає перейти. Тому і фактор F зазвичай не передається, так як розташовується в кінці хромосоми. З більш високою частотою передаються гени, розташовані близько початковій О-точки хромосоми донора. Потім ДНК донора в гомологічних ділянках вступає в контакт з ДНК реципієнта і в результаті кросинговеру деякі ділянки одного ланцюга ДНК реципієнта замінюються фрагментами ДНК донора.

При коньюгации статевої фактор разом з фрагментом ДНК іноді переходить в жіночу клітку, перетворюючи її в чоловічу і передаючи їй властивості, контрольовані фрагментом хромосоми донора. Процес перенесення генетичної інформації за допомогою статевого фактора називається сексдукціей.

Плазміди. Крім статевих чинників, які беруть участь в схрещуванні, більшість бактерій містить також інші хромосомні елементи, так звані плазміди. Вони являють собою кільцеві молекули ДНК, мають властивості реплікону: можуть реплицироваться за допомогою ферментів клітини бактерії незалежно від основної хромосоми. Маленькі плазміди включають 10-30 тис. Пар основ, і в клітці є їх від 10 до 100 копії. Великі плазміди містять до 100 тис. Пар основ, але в клітці вони представлені однією - двома копіями.

Контрольні питання: 1. У чому переваги мікроорганізмів як об'єктів генетичних досліджень? 2. поняття про генотип і фенотип бактерій. 3. Чим відрізняються віруси від бактерій? 4. Назвіть відмінності в генетичній організації прокаріот і еукаріот. 5. Якими шляхами передається генетична інформація у бактерій. 6. Що таке сексдукція?

лекція 11

Тема: Генетична інженерія

питання:

1. Отримання і клонування генів.

2. Вектори. Рекомбінантні молекули ДНК.

3. Введення в клітку рекомбінантних ДНК і синтез чужорідного білка. 4. Соматическая гібридизація.

5. Використання досягнень генної інженерії в тваринництві.

1. Отримання і клонування генів. Генетична інженерія є новою галуззю молекулярної біології, яка розробляє способи створення лабораторним шляхом генетичних структур і отримання спадково змінених організмів. Виникнення р і. пов'язане з прогресом у розвитку генетики, біохімії, мікробіології, молекулярної біології. Це поняття ширше, т. К. Включає клітинну ензімологию в порівнянні з генною інженерією.

Генна інженерія вирішує завдання: 1. Отримання генів шляхом їх синтезу або виділення з клітин. 2. Отримання рекомбінантних молекул ДНК. 3. Копіювання або розмноження виділених або синтезованих генів або генетичних структур. 4. Введення в клітку генів або генетичних структур і синтез чужорідного білка.

Отримання генів: 1 Хімічним шляхом. 2. ферментативних шляхом 3. За допомогою трансдуцірующіх фагів. Вперше в 1969 р в Америці кора з співр. Синтезували ген аланиновой тРНК дріжджів хімічним шляхом. Ген включав 77 пар нуклеотидів, з'єднаних в певній послідовності (лігази) з фрагментів довжиною 5-12 нуклеотидів. При введенні в кишкову паличку або без клітинну середу ген не працював, т. К. Не включав регуляторних елементів (промотора і термінальних кінців). У 1976 р за тією ж методикою вони синтезували відрізок ДНК кишкової палички, що включав ген супрессорной тирозинового тРНК протяжністю в 126 пар нуклеотидів з примикають до нього промотором -52 і термінатором - 21 парою нуклеотидів. До кінців відрізка приєднали тетрануклеотіди ААТТ і ТТАА. При введенні в кишкову паличку ген працював. Однак, цей шлях трудомісткий і складний, їм синтезують тільки короткі гени.

Ферментативний спосіб. У 1970 р Тьомін, Балтімор, Мазутані виявили фермент зворотний транскриптазу - ревертазу. У 1972 р було відкрито, що за допомогою ревертази деякі онкогенні віруси можуть синтезувати ДНК, використовуючи як матрицю РНК. Потім встановили, що матрицями для освіти копій ДНК можуть служити не тільки РНК онкогенних вірусів, але і ін. РНК, навіть синтетичні полірібонуклеотіди. Це відкрило принципові можливості ферментативного синтезу будь-яких генів, використовуючи їх РНК копії. Під ферментативним синтезом мають на увазі транскрибування комплементарної нитки ДНК на молекулі РНК в пробірці.

Синтез генів з помощ'ю трансдуцірующіх фагів. В кінці 40-х років минулого століття Чаргафф і Хотчкіс показали, що ДНК містить в невеликій кількості, так звані мінорні підстави (5 - метілцітозін, 6 - метіламінопурін), їх приблизно 0,1% від усіх підстав в кишкової палички. Мінорні підстави утворюються в результаті метилювання (додавання CH3) Цитозину і аденіну після завершення реплікації. За допомогою метилаза бактерія мітить ДНК дозрілих в ній фагів. Якщо в бактерію проникає фаг без прометілірованних ділянок, то ферменти бактерії рвуть ДНК фага на частини і вона стає активною. Передбачалося, що ці ферменти дізнаються ту ж послідовність нуклеотидів в ДНК, що і метилаза. Було з'ясовано, що такими ферментами є рестріктірующіе ендонуклеази (рестріктази). Було з'ясовано, що ділянка ДНК який дізнається ендонуклеаза включає специфічну послідовність з 4-6-8 пар основ - паліндром- послідовність яка зчитується однаково в обох напрямках, починаючи з 3 'кінця кожної ланцюга. Наприклад, рестриктаза E. co .R 1 дізнається послідовність Г'ААТТ'Ц і ріже її симетрично. Якщо ДНК була кільцева, то стає лінійної. Якщо на однонітевую ділянці, розрізаної ДНК, кінці мають послідовність АААА або тттт, то такі кінці називають липкими і вони без додаткової обробки за допомогою ДНК -лігази можуть замкнути розрізану ДНК знову в кільце. До теперішнього часу відкрито більше 150 рестриктаз, які дозволяють розрізати молекулу ДНК на будь-які ділянки (гени) і знову зшивати її. Відкриття Ревертаза і рестриктаз, які взаємно доповнили один одного, послужило найважливішою подією в розвитку молекулярної біології. Біологи 70-ті р назвали епохою двох Р. Г. Тьомін і Д. Балтімор в 1975р. за ревертазу, а А. Арбор, Г. Натанс, К. Сміт за рестріктаза в 1979р. отримали Нобелівські премії. Зазначені ферменти дозволили використовувати індукують фаги як векторів для створення рекомбінантних молекул ДНК.

2. Вектори. Рекомбінантні молекули ДНК. Рекомбінантні ДНК - це молекула ДНК штучно отримана шляхом об'єднання фрагментів ДНК різного походження, як природних так і синтетичних. Метою є включення певних послідовностей ДНК в вектор для їх реплікації в клітині господаря. Молекули ДНК, здатні акцептувати чужорідну ДНК і забезпечують її реплікацію, а може бути і експресію називаються векторними молекулами. При звичайному введенні ДНК в клітину, вона піддається атаці ферментів клітини, які розкладають її до нуклеотидів. У деяких випадках вона «виживає» в клітці, але в процесі ділення вона не успадковується і втрачається. Для того щоб рекомбінантний ДНК стала складовою частиною генетичного апарату клітини, вона повинна вбудується в її генетичний апарат і репліціроватся за її рахунок або реплицироваться самостійно. Вектори - це пристрої для доставки чужих генів в клітини різних організмів, т. Е. Здійснювати введення в клітку додаткової генетичної інформації. До векторах пред'являються вимоги:

- Він повинен мати область чутливу до певної рестріктаза, яка розрізає вектор, як правило в одній ділянці, перетворюючи його кільцеву молекулу в лінійну, до якої пришивають ген або гени, потім знову замикають її в кільце і рекомбінантний ДНК вводять в клітину;

- Вектор повинен репліціроватся в клітці;

- В складі вектора повинен бути маркёрний ген, який після проникнення вектора в клітину, надає їй фенотип, що свідчить про присутність вектора, т. Е. Вектор повинен мати селективний ознака. (В присутності гена ? - лактамази бактеріальна клітина набуває стійкість до пеніциліну, і на середовищі з пеніциліном утворює колонії клітин, несучи цей ген, звичайні клітини на даному середовищі гинуть. Ефективними векторами є плазміди - Coli E1, фагі- ?, SV 40 і ін .

3. Введення в клітку рекомбінантних молекул ДНК і синтез чужорідного білка. Основним методом введення рекомбінантних молекул в клітини кишкової палички та ін. Бактерій є метод трансформації. Для здійснення трансформації розроблені спеціальні прийоми (високотемпературне вплив, обробка CaCl2 та ін). Після транформации відбирають клітини з рекомбінантної ДНК шляхом: тестування на резистентність до певних антибіотиків; використання імунологічних тестів або виявлення білка продукту клонованого гена; гібридизації з зондом ДНК, кому \ плементарним ділянці потрібного гена. Як вектора використовують косміди (векторна плазміда, що містить cos - сайт ДНК фага лямбда).

Етапи клонування генів складаються з: рестріктазного разрезаеія ДНК, виділеної з організму, що містить потрібний ген; обробки тими ж рестріктазамі, які використовувалися для розрізання ДНК; змішування двох зразків ДНК і зшивання фрагментів ДНК лігази фага Т 4; трансформації зшитими молекулами клітин - господарів; ампліфікації рекомбінантної ДНК в трансформованих клітинах; відбору клітин з рекомбінантними ДНК вектора для клонування, який може репліціроватся в клітці господаря.

4. Соматическая гібридизація. Один з напрямків генетичної інженерії. Суть полягає в з'єднанні позбавлених оболонки соматичних клітин або їх частин з різними хромосомними наборами, т. Е. Далеких систематично форм (людини і миші і ін.). Вперше гібриди серед соматичних клітин в 1960р. виявив Ж. Барський. У культурі клітин двох ліній мишей він виявив третій тип клітин, які містили хромосоми обох вихідних ліній, за морфологічними і біохімічними властивостями клітини займали проміжне положення між ознаками вихідних ліній. Спонтанне злиття соматичних клітин відбувається вкрай рідко, був знайдений вірус Сендай (за прізвищем автора), який сприяє злиттю клітин. При злитті двох клітин утворюються клітини з двома ядрами, після мітотичного поділу формуються дві одноядерні клітини з набором хромосом вихідних батьківських форм. Таким шляхом отримують на тільки клони гібридних клітин, а й цілі рослини (гібрид тютюну і петунії). Гібридні клітини можуть розмножуватися тривалий час, але міжвидова несумісність виявляється і при соматичної гібридизації, з плином часу в культурі клітин з'являються клони, які втрачають хромосоми другого виду, так у гібридних клітин людини і миші через 100 послідовних поділів втрачаються хромосоми людини.

Використання соматичної гібридизації: гібридомна технологія отримання моноклональних антитіл, яку розробили в 1975 р лауреати Нобелівської премії Г. Келлер і К. Мільштейн.

Моноклональні антитіла - це імуноглобуліни, синтезовані одним клоном клітин. Моноклональних антитіл зв'язується тільки з однієї антигенної детермінантою на молекулі антигену.

Гібридомна технологія - злиття за допомогою поліетиленгліколю лімфоцитів селезінки попередньо імунізованих певним антигеном організмів з міеломнимі (раковими) клітинами, здатними до нескінченної проліферації. Гібридні клітини селекціонують в середовищі ДАТ (середовище, що містить гіпоксантин, аміноптерин і тідімін). Несли лімфоцити гинуть в будь-який тканинної культурі. Міеломние клітини на цьому середовищі так само гинуть, т. К. Вони були дефектні по ГГФТ (гіпоксантин-гуанозін- фосфорібозілтрансфераза). Відбирають клони клітин, які синтезують необхідні антитіла, які можна зберігати в замороженому стані тривалий час. Таким чином гібридоми є безсмертні клони клітин, які синтезують моноклональні антитіла. Їх використовують в якості діагностичних засобів проти хвороб. в терапії моноклональні антитіла можна з'єднувати з ліками, завдяки специфічності антитіл вони доносять цю речовину безпосередньо до ракових клітин або патогенних мікроорганізмів, що дозволяє значно підвищити ефективність лікування. Використовують моноклональні антитіла проти H - Y антигену для визначення статі у великої рогатої худоби на передімплантаційної стадії развтия, а так же стандартизації методів типування тканин при трансплантації органів, при вивченні клітинних мембран (так були вивчені антигени Т-лімфоцитів). Для побудови антигенних карт вірусів, збудників хвороб. використання генної інженерії у тваринництві. Перспективно клональное розмноження тварин клітин для генетичних маніпуляцій, але, на відміну від рослинних клітин, дорослий організм з них виростити можна, їх використовують для отримання вакцин, інтерферону, для вивчення токсичності препаратів. У тваринництві важливий напрямок генної інженерії пов'язано з маніпуляцією ранніми ембріонами на основі трансплантації.

Трансплантація- метод прискореного відтворення високопродуктивних тварин шляхом перенесення одного або декількох ембріонів від високоцінних тварин менш цінним. Технологія трансплантації включає: гормональне викликання суперовуляції; використання биків, оцінених за якістю потомства; вилучення та оцінку якості ембріонів, збереження і пересадку або кріоконсервування ембріонів для подальшої пересадки. Трансплантацію використовують для таких цілей: швидкого створення високопродуктивних стад стійких до хвороб; отримання ідентичних тварин шляхом поділу ранніх ембріонів; збереження мутантних генів малих популяцій і генофонду порід; отримання нащадків від безплідних, але генетично цінних за генотипом тварин; виявлення шкідливих рецесивних генів і хромосомних аномалій; підвищення стійкості тварин до хвороб; боротьба з хворобами шляхом заміни імпорту тварин на імпорт кріоконсервованих ембріонів; визначення статі ембріона і отримання тварин певної статі; міжвидові пересадки; отримання химерних тварин.

На основі трансплантації, методами ембріогенетіческой інженерії у тваринництві отримують: трансгенних, химерних тварин, здійснюють клонування і генну терапію.

Трансгенні тварини - це тварини в геном яких з використанням методів генної інженерії перенесена чужорідна ДНК. Трансгеноз - штучний перенесення генів (або ДНК) з бактеріальних клітин в еукаріотичну клітку (організм) за допомогою трансдуцірующіх фагів.

Методологія отримання трансгенних тварин із заданими ознаками полягає в наступному: клонований ген вводять в ядро ??заплідненої яйцеклітини; інокулював запліднені яйцеклітини імплантують в реціпіентнуюженскую особина; відбирають нащадків, які розвинулися з імплантованих яйцеклітин, які мають клонований ген у всіх клітинах; схрещують тварин, що несуть клонований ген в клітках зародкової лінії. Трансгенні тварини можуть бути отримані з використанням ретровірусних векторів, методом мікроін'єкцій ДНК, шляхом використання модифікованих ембріональних стовбурових клітин. метод мікроін'єкцій ДНК. Для отримання трансгенних тварин таким методом необхідно: викликати гіперовуляції у самок (використовують сироватку жерёбих кобил, а потім хоріонічний гонадотропін людини); схрестити самок з гіперовуляції з самцями і вимити у них запліднені яйцеклітини; провести Мікроін'єкції ДНК в запліднені яйцеклітини; запліднені яйцеклітини ввести «сурогатним матерям». Наступний етап - ідентифікація трансгенних тварин за допомогою блот - гібридизації по Саузерену методом ПЛР. Схрещуючи трансгенних тварин отримують трансгенну гомозиготну лінію. Однак при використанні цього методу отримують всього лише близько 5% життєздатних трансгенних тварин. При цьому ДНК може інтегруватися в різні місця генома, у деяких тварин трансгени НЕ еспрессіруется.

Метод модифікації ембріональних стовбурових клітин. У мишей клітини, взяті на стадії бластоцисти, можуть диференціюватися в будь-яку тканину. Ці клітини називаються ембріональними стовбуровими клітинами (ЕS). Ці клітини у мишей (стадія бластоцисти) можна генетично модифікувати, вмонтувавши в них функціональний трансгени. Потім ES - клітини мікроін'еціруют в бластоцисту реципієнта, яку імплантують в матку «сурогатних» матерів. Трансгенні птиці: З бластодерми виділяють клітини, трансфіціруют їх потрібним трансгенних і вводять в подзародишевую область опромінених (променями рентгена) бластодерми. Отримують деяку кількість особин, що несуть трансфекцію в клітинах зародкової лінії. Останні можуть стати родоначальниками трансгенних ліній. Трансгенних курей можна використовувати для отримання високогомозіготних ліній по стійкості до вірусних інфекцій, кокцидіозу, з високою конверсією корму, з низьким рівнем жиру і холестерину в яйці і т. Д. Трансгенні вівці, кози і свині. Однією знайважливіших завдань моекулярной біотехнології є створення трансгенних тварин - «біореакторів» для отримання потрібних білкових продутов, в т. Ч. Для медицини. Були створені трансгенні вівці і кози, здатні секретувати в молоці білки людини. Є вівці з підвищеною швидкістю росту шерсті (кДНК овечого інсуліноподібний фактор росту 1 помістили під контроль мишачого промотора гена кератину з високим вмістом сірки, в результаті спостерігалася гіпереспрессія кДНК). У геном свині введена генетична конструкція: регуляторна область гена ? - глобіну людини, два гена ?1 - Глобіну людини і один ген ?А - Глобіну людини. У трансгенних свиней в клітинах крові синтезировался у великій кількості людський гемоглобін, після очищення його можна використовувати для заміни крові. Від трансгенних овець і кіз отримують молоко з ?1 - Антитрипсину людини, фракционируют білки молока і виділяють чистий ААТ білок людини. Однак отримання трансгенних тварин поки мало ефективно, тільки у 5% тварин експрссіруется ген людини, з них половина самок, людський білок секретується у малої кількості тварин. Для підвищення ефективності трансгенних тварин необхідно клонувати. Особливо перспективно можна використовувати трансгенних корів для отримання з молоком потрібного продукту в необхідній кількості, наприклад людського інсуліну, білка С, що використовується для запобігання тромбоутворення, фактора IX (фактора Крістмаса) каскадного механізму згортання крові. який необхідний хворим на гемофілію людям.

Химерні тварини. Химера - організм, що включає клітини, тканини і органи різних організмів. Польський ембріолог А. Тарковський розробив метод отримання химер (аллофенних тварин) шляхом злиття розрізняються за генотипом ембріонів (агрегаційні метод), англійський ембріолог Р. Гарднер запропонував ін'єкційний метод, предусматрівапющій внесення в ембріони клітин від іншого організму. Мозаїцизм у химер спостерігається тільки в одному поколінні, а їхні нащадки не є мозаїками. Отримано міжвидові химери вівці (2n = 54) і кози (2n = 60), отриманий теля - химера з чотирьох половинок двох різних 5 денних ембріонів. Масть у теляти була як у швицкой і голштинської порід, що є доказом хімерізма. Вивчення химер дозволить простежити процес реалізації генома в фенотипі тварин. Ефективність-в експерименті з 24570 овоцитов було отримано тільки два теляти.

Клонування ссавців. Клонування - сукупність методів, що використовуються для отримання клонів, шляхом пересадки ядер соматичних клітин в запліднене яйце з віддаленим пронуклеусом, що вказує на плюріпотентность диференційованих клітин. У 1997 р Уилмут з ??співр. Клонували вівцю Доллі методом перенесення ядра епітеліальної клітини молочної залози від 6 - річної вівцематки породи фінський дорсет. Вирощуючи в культурі клітини, индуцировали їх перехід в стадію G1 (Критичну). Від овцематки шотландської чорноголової породи були взяті яйцеклітини, з яких видалили ядра. У енуклеірованние яйцеклітини ін'еціровалі ядра і впливали желектріческім розрядом. У культурі клітин або в яйцепровід, з накладеною лігатурою, їх культивували 7 днів, а потім ембріони в стадії бластоцисти імплантували в «сурогатну матір). В експерименті з 434 яйцеклітин була отримана тільки одна вівця Доллі, генетично ідентична донору породи фінський дорсет. Клонування тварин шляхом перенесення тотипотентних диференційованих клітин іноді веде до зниження життєздатності. Не завжди клони є точною копією донора з-за змін спадкового матеріалу і впливу умов зовнішнього середовища, варіює жива маса, темперамент та ін.

Генна терапія. Генна терапія спрямована на корекцію генетичних дефектів тільки соматичних клітин, тому таку процедуру необхідно проводити в кожному поколінні. Генна терапія ex vivo передбачає: отримання клітин від хворого; виправлення генетичного дефекту за допомогою перенесення потрібного гена в ізольовані клітини; відбір і розмноження генетично «виправлених» клітин; інфузія або трансплантація таких клітин пацієнта. Генна терапія in vivo передбачає доставку «терапевтичного» гена в клітини тканини пацієнта. Для цих цілей використовують вірусні системи доставки: ретровірусних вектори, аденовірусні вектори, вектори на основі аденоассоціірованних вірусів, вектори на основі вірусу простого герпесу.

Чи не вірусні системи доставки генів у клітини пацієнтів: пряме введення шляхом ін'єкції ДНК конструкції в клітини-тканини мішені, в подальшому можливе використання в якості вектора штучних хромосом, що містять теломери, центромеру і точки ініціації реплікації; використання невеликих олігонуклеотидів, здатних гібридизувати з мРНК або специфічним геном, знижуючи рівень транскрипції або трансляції та зменшуючи кількість синтезованого білка (при раку, запаленні, вірусних і паразитарних інфекціях), коли спостерігається гіперфункція нормального білка.

«Антисмислового» мРНК, які можуть використовуватися в якості лікарських засобів, зв'язуються з мРНК і пригнічують трансляцію кодованого нею білка. Можливе використання і «антисмислової» олігонуклеотидів як лікарських засобів для лікування вірусних інфекцій, малярії, або частково пригнічують експресію генів спадкових хвороб. Розробляються підходи до корекції генетичних дефектів в мутантному гені на потрібну пару.

Контрольні питання: 1. що таке генетична інженерія? 2. якими методами синтезують гени? 3. Що таке вектор в генної інженерії? 4. Що таке рекомбінантний молекула ДНК, з якою метою вони створюються? 5. Якими шляхами вводяться рекомбінантні ДНК в клітину? 6. З якою метою створюються трансгенні тварини? 7 Що таке химери? 8. У чому сутність клонування і генної терапії

лекція 13

Тема: Мутационная мінливість.

питання:

1. теорія мутацій.

2. Типи мутацій і їх прояв (класифікація мутацій, генні, хромосомні, геномні мутації).

3. Індукований мутагенез і його використання

4. Роль репаруючу систем в мутагенезі.

Теорія мутацій. Подвоєння генетичних структур (реплікація) відбувається з дивовижною точністю, що призводить до сталості видів. Однак якби це відбувалося завжди, то не було б генетичної мінливості, не було б еволюції. Насправді стабільність генетичного матеріалу при реплікації не абсолютна, діють фактори зовнішнього середовища, які призводять до його зміни. Генетично стійкі зміни в генах і хромосомах називають мутаціями. Процес виникнення, розвитку і прояву мутацій називається мутагенезу. Змінений організм - мутантом. Вперше стрибкоподібні зміни спадкових форм було виявлено російським ботаніком С. і. Коржінським, який обгрунтував мутационную теорію еволюції в своїй праці «Гетерогенезіс і еволюція, 1899р.).

Мутаційні теорію сформулював Гуго Де Фриз, який ввів поняття мутація. Основні положення його теорії мутацій: мутації виникають раптово, як дискретні зміни ознаки; нові форми стабільні; на відміну від неспадкових змін мутації не утворюють безперервних рядів не групуються навколо будь-якого середнього типу. Вони є якісними змінами; мутації проявляються по різному, можуть бути як корисними, так і шкідливими; ймовірність виявлення мутацій залежить від розміру вибірки досліджуваних особин; подібні мутації можуть виникати неодноразово. Г. ДЕ фриз помилявся, вважаючи, що мутації можуть відразу давати початок новим видам. минаючи природний відбір. Експериментальне підтвердження скачкообразности спадкових змін отримав В. Иоганнсен, вивчаючи кількісні ознаки в чистих лініях квасолі.

3. класифікація мутацій. Мутації класифікують: по відношенню до напрямку еволюції; за характером вираження ознаки; по локалізації в клітині; за ступенем залучення генома в мутаційний процес; за характером джерела викликання мутацій; по локалізації в організмі; за рівнем прояву в системі клітини і організму; у напрямку мутірованія щодо вихідних форм. Основною класифікацією вважають класифікацію за ступенем залучення генома в мутаційний процес в якій виділяють: генні, хромосомні і геномні мутації.

Генні мутації. Генними або точковим мутаціями називають зміни структури молекули ДНК на ділянці певного гена (в певному локусі), в результаті яких з існуючого алелі утворюється новий. Механізм генної мутації можна звести до декількох основних випадків: заміщення одного пурину або піримідину з пари іншим (транзіциі); заміщення пурину піримідинів і навпаки (трансверсії); втрата або придбання нової нуклеотидной пари (делеції або вставки). Одиницею мутації служить нуклеотид. Ген (структурний ген), навпаки, позначається як сума нуклеотидних пар, які контролюють синтез певного білка. В цьому випадку ген не є одиницею функції, мутації і рекомбінації (Иоганнсен, 1903). Безнер (1955) розмежував ці поняття, позначивши їх як: цистрон -одиниці функції, мутон - од. мутації і рекон- од. рекомбінації. Старе поняття ген більше відповідає цистрона, мутон - одному, а рекон одному або декільком нуклеотидам. Залежно від від того мутують чи всередині гена однакові або різні нуклеотиди, говорять про гомологічних або гетерологічних аллелях. Внутрігенних рекомбінація можлива між гетероаллелнимі мутантами. Незважаючи на ці чіткі відмінності ми будемо, з практичних міркувань, використовувати термін «ген» в загальному сенсі. Для транзіциі існує дві можливості, для трансверсії - 4. По стереохимическим причин транзіциі зустрічаються частіше ніж трансверсії. Зазначені мутації призводять до посилення, ослаблення або повної втрати функції гена. При делециях або вставках в більшості випадків відбувається втрата функціональної активності гена, оскільки з точки локалізації мутації і до кінця гена зчитування підстав відбувається помилково, а в разі нонсенс кодо на освіту поліпептидного ланцюга припиняється. Поряд з транзіциі і трансверсії розрізняють інверсії (поворот на 1800 ) І транспозіціі- перенесення пар основ на нове місце. Генні мутації, як правило, рецесивні, за винятком Х - хромосоми у гетерогаметних особин. Фенотипічніпрояв мутації залежить від того на якій ділянці сталася вставка або випадання нуклеотидів. Якщо поблизу промотора, то транскрибується сильно змінена іРНК, транслюється зіпсована поліпептидний ланцюг білка і білкова молекула не виконує свої функції-інактивується. Якщо мутація зачіпає кінцеву ділянку, це не призводить до інактивації молекули, але впливає на якість білка і призводить до зміни ознаки або властивості. За характером впливу на транскрипцію і трансляцію виділяють: міссенс - мутації (транзіциі, трансверсії). В результаті змінюється фізіологічна роль білка, що створює фон для природного відбору; нонсенс- мутації- всередині гена з'являються терминирующего кодони, що призводить до припинення трансляції; зсув рамки счітиванія- виникає при появі всередині гена вставок і делецій, що призводить до зміни смислового складу гена. Багато якісні ознаки обумовлені спонтанними генними мутаціями (летальні фактори, спадкові аномалії). Вони характеризуються простим менделєєвськая типом успадкування. Генні мутації можуть виникати як в одному, так і в декількох генних локусах хромосоми. У цьому випадку виникають нові алелі даного гена, відбувається мутаційна зміна фенотипического прояву ознаки, виникає множинний алелізм. Наприклад, глобін- заміна однієї з 300 амінокислот обумовлює новий тип гемоглобіну, яких близько 300. Множинний алелізм визначають методом визначення критерію алелізм: якщо при схрещуванні двох мутантів F 1 в F2 розщеплення 3: 1 множинний алелізм, 9: 7 мутували різні гени.

Хромосомні мутації. Зміни каріотипу можуть бути кількісними, структурними та одночасно і тим і іншим одночасно.

Структурні мутації хромосом (аберації). Ця група мутацій пов'язана зі змінами форми, розмірів хромосом, порядку розташування генів (зміна груп зчеплення), втратою або добавкою окремих фрагментів і т. Д. Характер хромосомної перебудови багато в чому залежить від стану хромосоми в момент впливу мутагенного фактора. Якщо хромосома знаходиться в стані однієї нитки (G1, Анафаза і телофаза мітозу), то в наступний період (S) вона подвоюється і аберація зберігається в обох хроматид (хромосомніаберації). Якщо мутаген діє на хромосому, що знаходиться в стані однієї нитки (S, G2 інтерфази, профази і метафази мітозу) аберація може статися в одній хроматиді, в цьому випадку виникають хроматидні перебудови. Встановлено декілька типів структурних мутацій хромосом:




 Вимоги до рівня засвоєння змісту дисципліни. |  Обсяг дисципліни. |  лабораторні заняття |  Таблиці. |  Навчально-методична карта дисципліни |  Самостійна робота |  Протокол узгодження робочої навчальної програми з Ветеринарної генетиці з іншими дисциплінами спеціальності. |  Теми індивідуальних занять |  Лекція 1. Генетика і її місце серед природничих наук. |  Структурна організація. 4 сторінка |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати