Каковы особенности человека как объекта генетических исследований кратко
Обновлено: 02.07.2024
Название работы: Особенности человека как объекта генетических исследований
Предметная область: Биология и генетика
Описание: Вопервых у человека не может быть произведено искусственного направленного скрещивания в интересах исследователя. Наконец изучение генетики человека затрудняется наличием в его геноме большого числа групп сцепления генов 23 у женщин и 24 у мужчин а также высокой степенью фенотипического полиморфизма связанного с влиянием среды. Все перечисленные особенности человека делают невозможным применение для изучения его наследственности и изменчивости классического гибридологического метода генетического анализа с помощью которого были открыты.
Дата добавления: 2013-09-06
Размер файла: 778.5 KB
Работу скачали: 34 чел.
Особенности человека как объекта генетических исследований
Основные закономерности наследственности и изменчивости живых организмов были открыты благодаря разработке и применению гибридологического метода генетического анализа, основоположником которого является Г. Мендель. Наиболее удобными объектами, широко используемыми генетиками для гибридизации и последующего анализа потомства, стали горох, дрозофила, дрожжи, некоторые бактерии и другие виды, легко скрещивающиеся в искусственных условиях. Отличительной особенностью этих видов является достаточно высокая плодовитость, позволяющая применять статистический подход при анализе потомства. Короткий жизненный цикл и быстрая смена поколений позволяют исследователям в относительно небольшие промежутки времени наблюдать передачу признаков в последовательном ряду многих поколений. Немаловажной характеристикой видов, используемых в генетических экспериментах, является также небольшое число групп сцепления в их геномах и умеренное модифицирование признаков под влиянием окружающей среды.
С точки зрения приведенных выше характеристик видов, удобных для применения гибридологического метода генетического анализа, человек как вид обладает целым рядом особенностей, не позволяющих применять этот метод для изучения его наследственности и изменчивости. Во-первых, у человека не может быть произведено искусственного направленного скрещивания в интересах исследователя. Во-вторых, низкая плодовитость делает невозможным применение статистического подхода при оценке немногочисленного потомства одной пары родителей. В-третьих, редкая смена поколений, происходящая в среднем через 25 лет, при значительной продолжительности жизни дает возможность одному исследователю наблюдать не более 34 последовательных поколений. Наконец, изучение генетики человека затрудняется наличием в его геноме большого числа групп сцепления генов (23 у женщин и 24 у мужчин), а также высокой степенью фенотипического полиморфизма, связанного с влиянием среды.
Все перечисленные особенности человека делают невозможным применение для изучения его наследственности и изменчивости классического гибридологического метода генетического анализа, с помощью которого были открыты все основные закономерности наследования признаков и установлены законы наследственности. Однако генетиками разработаны приемы, позволяющие изучать наследование и изменчивость признаков у человека, несмотря на перечисленные выше ограничения.
Невозможность направленного скрещивания, проводимого в интересах исследования, и малочисленность потомства, получаемого от каждой родительской пары, компенсируются подбором в популяции семей с интересующим генетика признаком в количестве, достаточном для проведения статистического анализа потомства. Ограниченность числа поколений, которые может наблюдать один генетик, компенсируется возможностью подбора и регистрации последовательных поколений семей с интересующим признаком многими поколениями исследователей. Существенно облегчается генетический анализ у человека благодаря высокой степени изученности его фенотипа методами морфологии, физиологии, биохимии, иммунологии, клиники. Большие перспективы в изучении наследственности и изменчивости у человека открываются в связи с применением ранее используемых и новых методов генетических исследований.
В 1883 году Ф. Гальтоном был предложен клиникогенеалогический метод изучения генетики человека. Он заключается в построении родословных и прослеживании передачи определенной болезни в ряду поколений. Это один из наиболее универсальных методов медицинской генетики. Он проводится во всех случаях, когда возникает подозрение на наследственную болезнь.
Метод позволяет установить:
- является ли болезнь наследственной (по проявлению его у родственников);
- тип и характер наследования (доминантный или рецессивный, аутосомный или гоносомный);
- зиготность лиц родословной (гомо- или гетерозиготы);
- пенетрантность гена (частота его проявления);
- вероятность рождения ребенка с наследственной патологией (генетический риск).
Этапы генеалогического анализа:
- сбор данных обо всех родственниках обследуемого;
- построение родословной;
- анализ родословной и выводы.
В 1876 году Ф. Гальтоном был введен в медицинскую практику близнецовый метод изучения генетики человека. Он позволяет определить роль генотипа (совокупность наследственных свойств) и окружающей среды в проявлении признаков болезни.
Различают моно- и дизиготных близнецов.
Монозиготные (однояйцовые) близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. Они имеют одинаковый генотип, но могут отличаться по фенотипу (совокупность внутренних и внешних признаков и свойств, сформировавшихся на базе генотипа в процессе развития) что обусловлено воздействием факторов внешней среды.
Монозиготные близнецы имеют большую степень сходства по признакам, которые определяются преимущественно генотипом: они всегда однополы, имеют одинаковые группы крови, один цвет глаз, однотипные узоры на пальцах и ладонях и др.
Дизиготные (двуяйцовые) близнецы развиваются после оплодотворения сперматозоидами нескольких одновременно созревших яйцеклеток. Они имеют разный генотип, и их фенотипические отличия обусловлены как генотипом, так и факторами внешней среды.
Таким образом, фенотипические признаки и используются для определения зиготности близнецов.
Популяционно-статистический метод изучения генетики человека основан на использовании математического выражения закона Харди-Вейнберга.
Нужно взять за р частоту встречаемости в популяции доминантного гена, за q частоту встречаемости рецессивного гена, за р2 частоту доминантных гомозигот, за q2 частоту рецессивных гомозигот, за 2pq частоту гетерозигот.
Сумма частот всех генотипов должна быть принята за 1 (100 %): р2 + 2pq + q2 = 1(100 %).
Метод позволяет определять частоту генов и генотипов в больших (свыше 4,5 тыс.) популяциях людей.
Цитогенетические методы исследования генетики человека основаны на исследовании человеческого кариотипа (хромосомный набор, совокупность признаков хромосом в клетках тела).
Практически все биохимические реакции, протекающие в человеческом организме и в конечном итоге составляющие его обмен веществ, регулируются ферментами. Биохимические методы изучения генетики человека основаны на изучении активности ферментных систем. Активность оценивают или по активности самого фермента, или по количеству конечных продуктов реакции, которую контролирует данный фермент.
Применяются разнообразные методы изучения, среди них хроматографические, флюорометрические, радиоиммунологические и др.
Изучения активности ферментных систем позволяет выявлять генные мутации, которые являются причинами болезней обмена веществ, например, фенилкетонурии, серповидно-клеточной анемии.
С помощью биохимических методов можно выявлять носителей патологических генов таких болезней как, например фенилкетонурия, сахарный диабет, гипертония и др.
Молекулярно-генетические методы исследования генетики человека позволяют анализировать фрагменты ДНК, находить и изолировать отдельные гены, устанавливать последовательность нуклеотидов (несут наследственную информацию).
В частности, метод клонирования ДНК позволяет изолировать отдельные гены и создавать неограниченное количество их копий. В течение нескольких часов можно размножить ДНК в количестве, превышающем исходное в миллионы раз.
Методы гибридизации нуклеиновых кислот идентифицируют фрагменты ДНК и позволяют обнаружить единственный ген среди десятков тысяч.
Особенности наследственности и изменчивости человека. Методы изучения генетики человека
Ключевые слова : особенности наследственности и изменчивости человека, методы изучения генетики человека: генеалогический, близнецовый, цитогенетический, популяционно-статистический, дерматоглифический, биохимический и молекулярно-генетический.
Раздел ЕГЭ: 3.5. Закономерности наследственности… Генетика человека. Методы изучения генетики человека…
Основные закономерности наследственности и изменчивости, установленные для организмов, универсальны, следовательно, справедливы и для человека. Однако как объект генетических исследований, человек имеет свои особенности.
Для людей невозможно экспериментально получать мутации, не применим гибридологический метод. Кроме того, генетический анализ усложняется рядом факторов: большим числом хромосом, малым количеством потомков в семье, медленной сменой поколений (одно поколение — в среднем 30 лет), широким генотипическим и фенотипическим полиморфизмом (разнообразием) и т. д.
Вместе с тем благодаря точному анализу выборок из большого количества брачных пар, возможности учета семей с интересующими признаками, экспериментам над соматическими клетками человека, разработке новейших методов работы с ДНК и многому другому генетика человека в последние годы достигла значительных успехов.
В современной генетике человека используются как классические методы исследований (генеалогический, близнецовый, цитогенетический, популяционно-статистический, дерматоглифический), так и новые — биохимические и молекулярно-генетические.
Классические методы исследований
Генеалогический метод основан на построении и изучении родословных. С помощью этого метода можно выяснить, наследуются ли изучаемые признаки, установить тип наследования (доминантный или рецессивный, сцепленный с полом или аутосомный) и тип взаимодействия генов. Генеалогический метод используется для диагностики наследственных заболеваний и медико-генетического консультирования.
С помощью генеалогического метода доказан наследственный характер многих признаков и заболеваний. Классическим примером рецессивного, сцепленного с Х-хромосомой заболевания является гемофилия, наследование которой четко прослеживается по родословным семей, царствовавших в Европе. Аналогичный тип наследования имеют атрофия зрительного нерва и дальтонизм. Примерами доминантных заболеваний, сцепленных с Х-хромосомой, могут быть гипоплазия (истончение) эмали зубов, а также наследственная форма рахита, которая не лечится витамином D.
Генеалогическое древо семей, царствовавших в Европе, иллюстрирующее наследование гемофилии
К заболеваниям с аутосомно-доминантным типом наследования относятся полидактилия (шестипалость), брахидактилия (короткопалость), ахондроплазия (карликовость) и др. Многие заболевания человека имеют аутосомно-рецессивный тип наследования (фенилкетонурия, альбинизм, наследственные формы сахарного диабета и др.).
Близнецовый метод состоит в сравнительном изучении развития признаков у близнецов. Впервые он был предложен английским антропологом и психологом Ф. Гальтоном в 1875 г. Данный метод позволяет определить вклад генетических факторов и условий среды (климат, питание, образ жизни и т. д.) в развитие конкретных фенотипических признаков человека.
При использовании близнецового метода проводится сравнение монозиготных (однояйцевых) близнецов как друг с другом, так и с дизиготными (разнояйцевыми) близнецами и с общей популяцией.
Монозиготные близнецы развиваются из одной зиготы, на стадии дробления давшей начало двум или более эмбрионам. С генетической точки зрения они идентичны, так как обладают одинаковым генотипом. Соответственно, они очень похожи внешне, всегда одного пола, имеют одинаковую группу крови, одинаковые отпечатки пальцев и т. п.
Дизиготные близнецы развиваются в том случае, если одновременно произошло оплодотворение двух разных яйцеклеток двумя сперматозоидами. Соответственно, такие близнецы имеют различные генотипы и сходны между собой не более чем обычные братья и сестры. В среднем частота рождения близнецов составляет около 1 %, из них 2/3 приходится на разнояйцевых.
Цитогенетический метод основан на микроскопическом изучении хромосом. В 1956 г. шведские цитологи Д. Тио и А. Леван установили, что у человека 46 хромосом, что положило начало широкому изучению хромосом человека.
Набор хромосом человека
В 1959 г. была установлена хромосомная природа синдрома Дауна. В дальнейшем были описаны и другие хромосомные болезни человека. В результате цитогенетика стала важнейшим разделом практической медицины. В настоящее время цитогенетический метод широко применяется для диагностики хромосомных болезней, изучения мутационного процесса и т. д.
Популяционно-статистический метод связан с изучением наследственных признаков в больших группах населения (популяциях), важным условием при этом является точная статистическая обработка получаемых данных. Популяционно-статистический метод позволяет определять частоту встречаемости в популяциях определенных генов, генотипов и фенотипов, исследовать закономерности мутационного процесса, выявлять роль генотипа и условий среды в возникновении наследственных заболеваний и др.
Дерматоглифический метод основан на изучении рельефа кожи на пальцах, ладонях и подошвах стоп. В отличие от других частей тела здесь имеются эпидермальные выступы, образующие сложные узоры — дуги, петли, завитки. Рисунок на пальцах строго индивидуален и может совпадать только у монозиготных близнецов. Классификация узоров была разработана Ф. Гальтоном.
Основные типы дерматоглифических узоров
В ХХ в. дерматоглифический метод широко использовался для диагностики некоторых наследственных заболеваний и определения зиготности близнецов. Он также применялся для установления отцовства, в судебной медицине и криминалистике в целях идентификации личности. В настоящее время использование методов дерматоглифики стало более ограниченным в связи с появлением новых, более совершенных методов — биохимических и молекулярно-генетических.
Биохимические методы
Многие наследственные заболевания человека обусловлены генными мутациями, в результате которых изменяется структура соответствующих белков. В большинстве случаев такие белки оказываются неспособными в полной мере выполнять свои функции либо полностью утрачивают биологическую активность. Это приводит к различным нарушениям обмена веществ и отражается не только на химическом составе отдельных клеток и тканей, но и на биохимических показателях крови, спинномозговой жидкости, мочи, пота и т. п.
Следовательно, генные мутации можно выявлять с помощью биохимических методов. Они основаны на качественном и количественном анализе определенных веществ, прежде всего ферментов и продуктов катализируемых ими реакций. Использование современных биохимических методов позволяет определять любые специфические метаболиты, характерные для конкретной наследственной болезни. Биохимические методы дают возможность не только диагностировать заболевания и следить за ходом их лечения, но и выявлять гетерозиготных носителей дефектных генов, определять наследственную предрасположенность к различным заболеваниям. В ряде случаев это возможно осуществить еще до рождения человека, на этапе эмбрионального развития.
Молекулярно-генетические методы
Молекулярно-генетические методы — большая и разнообразная группа методов, позволяющих анализировать фрагменты нуклеиновых кислот, находить и выделять отдельные гены, определять в них последовательность нуклеотидов и т. д.
Поиск определенных генов или их фрагментов можно осуществлять путем гибридизации ДНК. Для этого к образцам исследуемой ДНК добавляют специальные зонды — искусственно синтезированные цепочки ДНК с известной последовательностью нуклеотидов. ДНК-зонд создают таким образом, чтобы он мог комплементарно связаться с искомым геном, а также содержал радиоактивную или светящуюся метку. Метка нужна для обнаружения зонда после того, как он свяжется с интересующим нас участком ДНК. Этот метод позволяет обнаруживать единственный ген среди десятков тысяч.
Установлено, что ДНК человека, а также животных и растений содержит особые повторяющиеся последовательности нуклеотидов. Их структура и расположение в хромосомах уникально для каждого человека, как отпечатки пальцев, и совпадает только у однояйцевых близнецов. Анализ таких последовательностей используется для идентификации личности или установления родства. Этот метод получил название генной дактилоскопии.
У всех созданных человеком наук одна общая цель: удовлетворить познавательные интересы человека и применить полученные знания практически, что позволит человеку решить определенные задачи.
Когда генетика оформилась как самостоятельная отрасль биологии, она дала начало различным направлениям. Стали изучаться грибы, микроорганизмы, растения, животные, а также, безусловно, человек.
Генетика человека является отдельным разделом генетической науки, изучающим специфику проявления наследственности и изменчивости у людей, наследственные заболевания, а также генетическую структуру популяций человека.
Благодаря этой отрасли большинство отраслей современной медицины получило теоретическое обоснование. Помимо медицины у генетики человека отмечается тесная связь с антропологией, эволюционной теорией, социологией и психологией.
Особенности методов генетики человека
Не все методы, которые используются в исследованиях природных явлений, применимы в исследованиях людей — в виду биосоциальной природы человека. Отдельные методы невозможно применить по этическим и гуманным соображениям.
К примеру, недопустимо направленное скрещивание, а также различные эксперименты с мутационным процессом у человека.
Люди обладают определенными биологическими особенностями, которые делают процесс изучения определенных явлений более сложным. Ввиду позднего полового созревания и немногочисленного потомства даже простой статистический анализ вести довольно непросто. Выбирая тот или иной метод исследования, ученые должны учитывать особенности и сложности такого генетического объекта как человек.
Основные методы генетики человека
Генеалогический метод
Этот метод относится к классическим методам генетики и активно используется в генетике человека. В его основе лежит изучение родословных или генеалогических семей. Центральное место здесь занимает исследование и анализ того, как распределяются аномальные признаки в семьях, которые отличаются наличием этого признака. К таким признакам можно отнести какой-либо талант, определенный внешний признак или заболевание, передающееся по наследству.
Также в этом случае обязателен учет степени родства с носителем данного признака.
Благодаря этому методу удалось доказать наследования большинства признаков людей в соответствии с законами Менделя. Есть доказательства того, что отдельные признаки имеют сцепление с полом и локализованы на X-хромосоме.
Близнецовый метод
Не менее эффективный метод исследования — близнецовый. Он предполагает изучение однояйцевых близнецов, которые развиваются из одной яйцеклетки и характеризуются одинаковым генотипом.
У разнояйцевых близнецов генотип разный: разные сперматозоиды оплодотворяют разные яйцеклетки. По этой причине черты разнояйцевых близнецов менее схожи, чем черты однояйцевых.
С помощью этого метода можно проследить взаимодействия генотипа и условной среды обитания и их влияние на развитие человека. Также можно просчитать вероятность проявления признаков некоторых болезней, которые передаются по наследству.
Популяционно-статистический метод
Использование этого метода дает возможность изучать, с какой частотностью встречаются гены, которые определяют проявление определенных наследственных признаков и нормальных признаков.
Пристально изучаются замкнутые, изолированные популяции людей. В частности, горные аулы и кишлаки, труднодоступные джунгли, религиозные общины и прочие места.
С увеличением степени кровного родства происходит переход рецессивных признаков в гомозиготное состояние с последующим их проявлением в фенотипе.
Дерматоглифический метод
Он относится к специфическим методам генетики человека, так как основывается на изучении наследственно обусловленных рисунков, расположенных на кончиках пальцев, ладоней и подошв. Все эти рисунки являются уникальными и напрямую связаны с наследственностью.
Формируются эти рисунки во внутриутробный период развития человека. Не стоит связывать с генетикой хиромантию: генетика не гадает по линиям рук, а изучает особенности того, как проявляются унаследованные черты в различных условиях человеческой среды обитания и характера человеческой деятельности.
Если говорить кратко о генетике человека, то это вся информация, которую вам стоит знать.
После распространения днк диагностики было выявлено большшое колво так называемых snp (полиморфизм отдельных нуклеотидов – выявлено большое разнообразие строения днк, которое не связано с нарушением функции органов. У отдельных генов колво СНП приближается к сотне)
Клинико-генеалогический (Фрэнсис гальтон) 1869
Опубликовал книгу "Наследственный гений"
Сущность метода состоит в изучении наследовании признака среди родственников пробанда в нескольких поколениях
Пробанд - человек, обратившийся к врачу, для которого строят родословную
1) необходимо обследовать максимально большое кол-во родственников пробанда, особое внимание обращают на близких родственников (минимум 3 поколения) Обследование личное, по документам или со слов пробанда.
2) полученные данные представляют в стандартизированной форме:
- одно поколение в одной строке
- старшие поколения располагаются выше
- используют стандартные обозначения
3) анализ родословной при котором необходимо установить:
- оценить тип наследования (индивидуальный подход)
- определить круг лиц для детального обследования (гетерозиготы)
На первом этапе устанавливаем доминантный или рецессивный тип
- признак в каждом поколении
- У больных родителей могут быть здоровые дети
- у здоровых родителей не бывает больных детей
- признак проявляется не в каждом поколении (пропуски в поколениях)
- родители могут быть здоровы при больном ребенке
- часто болеют братья и сестры
- часто родители больного являются родственниками
На втором этапе выясняем наследование аутосомное или сцеплено с полом
Если ауто - нет преимущественного поражения одного пола
Для х-сцепленного рецессивного чаще болеют мальчики;
Если болеет женщина, у нее обязательно больной отец и больны все сыновья;
Больной мужчина получает мутантный аллель только от матери и передает только дочерям
Женщины болеют чаще;
У больного отца больны все дочери;
Больная мать передает признак половине детей независимо от пола
Голандрический тип (у), болеют только мужчины и передается только по мужской линии, проявляется во всех поколениях, у больного отца больны все сыновья.
При изменении возраста изменяется регуляция активности генов что может вызвать изменения фенотипа:
Мужчины: в пожилом возрасте может наблюдатся явление феминизации (изменяется характер отложения жира, тембр голоса)
Женщины: в пожилом возрасте может проявлятся герсутизм (растут пушковые волосы на лице)
(Хорея Геттингтона, 70+ пенентрантность 100%, 30-40 - 30%)
1) определение полового хроматина в ядрах клеток некоторых тканей
- тельце Бара конденсированная х-хромосома
Отсутствие тельца - одна х-хромосома
Одно тельце - две х-хромосомы
Два тельца - три х-хромосомы
лимфоциты перефирической крови
клетки крастного костного мозга – из плоских костей – грудина, крыло подвздошной кости
Ход работы (лимфоциты)
забор крови и выделение чистой фракции лимфоцитов.
Выделенные клетки помещают в специальную посуду в жидкую питательную среду. Например, среда 199. Среда содержит в-ва, необходимые для жизни клетки: минеральные соли и буферные системы. Культуру клеток инкубируют при Т=37 в среднем 72ч. Необходимо поддерживать стерильность и повышенный уровень СО2. К культуре клеток митогены (?) т.е вещества которые вызывают деление клеток. Например, ФГА – фитогенаглюматин. Под действием митогена клетки диференцируют, превращаются в бластные формы и начинают делиться
К культуре клеток добавляют колхицин, который нарушает формирование нитей веретена деления. Деление клетки тормозится на стадии метафазы.
Клетки разрушают с помощью гипотонического шока (клеткм добавляют дистилированную воду и они лопаются)
Полученный материал центрифугируют и фрагменты клеток в том числе метафазные пластинки оседают на дно пробирки
Остадок наносят на предметное стекло, препарат высушивают, фиксируют (сохраняют структуру объекта и прикрепляют его к носителю), окрашивают, проводят анализ кариотипа
Раньше для анализа метафазные пластинки врач отбирал несколько удачных полей зрения, делал микрофотографии, вручную анализировал состояние хромосом. Сегоня первичный анализ метафазной пластинки производится с помощью спец.программы. Для повышенной точности используют специальную окраску каждой пары хромосом.
40.Методы изучения генетики человека: гибридизация соматических клеток, методы изучения ДНК (рестрикционный анализ, полимеразная цепная реакция, электрофорез, ДНК-зонды).
Полимеразная цепная реакция
1993г – нобелевская премия. Позволяет БЫСТРО накопить большое количество копий изучаемого участка ДНК
Это позволяет увеличить чувствительностьдиагностических методов.
Увеличивает цпецифичность (точность) диагностических методов. Поэтому ПЦР может применяться на подготовительном этапе перед другми методами диагностики.
Образец изучаемой ДНК. ДНК из исследуемого материала можно выделить с помощью фенола и хлороформа
ДНК выделяют с помощью специального набора реактивов.
Термофильная ДНК-полимераза – этот фермент был выделен из бактерий, которые обитают в горячих источниках. Активность этого фермента регулируется температурой среды. Фермент работает при температуре = 60-70
Праймеры – короткие фрагменты ДНК, которые искуственно синтезируют. Они ограничивают с двух сторон (фланкируют) изучаемый участок ДНК
Соли магния – без них не работает ДНК-полимераза.
Этапы проведения ПЦР
Выделение ДНК из исследуемого материала
Сборка реакционной смеси т.е. в определенную пробирку вносят все компоненты реакции. Необходимо избегать загрязнения реакции посторонеей ДНК – стерильные инструменты, перчатки, маски, оборудование
Проведение ПЦР. Используется специальный прибор – термоциклер. Он по заданной программе точно регулирует температуру реакционной смеси:
А) денатурация ДНК – происходит разрушение водородных связей между цепями ДНК. Т= 92-95, 10 с.
Б) отжиг праймеров – праймеры по принципу комплиментарности прикрепляются к соответствующим участкам ДНК, которые с 2 сторон ограничивают изучаемый фрагмент ДНК. Т = 30-50, 20-30с.
В) синтез ДНК. Активируется ДНК-полимераза и начиная от праймера синтезирует нужный фрагмент ДНК. Длина синтезируемого участка зависит от длительности этапа Т=60-70, 3040с.
Цикл многократно повторяется и каждый раз удваивается количество ДНК
ПЦР: Диагностика генет. Заболеваний; Диагностика паразитарных болезней; Установление родства и личности; Анализ древних останков и криминалистика
Способы детекции результатов генетического анализа
Электрофорез – проводится в специальных кюветах, которые заполняются коллоидным гелем. Специальным пробойником в геле делают лунки. В лунки помещают изучаемую днк (как …игла кащеева в яйце, яйцо в зайце, заяц в утке, утка в сундуке…) и подключают постоянный ток и определяют время. Под действием тока ДНК двигается к положительному полюсу. ДНК диссоциирует и теряет протон, поэтому приобретает отрицательный заряд. Скорость движения фрагмента ДНК зависит от массы. Чем больше масса, тем ниже скорость и фрагмент проходит меньшее расстояние. Таким образом с помощью электрофореза можно разделить фрагменты ДНК
После завершения желектрофореза препарат обрабатывают этидом бромидия. Окрашивают ДНК под действием УФ дает красное свечение.
При необходимости используют отдельные образцы ДНК с фрагментами известной массы.
ДНК-зонд – короткие искуственно синтезируемые фрагменты ДНК. Они комплиментарны к опеределенным участкам изучаемой ДНК. Например, к промотору, экзону, области мутации и т.д
Для обнаружения ДНК-зонды обрабатывают спец. Метками:
Радиактивные изотопы – используются редко
Флюорохромы – красители которые дают свечение под действием УФ
Зонд связывается по принципу комплиментарности с мишенью в молекуле ДНК (гибритизация)
В качестве примера рассмотрим медод FISH – позволяет работать с целыми биологическими объектами
Исследуемый материал анносят на носитель (стекло)
Проводят денатурацию цепи ДНК (например, с помощью щелочи)
Добавляют ДНК-зонды и инкубируют определенное время. За это время происходит гибритизация т.е зонд фиксируется к мишени в олекуле ДНК
Препарат промывают – происходит удаление незакрепленных ДНК-зондов
Изучение препарата в люминисцентном микроскопе. При положительной реакции обнаруживают светлые объекты
Использутся специальные ферменты – рестриктазы. Каждая рестриктаза способна разрезать цепь ДНК в строго определенном месте или сайте рестрикции. Сайт рестрикции – определенный набор нуклеотидов
В настоящее время выделено очень большое количество разных рестриктаз. В качестве примера рассмотрим ТДРФ-анализ (полиморфизм длины рестрикционных фрагментов)
Профодим ПЦР для накопления изучаемого материала
Полученную ДНК обрабатывают рестриктазой
Анализ расположения фрагментов ДНК
Серповидно-клеточная анеимя: в нормальном анализе рестриктаза обнаруживает 3 сайта рестрикции и образуется 2 фрагмента ДНК размерами 1,2 и 0,2
При мутации происходит замена А на Т и соотвественно исчезает 1 сайт рестрикции. Поэтому при действии рестриктазы образуется 1 фрагмент ДНК размерам 1,4
41.Нетрадиционное наследование признаков (цитоплазматическое наследование, геномный импринтинг). Примеры заболеваний человека с нетрадиционным наследованием.
Геномный импритинг- предположил Кроуз. В некоторых участках генома подведенных геномномту импритингу экспрессируется только один отцовский или материнский аллель
Митохондриальное наследование спермотозоиды содержат небольшое количество митохонтрий, обеспечивающих и подвижность но не передающихся потомству. Поэтому митохондрии плода имеют мариснкое происхождение. Т.е женщина передаёт свой генетичеческий материал не только через хромосомы они с митохондриальной ДНК
Наличие некоторого количества наследственного материала в цитоплазме в виде кольцевых молекул ДНК митохондрий и пластид, а также других внеядерных генетических элементов дает основание специально остановиться на их участии в формировании фенотипа в процессе индивидуального развития. Цитоплазматические гены не подчиняются менделевским закономерностям наследования, которые определяются поведением хромосом при митозе, мейозе и оплодотворении. В связи с тем что организм, образуемый вследствие оплодотворения, получает цитоплазматические структуры главным образом с яйцеклеткой, цитоплазматическое наследование признаков осуществляется по материнской линии. Как было установлено позднее, развитие этого признака обусловлено мутацией, возникающей в ДНК хлоропластов и нарушающей синтез хлорофилла в них. Размножение в клетках нормальных (зеленых) и мутантных (бесцветных) пластид и последующее случайное распределение их между дочерними клетками приводят к появлению отдельных клеток, совершенно лишенных нормальных пластид. Потомство этих клеток образует обесцвеченные участки на листьях. Фенотип потомства, таким образом, зависит от фенотипа материнского растения. У растения с зелеными листьями потомство абсолютно нормально. У растения с бесцветными листьями потомство имеет такой же фенотип. У материнского растения с пестрыми листьями потомки могут иметь все описанные фенотипы по данному признаку. При этом внешний вид потомства не зависит от признака отцовского растения.
Геномный импринтинг рассматривается как эпигенетическое явление, подчеркивая тем самым тот факт, что наследуются изменения генной активности, обусловленные различным происхождением хромосом (от отца или матери), а не структурными перестройками генетического материала. Было установлено, что в отдельных участках хромосом, которые подвержены геномному импринтингу, экспрессируется только один отцовский или один материнский аллель в отличие от обычной диаллельной экспрессии генов. Если геномному импринтингу подвержен материнский ген, то экспрессируется только отцовский аллель и наоборот. Геномный импринтинг проявляется на ранних этапах эмбрионального развития и приводит к различиям в экспрессии материнских или отцовских аллелей.
Импритинг-синдромов Прадера — ВиллиШ (умственная отсталость) и Энгельмана(глубокая умственная отсталость + судорожные движения). Митохондриальные болезни- пигментный ретинит и нейроофтальмопатия Лебера, при которой наступает двусторонняя потеря зрения(точковые мутации).
Читайте также: