Генетско мапирање. Стратегија за генетско мапирање и нејзината улога во идентификување на нови гени на наследни заболувања Генетско мапирање на гени на човечки болести примери
Алфред Стуртевант (соработник на Морган) сугерираше дека фреквенцијата на преминување меѓу гените лоцирани на истиот хромозом може да послужи како мерка за растојанието помеѓу гените. Со други зборови, фреквенцијата на вкрстување, изразена како однос на бројот на вкрстени лица кон вкупниот број на лица, е директно пропорционална на растојанието помеѓу гените. Преминувањето преку фреквенцијата може да се искористи за да се одреди релативната позиција на гените и растојанието помеѓу гените.
Генетско мапирање е одредување на положбата на генот во однос на (барем) два други гени. Постојаноста на процентот на вкрстување помеѓу одредени гени им овозможува да бидат локализирани. Единицата на растојание помеѓу гените е 1% премин; во чест на Морган, оваа единица се нарекува морганида (М), или сантиморганид (СМ).
Во првата фаза на мапирање, потребно е да се утврди припаѓањето на генот во групата за поврзување. Колку повеќе гени се познати кај даден вид, поточни се резултатите од мапирањето. Сите гени се поделени во групи на врски.
Бројот на групи на врски одговара на хаплоидниот збир на хромозоми. На пример, во D. меланогастер 4 групи на спојки, пченка 10, глувци 20, луѓе 23 групи на спојки. Ако има сексуални хромозоми, тие се индицирани дополнително (на пример, едно лице има 23 врски групи плус Y хромозом).
Како по правило, бројот на гени во поврзаните групи зависи од линеарните димензии на соодветните хромозоми. Значи, овошна мушичка има една (IV) точка (кога се анализира под светлосен микроскоп) хромозом. Соодветно на тоа, бројот на гени во него е многу пати помал отколку кај другите, што значително го надминува во должина. Исто така, треба да се забележи дека во хетерохроматските региони на хромозомите, гените се отсутни или скоро отсутни; затоа, проширените региони на конститутивен хетерохроматин може малку да ја променат пропорционалноста на бројот на гени и должината на хромозомот.
Врз основа на генетско мапирање, се изготвуваат генетски карти. На генетските мапи, екстремниот ген (т.е. најоддалечен од центромерот) одговара на нултата (почетна) точка. Оддалеченоста на генот од нултата точка е означена во морганидите.
Ако хромозомите се доволно долги, тогаш отстранувањето на генот од нултата точка може да надмине 50 М - тогаш се јавува контрадикција помеѓу растојанијата обележани на картата, над 50% и позицијата постулирано погоре, според која 50% од вкрстените стапки добиени во експериментот, всушност треба да значат отсуство на врска. т.е. локализација на гените во различни хромозоми. Оваа противречност се објаснува со фактот дека при составувањето генетски мапи се сумираат растојанијата помеѓу двата најблиски гени, што го надминува експериментално забележаниот процент на преминување.
НАРОДЕН УНИВЕРЗИТЕТ Казах, именуван по ал-фараби
Факултет: биологија и биотехнологија
оддел: биотехнологија
"ЕСЕЈ"
На тема: ГЕНЕТСКИ ЗБОРУВАЕ И КАРПИРАЕ НА ЧОВЕЧКИТЕ ГЕНИ.
Завршено : 3-годишни студенти (медицински бт.)
Нуралибеков С.Ш.
Давронова М.А.
Проверено : д-р , вонреден професор на одделотмолекуларна
биологија и генетика Омирбекова Н.Z.
АЛМАТИЈА 2018 година
Мапи со генетска врска ……………………………………………………… ..3
Современи методи за изградба на генетски географски карти …… .......... …… ...… .5
PCR во студиите за геномот на човекот ……………………………… .... …………. …… 8
Физички карти со ниска резолуција ………………………………………… ..….… .9
Физички карти со висока резолуција …………… .. ……………………… .. ……… 11
Список на користени извори ……………… ... …………… .. ………………… .13
Мапирање и утврдување на примарната структура на човечкиот геном
По краткото разгледување на главните методи кои најчесто се користат во молекуларната генетика за проучување на структурата и механизмите на функционирање на гените, се чини дека е соодветно да се разгледа подетално човечкиот геном како пример. практична примена овие методи и нивните модификации за проучување на големи геноми. Со цел сеопфатно проучување на човечкиот геном, ова колосално складирање на неговите генетски информации, неодамна е развиена и се спроведува специјална меѓународна програма „Проект за човечки геном“. Главната задача на програмата е изградба на сеопфатни генетски карти со висока резолуција за секој од 24-те хумани хромозоми, што, на крајот, треба да заврши со утврдување на целосната примарна структура на ДНК на овие хромозоми. Во моментов, работата на проектот е во полн ек. Во случај на успешно завршување (и ова се планира да се случи во 2003 година), човештвото ќе има изгледи за темелно проучување на функционалното значење и механизмите на функционирање на секој од неговите гени, како и генетските механизми што ја регулираат човечката биологија и утврдување на причините за повеќето од патолошките состојби на неговото тело ...
Основни пристапи за мапирање на човечкиот геном
Решението за главната задача на програмата Хуман геном вклучува три главни фази. Во првата фаза, потребно е да се оддели секој поединечен хромозом на специфичен начин на помали делови, овозможувајќи нивна понатамошна анализа со познати методи. Втората фаза на истражување вклучува одредување на релативната позиција на овие индивидуални фрагменти на ДНК во однос на едни со други и нивна локализација во самите хромозоми. Во последната фаза, потребно е да се направи вистинско одредување на примарната структура на ДНК за секој од карактеризираните фрагменти од хромозом и да се состави целосна континуирана низа на нивните нуклеотиди. Решението за проблемот нема да биде целосно доколку во пронајдените нуклеотидни низи не е можно да се локализираат сите гени на организмот и да се утврди нивното функционално значење. Преминувањето на горенаведените три фази е потребно не само за да се добијат сеопфатни карактеристики на човечкиот геном, туку и кој било друг голем геном.
Мапи со генетска врска
Мапите за генетска врска се еднодимензионални обрасци на меѓусебно распоредување на генетските маркери на одделни хромозоми. Генетските маркери се разбираат како сите наследени фенотипски црти кои се разликуваат кај одделни индивидуи. Фенотипните црти кои ги исполнуваат барањата на генетските маркери се многу разновидни. Тие вклучуваат карактеристики на однесувањето или предиспозиција за одредени болести и морфолошки знаци на цели организми или нивни макромолекули, кои се разликуваат во структурата. Со развојот на едноставни и ефективни методи за проучување на биолошките макромолекули, ваквите карактеристики, познати како молекуларни маркери, станаа најчесто користени при изградбата на мапи со генетска врска. Пред да започнете со разгледување на методите за изградба на такви мапи и нивните импликации за проучување на геномот, потребно е да се потсетиме дека терминот "врска" се користи во генетиката за да се означи веројатноста за заедничко пренесување на две одлики од еден родител на потомство.
За време на формирањето на герминативни клетки (гамети) кај животни и растенија во мејотична фаза, како по правило, се јавува синапса (конјугација) на хомологни хромозоми. Сестри хроматиди на хомологни хромозоми се поврзани по целата нивна должина едни со други, и како резултат на вкрстување (генетска рекомбинација помеѓу хроматиди), нивните делови се разменуваат. Колку што двата генетски маркери се наоѓаат едни од други на хроматидот, толку е поголема веројатноста дека ќе се појави прекин на хроматидот потребен за преминување, а двата маркери во новиот хромозом што припаѓаат на новата гамета ќе бидат одделени едни од други, т.е. нивната кохезија ќе биде нарушена. Единица за поврзување на генетските маркери е морганида (единица Морган, М), која содржи 100 сантиметри (cM). 1 cM одговара на физичкото растојание на генетската мапа помеѓу два маркери, рекомбинацијата помеѓу која се јавува со фреквенција од 1%. Изразено во базни парови, 1 cM одговара на 1 милион bp. (м.п.) ДНК.
Мапите за генетска врска правилно го одразуваат редоследот на распоредување на генетските маркери на хромозомите; сепак, добиените вредности на растојанијата меѓу нив не одговараат на реалните физички растојанија. Обично, овој факт е поврзан со фактот дека ефикасноста на рекомбинацијата помеѓу хроматидите во одделни региони на хромозоми може да варира многу. Особено, тој е потиснат во хетерохроматските региони на хромозомите. Од друга страна, жариштата на рекомбинација се чести кај хромозомите. Употребата на фреквенции на рекомбинација за изградба на физички генетски мапи без да се земат предвид овие фактори ќе доведе до нарушувања (соодветно, потценување или преценување) на реалните растојанија помеѓу генетските маркери. Така, гените за генетска врска се најмалку точни од сите достапни типови генетски карти и може да се сметаат само како прво приближување кон реалните физички карти. Како и да е, во пракса, тие и само тие овозможуваат да се локализираат сложени генетски маркери (на пример, поврзани со симптоми на болеста) во првите фази на студијата и да се овозможи нивно понатамошно проучување. Мора да се запомни дека во отсуство на вкрстување, сите гени на индивидуалниот хромозом би биле пренесени од родители на потомство заедно, бидејќи тие се физички поврзани едни со други. Затоа, индивидуалните хромозоми формираат врски на групи на гени, а една од првите задачи на изградбата на генетски географски карти е доделување на изучениот ген или нуклеотидна секвенца на одредена група на врски. Во следното. Во табелата се наведени современи методи, кои, според В.А. Мекусик најчесто се користеле за изградба на генетски мапи за врска до крајот на 1990 година.
Современи методи за изградба на генетички географски карти
| Метод | Број на мапирани локуси |
| Хибридизација на соматските клетки | 1148 |
| Ин вирусна хибридизација | 687 |
| Семејство | 466 |
| Определување на ефектот на дозата | 159 |
| Мапирање со ограничување | 176 |
| Употреба на хромозомски аберации | 123 |
| Користење на синтенија | 110 |
| Раздвојување на гени предизвикано од зрачење | 18 |
| Други методи | 143 |
| Вкупно | 3030 |
Хибридизација на соматските клетки. Еден од најпопуларните методи за доделување генетски маркер (функционално активен ген) на специфична група на врски е хибридизација (фузија едни со други) на соматски клетки од различни биолошки видови организми, од кои едната е проучена. Во меѓуспецифичните хибриди на соматските клетки во процесот на одгледување, се јавува загуба на хромозоми, главно на еден од биолошките видови. Губењето на хромозомите е, по правило, случајно, а добиените клонови на клетки ги содржат останатите хромозоми во различни комбинации. Анализата на клонови кои содржат различни множества хромозоми на изучуваниот вид овозможува да се утврди со кој од овие преостанати хромозоми е поврзан изразот на проучуваниот маркер и, следствено, да се локализира генот на специфичен хромозом.
Ин вирусна хибридизација. Техниката за хибридизација in situ исто така е широко користена за мапирање на нуклеотидните низи на хромозомите. За оваа цел, препаратите на фиксни хромозоми се хибридизирани (инкубирани на покачена температура со последователно ладење) со нуклеотидните низи под истрага означени со радиоактивна, флуоресцентна или друга ознака. По миењето на неврзаната ознака, преостанатите обележани молекули на нуклеинска киселина се поврзани со региони на хромозоми кои содржат низи комплементарни на проучените обележани нуклеотидни секвенци. Резултирачките хибриди се анализираат со микроскоп или директно или по авторадиографија. Оваа група на методи се карактеризира со поголема резолуција од хибридизацијата на соматските клетки, бидејќи тие овозможуваат локализирање на изучените нуклеотидни секвенци на хромозомите. Како што напредува програмата за хуман геном, истражувачите имаат се повеќе изолирани нуклеотидни секвенци кои можат да се користат како сонди за хибридизација на самото место. Во овој поглед, овие методи во однос на фреквенцијата на употреба неодамна цврсто излегоа на врвот. Најпопуларна е група на методи наречена флуоресценција на хибридизација in situ (FISH), која користи полинуклеотидни сонди кои содржат флуоресцентна ознака. Особено, во 1996 година, беа објавени повеќе од 600 трудови во кои се опишува употребата на овој метод.
Анализа на семејна генетска врска. Оваа група на методи често се користи во медицинската генетика за да се идентификува врската (врската) помеѓу симптомите на болест предизвикана од мутација на непознат ген и други генетски маркери. Во овој случај, самите симптоми на болеста дејствуваат како еден од генетските маркери. Голем број полиморфизми, вклучително и RFLP, се пронајдени во геномот на човекот. RFLP се дистрибуираат повеќе или помалку рамномерно во човечкиот геном на растојание од 5-10 см едни од други. Колку поединечните полиморфни локуси се наоѓаат поблиску до генот одговорен за болеста, толку е помала веројатноста тие да бидат одделени за време на рекомбинацијата во мејоза и почесто тие ќе се појават заедно кај болна индивидуа и заедно се пренесуваат од родители на потомство. Клонирање на проширен геномски регион, вклучувајќи го и соодветниот полиморфен маркер (неговиот избор од библиотеката на геномски клонски клонови се врши со помош на сонда), можно е истовремено да се изолира генот што предизвикува наследна болест заедно со него. Особено, ваквите пристапи беа успешно применети за анализа на семејството и изолација на соодветните гени во мускулната дистрофија на Душен, цистична бубрежна фиброза (цистична фиброза) и миотонична дистрофија. Информациската содржина на одделните РФЛП на човечкиот геном зависи од нивото на нивната хетерозиготност кај проучената популација. Мерката на информативноста на RFLP како генетски маркер, како што е предложено од D. Botstein et al. (1980), се смета за вредност на содржината на информацијата за полиморфизам (PIC), што е сооднос на бројот на крстови во кои барем еден од родителите има изучувано полиморфно обележување во хетерозиготна состојба, до сите крстови.
Одредување на ефект на генска доза и употреба на хромозомски аберации ... Овие методи откриваат корелации помеѓу нивото на експресија на изучениот ген и бројот на специфични хромозоми во анеуплоидните клеточни линии или структурните преуредувања на хромозомите (хромозомски мутации - аберации). Анеуплоидија е присуство на голем број хромозоми во клетка, ткиво или цел организам, што не е еднакво на типично за даден биолошки вид. Хромозомските аберации во форма на транслокации на хромозомските региони во хетерохроматски региони на исти или други хромозоми честопати се придружени со супресија на транскрипцијата на гените лоцирани во преместените региони или во хромозомот на рецепторот (мозаичен ефект на позицијата).
Користење на синтенија. Синтенијата е структурна сличност на генските врски групи во организми од различни биолошки видови. Особено, неколку десетици синтетички групи на гени се познати во геномите на човекот и глувчето. Присуството на феноменот на синтенија овозможува да се намали пребарувањето за локацијата на локализацијата на генот што се испитува на хромозомите, ограничувајќи го на регионот на познати гени кои припаѓаат на специфична синтетичка група.
Одделување на гени предизвикани од јонизирачко зрачење. Користејќи го овој метод, растојанието помеѓу гените што се испитуваат се одредува со проценка на веројатноста за нивно одвојување (сегрегација) откако ќе се озрачат клетките со одредена стандардна доза на јонизирачко зрачење. Озрачените клетки се спасуваат од смрт со хибридизација со соматски клетки на глодари, а присуството на изучуваните маркери на озрачените клетки се утврдува во соматските хибриди во културата. Како резултат, можно е да се заклучи за присуството или отсуството на врска (физичко растојание) помеѓу овие гени.
Меѓу други методи Треба да се споменат методите засновани на употреба на големи ДНК фрагменти генерирани од големи ензими за ограничување на расцепување за мапирање на гени. По расцепувањето на геномската ДНК, добиените фрагменти се раздвојуваат со електрофореза во пулсно електрично поле, а потоа се хибридизираат според Јужен со сонди што одговараат на генерираните гени. Ако, по хибридизацијата, сигналите на обете сонди се локализирани на истиот голем фрагмент на ДНК, ова укажува на тесна врска на таквите гени.
PCR во студии за човечки геном
Верижната реакција на полимеразата е од клучно значење за развојот на приодите за практична имплементација на Програмата за човечки геном. Како што беше дискутирано погоре, со употреба на PCR, можно е брзо и ефикасно засилување на скоро секој краток регион на човечкиот геном, а добиените производи од PCR потоа може да се користат како сонди за мапирање на соодветните региони на хромозомите со јужна хибридизација или in situ.
Концепт на СТС. Еден од клучните концепти што лежат во основата на мапирањето на човечките гени во рамките на дискутираната програма е концептот на страници обележани со низа (STS). Во согласност со овој концепт, сите ДНК-фрагменти што се користат за конструирање генетски или физички мапи можат да бидат уникатно идентификувани со употреба на нуклеотидна секвенца од 200-500 bp што ќе биде единствена за даден фрагмент. Секоја од овие страници мора да биде секвенцирана, што ќе овозможи понатамошно засилување со користење на PCR и употреба како сонди. Употребата на STS ќе овозможи да се користат нивните низи во форма на PCR производи како сонди за насочена изолација на кој било ДНК фрагмент од одредена геномска област од збирка геномски секвенци. Како резултат, може да се креираат бази на податоци што вклучуваат локализација и структура на сите STS, како и буквари потребни за нивно засилување. Ова ќе ја отстрани потребата од лаборатории за складирање на бројни клонови и нивно испраќање во други лаборатории за истражување. Покрај тоа, STS обезбедуваат основа за развој на единствен јазик на кој различни лаборатории би можеле да ги опишат нивните клонови. Така, крајниот резултат од развојот на концептот STS би бил сеопфатна мапа на STS на човечкиот геном. Теоретски, за да се конструира генетска мапа со големина од 1 см, потребни се 3000 целосно информативни, полиморфни ДНК-маркери. Меѓутоа, бидејќи полиморфните маркери се нерамномерно распоредени во геномот и само неколку од нив се целосно информативни, вистинскиот број на обележувачи потребни за изградба на мапа со оваа големина се проценува на 30-50 илјади. За да се добијат маркери што одговараат на подрачјата на хромозоми што се испитуваат, често се користат прајмери \u200b\u200bшто одговараат на дисперзирани повторувачки низи, меѓу кои прво се користеа редоследот на Алу.
Алу-ПЦР.Дисперзираните повторувани низи на Алу се карактеристични за човечкиот геном. Букварите специфични за Alu секвенците се користат за засилување на ДНК-регионите на човечкиот геном затворени помеѓу повторувањата на Alu, кои се наоѓаат во просек на растојание од 4-10 kbp. разделени Друга опција за Alu-PCR е насочена синтеза на ДНК сонди со нејзина помош во региони на хромозоми добиени по фрагментација на ласер, индивидуални хромозоми изолирани со помош на проточна цитометрија или ДНК на хибридни клетки кои содржат одреден дел од човечкиот геном. Покрај тоа, Alu-PCR се користи за да се добијат уникатни отпечатоци од прсти кои ги карактеризираат хибридите на клетките во однос на нивната геномска стабилност, како и за карактеризирање на човечки ДНК-фрагменти клонирани во YAC вектори, космиди или вектори врз основа на ДНК на бактериофаг. Единственоста на секвенците на Алу за човечкиот геном овозможува да се користат за „одење по хромозоми“, како и за проширување на постојните контикуси. Бидејќи\u003e 90% од умерено повторуваните низи во човечкиот геном се претставени од семејствата Алу и КпНИ, не е изненадувачки што и овие се користат во ПЦР за истите цели како Алу. Сепак, тука профилите на производите на PCR се помалку сложени, бидејќи KpnI секвенците поретко се повторуваат во геномот и имаат карактеристична локализација во хромозомите.
PCR активно се користи за идентификување на полиморфни молекуларни маркери при изградбата на генетички географски карти, чии основни принципи беа дискутирани погоре. Овој метод е корисен и во секвенционирањето на ДНК, како и при изградбата на физички мапи со висока резолуција за човечкиот геном. Последните две области на примена на PCR ќе бидат подетално разгледани подолу.
Физички карти со ниска резолуција
За разлика од гените за генетска врска, дискутирани погоре, физичките карти на геномот го рефлектираат реалното растојание помеѓу маркерите, изразено во базни парови. Физичките карти се разликуваат во степенот на нивната резолуција, т.е. на деталите за структурата на геномот што се претставени на нив. Сеопфатната физичка мапа на човечкиот геном со максимална резолуција ќе ја содржи комплетната нуклеотидна низа на сите нејзини хромозоми. На другата крајност на физичките карти со минимална резолуција се хромозомските (цитогенетски) карти на геномот.
Четири видови генетски карти на геномска ДНК и нивната врска
1 - генетска географска карта, 2 - мапа за физичко ограничување, простори ги означуваат местата на расцепување на ДНК со ензими на ограничување, 3 - физичка мапа на контиги, што покажува преклопување на ДНК клонови добиени со користење на YAC вектори, 4 - сеопфатна физичка мапа во форма на ДНК нуклеотидна секвенца. Сите мапи го покажуваат истиот регион на хромозомите
Мапи со хромозоми. Картите на хромозомите на човечкиот геном се добиваат со локализација на генетски маркери на одделни хромозоми со употреба на цитогенетски методи, вклучително и авторадиографија и РИБИ. Во последните два случаи, радиоактивните или флуоресцентни етикети поврзани со проучените генетски локуси на непроменети хромозоми се откриваат со помош на светлосна микроскопија. Сосема неодамна, мапите на хромозомите овозможија локализирање на испитаниот фрагмент на ДНК на хромозом 10 mp. Современите методи на in situ хибридизација со употреба на метафазни хромозоми, главно, методот FISH, ги локализираат полинуклеотидните маркери во рок од 2-5 bp. Покрај тоа, за време на хибридизација на самото место со интерфазни хромозоми, во која генетскиот материјал е во помалку компактна форма, резолуцијата на мапите на хромозомите се приближува до 100 kbp.
Точноста на мапите на хромозомите е исто така подобрена со употреба на современи генетски методи. На пример, можноста на PCR да ги засили ДНК сегментите на една сперматозоидна клетка овозможува да се проучи голем број на мејоза, како што беше, конзервирана во одделни примероци на сперматозоиди. Како резултат, станува возможно да се провери релативната позиција на генетските маркери локализирани на мапите на хромозомите со користење на повеќе сурови методи.
ЦДНА мапи... ЦДНА мапите ја рефлектираат позицијата на изразените ДНК региони (егзони) во однос на познатите цитогенетски маркери (ленти) на метафазните хромозоми. Бидејќи ваквите мапи даваат идеја за локализација на препишаните региони на геномот, вклучително и гени со непознати функции, тие можат да се користат за пребарување нови гени. Овој пристап е особено корисен во потрагата по гени чија штета предизвикува човечки болести, ако приближната локализација на ваквите региони на хромозоми е претходно извршена на географските карти на врската како резултат на семејна генетска анализа.
Физички карти со висока резолуција
Две стратегии за градење физички мапи на ДНК
а - стратегија „од горе надолу“: ДНК на целиот хромозом е расцепкан од ензими за ограничување на големо расцепување, изградена е мапа на ограничување за секој од одделните ДНК фрагменти; б - стратегија „оддолу нагоре“, индивидуалните YAC клонови се комбинираат во контиги по идентификацијата
Во обидите да се изградат мапи со човечки геноми со висока резолуција, експериментално се спроведени два алтернативни пристапи, наречени мапирање од горе надолу и мапирање оддолу нагоре При мапирање од горе надолу, првичната анализа е ДНК подготовка на индивидуален хромозом кај луѓето. ДНК се сече со ензими за ограничување на големо расцепување (на пример, NotI) во долги фрагменти, кои, по раздвојување со електрофореза во пулсно електрично поле, се подложени на понатамошна анализа на ограничување со други ензими на ограничување. Како резултат, се добива мапа на макро ограничување, на која сите низи на изучениот хромозом или неговиот дел се доволно целосно претставени, но неговата резолуција е мала. Многу е тешко да се локализираат одделни гени на таква мапа. Покрај тоа, секоја индивидуална мапа ретко ги опфаќа проширените ДНК сегменти (по правило, не повеќе од 1-10 mp).
При мапирање на човечкиот геном од долу нагоре, засновано на подготовка на вкупната ДНК на геномот или индивидуалниот хромозом, се добиваат низа случајни клонови на продолжени ДНК секвенци (10-100 kbp), од кои некои се преклопуваат едни со други. Во овој случај, вештачки мини-хромозоми на бактерии (BAC) или квасец (YAC) често се користат како вектор за клонирање, детално опишано во делот 7.2.4. Серија делумно преклопувања и комплементарни клонови формираат соседна ДНК нуклеотидна секвенца наречена контиг. Коректноста на добиените контиги се потврдува со in situ хибридизација (FISH) со нивно истовремено врзување за одредени региони на изучените хромозоми. Мапите засновани на контиг обезбедуваат целосни информации за структурата на одделните сегменти на хромозомите и ви овозможуваат да ги локализирате индивидуалните гени. Сепак, таквите карти се тешки за употреба за реконструкција на цели хромозоми или нивни проширени делови, како резултат на отсуството на соодветните клонови во постојните библиотеки на клонови на гени.
Главниот проблем што треба да се реши при користење на двата пристапа кон изградба на физички мапи со висока резолуција е обединување на расфрлани ДНК фрагменти во соседни нуклеотидни низи. Најчесто, за ова се користат специјални клонирани ДНК-фрагменти, наречени поврзувачки клонови. ДНК-фрагментите од врзувачките клонови содржат нуклеотидни секвенци на ендонуклеази со рестрикција со големо расцепување во нивните внатрешни делови и, според тоа, претставуваат споеви на ДНК-фрагменти што се користат во првите фази на физичкото пресликување. Со хибридизација на Југ, при што се користат ДНК-фрагменти на врзувачки клонови како сонди, се одредуваат ДНК-фрагменти од физички мапи кои содржат нуклеотидни секвенци во близина на местата на ограничување на ограничувањето на ендонуклеазите со големо расцепување. Ако се најдат два такви фрагменти, тогаш соодветниот клон за поврзување се поклопува со обете овие фрагменти и е дел од нив. Врзувачките клонови, пак, се избираат од генски банки со употреба на сонди, кои се нуклеотидни секвенци на местата на ограничување на ензимите за ограничување на големото расцепување.
СПИСОК КОРИСТЕН ИЗВОРИ
1) Кларк М.С. Компаративна геномика: Клучот за разбирање на Проектот за човечки геном // Биоесеи. 1999. Том. 21. П. 21-30.
2) Billings P.R., Smith C.L., Cantor C.L. Нови техники за физичко пресликување на човечкиот геном // FASEB J. 1991. Vol. 5. П. 28–34.
3) Георгиев Г.П. Гените на повисоките организми и нивната експресија. Москва: Наука, 1989,254 стр.
4) http://referatwork.ru/refs/source/ref-8543.html
Наскоро по повторното откривање на законите на Мендел, германскиот цитолог Теодор Бовери (1902) презентираше докази за учество на хромозомите во процесите на наследно пренесување, покажувајќи дека нормалниот развој на морскиот еж е можен само доколку се присутни сите хромозоми. Во исто време (1903 година), американскиот цитолог Вилијам Сеттон привлече внимание на паралелизмот во однесувањето на хромозомите во мејозата и хипотетичките фактори на наследност, чие постоење веќе го предвиде самиот Мендел.
Вилијам Сеттон сугерираше дека на еден хромозом може да се најдат неколку гени. Во овој случај, треба да има поврзано наследство на одлики, т.е. неколку различни одлики можат да се наследат како да се контролирани од еден ген. Во 1906 година, В.Бетсон и Р.Пенет откриле поврзано наследство во слаткиот грашок. Тие проучувале заедничко наследување: цветни бои (виолетова или црвена) и форми од поленско зрно (издолжени или кружни). При преминување на диетерозиготите, кај нивните потомци е забележано разделување од 11,1: 0,9: 0,9: 3,1 наместо очекуваните 9: 3: 3: 1. Се чинеше дека факторите на боја и форма на полен имаат тенденција да останат заедно за време на рекомбинацијата на наклоните. Авторите овој феномен го нарекоа „взаемно привлекување на фактори“, но не успеаја да ја дознаат неговата природа.
Понатамошно проучување на хромозомите како носители на информации се случило во првите децении на дваесеттиот век во лабораторијата на Томас Хант Морган (САД) и неговите соработници (А. Стуртевант, Ц. Бриџис, Г.Молер). Морган ја користеше овошната мушичка Дрософила меланогастер како негов главен предмет на истражување, што се покажа како многу погоден предмет на модел:
- Прво, оваа мува лесно се одгледува во лабораториски услови.
- Второ, се карактеризира со мал број на хромозоми (2 n \u003d 8).
- Трето, во плунковните жлезди на ларвите Дрософила има гигантски (политени) хромозоми кои се погодни за директно набудување.
- И, конечно, Дрософила се одликува со висока варијабилност на морфолошките карактери.
Врз основа на експерименти со овошна мушичка Дрософила Морган и неговите студенти, развиена е теоријата за наследност на хромозомите.
Главните одредби на хромозомската теорија за наследност:
1. Ген - Ова е елементарен наследен фактор (терминот „основно“ значи „неделив без губење на квалитетот“). Ген е дел од хромозомот кој е одговорен за развој на специфична карактеристика. Со други зборови, гените се наоѓаат на хромозомите.
2. Еден хромозом може да содржи илјадници гени распоредени на линеарен начин (како монистра на низа). Овие гени формираат групи на врски. Бројот на групи на врски е еднаков на бројот на хромозоми во хаплоидниот сет. Колекцијата на алели на еден хромозом се нарекува хаплотип. Примери на хаплотипи: ABCD (само доминантни алели), abcd (само рецесивни алели), AbCd (разни комбинации на доминантни и рецесивни алели).
3. Ако гените се поврзани едни со други, тогаш има ефект на поврзано наследување на црти, т.е. неколку одлики се наследуваат како да се контролирани од еден ген. Со поврзано наследство, оригиналните комбинации на одлики се зачувуваат во низа генерации.
4. Поврзаноста на гените не е апсолутна: во повеќето случаи, хомологните хромозоми разменуваат алели како резултат на вкрстување (вкрстување) во профазата на првата мејотичка поделба. Како резултат на вкрстување, се формираат вкрстени хромозоми (се појавуваат нови хаплотипи, т.е. нови комбинации на алели.). Со учество на вкрстени хромозоми во следните генерации, треба да се појават нови комбинации на одлики кај вкрстените лица.
5. Веројатноста за нови комбинации на особини поради прекрстување е директно пропорционална на физичкото растојание помеѓу гените. Ова ви овозможува да го одредите релативното растојание помеѓу гените и да градите генетски (вкрстени) мапи на различни видови организми.
КРСИНГОВЕР
Кросовер (од англиски премин - премин) е процес на размена на хомологни региони на хомологни хромозоми (хроматиди).
Преминувањето обично се јавува кај мејоза И.
При преминување, постои размена на генетски материјал (алели) помеѓу хромозомите, а потоа се јавува рекомбинација - појава на нови комбинации на алели, на пример, AB + ab → Ab + aB.
Механизам за прекрстување за повторно разбивање
Според теоријата Јансенс - Дарлингтон, преминувањето се случува во профазата на мејозата. Хомологни хромозоми со AB и ab хроматиди формираат биваленти. Во една од хроматидите во првиот хромозом, се појавува руптура во регионот А - Б, потоа во соседната хроматида на вториот хромозом, руптура се јавува во регионот а - б. Cellелијата се обидува да ја поправи штетата со помош на ензими за поправка-рекомбинација и да прикачи фрагменти од хроматиди. Меѓутоа, во овој случај, можно е да се закачи вкрстено (преминување преку), и се формираат рекомбинантни хроматиди Ab и aB. Во анафазата на првата поделба на мејозата, постои дивергенција на дихроматидните хромозоми, а во втората поделба, дивергенција на хроматидите (еднохроматидни хромозоди). Хроматидите кои не учествувале во преминот ги задржуваат оригиналните комбинации на алели. Таквите хроматиди (еднохроматидни хромозоми) се нарекуваат не-кросовер; со нивно учество, ќе се развијат не-вкрстени гамети, зиготи и индивидуи. Рекомбинантните хроматиди кои се формираат при преминување преку нив носат нови комбинации на алели. Таквите хроматиди (еднохроматидни хромозоми) се нарекуваат кросовер; со нивно учество ќе се развијат вкрстени гамети, зиготи и индивидуи. Така, како резултат на прекрстување, се јавува рекомбинација - појава на нови комбинации на наследни склоности во хромозомите.
Според други теории, преминувањето е поврзано со репликација на ДНК: или во пахитинот на мејозата, или во интерфазата. Особено, можно е да се смени матрицата во вилушката за репликација.
Генетски (кросовер) карти
Алфред Стуртевант (соработник на Морган) сугерираше дека фреквенцијата на преминување помеѓу гените лоцирани на истиот хромозом може да послужи како мерка за растојанието помеѓу гените. Со други зборови, фреквенцијата на вкрстување, изразена како однос на бројот на вкрстени лица кон вкупниот број на лица, е директно пропорционална на растојанието помеѓу гените. Фреквенцијата на вкрстување може да се искористи за да се одреди релативната позиција на гените и растојанието помеѓу гените. Единицата на растојание помеѓу гените е 1% премин; во чест на Морган, оваа единица се нарекува морганида (М).
Врз основа на генетско мапирање, генетски карти - дијаграми што ја рефлектираат позицијата на гените во хромозомите во однос на другите гени. На генетските мапи, екстремниот ген (т.е. оној најоддалечен од центромерот) одговара на нултата (почетна) точка. Оддалеченоста на генот од нултата точка е означена во морганидите.
Градење генетски карти на различни организми има големо значење во здравствена заштита, размножување и екологија. При проучување на човечките особини (и особено генетските болести), важно е да се знае кој ген ја одредува особината за која станува збор. Ова знаење овозможува да се направат предвидувања во медицинското и генетското советување, во развојот на методи за лекување на генетски болести, вкл. и за корекција на геномот. Познавањето на генетските мапи на култивирани растенија и домашни животни овозможува планирање на процесот на размножување, што придонесува за добивање на сигурни резултати за кратко време. Изградбата на генетски карти на диви растенија и диви животни е исто така важна од гледна точка на екологијата. Особено, истражувачот добива можност да проучи не само фенотипски црти на организмите, туку специфични, генетски определени црти.
Двоен и повеќекратен премин
Морган сугерираше дека преминувањето помеѓу два гени може да се случи не само во една, туку и во две или дури повеќе точки. Парен број на премини меѓу два гени, на крајот на краиштата, не доведува до нивно пренесување од еден хомолог хромозом во друг; затоа, бројот на вкрстувања и, според тоа, растојанието помеѓу овие гени, утврдено во експериментот, се намалува. Ова обично се однесува на гени лоцирани прилично далеку едни од други. Нормално, веројатноста за двоен крст е секогаш помала од веројатноста за еден крст. Во принцип, тоа ќе биде еднакво на производот на веројатноста за два единечни акти на рекомбинација. На пример, ако се случи еден крст со фреквенција од 0,2, тогаш двоен крст - со фреквенција од 0,2 × 0,2 \u003d 0,04. Подоцна, заедно со двојното преминување, исто така беше откриен феноменот на повеќекратно преминување: хомологните хроматиди можат да разменуваат региони на три, четири или повеќе точки.
Мешање - ова е сузбивање на преминувањето во областите веднаш во непосредна близина на точката на размената што се случи.
Размислете за примерот опишан во едно од раните дела на Морган. Тој ја испита фреквенцијата на преминување помеѓу гените w (бело - бели очи), y (жолто - жолто тело) и m (минијатурни - мали крилја), локализирани на Х-хромозомот на D. melanogaster. Растојанието помеѓу гените w и y како процент на преминување беше 1,3, а помеѓу гените y и m - 32,6. Ако случајно се забележат два настани на вкрстување, тогаш очекуваното двојно преминување преку фреквенцијата треба да биде еднакво на производот на вкрстување на фреквенциите помеѓу гените y и w и гените w и m. Со други зборови, двојната стапка на вкрстување ќе биде 0,43%. Всушност, во експериментот, пронајден е само еден двоен премин преку 2205 муви, т.е. 0,045%. Студентот на Морган, Г.Молер, предложи да се утврди интензитетот на мешање квантитативно, со делење на реално забележаниот двоен премин преку фреквенцијата со теоретски очекуваната (во отсуство на мешање) фреквенција. Тој го нарече овој индикатор коефициент на случајност, односно случајност. Милер покажа дека во Х-хромозомот на Дрозофила, мешањето е особено големо на кратки растојанија; со зголемување на интервалот помеѓу гените, неговиот интензитет се намалува, а на растојание од околу 40 морганиди и повеќе, коефициентот на ко-инциденца достигнува 1 (неговата максимална вредност).
Цитолошки докази за преминување
Директен цитолошки доказ за размена на делови од хромозоми за време на вкрстувањето е добиен во раните 1930-ти во Дрософила и пченка.
Размислете за експериментот на Стерн на Д. меланогастер. Обично, два хомологни хромозоми морфолошки не се разликуваат. Стерн испитувал Х хромозоми, кои имале морфолошки разлики и, според тоа, не биле целосно хомологни. Сепак, хомологијата помеѓу овие хромозоми беше задржана во најголем дел од нивната должина, што им овозможи да се парат нормално и да се одделат во мејозата (т.е. нормално да се дистрибуираат меѓу ќерските клетки). Еден од Х-хромозомите на женката како резултат на транслокација, односно движењето на фрагмент од Y-хромозомот, се здоби со L-облик. Вториот Х хромозом беше пократок од нормалниот, бидејќи дел од него беше пренесен во хромозомот IV. Добиени се жени кои биле хетерозиготни за наведените два, морфолошки различни, Х-хромозоми, како и хетерозиготни за два гени локализирани на Х-хромозомот: Бар (Б) и каранфил (cr). Ген Бар Е полу-доминантен ген кој влијае на бројот на аспекти и, според тоа, на обликот на окото (мутантите со алел Б имаат ленти очи). Генот CR ја контролира бојата на очите (алелот cr + ја одредува нормалната боја на очите, а алелот cr ја одредува бојата на црвените очи од каранфилче). Х-хромозомот во форма на L носи алели од див тип Б + и cr +, а скратениот хромозом ги носи B и cr мутантните алели. Fенките од наведениот генотип беа прекрстени со мажи со морфолошки нормален Х хромозом со алели cr и B +. Потомството на женките содржеше две класи муви со не-вкрстени хромозоми (crB / crB + и cr + B + / crB +) и две класи муви, чиј фенотип одговараше на вкрстувања (crB + / crB + и cr + B / crB +). Цитолошката студија покажа дека вкрстените лица разменувале делови од хромозомите Х и, соодветно, нивната форма се променила. Сите четири класи на жени имале еден нормален, односно хромозом во форма на прачка, добиен од таткото. Вкрстени жени содржани во нивните кариотипски хромозоми X, трансформирани како резултат на прекрстување - долга прачка или две вооружени со кратки рамена. Овие експерименти, како и истовремено добиени слични резултати на пченка, ја потврдија хипотезата на Морган и неговите соработници дека преминот е размена на региони на хомологни хромозоми и дека гените се навистина локализирани на хромозомите.
Соматско (митотско) преминување.
Во соматските клетки, размената понекогаш се јавува помеѓу хроматиди на хомологни хромозоми, како резултат на што се забележува комбинативна варијабилност, слична на онаа што редовно се генерира од мејозата. Често, особено кај Дрозофила и долните еукариоти, хомологните хромозоми се синапсираат при митоза. Една од автозомните рецесивни мутации кај луѓето, во хомозиготна состојба, што доведува до сериозна болест позната како Блумов синдром, е придружена со цитолошка слика која наликува на синапсата на хомолозите, па дури и на формирањето на хијазмата.
Доказ за митотичен премин е добиено на Дрософила со анализа на варијабилноста на карактеристиките утврдени со гените y (жолто - жолто тело) и sn (запеани - запеани влакна), кои се наоѓаат на Х хромозомот. Femaleенка со генотип y sn + / y + sn е хетерозиготна за гените y и sn, и затоа, во отсуство на митотичен премин, нејзиниот фенотип ќе биде нормален. Меѓутоа, ако преминот се случи во фаза на четири хроматиди помеѓу хроматиди со различни хомолози (но не и помеѓу сестри хроматиди), а местото на размена е помеѓу генот sn и центромерот, тогаш се формираат клетки со генотипови y sn + / y + sn + и y + sn / y + sn. Во овој случај, близначки мозаични точки ќе се појават на сивото тело на мува со нормални влакна, од кои едната ќе биде жолта со нормални влакна, а другата сива со изгорени влакна. За ова, потребно е по преминувањето, двата хромозома (поранешни хроматиди на секој од хомолозите) y + sn да се преселат во едниот пол на клетката, а хромозомите y sn + на другиот. Потомци на ќерките клетки, множење во фазата на пупсот и ќе доведат до појава на дамки од мозаик. Така, мозаичните точки се формираат кога две групи (поточно, два клона) клетки се наоѓаат една до друга, фенотипски се разликуваат едни од други и од клетките на другите ткива на дадена индивидуа.
Нееднаков премин
Овој феномен беше детално проучен со примена на генот Бар (Б - лента очи), локализиран на Х-хромозомот на D. melanogaster. Нееднаквиот премин е поврзан со удвојување на место во еден од хомолозите и негово губење во друг хомолог. Откриено е дека генот Б може да биде присутен во форма на тандем, т.е. да се следат еден по друг, повторувања кои се состојат од две или дури три копии. Цитолошката анализа ја потврди претпоставката дека нееднаквиот премин може да доведе до тандемски удвојувања. Во регионот што одговара на локализацијата на генот Б, забележано е зголемување на бројот на дискови пропорционално на генската доза на препаратите од политен хромозом. Се претпоставува дека во еволуцијата, нееднаквиот премин стимулира создавање на тандемски дупликати на различни низи и нивна употреба како суров генетски материјал за формирање на нови гени и нови регулаторни системи.
Регулатива за вкрстување
Кросовер Дали е сложен физиолошки и биохемиски процес кој е под генетска контрола на клетката и е под влијание на факторите на животната средина. Затоа, во вистински експеримент, можеме да зборуваме за фреквенцијата на преминување, значи сите услови во кои е утврдено. Практично нема вкрстување помеѓу хетероморфните X и Y хромозоми. Ако се случеше, тогаш хромозомскиот механизам за одредување на полот постојано ќе се уништуваше. Блокирањето на преминот помеѓу овие хромозоми е поврзано не само со разликата во нивната големина (не е секогаш забележана), туку и поради Y-специфичните нуклеотидни низи. Предуслов за синапсата на хромозомите (или нивните делови) е хомологијата на нуклеотидните низи.
Апсолутното мнозинство на повисоки еукариоти се карактеризира со приближно иста фреквенција на вкрстување кај двата хомогаметички и хетерогаметички пола. Сепак, постојат видови во кои Кросинговер е отсутен кај лица од хетерогаметички пол, додека кај лица од хомогаметички пол се одвива нормално. Ваквата состојба е забележана кај хетерогаметичките мажи Дрософила и кај жените од свилена буба. Значајно е што фреквенцијата на митотично преминување кај овие видови кај мажи и жени е практично иста, што укажува на различни елементи на контрола на индивидуалните фази на генетската рекомбинација во герминативните и соматските клетки. Во хетерохроматските региони, особено во перицентромерните региони, фреквенцијата на преминување е намалена и затоа може да се промени вистинското растојание помеѓу гените во овие региони.
Пронајдени се гени кои функционираат како блокатори на кросовер, но има и гени кои ја зголемуваат нејзината фреквенција. Тие понекогаш можат да предизвикаат забележителен број на вкрстувања кај машката Дрозофила. Хромозомските преуредувања, особено инверзиите, исто така, можат да дејствуваат како вкрстувачки инхибитори. Тие ја нарушуваат нормалната конјугација на хромозомите во зиготинот.
Откриено е дека зачестеноста на преминување е под влијание на возраста на телото, како и на егзогените фактори: температура, зрачење, концентрација на сол, хемиски мутагени, лекови, хормони. Со повеќето од овие влијанија, фреквенцијата на преминување се зголемува.
Во принцип, преминувањето е еден од редовните генетски процеси контролирани од многу гени, и директно и преку физиолошката состојба на мејотични или митотични клетки. Фреквенцијата на разни видови на рекомбинации (мејотски, митотични вкрстувања и размена на сестри хроматиди) може да послужи како мерка за дејството на мутагените, канцерогените, антибиотиците итн.
Биолошкото значење на преминот
Благодарение на поврзаното наследство, успешните комбинации на алели се релативно стабилни. Како резултат, се формираат групи на гени, од кои секоја е како единствен суперген кој контролира неколку одлики. Во исто време, за време на преминувањето, се случуваат рекомбинации - т.е. нови комбинации на алели. Така, преминувањето ја зголемува комбинативната варијабилност на организмите.
Еволутивното значење на поврзаното наследство. Како резултат на поврзаност, еден хромозом може да содржи и поволни алели (на пример, А) и неутрални или релативно неповолни (на пример, Н). Ако одреден хаплотип (на пример, АН) ја зголемува подготвеноста на неговите носители поради присуството на поволни Алели А, тогаш и поволните алели и неутралните или релативно неповолните N поврзани со нив ќе се акумулираат во популацијата.
Пример. Хаплотипот AN има предност во однос на хаплотипот од див тип (++) поради присуството на поволен алел А, а потоа алелот N ќе се акумулира во популацијата ако е селективно неутрален или дури и релативно неповолен (но неговиот негативен ефект врз кондицијата се компензира со позитивниот ефект на алелот А )
Еволутивното значење на преминот. Како резултат на вкрстување, неповолните алели, првично поврзани со поволните, можат да поминат во друг хромозом. Тогаш се појавуваат нови хаплотипи кои не содржат неповолни алели и овие неповолни алели се елиминираат од популацијата.
Пример. Ал хаплотипот се покажува како неповолен во споредба со хаплотипот „див тип“ (++) поради присуството на смртоносен алел l. Затоа, алелот А (поволна, неутрална течност што малку ја намалува кондицијата) не може да се манифестира во фенотипот, бидејќи овој хаплотип (Ал) содржи смртоносен алел l. Како резултат на вкрстување, се појавуваат рекомбинантните хаплотипови А + и + л. Хаплотипот + л е елиминиран од популацијата, а хаплотипот А + е фиксиран (дури и ако алелот А донекаде ја намалува подготвеноста на неговите носители).
ДОДАТОЦИ
Принципи на генетско мапирање
Алфред Стуртевант (соработник на Морган) сугерираше дека фреквенцијата на преминување помеѓу гените лоцирани на истиот хромозом може да послужи како мерка за растојанието помеѓу гените. Со други зборови, фреквенцијата на вкрстување, изразена како однос на бројот на вкрстени лица кон вкупниот број на лица, е директно пропорционална на растојанието помеѓу гените. Фреквенцијата на вкрстување може да се искористи за да се одреди релативната позиција на гените и растојанието помеѓу гените.
Генетско мапирање е одредување на положбата на генот во однос на (барем) два други гени. Постојаноста на процентот на вкрстување помеѓу одредени гени им овозможува да бидат локализирани. Единицата на растојание помеѓу гените е 1% премин; во чест на Морган, оваа единица се нарекува морганида (М).
Во првата фаза на мапирање, потребно е да се утврди припаѓањето на генот во групата за поврзување. Колку повеќе гени се познати кај даден вид, поточни се резултатите од мапирањето. Сите гени се поделени во групи на врски. Бројот на групи на врски одговара на хаплоидниот збир на хромозоми. На пример, Д.меланогастер има 4 врски, пченка има 10, глувци има 20, а луѓето имаат 23 врски. Како по правило, бројот на гени во поврзаните групи зависи од линеарните димензии на соодветните хромозоми. Значи, овошна мушичка има една (IV) точка (кога се анализира под светлосен микроскоп) хромозом. Соодветно на тоа, бројот на гени во него е многу пати помал отколку во останатите, што значително го надминува во должина. Исто така, треба да се забележи дека во хетерохроматските региони на хромозомите нема гени или скоро и да нема, затоа, проширените региони на конститутивен хетерохроматин може малку да ја променат пропорционалноста на бројот на гени и должината на хромозомот.
Генетските карти се составуваат врз основа на генетско мапирање. На генетските мапи, екстремниот ген (т.е. оној најоддалечен од центромерот) одговара на нултата (почетна) точка. Оддалеченоста на генот од нултата точка е означена во морганидите.
Ако хромозомите се доволно долги, тогаш отстранувањето на генот од нултата точка може да надмине 50 M - тогаш постои противречност помеѓу растојанијата обележани на картата, надминувајќи 50% и позицијата постулирано погоре, според која 50% од вкрстувањата добиени во експериментот, всушност треба да значат отсуство на врска. т.е. локализација на гените во различни хромозоми. Оваа противречност се објаснува со фактот дека при составувањето генетски мапи се сумираат растојанијата помеѓу двата најблиски гени, што го надминува експериментално забележаниот процент на преминување.
Цитогенетско мапирање
Овој метод се базира на употреба на хромозомски преуредувања. Во случај на гигантски политенски хромозоми, тоа овозможува директна споредба на резултатите од генетската анализа на растојанијата помеѓу проучените локуси и нивната релативна позиција со податоците за физичките големини на одредени хромозомски региони. Зрачењето и дејството на другите мутагени во хромозомите честопати резултираат во бришење (бришење) или вметнување на мали фрагменти споредливи по големина со еден или повеќе локуси. На пример, можете да користите хетерозиготи за хромозоми, од кои едната ќе носи група на последователни доминантни алели, додека хомолог на истата ќе носи група на рецесивни форми на истите гени. Ако хромозомот со доминантни гени постојано губи индивидуални локуси, тогаш во хетерозиготот ќе се појават рецесивни црти. Редоследот по кој се појавуваат рецесивни црти ја означува низата во која се наоѓаат гените.
Со редоследот на гените AbC, во случај на бришење што го зафаќа C генот, кај мувите со скратен хромозом кој изгубил фрагмент еднаков на C генот, анелите c, b и A ќе се појават во фенотипот.
Општо земено, споредбата на генетските (прекрстувачки) и цитолошки мапи ја покажува нивната кореспонденција: колку е поголем процентот на преминување одвојува пар гени, толку е поголемо физичкото растојание меѓу нив. Сепак, на несогласувањето помеѓу растојанијата определено со овие два методи може да влијаат два фактори. Прво, ова се области каде преминувањето е тешко или отсутно (на пример, во хетерохроматски области); второ, физичкото растојание ќе биде поголемо од генетското ако гените се одделени со зона на „тивка“ ДНК. Пресметките на мостовите покажаа дека секоја вкрстена единица на мапата на политени хромозоми на плунковните жлезди на D. меланогастер одговара на 4,2 μm во должина на политенски хромозоми. Оваа должина е барем еднаква на два до три просечни гени.
Карактеристики на конструирање генетски карти кај прокариоти
За да се изградат генетски карти кај прокариоти, се користи феноменот на конјугација - трансфер на генетски материјал од една во друга клетка со помош на специјални кружни ДНК молекули (плазмиди, особено со помош на Ф-плазмид).
Веројатноста за пренесување на одреден ген во клетка-примател зависи од неговото отстранување од Д-Д-плазмид, или поточно, од точката О, во која започнува репликацијата на ДНК-ф-плазмид. Колку е подолго времето на конјугација, толку е поголема веројатноста за трансфер на даден ген. Ова овозможува да се создаде генетска мапа на бактерии за неколку минути конјугација. На пример, кај E. coli, thr-генот (оперон од три гени кои ја контролираат биосинтезата на треонин) се наоѓа во нултата точка (т.е. директно до F - плазмидната ДНК), лакот ген се пренесува по 8 минути, recE генот - по 30 минути, argR генот - по 70 минути итн.
Ова прашање ќе се разгледа подетално при проучувањето на генетиката на прокариотите.
Мапирање на човечки хромозоми
Мапирањето на гените се заснова на групирање на врски. Колку попознати мутации и помал број на хромозоми, полесно е мапирање. Во овој поглед, едно лице (покрај тоа што не може да има класична хибридолошка анализа) како објект е двојно неповолно за мапирање: тој има релативно малку познати гени (барем така беше до крајот на 70-тите години), а хаплоидниот број на хромозоми е доста голем - 22 (со исклучок на секс). Ова значи дека веројатноста дека два новооткриени гени ќе бидат поврзани е 1/22. Од овие причини, анализата на педигре, што до одреден степен ја заменува хибридолошката анализа, обезбедува прилично ограничени информации за природата на врската.
Методите на генетика на соматските клетки се покажаа повеќе ветувачки за мапирање на човечки гени. Суштината на еден од нив е како што следува. Техниките за мобилен инженеринг овозможуваат комбинирање на различни видови клетки. Спојот на клетките кои припаѓаат на различни биолошки видови се нарекува соматска хибридизација. Суштината на соматската хибридизација е да се добијат синтетички култури со спојување на протопласти на разни видови организми. Различни физичко-хемиски и биолошки методи се користат за фузија на клетките. По фузијата на протопластите, се формираат повеќејадрени хетерокариотски клетки. Последователно, за време на фузијата на јадрата, се формираат синкариотски клетки, кои содржат хромозомски групи на различни организми во јадрата. Кога ваквите клетки се делат ин витро, се формираат култури на хибридни клетки. Во моментов добиени и култивирани клеточни хибриди "човечки глушец", "човечки стаорец" и многу други.
Во хибридните клетки добиени од различни соеви од различни видови, еден од родителските хромозомски множества, по правило, се реплицира побрзо од другиот. Затоа, вториот постепено губи хромозоми. Овие процеси интензивно се случуваат, на пример, во клеточните хибриди помеѓу глувци и луѓе - видови кои се разликуваат во многу биохемиски маркери. Ако, во исто време, следете некој биохемиски маркер, на пример, ензимот тимидин киназа, и истовремено извршете цитогенетска контрола, идентификувајќи ги хромозомите во клоновите формирани по нивната делумна загуба, тогаш, на крајот, исчезнувањето на хромозомот може да се поврзе истовремено со биохемиска црта. Ова значи дека генот што ја кодира оваа одлика е локализиран на овој хромозом. Значи, генот на тимидин киназа кај луѓето се наоѓа на хромозомот 17.
Некои информации за локализацијата на гените може да се добијат со анализа на нумеричките и структурните мутации на хромозомите, со појава во семејства на хромозоми со морфолошки варијации и со земање предвид на наследните карактеристики. Делумни моносомии што произлегуваат од бришење се користат и за истата цел. Меѓутоа, во овие случаи, треба да се има на ум дека понекогаш генот што се испитува останува во центричниот фрагмент, но неговата манифестација може да биде остро ослабена како резултат на ефектот на позицијата или кои било други регулаторни механизми (промена во редоследот на репликација, одвојување на регионот на промоторот итн.) ... Кон крајот на 60-тите години, беше развиен метод на хибридизација in situ, кој се заснова на специфичноста на комплементарните интеракции помеѓу генот и неговата копија (mRNA, како и комплементарната ДНК добиена со обратна транскрипција). Резолуцијата на овој метод е многу поголема кај политени хромозомите отколку кај човечките митотични хромозоми, но таа постојано се подобрува.
Мапирање на гени генетско мапирање, мапирање - мапирање на гени.
Одредување на положбата на даден ген на хромозомот во однос на другите гени; користете три главни групи на методи Килограм. - физичко (определување со употреба на ограничувачки мапи, електронска микроскопија и некои варијанти на електрофореза на интергенични растојанија - во нуклеотиди), генетско (определување на фреквенциите на рекомбинации помеѓу гените, особено во семејна анализа, итн.) и цитогенетски (хидризација на самото место<in situ хибридизација\u003e, добивање на монозомни клеточни хибриди<монохромозомски клеточен хибрид\u003e, метод на бришење<мапирање на бришење\u003e итн.); во генетиката кај луѓето, се прифаќаат 4 степени на сигурност на локализацијата на овој ген - потврдени (утврдени во две или повеќе независни лаборатории или на материјалот на два или повеќе независни тест објекти), прелиминарни (1 лабораторија или 1 анализирано семејство), контрадикторни (несовпаѓање помеѓу податоците од различни истражувачи), сомнителни (не финализирани податоци од една лабораторија); Додаток 5 дава резиме (заклучно со 1992-93) на структурните гени, онкогени и псевдогени во човечки геноми и - вклучувајќи и некои мутации - кај глувци.
(Извор: „Англиско-рускиот објаснувачки речник на генетските поими.“ Арефиев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Издавачка куќа ВНИРО, 1995)
Погледнете што е „мапирање на гени“ во другите речници:
мапирање на гени - Одредување на положбата на даден ген на хромозомот во однос на другите гени; користете три главни групи на методи К.г. физички (определување со употреба на мапи со ограничување, електронска микроскопија и некои варијанти на електрофореза ... ...
Мапирање на гени - утврдување на положбата на даден ген на хромозомот во однос на другите гени. Генетското мапирање вклучува одредување на растојанијата според фреквенцијата на рекомбинациите помеѓу гените. Физичкото мапирање користи некои техники ... ... Речник за психогенетика
мапирање [гени] со користење на обратно вкрстување - Метод на генетско мапирање заснован на добивање на хикбриди за обратна насока на сродни форми и анализа на расцепување на алелни варијанти полиморфна должина на фрагментите на ограничување овој метод е најраспространет во генетското мапирање во ... ... Водич за технички преведувач
Мапирање на заднински кроси [гени] со користење на обратно вкрстување. Метод на генетско мапирање заснован на добивање на хикбриди на обратна насока на сродни форми и анализа на расцепување на полиморфни варијанти на алели во должина на ограничување ... ...
Мапирање на компаративните гени кај цицачите - * картовански паранални гени на цицачи * компаративно мапирање на гени на цицачи информативна споредба на генетски карти на луѓе и кој било друг вид цицачи). Тие мора да бидат и добро проучени и далеку едни од други ...
Мапирање - * картованско * мапирање со кое се утврдуваат позициите на гените или некои специфични места (види) по должината на ДНК-влакното (. Мапа) ... Генетика. енциклопедиски речник
Мапирање со озрачени хибриди [клетки] - * мапа на дапамогајот на применетата хибридў [клетка] * зрачена хибридна мапирање со модификација на методот за генетско мапирање со употреба на хибридизација на соматските клетки. Клетките на хибридниот клон „глодар H човек“ кои содржат само хромозом 1 ... ... Генетика. енциклопедиски речник
Хибридно мапирање со зрачење со користење на озрачени хибриди [клетки]. Модификација на методот за генетско мапирање со употреба на хибридизација на клетките на соматските клетки на хибридниот клон „глодар ˟ човек“ кој содржи само 1 хромозом ... ... Молекуларна биологија и генетика. Речник.
Воспоставување на редоследот на гените и релативната оддалеченост меѓу нив во групата на врски ... Голем медицински речник
Мапирање на човечкиот геном
Нема потреба залудно да ги вознемируваме боговите -
Внатрешноста на жртвите може да се погоди за војната,
Робовите да молчат и камењата да се градат!
Осип Манделштам, „Природата е ист Рим ...“
Генетиката е млада наука. Еволуцијата на видовите навистина била откриена дури кон крајот на 50-тите години на 19 век. Во 1866 година, австрискиот монах Грегор Мендел ги објави резултатите од неговите експерименти за опрашување на грашок. До крајот на векот, никој не обрнуваше внимание на неговото откритие. И, Галтон, на пример, никогаш не дознал за нив. Дури и механизмот на оплодување - фузија на јадрата на машките и женските герминативни клетки - беше откриен дури во 1875 година. Во 1888 година, малите тела наречени хромозоми се пронајдени во јадрата на клетките, а во 1909 година Менделиевите фактори на наследување биле именувани гени. Првото вештачко оплодување (кај зајак, а потоа кај мајмуни) беше спроведено во 1934 година; и конечно, во 1953 година, беше направено фундаментално откритие - воспоставена е двојната спирална структура на ДНК. Како што можете да видите, сето ова се случи неодамна, така што раната евгеника, воопшто, беше многу малку свесна за техниката на нивниот занает.
Мапирањето на човечкиот геном е сè уште во рана фаза. Она што го знаеме е мал дел од она што не го знаеме. Постојат три милијарди нуклеотидни секвенци, кои формираат помеѓу дваесет и шест и триесет и осум илјади гени, кои директно кодираат протеини. Но, како гените и протеините што ги произведуваат комуницираат, сè уште е слабо разбрано.
Сепак, улогата на гените во човечкото општество брзо се препознава. Во 1998 година, Дијана Пол (Универзитет во Масачусетс) се присети на она што го повика пред четиринаесет години
„Биолошки детерминистичко“ гледиште, според кое гените влијаат на разликите во интелигенцијата и темпераментот - користејќи ги овие термини како да е одредено нивното значење. Денес, нивната употреба би била контроверзна, бидејќи се чини дека овие етикети ја ставаат под знак прашалник оваа гледна точка, додека е широко прифатена и од научниците и од јавноста “.
Како и да е, нашето знаење се надополнува буквално секој ден, и во многу блиска иднина ќе можеме да анализираме со голема точност генетско оптоварување,што им го наметнуваме на идните генерации.
Од книгата Најновата книга со факти. Том 1 [Астрономија и астрофизика. Географија и други науки за земјата. Биологија и медицина] автор Од книгата Човечки геном: Енциклопедија напишана во четири букви автор Од книгата Човечки геном [Енциклопедија напишана со четири букви] автор Тарантул Виачеслав Залманович Од книгата Најновата книга со факти. Том 1. Астрономија и астрофизика. Географија и други науки за земјата. Биологија и медицина автор Кондрашов Анатолиј Павлович Од книгата Дешифриран живот [Мојот геном, мојот живот] од Вентер Крег Од книгата Биолошка хемија автор Лелевич Владимир Валеријанович Од книгата на авторот Од книгата на авторотДЕЛ I. СТРУКТУРА НА ЧОВЕКОВИОТ ГЕНОМ ШТО Е ГЕНОМ? Прашањата се вечни, одговорите зависат од времето. Е. Чаргаф Во дијалогот со животот, не е важно нејзиното прашање, туку нашиот одговор. МИ Цветаева Од самиот почеток ќе дефинираме што мислиме тука со зборот „ген“. Самиот термин
Од книгата на авторотАнализа на вкупната ДНК - нови информации за структурата на човечкиот геном Во првата фаза на директна студија за структурата на човечкиот геном, кога методологијата на генетскиот инженеринг сè уште не постоеше, се користеа традиционални физичко-хемиски методи за проучување на ДНК. АТ
Од книгата на авторот Од книгата на авторотII ДЕЛ. ФУНКЦИЈА НА ЧОВЕЧКИОТ ГЕНОМ КРАЛИЦАТА Е УМРЕНА - ПОБРАГИТЕ КРАЛИЦА! Она што го знаеме е ограничено, а она што не го знаеме е бесконечно. П. Лаплас Науката е секогаш погрешна. Таа никогаш нема да реши прашање без да покрене десетина нови. Б. Шо, Значи,
Од книгата на авторотКако е корисен компјутерот за проучување на човечкиот геном? Без компјутерски биоинформатички технологии (геноинформатика, или, во поширока смисла, биоинформатика), развојот на геномско истражување тешко дека ќе биде можен воопшто. Дури е тешко да се замисли како
Од книгата на авторотДЕЛ III. ПОТЕКЛО И ЕВОЛУЦИЈА НА ЧОВЕЧКИОТ ГЕНОМ
Од книгата на авторотКолку е различен човечкиот геном од геномот на шимпанзата? Геном е збир на гени содржани во хаплоиден (единствен) сет на хромозоми на даден организам. Геномот не е карактеристика на индивидуа, туку на еден вид организми. Во февруари 2001 година во Америка
Од книгата на авторотПоглавје 11 Дешифрирање на човечкиот геном Што ќе кажете кога, качувајќи се со последните сили до врвот на планината што никој досега не ја посетил, одеднаш видите личност како се искачува по паралелна патека? Во науката, соработката е секогаш многу поплодна,
