Pagmapa ng genetika. Diskarte sa pagmamapa ng genetiko at ang papel nito sa pagkilala ng mga bagong gen ng mga namamana na sakit Mga genetika sa pagmamapa ng mga sakit na genes na halimbawa ng genes
Iminungkahi ni Alfred Sturtevant (katuwang ni Morgan) na ang dalas ng pagtawid sa pagitan ng mga gen na matatagpuan sa parehong chromosome ay maaaring magsilbing sukat ng distansya sa pagitan ng mga gen. Sa madaling salita, ang dalas ng crossover, na ipinapakita bilang ratio ng bilang ng mga indibidwal na crossover sa kabuuang bilang ng mga indibidwal, ay direktang proporsyonal sa distansya sa pagitan ng mga gen. Ang dalas ng crossover ay maaaring magamit upang matukoy ang kamag-anak na posisyon ng mga genes at ang distansya sa pagitan ng mga gen.
Ang genetic mapping ay ang pagpapasiya ng posisyon ng isang gene na may kaugnayan sa (hindi bababa sa) dalawang iba pang mga gen. Ang pagkakaroon ng porsyento ng pagtawid sa pagitan ng ilang mga gen ay nagpapahintulot sa kanila na naisalokal. Ang yunit ng distansya sa pagitan ng mga gen ay 1% tumatawid; bilang parangal kay Morgan, ang yunit na ito ay tinawag morganida (M), o santimorganide (CM).
Sa unang yugto ng pagmamapa, kinakailangan upang matukoy ang pag-aari ng isang gene sa isang pangkat ng linkage. Ang mas maraming mga gen ay kilala sa isang naibigay na species, mas tumpak ang mga resulta sa pagmamapa. Ang lahat ng mga gen ay nahahati sa mga pangkat ng pag-uugnay.
Ang bilang ng mga pangkat ng pag-uugnay ay tumutugma sa haploid na hanay ng mga chromosome. Halimbawa, sa D. melanogaster 4 na mga grupo ng klats, mais 10, mga daga 20, mga tao 23 mga grupo ng klats. Kung may mga sex chromosome, ipinahiwatig ang mga ito bilang karagdagan (halimbawa, ang isang tao ay may 23 mga pangkat ng pag-uugnay kasama ang isang Y chromosome).
Bilang isang patakaran, ang bilang ng mga gen sa mga pangkat ng pag-link ay nakasalalay sa mga linear na sukat ng mga kaukulang chromosome. Kaya, ang isang fruit fly ay may isang (IV) point (kapag pinag-aralan sa ilalim ng isang light microscope) chromosome. Alinsunod dito, ang bilang ng mga gen dito ay maraming beses na mas mababa kaysa sa iba, na higit na lumalagpas sa haba nito. Dapat ding tandaan na sa mga heterochromatic na rehiyon ng mga chromosome walang mga gen o halos wala, samakatuwid, ang mga pinalawak na rehiyon ng bumubuo ng heterochromatin ay maaaring baguhin ang katimbang ng bilang ng mga gen at ang haba ng chromosome.
Batay sa pagmamapa ng genetiko, ang mga mapa ng genetiko ay iginuhit. Sa mga mapa ng genetiko, ang matinding gene (ibig sabihin, ang isang pinakamalayo mula sa centromere) ay tumutugma sa zero (paunang) punto. Ang layo ng isang gene mula sa zero point ay ipinahiwatig sa mga morganids.
Kung ang mga chromosome ay sapat na mahaba, pagkatapos ang pag-alis ng gene mula sa zero point ay maaaring lumagpas sa 50 M - pagkatapos ay may isang kontradiksyon na lumitaw sa pagitan ng mga distansya na minarkahan sa mapa, na higit sa 50%, at ang posisyon na naka-postulate sa itaas, ayon sa kung saan 50% ng mga crossovers na nakuha sa eksperimento, sa katunayan, ay nangangahulugang kawalan ng ugnayan. ibig sabihin e. lokalisasyon ng mga gen sa iba't ibang mga chromosome. Ang kontradiksyon na ito ay ipinaliwanag ng katotohanan na kapag nag-iipon ng mga mapa ng genetiko, ang mga distansya sa pagitan ng dalawang pinakamalapit na gen ay na-buod, na lumampas sa eksperimentong naobserbahang porsyento ng pagtawid.
KAZAKH NATIONAL UNIVERSITY NA NANGALAN MATAPOS AL-FARABI
Faculty: biology at biotechnology
Kagawaran: bioteknolohiya
"SANAYSAY"
Sa paksa ng: GENETIC CLUTCH AT TAO GENE MAPPING.
Nakumpleto : 3-taong mag-aaral (medikal bt.)
Nuralibekov S.Sh.
Davronova M.A.
Sinuri : ph.D. , associate professor ng kagawaranmolekula
biology at genetika Omirbekova N.Zh.
ALMATY 2018
Mga mapa ng link ng genetika ………………………………………………………… ..3
Mga modernong pamamaraan ng pagbuo ng mga mapa ng pag-uugnay sa genetiko …… .......... …… ...… .5
PCR sa mga pag-aaral ng genome ng tao …………………………… .... …………. …… 8
Mababang resolusyon na mga mapang pisikal ………………………………………… ..….… .9
Mataas na resolusyon na mga mapang pisikal ...………… .. ……………………… .. ……… 11
Listahan ng mga mapagkukunang ginamit ……………… ... …………… .. ………………… .13
Pagma-map at pagpapasiya ng pangunahing istraktura ng genome ng tao
Matapos ang isang maikling pagsasaalang-alang sa mga pangunahing pamamaraan na madalas na ginagamit sa mga molekular genetika upang pag-aralan ang istraktura at mga mekanismo ng paggana ng gen, tila kapaki-pakinabang na masusing tingnan ang praktikal na aplikasyon ng mga pamamaraang ito at ang kanilang mga pagbabago upang pag-aralan ang malalaking genome gamit ang halimbawa ng genome ng tao. Upang masusing mapag-aralan ang genome ng tao, ang napakalaking pag-iimbak ng impormasyong genetiko nito, isang espesyal na programang pang-internasyonal na "Human Genome Project" ay kamakailan lamang na binuo at ipinatutupad. Ang pangunahing gawain ng programa ay ang pagtatayo ng mga komprehensibong mapa ng genetiko na may mataas na resolusyon para sa bawat 24 na mga chromosome ng tao, na, sa huli, ay dapat na makumpleto sa pagtukoy ng kumpletong pangunahing istraktura ng DNA ng mga chromosome na ito. Sa kasalukuyan, ang gawain sa proyekto ay puspusan na. Sa kaso ng matagumpay na pagkumpleto nito (at ito ay dapat mangyari noong 2003, ayon sa mga plano), ang sangkatauhan ay magkakaroon ng mga prospect para sa isang masusing pag-aaral ng pagganap na kabuluhan at mga mekanismo ng paggana ng bawat isa sa mga genes nito, pati na rin ang mga mekanismo ng genetiko na namamahala sa biology ng tao, at itinatag ang mga sanhi ng karamihan sa mga pathological na kondisyon ng katawan nito. ...
Pangunahing mga diskarte sa pagmamapa ng genome ng tao
Ang solusyon sa pangunahing gawain ng programa ng Human Genome ay may kasamang tatlong pangunahing yugto. Sa unang yugto, kinakailangan upang paghiwalayin ang bawat indibidwal na chromosome sa isang tukoy na paraan sa mas maliit na mga bahagi, na pinapayagan ang kanilang karagdagang pagsusuri sa pamamagitan ng mga kilalang pamamaraan. Ang pangalawang yugto ng pagsasaliksik ay nagsasangkot ng pagtukoy ng kamag-anak na posisyon ng mga indibidwal na mga fragment ng DNA na ito na may kaugnayan sa bawat isa at ang kanilang lokalisasyon sa mga chromosome mismo. Sa huling yugto, kinakailangan upang gawin ang aktwal na pagpapasiya ng pangunahing istraktura ng DNA para sa bawat isa sa mga katangian ng mga fragment ng chromosome at bumuo ng isang kumpletong tuloy-tuloy na pagkakasunud-sunod ng kanilang mga nucleotide. Ang solusyon sa problema ay hindi magiging kumpleto kung sa mga nahanap na pagkakasunud-sunod ng nucleotide hindi posible na i-localize ang lahat ng mga gen ng organismo at matukoy ang kanilang kahalagahan sa pag-andar. Ang pagpasa sa tatlong yugto sa itaas ay kinakailangan hindi lamang upang makakuha ng mga komprehensibong katangian ng genome ng tao, kundi pati na rin ang iba pang malalaking genome.
Mga mapa ng link ng genetic
Ang mga mapa ng link ng genetic ay isang mga sukat na pattern ng magkakasamang pag-aayos ng mga marker ng genetika sa mga indibidwal na chromosome. Ang mga marker ng genetika ay nauunawaan bilang anumang minana ng mga phenotypic na ugali na naiiba sa mga indibidwal na indibidwal. Ang mga ugaling na Phenotypic na nakakatugon sa mga kinakailangan ng mga marker ng genetiko ay magkakaiba-iba. Nagsasama sila ng parehong tampok sa pag-uugali o predisposisyon sa ilang mga sakit, at mga palatandaan ng morphological ng buong mga organismo o kanilang macromolecules, magkakaiba sa istraktura. Sa pagbuo ng simple at mabisang pamamaraan para sa pag-aaral ng biological macromolecules, ang mga naturang ugali, na kilala bilang mga marka ng molekula, ay naging pinaka-madalas na ginagamit sa pagtatayo ng mga mapa ng ugnayan ng genetiko. Bago magpatuloy upang isaalang-alang ang mga pamamaraan para sa pagbuo ng mga naturang mapa at ang mga implikasyon nito para sa pag-aaral ng genome, kinakailangang alalahanin na ang terminong "linkage" ay ginagamit sa genetika upang maipahiwatig ang posibilidad ng magkasanib na paghahatid ng dalawang ugali mula sa isang magulang hanggang sa supling.
Sa panahon ng pagbuo ng mga cell ng mikrobyo (gametes) sa mga hayop at halaman sa yugto ng meiotic, bilang panuntunan, nangyayari ang synapsis (conjugation) ng mga homologous chromosome. Ang mga sister chromatids ng homologous chromosome ay konektado kasama ang kanilang buong haba sa bawat isa, at bilang isang resulta ng pagtawid (pagsasama-sama ng genetiko sa pagitan ng mga chromatids), ang kanilang mga bahagi ay ipinagpapalit. Ang karagdagang ang dalawang mga marker ng genetika ay matatagpuan mula sa bawat isa sa chromatid, mas malamang na ang chromatid rupture na kinakailangan para sa pagtawid ay magaganap sa pagitan nila, at ang dalawang marker sa bagong chromosome na kabilang sa bagong gamete ay magkakahiwalay sa bawat isa, ibig sabihin masisira ang kanilang pagkakaisa. Ang yunit ng ugnayan ng mga marker ng genetiko ay morganida (yunit ng Morgan, M), na naglalaman ng 100 sentimetro (cM). Ang 1 cM ay tumutugma sa pisikal na distansya sa genetic map sa pagitan ng dalawang marker, ang pagsasama-sama sa pagitan ng kung saan nangyayari na may dalas na 1%. Naipahayag sa mga pares ng batayan, ang 1 cM ay tumutugma sa 1 milyong bp. (m.p.) DNA.
Ang mga mapa ng link ng genetic ay wastong sumasalamin sa pagkakasunud-sunod ng pag-aayos ng mga marker ng genetika sa mga chromosome, gayunpaman, ang mga nakuha na halaga ng mga distansya sa pagitan ng mga ito ay hindi tumutugma sa tunay na pisikal na distansya. Karaniwan, ang katotohanang ito ay nauugnay sa katotohanan na ang kahusayan ng pagsasama-sama sa pagitan ng mga chromatids sa mga indibidwal na rehiyon ng chromosome ay maaaring mag-iba nang malaki. Sa partikular, ito ay pinigilan sa mga heterochromatic na rehiyon ng mga chromosome. Sa kabilang banda, ang mga muling pagsasama-sama ng mga hot spot ay karaniwan sa mga chromosome. Ang paggamit ng mga frequency ng muling pagsasama-sama para sa pagbuo ng mga pisikal na mapa ng genetiko nang hindi isinasaalang-alang ang mga kadahilanang ito ay hahantong sa mga pagbaluktot (ayon sa pagkakabanggit, underestimation o overestimation) ng totoong distansya sa pagitan ng mga marker ng genetiko. Kaya, ang mga mapa ng pag-uugnay sa genetiko ay ang hindi gaanong tumpak sa lahat ng mga magagamit na uri ng mga mapa ng genetiko, at maaari lamang isaalang-alang bilang isang unang paglapit sa mga tunay na pisikal na mapa. Gayunpaman, sa pagsasagawa, sila at sila lamang ang nagpapadali na isalokal ang mga kumplikadong marker ng genetiko (halimbawa, na nauugnay sa mga sintomas ng sakit) sa mga unang yugto ng pag-aaral at gawing posible na karagdagang pag-aralan ang mga ito. Dapat tandaan na sa kawalan ng pagtawid, ang lahat ng mga gen sa isang indibidwal na chromosome ay ipapasa mula sa mga magulang hanggang sa mga anak na magkasama, yamang sila ay pisikal na naiugnay sa bawat isa. Samakatuwid, ang mga indibidwal na chromosome ay bumubuo ng mga pangkat ng pag-uugnay ng mga genes, at ang isa sa mga unang gawain ng pagbuo ng mga mapa ng pag-link ng genetiko ay upang italaga ang pinag-aralan na pagkakasunud-sunod ng gene o nucleotide sa isang tukoy na pangkat ng pag-uugnay. Sa susunod. Ang talahanayan ay naglilista ng mga modernong pamamaraan, na, ayon sa V.A. Ang McCusick ay madalas na ginagamit upang makabuo ng mga mapa ng linkage ng genetiko hanggang sa katapusan ng 1990.
Mga modernong pamamaraan para sa pagbuo ng mga mapa ng linkage ng genetiko
| Pamamaraan | Bilang ng na-map loci |
| Somatic cell hybridization | 1148 |
| Sa situ hybridization | 687 |
| Pamilya | 466 |
| Pagtukoy ng epekto ng dosis | 159 |
| Pagma-map ng paghihigpit | 176 |
| Paggamit ng mga aberrasyon ng chromosomal | 123 |
| Paggamit ng synthenia | 110 |
| Paghiwalay ng gene na sapilitan ng radiation | 18 |
| Iba pang mga pamamaraan | 143 |
| Kabuuan | 3030 |
Hybridization ng somatic cells. Ang isa sa mga pinakatanyag na pamamaraan para sa pagtatalaga ng isang marker ng genetiko (gumaganang aktibo na gene) sa isang tukoy na pangkat ng pag-uugnay ay ang hybridization (pagsasanib sa bawat isa) ng somatic cells ng iba't ibang mga biological species ng mga organismo, isa na rito ay isang pinag-aralan. Sa interspecific hybrids ng somatic cells sa proseso ng paglilinang, nangyayari ang pagkawala ng mga chromosome, higit sa lahat sa isa sa mga biological species. Ang pagkawala ng mga chromosome ay, bilang panuntunan, sapalaran, at ang mga nagresultang clone ng mga cell ay naglalaman ng natitirang mga chromosome sa iba't ibang mga kumbinasyon. Ang pagtatasa ng mga clone na naglalaman ng iba't ibang mga hanay ng mga chromosome ng mga species sa ilalim ng pag-aaral ay nagbibigay-daan sa amin upang matukoy kung alin sa mga natitirang chromosome na ang expression ng pinag-aralan na marker ay nauugnay, at, samakatuwid, upang i-localize ang gene sa isang tukoy na chromosome.
Sa situ hybridization. Ang diskarteng hybridization ng in situ ay malawak ding ginagamit upang mapa ang mga pagkakasunud-sunod ng mga nukleotide sa mga chromosome. Para sa layuning ito, ang mga paghahanda ng mga nakapirming chromosome ay hybridized (incubated sa isang mataas na temperatura na sinusundan ng paglamig) na may mga pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa ilalim ng pagsisiyasat na may label na isang radioactive, fluorescent o iba pang label. Matapos hugasan ang walang label na label, ang natitirang may label na mga nucleic acid na molekula ay nauugnay sa mga rehiyon ng chromosome na naglalaman ng mga pagkakasunud-sunod na pantulong sa pinag-aralan na may label na mga pagkasunod-sunod na nucleotide. Ang mga nagresultang hybrids ay sinusuri sa isang mikroskopyo nang direkta o pagkatapos ng autoradiography. Ang pangkat ng mga pamamaraan na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mas mataas na resolusyon kaysa sa hybridization ng somatic cells, dahil pinapayagan nilang i-localize ang pinag-aralan na mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide sa mga chromosome. Habang umuunlad ang programa ng Human Genome, ang mga mananaliksik ay mayroong higit at maraming nakahiwalay na mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide na maaaring magamit bilang mga pagsisiyasat para sa in-hybridization ng situasyon. Kaugnay nito, ang mga pamamaraang ito sa mga term ng dalas ng paggamit ay kamakailan-lamang na matatag na lumabas sa tuktok. Ang pinakatanyag ay isang pangkat ng mga pamamaraan na tinatawag na fluorescence in situ hybridization (FISH), na gumagamit ng mga polynucleotide probes na naglalaman ng isang fluorescent label. Sa partikular, noong 1996\u003e 600 na papel ang nai-publish na naglalarawan sa paggamit ng pamamaraang ito.
Pagsusuri sa link ng genetiko ng pamilya. Ang pangkat ng mga pamamaraan na ito ay madalas na ginagamit sa mga medikal na genetika upang makilala ang link (ugnayan) sa pagitan ng mga sintomas ng isang sakit na sanhi ng isang pag-mutate sa isang hindi kilalang gene at iba pang mga marker ng genetiko. Sa kasong ito, ang mga sintomas ng sakit mismo ay kumikilos bilang isa sa mga marker ng genetiko. Ang isang malaking bilang ng mga polymorphism, kabilang ang RFLP, ay natagpuan sa genome ng tao. Ang mga RFLP ay ipinamamahagi nang higit pa o mas pantay sa genome ng tao sa layo na 5-10 cm mula sa bawat isa. Ang mas malapit na indibidwal na polymorphic loci ay matatagpuan sa gene na responsable para sa sakit, mas malamang na sila ay magkahiwalay sa panahon ng pagsasama-sama sa meiosis at mas madalas na magkakasama silang maganap sa isang may sakit na indibidwal at magkasama ay naililipat mula sa mga magulang hanggang sa supling. Ang pagkakaroon ng clone ng isang pinalawak na rehiyon ng genome, kabilang ang kaukulang polymorphic marker (ang pagpili nito mula sa genomic DNA clone library ay isinasagawa gamit ang isang pagsisiyasat), posible na sabay na ihiwalay ang gene na nagdudulot ng isang namamana na sakit na kasama nito. Ang mga nasabing diskarte ay, lalo na, matagumpay na inilapat upang magsagawa ng pagtatasa ng pamilya at paghihiwalay ng mga kaukulang genes sa Duchenne muscular dystrophy, cystic fibrosis ng mga bato (cystic fibrosis) at myotonic dystrophy. Ang nagbibigay-kaalamang halaga ng mga indibidwal na RFLP ng genome ng tao ay nakasalalay sa antas ng kanilang heterozygosity sa napag-aralan na populasyon. Ang sukat ng impormasyon sa RFLP bilang isang genetic marker, tulad ng iminungkahi ni D. Botstein et al. (1980), ay itinuturing na ang halaga ng nilalaman ng impormasyong polymorphism (PIC), na kung saan ay ang ratio ng bilang ng mga krus kung saan hindi bababa sa isa sa mga magulang ang nag-aral ng polymorphic marker sa isang heterozygous na estado, sa lahat ng mga krus.
Ang pagpapasiya ng epekto ng dosis ng Gene at paggamit ng mga aberrasyon ng chromosomal ... Ang mga pamamaraang ito ay nagsisiwalat ng mga ugnayan sa pagitan ng antas ng pagpapahayag ng pinag-aralan na gene at ang bilang ng mga tukoy na chromosome sa mga linya ng aneuploid cell o muling pagsasaayos ng istruktura ng mga chromosome (chromosomal mutations - aberrations). Ang Aneuploidy ay ang pagkakaroon ng isang bilang ng mga chromosome sa isang cell, tisyu o buong organismo na hindi katumbas ng tipikal na para sa isang naibigay na biological species. Ang mga Chromosomal aberrations sa anyo ng mga translocations ng mga rehiyon ng chromosome sa mga heterochromatic na rehiyon ng pareho o iba't ibang mga chromosome ay madalas na sinamahan ng pagpigil ng transcription ng mga genes na matatagpuan sa mga rehiyon na inilipat o sa acceptor chromosome (mosaic effect ng posisyon).
Paggamit ng synthenia. Ang Synthenia ay ang pagkakapareho ng istruktura ng mga pangkat ng link ng gene sa mga organismo ng iba't ibang mga biological species. Sa partikular, maraming dosenang mga pangkat ng synthenic ng mga genes ang kilala sa mga genome ng tao at mouse. Ang pagkakaroon ng hindi pangkaraniwang bagay ng synthenia ay ginagawang posible upang mapaliit ang paghahanap para sa site ng lokalisasyon ng gene sa ilalim ng pag-aaral sa mga chromosome, nililimitahan ito sa rehiyon ng mga kilalang gen na kabilang sa isang tukoy na pangkat ng synthenic.
Ang paghihiwalay ng Gene na sapilitan ng ionizing radiation. Gamit ang pamamaraang ito, ang distansya sa pagitan ng mga gen sa ilalim ng pag-aaral ay natutukoy sa pamamagitan ng pagtatasa ng posibilidad ng kanilang paghihiwalay (paghihiwalay) pagkatapos ng mga cell ay nai-irradiate ng isang tiyak na karaniwang dosis ng ionizing radiation. Ang mga na-irradiated na cell ay nai-save mula sa kamatayan sa pamamagitan ng hybridization na may somatic cells ng mga rodent, at ang pagkakaroon ng mga pinag-aralan na marker ng mga irradiated cells ay natutukoy sa somatic hybrids sa kultura. Bilang isang resulta, posible na tapusin ang tungkol sa pagkakaroon o kawalan ng ugnayan (pisikal na distansya) sa pagitan ng mga gen na ito.
Kabilang sa iba pang mga pamamaraan Ang pagbanggit ay dapat gawin ng mga pamamaraan batay sa paggamit ng malalaking mga fragment ng DNA na nabuo ng mga malalaking enzyme na paghihigpit sa cleavage para sa mga mapping gen. Matapos ang cleavage ng genomic DNA, ang mga nagresultang mga fragment ay pinaghihiwalay ng electrophoresis sa isang pulsed electric field at pagkatapos sila ay hybridized ayon sa Timog na may mga probe na naaayon sa mga naka-map na gen. Kung, pagkatapos ng hybridization, ang mga signal ng parehong probe ay naisalokal sa parehong malaking fragment ng DNA, ipinapahiwatig nito ang isang malapit na ugnayan ng mga naturang gen.
PCR sa pag-aaral ng genome ng tao
Ang reaksyon ng polymerase chain ay sentro sa pagbuo ng mga diskarte sa praktikal na pagpapatupad ng Human Genome Program. Tulad ng tinalakay sa itaas, gamit ang PCR, posible na mabilis at mahusay na palakasin ang halos anumang maikling rehiyon ng genome ng tao, at ang mga nagresultang produkto ng PCR ay maaaring magamit bilang mga pagsisiyasat para sa pagmamapa ng mga kaukulang rehiyon sa mga chromosome ng Southern hybridization o sa lugar.
Konsepto ng STS. Ang isa sa mga pangunahing konsepto na pinagbabatayan ng pagmamapa ng mga gen ng tao sa balangkas ng tinalakay na programa ay ang konsepto ng mga naka-tag na mga site (STS). Alinsunod sa konseptong ito, ang lahat ng mga fragment ng DNA na ginamit upang makabuo ng mga genetic o pisikal na mapa ay maaaring natatanging makilala gamit ang isang pagkakasunud-sunod ng nucleotide na 200-500 bp na magiging kakaiba para sa isang naibigay na fragment. Ang bawat isa sa mga site na ito ay dapat na magkakasunud-sunod, na gagawing posible upang higit na mapalakas ang mga ito gamit ang PCR at gamitin bilang mga probe. Ginagawang posible ng paggamit ng STS na magamit ang kanilang mga pagkakasunud-sunod sa anyo ng mga produktong PCR bilang mga pagsisiyasat para sa naka-target na paghihiwalay ng anumang fragment ng DNA ng isang partikular na rehiyon ng genome mula sa isang koleksyon ng mga genomic na pagkakasunud-sunod. Bilang isang resulta, maaaring likhain ang mga database na kasama ang lokalisasyon at istraktura ng lahat ng mga STS, pati na rin ang mga panimulang aklat na kinakailangan para sa kanilang paglaki. Aalisin nito ang pangangailangan para sa mga laboratoryo upang mag-imbak ng maraming mga clone at ipadala ang mga ito sa iba pang mga laboratoryo para sa pagsasaliksik. Bilang karagdagan, nagbibigay ang mga STS ng batayan para sa pagbuo ng isang solong wika kung saan maaaring ilarawan ng iba't ibang mga laboratoryo ang kanilang mga clone. Kaya, ang huling resulta ng pag-unlad ng konsepto ng STS ay magiging isang komprehensibong mapa ng STS ng genome ng tao. Sa teoretikal, upang makabuo ng isang mapa ng genetiko na 1 cm ang laki, 3000 ganap na nagbibigay-kaalaman, kinakailangan ng mga marka ng polymorphic DNA. Gayunpaman, dahil ang mga polymorphic marker ay hindi pantay na ipinamamahagi sa genome at ilan lamang sa kanila ang ganap na nagbibigay-kaalaman, ang aktwal na bilang ng mga marker na kinakailangan upang bumuo ng isang mapa ng ganitong laki ay tinatayang 30-50,000. Upang makakuha ng mga marker na naaayon sa mga rehiyon ng mga chromosome na pinag-aaralan, ang mga panimulang aklat na naaayon sa dispersed na paulit-ulit na mga pagkakasunud-sunod ay madalas na ginagamit, bukod sa kung saan ang mga pagkakasunud-sunod ng Alu ang unang ginamit.
Alu-PCR.Ang nagkalat na paulit-ulit na mga pagkakasunud-sunod ng Alu ay katangian ng genome ng tao. Ang mga tukoy na Primer para sa mga pagkakasunud-sunod ng Alu ay ginagamit upang palakasin ang mga rehiyon ng DNA ng genome ng tao na nakapaloob sa pagitan ng Alu repeats, na matatagpuan sa average sa layo na 4-10 kbp. hiwalay Ang isa pang pagpipilian para sa Alu-PCR ay nakadirekta ng pagbubuo ng mga probe ng DNA sa tulong nito sa mga rehiyon ng mga chromosome na nakuha pagkatapos ng pagkakawatak-watak ng laser, mga indibidwal na chromosome na nakahiwalay gamit ang flow cytometry, o DNA ng mga hybrid cells na naglalaman ng isang tiyak na bahagi ng genome ng tao. Bilang karagdagan, ang Alu-PCR ay ginagamit upang makakuha ng mga natatanging mga fingerprint na nagpapakilala sa mga hybrids ng cell sa mga tuntunin ng kanilang katatagan ng genome, pati na rin upang makilala ang mga fragment ng DNA ng tao na na-clone sa mga YAC vector, cosmids, o vector batay sa bacteriophage DNA. Ang pagiging natatangi ng mga pagkakasunud-sunod ng Alu para sa genome ng tao ay ginagawang posible na gamitin ang mga ito para sa "paglalakad kasama ang mga chromosome", pati na rin para sa pagpapalawak ng mga mayroon nang contigs. Dahil\u003e 90% ng katamtamang paulit-ulit na mga pagkakasunud-sunod sa genome ng tao ay kinakatawan ng mga pamilyang Alu at KpnI, hindi nakakagulat na ang huli ay ginagamit din sa PCR para sa parehong layunin tulad ng Alu. Gayunpaman, dito ang mga profile ng mga produkto ng PCR ay hindi gaanong kumplikado, dahil ang mga pagkakasunud-sunod ng KpnI ay hindi gaanong madalas na paulit-ulit sa genome at may isang katangian na lokalisasyon sa mga chromosome.
Aktibo na ginagamit ang PCR upang makilala ang mga polymorphic molekular marker sa pagbuo ng mga mapa ng ugnayan ng genetiko, ang mga pangunahing prinsipyo na tinalakay sa itaas. Kapaki-pakinabang din ang pamamaraang ito sa pagsunud-sunod ng DNA, pati na rin sa pagtatayo ng mga mapang-pisikal na mapang may resolusyon para sa genome ng tao. Ang huling dalawang mga lugar ng aplikasyon ng PCR ay tatalakayin nang mas detalyado sa ibaba.
Mababang resolusyon na mga mapang pisikal
Sa kaibahan sa mga mapa ng ugnayan ng genetiko na tinalakay sa itaas, ang mga pisikal na mapa ng genome ay sumasalamin ng totoong distansya sa pagitan ng mga marker, na ipinahayag sa mga pares ng base. Ang mga mapang pisikal ay magkakaiba sa antas ng kanilang resolusyon, ibig sabihin sa mga detalye ng istraktura ng genome na ipinakita sa kanila. Ang isang komprehensibong pisikal na mapa ng genome ng tao ng maximum na resolusyon ay maglalaman ng kumpletong pagkakasunud-sunod ng nucleotide ng lahat ng mga chromosome nito. Sa iba pang matinding mga pisikal na mapa na may kaunting resolusyon ay ang mga chromosomal (cytogenetic) na mapa ng genome.
Apat na uri ng mga mapa ng genomic DNA at ang kanilang ugnayan
1 - mapa ng linkage ng genetiko, 2 - map na pisikal na paghihigpit, ang mga puwang ay nagpapahiwatig ng mga site ng cleavage ng DNA sa pamamagitan ng paghihigpit na mga enzyme, 3 - pisikal na mapa ng mga contigs, ipinapakita ang magkakapatong na mga clone ng DNA na nakuha gamit ang mga vector ng YAC, 4 - komprehensibong pisikal na mapa sa anyo ng pagkakasunud-sunod ng DNA nucleotide. Ang lahat ng mga mapa ay nagpapakita ng parehong rehiyon ng chromosome
Mga mapa ng Chromosome. Ang mga mapa ng Chromosome ng genome ng tao ay nakuha sa pamamagitan ng lokalisasyon ng mga marker ng genetiko sa mga indibidwal na chromosome na gumagamit ng mga cytogenetic na pamamaraan, kabilang ang autoradiography at FISH. Sa huling dalawang kaso, ang mga radioactive o fluorescent na label na nauugnay sa pinag-aralan na genetic loci ng mga buo na chromosome ay napansin gamit ang light microscopy. Hindi pa matagal na ang nakaraan, ginawang posible ng mga mapa ng chromosome na i-localize ang pinag-aralan na fragment ng DNA sa isang chromosome na 10 mp ang haba. Ang mga modernong pamamaraan ng in situ hybridization na gumagamit ng metaphase chromosome, pangunahin ang pamamaraan ng FISH, naisalokal ang mga marka ng polynucleotide sa loob ng 2-5 bp. Bukod dito, sa panahon ng in situ hybridization na may mga interphase chromosome, kung saan ang materyal na genetiko ay nasa isang hindi gaanong compact form, ang paglutas ng mga mapa ng chromosome ay lumapit sa 100 kbp.
Ang kawastuhan ng mga mapa ng chromosome ay napabuti din sa paggamit ng mga modernong pamamaraan ng genetiko. Halimbawa, ang kakayahan ng PCR na palakihin ang mga segment ng DNA ng isang solong cell ng tamud ay ginagawang posible na pag-aralan ang isang malaking bilang ng meiosis, tulad nito, naitipid sa mga indibidwal na sample ng tamud. Bilang isang resulta, posible na suriin ang kamag-anak na posisyon ng mga marker ng genetiko na naisalokal sa mga mapa ng chromosome gamit ang mas maraming mga krudo na pamamaraan.
Mga mapa ng CDNA... Ang mga mapa ng CDNA ay sumasalamin sa posisyon ng mga ipinahayag na mga rehiyon ng DNA (exons) na may kaugnayan sa mga kilalang mga marka ng cytogenetic (banda) sa mga metaphase chromosome. Dahil ang mga naturang mapa ay nagbibigay ng isang ideya ng lokalisasyon ng mga naisalin na mga rehiyon ng genome, kabilang ang mga gen na walang kilalang pag-andar, maaari silang magamit upang maghanap ng mga bagong gen. Lalo na kapaki-pakinabang ang pamamaraang ito sa paghahanap ng mga gen na ang pinsala ay sanhi ng mga karamdaman ng tao, kung ang tinatayang lokalisasyon ng mga nasabing mga rehiyon ng chromosome ay dati nang natupad sa mga mapa ng pag-link ng genetiko bilang resulta ng pagsusuri ng genetiko ng pamilya.
Mataas na resolusyon ng mga pisikal na mapa
Dalawang Estratehiya para sa Pagbuo ng Physical DNA Maps
a - diskarteng "pang-itaas": ang DNA ng buong chromosome ay na-cleve ng mga malalaking cleavage restriction na mga enzyme, isang mapa ng paghihigpit ang itinayo para sa bawat isa sa mga indibidwal na mga fragment ng DNA; b - diskarte sa ilalim-up, ang mga indibidwal na mga clone ng YAC ay pinagsama sa mga contigs pagkatapos ng pagkakakilanlan
Sa mga pagtatangka na bumuo ng mga mapa ng genome na may mataas na resolusyon ng tao, dalawang alternatibong mga diskarte ang naipatupad nang eksperimento, na tinatawag na top-down mapping at bottom-up mapping. Kapag ang pagmamapa mula sa itaas hanggang sa ibaba, ang paunang pagtatasa ay isang paghahanda ng DNA ng isang indibidwal na chromosome ng tao. Ang DNA ay pinutol ng mga enzyme ng restriction ng malalaking cleavage (hal. NotI) sa mga mahahabang fragment, na, pagkatapos ng paghihiwalay ng electrophoresis sa isang pulsed electric field, ay napailalim sa karagdagang pagsusuri sa paghihigpit sa iba pang mga enzyme ng restriction. Bilang isang resulta, nakuha ang isang mapa ng macrorestriction, kung saan ang lahat ng mga pagkakasunud-sunod ng pinag-aralan na chromosome o bahagi nito ay sapat na ganap na kinakatawan, ngunit ang resolusyon nito ay mababa. Napakahirap i-localize ang mga indibidwal na gen sa naturang mapa. Bilang karagdagan, ang bawat indibidwal na mapa ay bihirang sumasakop sa pinalawig na mga segment ng DNA (bilang panuntunan, hindi hihigit sa 1-10 mp).
Kapag ang pagmamapa ng genome ng tao mula sa ibaba hanggang sa itaas, batay sa paghahanda ng kabuuang DNA ng genome o indibidwal na chromosome, isang serye ng mga random na clone ng pinalawig na mga pagkakasunud-sunod ng DNA (10-1000 kb) ay nakuha, ang ilan ay kung saan nagsasapawan sa bawat isa. Sa kasong ito, ang mga artipisyal na mini-chromosome ng bakterya (BAC) o lebadura (YAC) ay madalas na ginagamit bilang isang vector para sa cloning, na inilarawan nang detalyado sa seksyon 7.2.4. Ang isang serye ng bahagyang magkakapatong at pantulong na mga clone ay bumubuo ng isang magkadikit na pagkakasunud-sunod ng DNA nucleotide na tinatawag na isang contig. Ang kawastuhan ng mga nakuha na contigs ay nakumpirma ng in situ hybridization (FISH) kasama ang kanilang sabay na pagbubuklod sa ilang mga rehiyon ng mga pinag-aralan na chromosome. Nagbibigay ang mga mapa na batay sa Contig ng kumpletong impormasyon tungkol sa istraktura ng mga indibidwal na segment ng chromosome at pinapayagan kang isalokal ang mga indibidwal na gen. Gayunpaman, ang mga naturang mapa ay mahirap gamitin para sa muling pagtatayo ng buong mga chromosome o ang kanilang pinalawig na mga seksyon dahil sa kawalan ng kaukulang mga clone sa mayroon nang mga clone library ng mga gen.
Ang pangunahing problema na kailangang malutas kapag gumagamit ng parehong mga diskarte sa pagtatayo ng mga mapang-pisikal na mapa na may mataas na resolusyon ay ang pagsasama-sama ng mga nakakalat na mga fragment ng DNA sa magkadugtong na mga pagkakasunud-sunod ng nukleotide. Kadalasan, ang mga espesyal na cloned na fragment ng DNA ay ginagamit para dito, na tinatawag na mga clone ng pag-uugnay. Ang mga fragment ng DNA mula sa mga nagbubuklod na clone ay naglalaman ng mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide ng mga paghihigpit ng big-cleavage na endonucleases sa kanilang mga panloob na bahagi at, samakatuwid, ay kumakatawan sa mga kantong ng mga fragment ng DNA na ginamit sa mga unang yugto ng pisikal na pagmamapa. Sa pamamagitan ng Southern hybridization, kung saan ginagamit ang mga fragment ng DNA ng mga nagbubuklod na clone bilang mga probe, natutukoy ang mga fragment ng DNA ng mga pisikal na mapa na naglalaman ng mga pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa paligid ng mga site ng paghihigpit ng mga endonuclease na paghihigpit ng malalaking cleavage. Kung ang dalawang gayong mga fragment ay natagpuan, pagkatapos ay ang kaukulang pag-link ng clone ay nagsasapawan sa pareho ng mga fragment na ito at isang bahagi ng mga ito. Ang mga nagbubuklod na clone, ay napili mula sa mga silid aklatan ng gene na gumagamit ng mga probe, na kung saan ay mga pagkakasunud-sunod ng mga nukleotide ng mga site ng paghihigpit na enzyme ng paghihigpit ng malaking-cleavage.
LISTA GINAMIT MGA SUMASAKDAN
1) Clark M.S. Comparative genomics: Ang susi sa pag-unawa sa Human Genome Project // BioEssays. 1999. Vol. 21. P. 21-30.
2) Billings P.R., Smith C.L., Cantor C.L. Mga bagong pamamaraan para sa pisikal na pagmamapa ng genome ng tao // FASEB J. 1991. Vol. 5. P. 28–34.
3) Georgiev G.P. Mga gene ng mas mataas na mga organismo at ang kanilang pagpapahayag. Moscow: Nauka, 1989.254 p.
4) http://referatwork.ru/refs/source/ref-8543.html
Makalipas ang ilang sandali matapos ang muling pagtuklas ng mga batas ni Mendel, ang German cytologist na Theodor Boveri (1902) ay nagpakita ng katibayan para sa paglahok ng mga chromosome sa mga proseso ng namamana na paghahatid, na ipinapakita na ang normal na pag-unlad ng sea urchin ay posible lamang kung ang lahat ng mga chromosome ay naroroon. Sa parehong oras (1903), ang Amerikanong cytologist na si William Setton ay nakakuha ng pansin sa paralelismo sa pag-uugali ng mga chromosome sa meiosis at mga kadahilanang pang-teorya ng pagmamana, ang pagkakaroon nito ay hinulaan na mismo ni Mendel.
Iminungkahi ni William Setton na maraming mga genes ang matatagpuan sa isang chromosome. Sa kasong ito, dapat na maiugnay ang mana ng mga ugali, ibig sabihin maraming iba`t ibang mga ugali ay maaaring minana na parang sila ay kinokontrol ng isang solong gene. Noong 1906 natuklasan nina W. Batson at R. Pennett ang naka-link na mana sa mga matamis na gisantes. Pinag-aralan nila ang magkasanib na pamana: mga kulay ng bulaklak (lila o pula) at mga hugis ng butil ng polen (pinahaba o bilog). Kapag tumatawid sa diheterozygotes, isang paghahati ng 11.1: 0.9: 0.9: 3.1 ang naobserbahan sa kanilang mga anak sa halip na ang inaasahang 9: 3: 3: 1. Tila ang kulay ng polen at mga kadahilanan ng hugis ay may gawi na manatiling magkakasama sa muling pagsasama-sama ng mga hilig. Tinawag ng mga may-akda ang kababalaghang ito na "kapwa akit ng mga kadahilanan", ngunit nabigo silang alamin ang likas na katangian nito.
Ang karagdagang pag-aaral ng mga chromosome bilang mga tagadala ng impormasyon ay naganap noong unang mga dekada ng ikadalawampu siglo sa laboratoryo ni Thomas Hunt Morgan (USA) at mga kasama niya (A. Sturtevant, K. Bridges, G. Möller). Ginamit ni Morgan ang fruit fly Drosophila melanogaster bilang kanyang pangunahing object ng pananaliksik, na naging isang napaka-maginhawang modelo ng bagay:
- Una, ang langaw na ito ay madaling malinang sa mga kondisyon sa laboratoryo.
- Pangalawa, ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang maliit na bilang ng mga chromosome (2 n \u003d 8).
- Pangatlo, sa mga glandula ng laway ng Drosophila larvae mayroong mga higanteng (polytene) chromosome na maginhawa para sa direktang pagmamasid.
- At, sa wakas, ang Drosophila ay nakikilala sa pamamagitan ng mataas na pagkakaiba-iba ng mga morphological character.
Batay sa mga eksperimento sa fruit fly na si Drosophila Morgan at ng kanyang mga mag-aaral, nabuo ang teoryang chromosome ng pagmamana.
Ang pangunahing mga probisyon ng chromosomal na teorya ng pagmamana:
1. Gene - Ito ay isang elementong namamana sa elementarya (ang term na "elementarya" ay nangangahulugang "hindi maibabahagi nang walang pagkawala ng kalidad"). Ang isang gene ay isang seksyon ng isang chromosome na responsable para sa pagbuo ng isang tukoy na ugali. Sa madaling salita, ang mga gen ay matatagpuan sa mga chromosome.
2. Ang isang chromosome ay maaaring maglaman ng libu-libong mga gen na nakaayos sa isang linear fashion (tulad ng mga kuwintas sa isang string). Ang mga gen na ito ay bumubuo ng mga pangkat ng pag-uugnay. Ang bilang ng mga pangkat ng pag-uugnay ay katumbas ng bilang ng mga chromosome sa haploid set. Ang isang koleksyon ng mga alleles sa isang chromosome ay tinatawag na isang haplotype. Mga halimbawa ng haplotypes: ABCD (mga nangingibabaw lamang na alleles), abcd (mga recessive alleles lamang), AbCd (iba't ibang mga kumbinasyon ng mga nangingibabaw at recessive alleles).
3. Kung ang mga gen ay na-link sa bawat isa, kung gayon mayroong isang epekto ng naka-link na mana ng mga ugali, ibig sabihin maraming mga ugali ay minana na parang sila ay kinokontrol ng isang solong gene. Sa naka-link na mana, ang orihinal na mga kumbinasyon ng mga ugali ay napanatili sa sunud-sunod na henerasyon.
4. Ang ugnayan ng mga gen ay hindi ganap: sa karamihan ng mga kaso, ang mga homologous chromosome ay nagpapalitan ng mga alleles bilang resulta ng pagtawid (tawiran) sa prophase ng unang meiotic division. Bilang isang resulta ng pagtawid, nabuo ang mga crossover chromosome (lilitaw ang mga bagong haplotypes, ibig sabihin, mga bagong kumbinasyon ng mga alel.). Sa paglahok ng mga crossover chromosome sa kasunod na henerasyon, ang mga bagong kumbinasyon ng mga ugali ay dapat lumitaw sa mga indibidwal na crossover.
5. Ang posibilidad ng mga bagong kumbinasyon ng mga ugali dahil sa pagtawid ay direktang proporsyonal sa pisikal na distansya sa pagitan ng mga gen. Pinapayagan kang matukoy ang distansya ng pagitan ng mga gen at bumuo ng mga mapa ng genetiko (crossover) ng iba't ibang uri ng mga organismo.
CROSSINGOVER
Crossover (mula sa English crossing-over - tawiran) ay isang proseso ng pagpapalitan ng mga homologous na rehiyon ng mga homologous chromosome (chromatids).
Karaniwang nangyayari ang pagtawid sa meiosis I.
Kapag tumatawid, mayroong isang palitan ng materyal na genetiko (mga alelyo) sa pagitan ng mga chromosome, at pagkatapos ay nangyayari ang muling pagsasama - ang hitsura ng mga bagong kumbinasyon ng mga alel, halimbawa, AB + ab → Ab + aB.
Mekanismo ng tawiran-muling pagsasama sa tawiran
Ayon sa teorya ng Janssens - Darlington, ang pagtawid ay nangyayari sa prophase ng meiosis. Ang mga homologous chromosome na may AB at ab chromatids ay bumubuo ng bivalents. Sa isa sa mga chromatids sa unang chromosome, isang pagkalagot ay nangyayari sa rehiyon ng A - B, pagkatapos ay sa katabing chromatid ng pangalawang chromosome, isang rupture ang nangyayari sa rehiyon ng a - b. Hangad ng cell na ayusin ang pinsala sa tulong ng pag-aayos-muling pagsasama ng mga enzyme at maglakip ng mga fragment ng chromatids. Gayunpaman, sa kasong ito, posible na maglakip ng crosswise (tawiran), at nabuo ang mga recombinant chromatids na Ab at aB. Sa anaphase ng unang dibisyon ng meiosis, mayroong pagkakaiba-iba ng mga dichromatid chromosome, at sa pangalawang dibisyon, isang pagkakaiba-iba ng mga chromatids (one-chromatid chromosome). Ang mga Chromatid na hindi lumahok sa pagtawid ay nagpapanatili ng orihinal na mga kumbinasyon ng allele. Ang mga nasabing chromatids (one-chromatid chromosome) ay tinatawag na non-crossover; sa kanilang pakikilahok, mga non-crossover gametes, zygotes, at mga indibidwal ay bubuo. Ang mga recombinant chromatid na nabuo sa panahon ng pagtawid ay nagdadala ng mga bagong kumbinasyon ng mga alleles. Ang mga nasabing chromatids (isang-chromatid chromosome) ay tinatawag na crossover, sa kanilang pakikilahok, mga crossover gametes, zygotes, at mga indibidwal ay bubuo. Kaya, bilang isang resulta ng pagtawid, nangyayari ang muling pagsasama - ang paglitaw ng mga bagong kumbinasyon ng mga namamana na hilig sa mga chromosome.
Ayon sa ibang mga teorya, ang pagtawid ay nauugnay sa pagtitiklop ng DNA: alinman sa pachytene ng meiosis o sa interphase. Sa partikular, posible na baguhin ang matrix sa tinidor na tinidor.
Mga mapa ng Genetic (crossover)
Iminungkahi ni Alfred Sturtevant (katuwang ni Morgan) na ang dalas ng pagtawid sa pagitan ng mga gen na matatagpuan sa parehong chromosome ay maaaring magsilbing sukat ng distansya sa pagitan ng mga gen. Sa madaling salita, ang dalas ng crossover, na ipinapakita bilang ratio ng bilang ng mga indibidwal na crossover sa kabuuang bilang ng mga indibidwal, ay direktang proporsyonal sa distansya sa pagitan ng mga gen. Ang pagtawid sa dalas ay maaaring magamit upang matukoy ang kamag-anak na posisyon ng mga genes at ang distansya sa pagitan ng mga gen. Ang yunit ng distansya sa pagitan ng mga gen ay 1% tumatawid; bilang parangal kay Morgan, ang yunit na ito ay tinatawag na morganida (M).
Batay sa pagmamapa ng genetiko, mga mapa ng genetiko - Mga diagram na sumasalamin sa posisyon ng mga gen sa mga chromosome na may kaugnayan sa iba pang mga gen. Sa mga mapa ng genetiko, ang matinding gene (ibig sabihin, ang pinaka malayo mula sa centromere) ay tumutugma sa zero (panimulang) point. Ang layo ng isang gene mula sa zero point ay ipinahiwatig sa mga morganids.
Ang pagtatayo ng mga mapa ng genetiko ng iba't ibang mga organismo ay may malaking kahalagahan sa pangangalaga ng kalusugan, pag-aanak at ecology. Kapag nag-aaral ng mga ugali ng tao (at sa partikular, mga sakit sa genetiko), mahalagang malaman kung aling gen ang tumutukoy sa pinag-uusapang katangian. Ang kaalamang ito ay ginagawang posible na gumawa ng mga hula sa pagpapayo tungkol sa medikal at genetiko, sa pagbuo ng mga pamamaraan para sa paggamot ng mga sakit na genetiko, kasama na. at para sa pagwawasto ng genome. Ang kaalaman sa mga genetic na mapa ng mga nilinang halaman at domestic na hayop ay nagbibigay-daan sa pagpaplano ng proseso ng pag-aanak, na nag-aambag sa pagkuha ng maaasahang mga resulta sa maikling panahon. Ang pagtatayo ng mga mapa ng genetiko ng mga ligaw na halaman at ligaw na hayop ay mahalaga din mula sa pananaw ng ekolohiya. Sa partikular, ang mananaliksik ay nakakakuha ng pagkakataon na pag-aralan hindi lamang ang mga phenotypic na katangian ng mga organismo, ngunit ang mga tukoy, genetically determinadong mga ugali.
Doble at maraming tawiran
Iminungkahi ni Morgan na ang tawiran sa pagitan ng dalawang mga gen ay maaaring mangyari hindi lamang sa isa, kundi pati na rin sa dalawa o higit pang mga point. Ang isang pantay na bilang ng mga tawiran sa pagitan ng dalawang mga genes, sa huli, ay hindi humantong sa kanilang paglipat mula sa isang homologous chromosome patungo sa isa pa; samakatuwid, ang bilang ng mga crossovers at, samakatuwid, ang distansya sa pagitan ng mga gen na ito, na natukoy sa eksperimento, ay nababawasan. Karaniwan itong tumutukoy sa mga gen na matatagpuan sa malayo sa bawat isa. Naturally, ang posibilidad ng isang dobleng krus ay laging mas mababa kaysa sa posibilidad ng isang solong krus. Sa prinsipyo, magiging katumbas ito ng produkto ng posibilidad ng dalawang solong kilos ng muling pagsasama. Halimbawa, kung ang isang solong krus ay magaganap na may dalas na 0.2, pagkatapos ay isang dobleng krus - na may dalas na 0.2 × 0.2 \u003d 0.04. Nang maglaon, kasama ang dobleng pagtawid, natuklasan din ang kababalaghan ng maraming tawiran: ang mga homologous chromatids ay maaaring makipagpalitan ng mga rehiyon sa tatlo, apat, o higit pang mga point.
Pagkagambala - ito ang pagsugpo sa pagtawid sa mga lugar na kaagad na katabi ng puntong naganap na palitan.
Isaalang-alang ang halimbawang inilarawan sa isa sa maagang gawa ni Morgan. Sinisiyasat niya ang dalas ng pagtawid sa pagitan ng mga genes w (puti - puting mata), y (dilaw - dilaw na katawan) at m (maliit na maliit - maliliit na mga pakpak), naisalokal sa X chromosome ng D. melanogaster. Ang distansya sa pagitan ng mga w at y genes bilang isang porsyento ng pagtawid ay 1.3, at sa pagitan ng mga y at m genes - 32.6. Kung ang dalawang mga kaganapan sa crossover ay nagaganap nang hindi sinasadya, kung gayon ang inaasahang dobleng pagtawid sa dalas ay dapat na katumbas ng produkto ng pagtawid sa mga frequency sa pagitan ng y at w genes at ng w at m genes. Sa madaling salita, ang rate ng dobleng crossover ay 0.43%. Sa katunayan, sa eksperimento, isang dobleng tawiran lamang ang natagpuan bawat 2205 na mga langaw, ibig sabihin, 0.045%. Ang mag-aaral ni Morgan na si G. Möller ay nagpanukala upang matukoy ang intensidad ng pagkagambala nang ayon sa dami sa pamamagitan ng paghahati ng aktwal na sinusunod na dobleng tawiran sa dalas ng inaasahang panteorya (sa kawalan ng pagkagambala) dalas. Tinawag niya ang tagapagpahiwatig na ito na coefficient ng pagkakataon, iyon ay, pagkakataon. Ipinakita ni Möller na ang pagkagambala sa X chromosome ng Drosophila ay lalong mabuti sa maikling distansya; na may pagtaas sa agwat sa pagitan ng mga gen, bumababa ang tindi nito, at sa distansya na halos 40 morganids at higit pa, ang coefficient ng co-incidence ay umabot sa 1 (ang maximum na halaga).
Katibayan ng cytological ng pagtawid
Ang direktang ebidensya ng cytological ng pagpapalitan ng mga bahagi ng chromosome habang tumatawid ay nakuha noong unang bahagi ng 1930 sa Drosophila at mais.
Isaalang-alang ang eksperimento ni Stern kay D. melanogaster. Karaniwan, ang dalawang homologous chromosome ay hindi makikilala sa morphologically. Sinuri ni Stern ang X chromosome, na mayroong mga pagkakaiba sa morphological at, samakatuwid, ay hindi ganap na homologous. Gayunpaman, ang homology sa pagitan ng mga chromosome na ito ay pinanatili para sa karamihan ng kanilang haba, na pinapayagan silang mag-asawa ng normal at ihiwalay sa meiosis (iyon ay, upang maipamahagi sa mga cell ng anak na babae). Ang isa sa mga X-chromosome ng babae bilang resulta ng paglipat, ibig sabihin, ang paggalaw ng isang fragment ng Y-chromosome, ay nakakuha ng isang form na hugis L. Ang pangalawang X chromosome ay mas maikli kaysa sa normal, dahil ang bahagi nito ay inilipat sa chromosome IV. Nakuha ang mga babaeng heterozygous para sa ipinahiwatig na dalawa, magkakaiba ng morphologically, X-chromosome, pati na rin heterozygous para sa dalawang gen na naisalokal sa X-chromosome: Bar (B) at carnation (cr). Gene Bar Ay isang semi-nangingibabaw na gene na nakakaapekto sa bilang ng mga facet at, samakatuwid, ang hugis ng mata (ang mga mutant na may B allele ay may guhit na mga mata). Kinokontrol ng cr gen ang pagkulay ng mata (tinutukoy ng cr + allele ang normal na kulay ng mata, at tinutukoy ng cr allele ang kulay ng pulang mga mata ng carnation). Dala ng hugis L na X chromosome ang ligaw na uri ng B + at cr + na mga alleles, at ang pinutol na chromosome ay nagdala ng mga B at cr mutant alleles. Ang mga babae ng ipinahiwatig na genotype ay tumawid sa mga lalaki na may isang morphologically normal X chromosome na may cr at B + alleles. Ang mga anak ng mga babae ay naglalaman ng dalawang klase ng mga langaw na may mga non-crossover chromosome (crB / crB + at cr + B + / crB +) at dalawang klase ng mga langaw, ang phenotype na tumutugma sa mga crossovers (crB + / crB + at cr + B / crB +). Ipinakita ng isang pag-aaral sa cytological na ang mga indibidwal na crossover ay nagpalitan ng mga seksyon ng X chromosome, at, nang naaayon, nagbago ang kanilang hugis. Ang lahat ng apat na klase ng mga babae ay may isang normal, iyon ay, hugis pamalo, chromosome, na natanggap mula sa ama. Ang mga babaeng Crossover na nilalaman sa kanilang karyotype X chromosome ay nabago bilang resulta ng pagtawid - isang mahabang hugis ng pamalo o dalawang armado na may maiikling balikat. Ang mga eksperimentong ito, pati na rin nang sabay na nakuha ang magkatulad na mga resulta sa mais, nakumpirma ang teorya ni Morgan at ng kanyang mga kasamahan sa trabaho na ang pagtawid ay isang palitan ng mga rehiyon ng homologous chromosome at ang mga gen ay talagang naisalokal sa mga chromosome.
Tumawid ang Somatic (mitotic).
Sa somatic cells, ang mga palitan minsan nangyayari sa pagitan ng chromatids ng homologous chromosome, bilang isang resulta kung saan sinusunod ang pagkakaiba-iba ng kombinasyon, katulad ng na regular na nabuo ng meiosis. Kadalasan, lalo na sa Drosophila at mas mababang eukaryotes, ang mga homologous chromosome ay sinasabula sa mitosis. Ang isa sa mga autosomal recessive mutation sa mga tao, sa isang homozygous na estado, na humahantong sa isang seryosong sakit na kilala bilang Blum's syndrome, ay sinamahan ng isang larawan ng cytological na kahawig ng isang synaps ng mga homologue at kahit na ang pagbuo ng chiasmata.
Katibayan para sa mitotic tawiran ay nakuha kay Drosophila nang pinag-aaralan ang pagkakaiba-iba ng mga ugaling natukoy ng mga genes y (dilaw - dilaw na katawan) at sn (singed - singed bristles), na matatagpuan sa X chromosome. Ang isang babaeng may genotype y sn + / y + sn ay heterozygous para sa mga gen y at sn, at samakatuwid, kung walang mitotic na tumatawid, magiging normal ang kanyang phenotype. Gayunpaman, kung ang pagtawid ay naganap sa yugto ng apat na chromatids sa pagitan ng mga chromatids ng iba't ibang mga homologue (ngunit hindi sa pagitan ng mga sister chromatids), at ang exchange site ay nasa pagitan ng sn gene at centromere, kung gayon ang mga cell na may y sn + / y + sn + at y + sn / y + sn genotypes ay nabuo. Sa kasong ito, ang mga kambal na mosaic spot ay lilitaw sa kulay-abo na katawan ng isang langaw na may normal na bristles, na ang isa ay dilaw na may normal na bristles, at ang iba pang kulay-abong may mga nasunog na bristle. Para sa mga ito, kinakailangan na pagkatapos tumawid, ang parehong mga chromosome (dating chromatids ng bawat homologue) y + sn ay lumipat sa isang poste ng cell, at ang chromosome y sn + sa isa pa. Mga inapo ng mga cell ng anak na babae, na dumarami sa yugto ng pupal, at hahantong sa paglitaw ng mga mosaic spot. Kaya, ang mga mosaic spot ay nabuo kapag ang dalawang grupo (mas tiyak, dalawang clone) ng mga cell ay matatagpuan sa tabi ng bawat isa, phenotypically magkakaiba mula sa bawat isa at mula sa mga cell ng iba pang mga tisyu ng isang naibigay na indibidwal.
Hindi pantay na tawiran
Ang kababalaghang ito ay pinag-aralan nang detalyado gamit ang halimbawa ng Bar gene (B - guhit na mga mata) na naisalokal sa X chromosome ng D. melanogaster. Ang hindi pantay na pagtawid ay nauugnay sa pagdoble ng isang site sa isa sa mga homologue at pagkawala nito sa isa pang homolog. Napag-alaman na ang B gene ay maaaring naroroon sa anyo ng tandem, ibig sabihin, pagsunod sa isa-isa, inuulit na binubuo ng dalawa o kahit na tatlong kopya. Kinumpirma ng pagsusuri sa cytological ang palagay na ang hindi pantay na pagtawid ay maaaring humantong sa mga duplication ng tandem. Sa rehiyon na naaayon sa lokalisasyon ng B gene, ang isang pagtaas sa bilang ng mga disk na proporsyonal sa dosis ng gene ay nabanggit sa mga paghahanda ng polytene chromosome. Ipinapalagay na, sa ebolusyon, ang hindi pantay na pagtawid ay nagpapasigla sa paglikha ng magkasunod na mga pagkopya ng iba't ibang mga pagkakasunud-sunod at ang kanilang paggamit bilang hilaw na materyal na genetiko para sa pagbuo ng mga bagong gen at mga bagong sistema ng regulasyon.
Regulasyon ng Crossover
Crossover Ay isang kumplikadong proseso ng physiological at biochemical na nasa ilalim ng kontrol ng genetiko ng isang cell at naiimpluwensyahan ng mga kadahilanan sa kapaligiran. Samakatuwid, sa isang tunay na eksperimento, maaari nating pag-usapan ang dalas ng tawiran, nangangahulugang lahat ng mga kundisyon kung saan ito natutukoy. Halos walang crossover sa pagitan ng heteromorphic X at Y chromosome. Kung nangyari ito, pagkatapos ay ang mekanismo ng chromosomal ng pagpapasiya ng kasarian ay patuloy na nawasak. Ang pag-block sa tawiran sa pagitan ng mga chromosome na ito ay nauugnay hindi lamang sa pagkakaiba sa kanilang laki (hindi ito laging sinusunod), ngunit dahil din sa mga Y-tiyak na mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide. Ang isang paunang kinakailangan para sa synaps ng chromosome (o kanilang mga seksyon) ay ang homology ng mga pagkakasunud-sunod ng mga nukleotide.
Ang ganap na karamihan ng mas mataas na eukaryotes ay nailalarawan sa pamamagitan ng humigit-kumulang sa parehong tumatawid na dalas sa parehong mga homogametic at heterogametic sex. Gayunpaman, may mga species kung saan ang Crossover ay wala sa mga indibidwal ng heterogametic sex, habang sa mga indibidwal ng homogametic sex normal itong nagpapatuloy. Ang sitwasyong ito ay sinusunod sa heterogametic Drosophila male at silkworm na babae. Ito ay makabuluhan na ang dalas ng mitotic pagtawid sa mga species na ito sa mga lalaki at babae ay halos pareho, na nagpapahiwatig ng iba't ibang mga elemento ng kontrol ng mga indibidwal na yugto ng pagsasama-sama ng genetiko sa mga germ at somatic cells. Sa mga rehiyon ng heterochromatic, sa mga partikular na rehiyon ng pericentromeric, ang dalas ng pagtawid ay nabawasan, at samakatuwid ang tunay na distansya sa pagitan ng mga gen sa mga rehiyon ay maaaring mabago.
Natagpuan ang mga gene na gumana bilang crossover blockers, ngunit mayroon ding mga gen na nagdaragdag ng dalas nito. Minsan maaari silang magbuod ng isang kapansin-pansin na bilang ng mga crossovers sa lalaki na Drosophila. Ang mga pag-aayos ng Chromosomal, lalo na ang mga kabaligtaran, ay maaari ding kumilos bilang mga crossover inhibitor. Nakagambala nila ang normal na pagsasabay ng mga chromosome sa zygotene.
Napag-alaman na ang dalas ng pagtawid ay naiimpluwensyahan ng edad ng katawan, pati na rin ang mga exogenous na kadahilanan: temperatura, radiation, konsentrasyon ng asin, mga mutagens ng kemikal, gamot, hormon. Sa karamihan ng mga impluwensyang ito, tataas ang dalas ng tawiran.
Sa pangkalahatan, ang pagtawid ay isa sa mga regular na proseso ng genetiko na kinokontrol ng maraming mga gen, parehong direkta at sa pamamagitan ng pisyolohikal na estado ng mga meiotic o mitotic cell. Ang dalas ng iba't ibang mga uri ng pagsasama-sama (meiotic, mitotic tawiran at mga palitan ng chromatid) ay maaaring magsilbing sukat ng aksyon ng mga mutagens, carcinogens, antibiotics, atbp.
Ang biological na kahalagahan ng pagtawid
Salamat sa naka-link na pamana, ang matagumpay na mga kumbinasyon ng mga alleles ay medyo matatag. Bilang isang resulta, nabuo ang mga pangkat ng mga gen, na ang bawat isa ay tulad ng isang solong supergene na kumokontrol sa maraming mga ugali. Sa parehong oras, sa panahon ng pagtawid, nagaganap ang mga muling pagsasama - ibig sabihin mga bagong kumbinasyon ng mga alleles. Kaya, ang pagtawid ay nagdaragdag ng magkakasamang pagkakaiba-iba ng mga organismo.
Ang evolutionary kahulugan ng naka-link na mana. Bilang isang resulta ng ugnayan, ang isang chromosome ay maaaring maglaman ng parehong kanais-nais na mga allel (halimbawa, A) at walang kinikilingan o medyo hindi kanais-nais (halimbawa, N). Kung ang isang tiyak na haplotype (halimbawa, AN) ay nagdaragdag ng fitness ng mga tagadala nito dahil sa pagkakaroon ng mga kanais-nais na alleles A, kung gayon ang parehong mga kanais-nais na alleles at walang kinikilingan o medyo hindi kanais-nais na N na naka-link sa kanila ay naipon sa populasyon.
Halimbawa. Ang isang haplotype ay may kalamangan sa "ligaw na uri" (++) haplotype dahil sa pagkakaroon ng isang kanais-nais na allele A, at pagkatapos ang N allele ay makakaipon sa populasyon kung ito ay pili na walang kinikilingan o kahit na medyo hindi kanais-nais (ngunit ang negatibong epekto nito sa fitness ay nababayaran ng positibong epekto ng allele A ).
Ang evolutionary significance ng tawiran. Bilang isang resulta ng pagtawid, ang mga hindi kanais-nais na alleles, na unang naiugnay sa mga kanais-nais, ay maaaring makapasa sa isa pang chromosome. Pagkatapos ay lumitaw ang mga bagong haplotyp na hindi naglalaman ng mga hindi kanais-nais na alleles, at ang mga hindi kanais-nais na allel na ito ay tinanggal mula sa populasyon.
Halimbawa. Ang Al haplotype ay naging hindi kanais-nais sa paghahambing sa "ligaw na uri" (++) haplotype dahil sa pagkakaroon ng nakamamatay na allele l. Samakatuwid, ang allele A (kanais-nais, walang kinikilingan na ooze na bahagyang nagbabawas ng fitness) ay hindi maipakita sa phenotype, dahil ang haplotype na ito (Al) ay naglalaman ng nakamamatay na allele l. Bilang resulta ng pagtawid, lilitaw ang mga recombinant haplotypes na A + at + l. Ang Haplotype + l ay tinanggal mula sa populasyon, at ang haplotype A + ay naayos (kahit na ang allele A ay medyo binabawasan ang fitness ng mga carrier nito).
KARAGDAGANG
Mga prinsipyo ng pagmamapa ng genetiko
Iminungkahi ni Alfred Sturtevant (katuwang ni Morgan) na ang dalas ng pagtawid sa pagitan ng mga gen na matatagpuan sa parehong chromosome ay maaaring magsilbing sukat ng distansya sa pagitan ng mga gen. Sa madaling salita, ang dalas ng crossover, na ipinapakita bilang ratio ng bilang ng mga indibidwal na crossover sa kabuuang bilang ng mga indibidwal, ay direktang proporsyonal sa distansya sa pagitan ng mga gen. Ang pagtawid sa dalas ay maaaring magamit upang matukoy ang kamag-anak na posisyon ng mga genes at ang distansya sa pagitan ng mga gen.
Ang genetic mapping ay ang pagpapasiya ng posisyon ng isang gene na may kaugnayan sa (hindi bababa sa) dalawang iba pang mga gen. Ang patuloy na porsyento ng tawiran sa pagitan ng ilang mga gen ay nagpapahintulot sa kanila na naisalokal. Ang yunit ng distansya sa pagitan ng mga gen ay 1% tumatawid; bilang parangal kay Morgan, ang yunit na ito ay tinatawag na morganida (M).
Sa unang yugto ng pagmamapa, kinakailangan upang matukoy ang pag-aari ng isang gene sa isang pangkat ng linkage. Ang mas maraming mga gen ay kilala sa isang naibigay na species, mas tumpak ang mga resulta sa pagmamapa. Ang lahat ng mga gen ay nahahati sa mga pangkat ng pag-uugnay. Ang bilang ng mga pangkat ng pag-uugnay ay tumutugma sa haploid na hanay ng mga chromosome. Halimbawa, si D. melanogaster ay mayroong 4 na mga pangkat ng pag-link, ang mais ay 10, ang mga daga ay mayroong 20, at ang mga tao ay mayroong 23 mga pangkat na nag-uugnay. Bilang isang patakaran, ang bilang ng mga gen sa mga pangkat ng pag-link ay nakasalalay sa mga linear na sukat ng mga kaukulang chromosome. Kaya, ang isang fruit fly ay may isang (IV) point (kapag pinag-aralan sa ilalim ng isang light microscope) chromosome. Alinsunod dito, ang bilang ng mga gen dito ay maraming beses na mas mababa kaysa sa iba, na higit na lumalagpas sa haba nito. Dapat ding tandaan na sa mga heterochromatic na rehiyon ng mga chromosome walang mga gen o halos wala, samakatuwid, ang mga pinalawak na rehiyon ng bumubuo ng heterochromatin ay maaaring baguhin ang katimbang ng bilang ng mga gen at ang haba ng chromosome.
Ang mga mapa ng genetika ay pinagsama-sama sa batayan ng pagmamapa ng genetiko. Sa mga mapa ng genetiko, ang matinding gene (ibig sabihin, ang pinaka malayo mula sa centromere) ay tumutugma sa zero (panimulang) point. Ang layo ng isang gene mula sa zero point ay ipinahiwatig sa mga morganids.
Kung ang mga chromosome ay sapat na mahaba, pagkatapos ang pag-alis ng gene mula sa zero point ay maaaring lumampas sa 50 M - pagkatapos ay may isang kontradiksyon na lumitaw sa pagitan ng mga distansya na minarkahan sa mapa, na higit sa 50%, at ang posisyon na naka-postulate sa itaas, ayon sa kung aling 50% ng mga crossovers na nakuha sa eksperimento, sa katunayan, ay nangangahulugang kawalan ng ugnayan. ibig sabihin e. lokalisasyon ng mga gen sa iba't ibang mga chromosome. Ang kontradiksyon na ito ay ipinaliwanag ng katotohanan na kapag nag-iipon ng mga mapa ng genetiko, ang mga distansya sa pagitan ng dalawang pinakamalapit na gen ay na-buod, na lumampas sa eksperimentong naobserbahang porsyento ng pagtawid.
Pagmapa ng cytogenetic
Ang pamamaraang ito ay batay sa paggamit ng mga pag-aayos ng chromosomal. Sa kaso ng mga higanteng polytene chromosome, pinapayagan nito ang direktang paghahambing ng mga resulta ng pag-aaral ng genetiko ng mga distansya sa pagitan ng pinag-aralan na loci at kanilang mga kamag-anak na posisyon na may data sa mga pisikal na sukat ng ilang mga rehiyon na chromosomal. Ang pag-iilaw at pagkilos ng iba pang mga mutagens sa chromosome ay madalas na nagreresulta sa pagkawala (pagtanggal) o pagpasok ng maliliit na mga fragment na maihahambing sa laki sa isa o higit pang loci. Halimbawa, maaari mong gamitin ang heterozygotes para sa mga chromosome, isa na kung saan ay magdadala ng isang pangkat ng sunud-sunod na mga nangingibabaw na alleles, habang ang isang homologous dito ay magdadala ng isang pangkat ng mga recessive form ng parehong mga gen. Kung ang chromosome na may nangingibabaw na mga gen ay patuloy na nawalan ng indibidwal na loci, pagkatapos ay lilitaw ang mga recessive na katangian sa heterozygote. Ang pagkakasunud-sunod kung saan lilitaw ang mga recessive na katangian ay nagpapahiwatig ng pagkakasunud-sunod kung saan matatagpuan ang mga gen.
Sa pagkakasunud-sunod ng mga gen ng AbC, sa kaso ng isang pagtanggal na nakakakuha ng C gene, sa mga langaw na may isang pinutol na chromosome na nawala ang isang fragment na katumbas ng C gene, ang mga alleles c, b, at A ay lilitaw sa phenotype.
Sa pangkalahatan, ang isang paghahambing ng genetiko (tawiran) at mga mapa ng cytological ay nagpapakita ng kanilang sulat: mas malaki ang porsyento ng tawiran na naghihiwalay sa isang pares ng mga gen, mas malaki ang pisikal na distansya sa pagitan nila. Gayunpaman, ang pagkakaiba sa pagitan ng mga distansya na tinutukoy ng dalawang pamamaraang ito ay maaaring maimpluwensyahan ng dalawang kadahilanan. Una, ito ang mga lugar kung saan ang pagtawid ay mahirap o wala (halimbawa, sa mga lugar na heterochromatic); pangalawa, ang pisikal na distansya ay magiging mas malaki kaysa sa genetiko kung ang mga gen ay pinaghiwalay ng isang zone ng "tahimik" na DNA. Ipinakita ng mga kalkulasyon ng Bridges na ang bawat yunit ng crossover sa mapa ng mga polytene chromosome ng salivary glands ng D. melanogaster ay tumutugma sa 4.2 μm ang haba ng polytene chromosome. Ang haba na ito ay hindi bababa sa katumbas ng dalawa hanggang tatlong average na mga gen.
Mga tampok ng pagbuo ng mga mapa ng genetiko sa mga prokaryote
Upang makabuo ng mga mapa ng genetiko sa mga prokaryote, ginagamit ang hindi pangkaraniwang bagay na pagkakaugnay - ang paglipat ng materyal na genetiko mula sa isang cell patungo sa isa pa sa tulong ng mga espesyal na pabilog na mga molekulang DNA (mga plasmid, lalo na, sa tulong ng isang F-plasmid).
Ang posibilidad ng paglipat ng isang tiyak na gene sa isang tatanggap na cell ay nakasalalay sa pagtanggal nito mula sa F - plasmid DNA, o sa halip, mula sa puntong O, kung saan nagsisimula ang pagtitiklop ng F - plasmid DNA. Kung mas mahaba ang oras ng pagsasabay, mas mataas ang posibilidad na ilipat ang isang naibigay na gene. Ginagawa nitong posible na lumikha ng isang mapa ng genetiko ng bakterya sa ilang minuto ng pagsasabay. Halimbawa, sa E. coli, ang thr gene (isang operon ng tatlong mga genes na kumokontrol sa threonine biosynthesis) ay matatagpuan sa zero point (iyon ay, direkta sa tabi ng F - plasmid DNA), ang lac gene ay inilipat pagkatapos ng 8 minuto, ang recE gene - pagkatapos ng 30 minuto, ang argR gene - makalipas ang 70 minuto, atbp.
Ang isyung ito ay isasaalang-alang nang mas detalyado kapag pinag-aaralan ang genetika ng mga prokaryote.
Pagmapa ng chromosome ng tao
Ang pagmamapa ng Gene ay batay sa pagpapangkat ng linkage. Ang mas kilalang mga mutasyon at mas kaunti ang bilang ng mga chromosome, mas madali itong mapa. Kaugnay nito, ang isang tao (bilang karagdagan sa katotohanang hindi siya maaaring magkaroon ng klasikal na hybridological analysis) bilang isang bagay ay doble na hindi kanais-nais para sa pagmamapa: mayroon siyang kaunting mga kilalang gen (hindi bababa sa ganoon hanggang sa katapusan ng dekada 70), at ang haploid na bilang ng mga chromosome ay malaki - 22 (hindi kasama ang kasarian). Nangangahulugan ito na ang posibilidad na maiugnay ang dalawang bagong natuklasang gen ay ang 1/22. Para sa mga kadahilanang ito, ang pagtatasa ng mga pedigree, na sa ilang sukat ay pinapalitan ang hybridological analysis, ay nagbibigay ng limitadong impormasyon tungkol sa likas na ugnayan.
Ang mga pamamaraan ng somatic cell genetics ay naging mas may pag-asa para sa pagmamapa ng mga gen ng tao. Ang kakanyahan ng isa sa mga ito ay ang mga sumusunod. Pinapayagan ng mga diskarte sa cellular engineering na pagsamahin ang iba't ibang mga uri ng mga cell. Ang pagsasanib ng mga cell na kabilang sa iba't ibang mga biological species ay tinatawag na somatic hybridization. Ang kakanyahan ng somatic hybridization ay upang makakuha ng mga synthetic na kultura sa pamamagitan ng pagsasanib ng mga protoplast ng iba't ibang uri ng mga organismo. Ang iba't ibang mga physicochemical at biological na pamamaraan ay ginagamit para sa cell fusion. Pagkatapos ng pagsasanib ng mga protoplas, nabuo ang mga multinucleated heterokaryotic cell. Kasunod, sa pagsasanib ng mga nuclei, nabuo ang mga synkaryotic cell, na naglalaman ng mga chromosomal set ng iba't ibang mga organismo sa nuclei. Kapag ang naturang mga cell ay nahahati sa vitro, nabubuo ang mga kultura ng hybrid cell. Kasalukuyang nakuha at nilinang mga cell hybrids na "human × mouse", "human × rat" at marami pang iba.
Sa mga hybrid cell na nagmula sa iba't ibang mga uri ng iba't ibang mga species, ang isa sa mga hanay ng chromosome ng magulang, bilang panuntunan, ay mabilis na kumopya kaysa sa iba pa. Samakatuwid, ang huli ay unti-unting nawawalan ng mga chromosome. Ang mga prosesong ito ay masinsinang nangyayari, halimbawa, sa mga cell hybrids sa pagitan ng mga daga at tao - mga species na naiiba sa maraming mga marka ng biochemical. Kung, sa parehong oras, sundin ang anumang marka ng biochemical, halimbawa ang enzyme thymidine kinase, at sabay na isinasagawa ang kontrol ng cytogenetic, na kinikilala ang mga chromosome sa mga clone na nabuo pagkatapos ng kanilang bahagyang pagkawala, kung gayon, sa huli, ang pagkawala ng chromosome ay maaaring maiugnay nang sabay-sabay sa likas na biochemical. Nangangahulugan ito na ang gen na naka-encode ng katangiang ito ay naisalokal sa chromosome na ito. Kaya, ang thymidine kinase gen sa mga tao ay matatagpuan sa chromosome 17.
Ang ilang impormasyon tungkol sa lokalisasyon ng mga gen ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pag-aanalisa sa mga bilang at pang-istrukturang pag-mutate ng mga chromosome, sa pamamagitan ng paglitaw sa mga pamilya ng mga chromosome na may mga pagkakaiba-iba ng morphological, at sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa mga namamana na ugali. Ang mga bahagyang monosomies na nagreresulta mula sa mga pagtanggal ay ginagamit din para sa parehong layunin. Gayunpaman, sa mga kasong ito, dapat tandaan na minsan ang gene na pinag-aaralan ay mananatili sa sentrik na fragment, ngunit ang pagpapakita nito ay maaaring mahigpit na pinahina bilang isang resulta ng epekto ng posisyon o ilang iba pang mga mekanismo ng regulasyon (pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng pagtitiklop, detatsment ng rehiyon ng tagapagtaguyod, atbp.) ... Sa huling bahagi ng 60s, isang in situ hybridization na pamamaraan ay binuo, na kung saan ay batay sa pagiging tiyak ng mga pantulong na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng isang gene at ng kopya nito (mRNA, pati na rin ang pantulong na DNA na nakuha ng reverse transcription). Ang resolusyon ng pamamaraang ito ay mas mataas sa mga polytene chromosome kaysa sa mga tao na mitotic chromosome, ngunit patuloy itong pinapabuti.
Pagmapa ng Gene pagmamapa ng gene, pagmamapa - pagmamapa ng gene.
Pagtukoy ng posisyon ng isang naibigay na gene sa isang chromosome na may kaugnayan sa iba pang mga gen; gumamit ng tatlong pangunahing pangkat ng mga pamamaraan K.g. - pisikal (pagpapasiya gamit ang mga mapa ng paghihigpit, electron microscopy at ilang mga pagkakaiba-iba ng electrophoresis na distansiya ng intergenic - sa mga nukleotide), henetiko (pagpapasiya ng mga dalas ng mga pagsasama-sama sa pagitan ng mga gen, lalo na, sa pagsusuri ng pamilya, atbp.) at cytogenetic (hybridization in situ<in situ hybridization\u003e, pagkuha ng monosomal cell hybrids<monochromosomal cell hybrid\u003e, paraan ng pagtanggal<pagtanggal ng pagmamapa\u003e atbp.); sa genetics ng tao, tinanggap ang 4 na degree ng pagiging maaasahan ng lokalisasyon ng gen na ito - na kinumpirma (naitatag sa dalawa o higit pang mga independiyenteng mga laboratoryo o sa materyal ng dalawa o higit pang mga independiyenteng mga pagsubok na bagay), paunang (1 laboratoryo o 1 sinuri na pamilya), magkasalungat (pagkakaiba sa pagitan ng data mula sa iba't ibang mga mananaliksik), kaduda-dudang (hindi pinal na data mula sa isang laboratoryo); Nagbibigay ang Appendix 5 ng isang buod (hanggang 1992-93) ng mga istrukturang gen, oncogenes at pseudogenes sa mga genome ng tao at - kabilang ang ilang mga mutasyon - sa mga daga.
(Pinagmulan: "The English-Russian Explanatory Dictionary of Genetic Terms." Arefiev V.A., Lisovenko L.A., Moscow: VNIRO Publishing House, 1995)
Tingnan kung ano ang "pagmamapa ng gene" sa iba pang mga dictionary:
pagmamapa ng gen - Pagtukoy ng posisyon ng isang naibigay na gene sa isang chromosome na may kaugnayan sa iba pang mga gen; gumamit ng tatlong pangunahing pangkat ng mga pamamaraan K.g. pisikal (pagpapasiya gamit ang mga mapa ng paghihigpit, electron microscopy at ilang mga pagkakaiba-iba ng electrophoresis ... ...
Pagmapa ng Gene - pagpapasiya ng posisyon ng isang naibigay na gene sa isang chromosome na may kaugnayan sa iba pang mga genes. Kasama sa pagmamapa ng genetika ang pagpapasiya ng mga distansya ng dalas ng mga pagsasama-sama sa pagitan ng mga gen. Ang pisikal na pagmamapa ay gumagamit ng ilang mga diskarte ... ... Diksyonaryo ng Psychogenetics
pagmamapa [mga gen] gamit ang backcrossing - Pamamaraan ng genetic mapping batay sa pagkuha ng backcross hybrids ng mga nauugnay na form at pagtatasa ng cleavage ng mga variant ng mga alleles, polymorphic sa haba ng mga fragment ng paghihigpit; ang pamamaraang ito ay pinaka-karaniwan sa pagmamapa ng gen sa ... ... Patnubay sa teknikal na tagasalin
Backcross mapping mapping [mga gen] gamit ang backcrossing. Pamamaraan ng genetic mapping batay sa pagkuha ng mga backcross hybrids ng mga kaugnay na form at pagtatasa ng cleavage ng mga allele variant na polymorphic sa haba ng paghihigpit ... ...
Pagma-map ang mga comparative gen sa mga mammal - * cartovanne paranal genes ng mammals * comparative mapping of mammalian genes informative paghahambing ng mga genetic na mapa ng mga tao at alinman sa iba pang mga mammalian species). Dapat silang pareho ay mahusay na mapag-aralan at malayo sa bawat isa ...
Pagma-map - * cartovanne * pagmamapa na nagtataguyod ng mga posisyon ng mga gen o ilang partikular na mga site (tingnan) kasama ang DNA strand (. Mapa) ... Genetics. encyclopedic Diksiyonaryo
Pagma-map sa mga nag-iilaw na hybrids [cells] - * isang mapa ng dapamogay ng inilapat na hybrydў [cell] * nagniningning na hybrid mapping modification ng pamamaraan ng pagmamapa ng gen gamit ang hybridization ng somatic cells. Ang mga cell ng hybrid clone na "rodent H human" na naglalaman lamang ng chromosome 1 ... ... Genetics. encyclopedic Diksiyonaryo
Radiation hybrid mapping gamit ang irradiated hybrids [cells]. Pagbabago ng pamamaraan ng pagmamapa ng gen gamit ang somatic cell hybridization cells ng hybrid clone na "rodent ˟ human" na naglalaman lamang ng 1 chromosome ... ... Molecular biology at genetics. Diksionaryong nagpapaliwanag.
Ang pagtaguyod ng pagkakasunud-sunod ng mga gen at ang kamag-anak na distansya sa pagitan ng mga ito sa pangkat ng linkage ... Malaking Diksyonaryong Medikal
Pagma-map ang genome ng tao
Hindi namin kailangang abalahin ang mga diyos nang walang kabuluhan -
Mayroong loob ng mga biktima upang hulaan ang tungkol sa giyera,
Mga alipin upang manahimik at mga bato upang bumuo!
Osip Mandelstam, "Ang kalikasan ay ang parehong Roma ..."
Ang Genetics ay isang batang agham. Ang ebolusyon ng mga species ay talagang natuklasan lamang sa huling bahagi ng 50s ng ika-19 na siglo. Noong 1866, ang mongheng Austrian na si Gregor Mendel ay naglathala ng mga resulta ng kanyang mga eksperimento sa polinasyon ng mga gisantes. Hanggang sa katapusan ng siglo, walang nagbayad ng pansin sa pagtuklas nito. At si Galton, halimbawa, ay hindi kailanman nalaman ang tungkol sa kanila. Kahit na ang mekanismo ng pagpapabunga - ang pagsanib ng mga nukleo ng lalaki at babae na mga cell ng mikrobyo - ay natuklasan lamang noong 1875. Noong 1888, ang maliit na mga katawan na tinatawag na chromosome ay natagpuan sa mga buto ng mga cell, at noong 1909 ang Mendelian na mga kadahilanan ng mana ay pinangalanan na mga gen. Ang unang artipisyal na pagpapabinhi (sa isang kuneho at pagkatapos ay sa mga unggoy) ay isinasagawa noong 1934; at sa wakas, noong 1953, isang pangunahing pagtuklas ang nagawa - itinatag ang dobleng istraktura ng helical ng DNA. Tulad ng nakikita mo, ang lahat ng ito ay nangyari kamakailan lamang, kaya't ang mga maagang eugenics, sa pangkalahatan, ay hindi gaanong nalalaman ang pamamaraan ng kanilang bapor.
Ang pagmamapa ng genome ng tao ay nasa mga unang yugto pa rin. Ang alam natin ay isang maliit na bahagi ng hindi natin alam. Mayroong tatlong bilyong mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide, na bumubuo mula dalawampu't anim hanggang tatlumpu't walong libong mga gen, na direktang nag-encode ng mga protina. Ngunit kung paano nakikipag-ugnayan ang mga gen at mga protina na ginawa nila ay hindi pa rin naiintindihan.
Gayunpaman, ang papel ng mga gen sa lipunan ng tao ay mabilis na kinikilala. Noong 1998, naalala ni Diana Paul (University of Massachusetts) kung ano ang labing apat na taon na ang nakalilipas na tinawag niya
Ang pananaw na "biologically deterministic", ayon sa kung aling mga gen ang nakakaimpluwensya sa mga pagkakaiba sa katalinuhan at ugali - gamit ang mga terminong ito na parang tinukoy ang kanilang kahulugan. Ngayon, ang kanilang paggamit ay magiging kontrobersyal, dahil ang mga label na ito ay tila tinawag na puntong ito ng pananaw, habang malawak itong tinanggap ng parehong mga siyentista at publiko. ".
Maging ganoon, ang ating kaalaman ay napupunan nang literal araw-araw, at sa malapit na hinaharap maaari naming pag-aralan nang may ganap na kawastuhan genetic load,na ipinataw natin sa mga susunod pang henerasyon.
Mula sa librong Ang pinakabagong libro ng mga katotohanan. Tomo 1 [Astronomiya at astropisika. Heograpiya at iba pang mga agham sa lupa. Biology at Medisina] may akda Mula sa librong The Human Genome: An Encyclopedia Isinulat sa Apat na Sulat may akda Mula sa librong The Human Genome [Encyclopedia Isinulat sa Apat na Sulat] may akda Tarantul Viacheslav Zalmanovich Mula sa librong Ang pinakabagong libro ng mga katotohanan. Tomo 1. Astronomiya at astropisiko. Heograpiya at iba pang mga agham sa lupa. Biology at gamot may akda Kondrashov Anatoly Pavlovich Mula sa librong Decrypted Life [My Genome, My Life] ni Venter Craig Mula sa librong Biological Chemistry may akda Lelevich Vladimir Valerianovich Mula sa aklat ng may akda Mula sa aklat ng may akdaBAHAGI I. istruktura ng tao GENome ANO ANG isang Genome? Ang mga katanungan ay walang hanggan, ang mga sagot ay nakasalalay sa oras. E. Chargaff Sa isang dayalogo sa buhay, hindi ang kanyang tanong ang mahalaga, ngunit ang aming sagot. MI Tsvetaeva Mula sa simula pa lamang ay tutukuyin namin kung ano ang ibig sabihin dito sa salitang "gene". Ang term na mismo
Mula sa aklat ng may akdaPagsusuri ng kabuuang DNA - bagong impormasyon tungkol sa istraktura ng genome ng tao Sa unang yugto ng direktang pag-aaral ng istraktura ng genome ng tao, nang wala pa ang pamamaraan ng genetic engineering, ginamit ang mga tradisyunal na pamamaraan ng physicochemical upang pag-aralan ang DNA. SA
Mula sa aklat ng may akda Mula sa aklat ng may akdaBAHAGI II. TAONG GENome FUNCTION PATAY ANG REYNA - PATAYAN ANG REYNA! Ang alam natin ay limitado, at ang hindi natin alam ay walang hanggan. P. Laplace Agham ay laging mali. Hindi niya malulutas ang isang isyu nang hindi nagtataas ng isang dosenang mga bago. B. Shaw Kaya,
Mula sa aklat ng may akdaPaano kapaki-pakinabang ang isang computer para sa pag-aaral ng genome ng tao? Nang walang mga teknolohiya ng computer bioinformatics (genoinformatics, o, sa isang mas malawak na kahulugan, bioinformatics), ang pagbuo ng genomic na pananaliksik ay halos hindi posible. Mahirap pang isipin kung paano
Mula sa aklat ng may akdaBAHAGI III. ORIGIN AT EBOLUSYON NG HUMAN GENome
Mula sa aklat ng may akdaGaano kaiba ang genome ng tao mula sa chimpanzee genome? Ang isang genome ay isang koleksyon ng mga gen na nilalaman sa isang haploid (solong) hanay ng mga chromosome ng isang naibigay na organismo. Ang genome ay hindi isang katangian ng isang indibidwal, ngunit ng isang species ng mga organismo. Noong Pebrero 2001 sa Amerikano
Mula sa aklat ng may akdaKabanata 11 Pag-unawa sa Genome ng Tao Ano ang sasabihin mo kapag, sa pag-agawan ng iyong huling lakas sa tuktok ng isang bundok na hindi pa nabisita, may bigla kang nakakita ng isang tao na umaakyat sa isang parallel na landas? Sa agham, ang kooperasyon ay palaging mas mabunga,
