Митотический цикл и фазы митоза



Клеточный цикл (или митотический цикл) — согласованная однонаправленная последовательность событий, в ходе которой клетка последовательно проходит его разные периоды без их пропуска или возврата к предыдущим стадиям. Клеточный цикл заканчивается делением исходной клетки на две дочерние клетки.

Различают следующие четыре фазы митоза: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. В профазе хорошо видны центриоли — образования, находящиеся в клеточном центре и играющие роль в делении дочерних хромосом животных. (Напомним, что у высших растений нет центриолей в клеточном центре, который организует деление хромосом). Мы же рассмотрим митоз на примере животной клетки, поскольку присутствие центриоли делает процесс деления хромосом более наглядным. Центриоли делятся и расходятся к разным полюсам клетки. От центриолей протягиваются микротрубочки, образующие нити веретена деления, которое регулирует расхождение хромосом к полюсам делящейся клетки.

В конце профазы ядерная оболочка распадается, ядрышко постепенно исчезает, хромосомы спирализуются и в результате этого укорачиваются и утолщаются, и их уже можно наблюдать в световой микроскоп. Еще лучше они видны на следующей стадии митоза — метафазе.

В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. При этом хорошо видно, что каждая хромосома, состоящая из двух хроматид, имеет перетяжку — центромеру. Хромосомы своими центромерами прикрепляются у нити веретена деления. После деления центромеры каждая хроматида становится самостоятельной дочерней хромосомой.

Затем наступает следующая стадия митоза — анафаза, во время которой дочерние хромосомы (хроматиды одной хромосомы) расходятся к разным полюсам клетки.

Следующая стадия деления клетки — телофаза. Она начинается после того, как дочерние хромосомы, состоящие из одной хроматиды, достигли полюсов клетки. На этой стадии хромосомы вновь деспирализуются и приобретают такой же вид, какой они имели до начала деления клетки в интерфазе (длинные тонкие нити). Вокруг них возникает ядерная оболочка, а в ядре формируется ядрышко, в котором синтезируются рибосомы. В процессе деления цитоплазмы все органоиды (митохондрии, комплекс Гольджи, рибосомы и др.) распределяются между дочерними клетками более или менее равномерно.

Таким образом, в результате митоза из одной клетки получаются две, каждая из которых имеет характерное для данного вида организма число и форму хромосом, а следовательно, постоянное количество ДНК.

Весь процесс митоза занимает в среднем 1-2 ч. Продолжительность его несколько различна для разных видов клеток. Зависит он также от условий внешней среды (температуры, светового режима и других показателей).

Биологическое значение митоза заключается в том, что он обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма. Все соматические клетки образуются в результате митотического деления, что обеспечивает рост организма. В процессе митоза происходит распределение веществ хромосом материнской клетки строго поровну между возникающими из нее двумя дочерними клетками. В результате митоза все клетки организма получают одну и ту же генетическую информацию.

Закономерности нехромосомного наследования .Методы изучения: реципрокные, возвратные и поглощающие скрещивания, метод трансплантации, биохимические методы.

Нехромосо́мное насле́дование — передача в ряду поколений генов, локализованных вне ядра. Для нехромосомного наследования нередко характерны сложные картины расщепления, не согласующиеся с законами Менделя. Часто этот тип наследования также называют цитоплазматическим наследованием, понимая под этим наследование генов, расположенных не только в самой цитоплазме, но и органеллах клетки, имеющих собственную ДНК (пластид, митохондрий), а также инородных генетических элементов (например, вирусов), поэтому его следует отличать от собственно цитоплазматического наследования, при котором наследственные признаки детерминируются не органеллами, а самой цитоплазмой.

Возвратными называют скрещивания, при которых гибрид повторно скрещивают с одной из родительских форм. Реципрокные скрещивания — два эксперимента по скрещиванию, характеризующиеся прямо противоположным сочетанием пола и исследуемого признака. Взаимные (реципрокные), анализирующие и возвратные скрещивания. Тема:Селекция и семеноводство. При гибридологическом анализе и в практической селекции применяют взаимные, анализирующие и возвратные скрещивания. Главная ---> Шпаргалки по генетике сельскохозяйственных животных ---> Реципрокное, возвратное и анализирующее скрещивание, их схемы и значения. Понятие о генотипе и фенотипе.

Реципрокные, возвратные и анализирующие скрещивания. В данных схемах анализирующих скрещиваний мы заранее выписали генотипы анализируемых особейF2. Результаты реципрокных скрещиваний различаются при сцепленном с полом наследовании признаков. Скрещивания потомства F1 с родительскими особями называют возвратными скрещиваниями. Анализирующее скрещивание — скрещивание гибридной особи с особью, гомозиготной по рецессивным аллелям, то есть «анализатором». Смысл анализирующего скрещивания заключается в том, что потомки от анализирующего скрещивания обязательно несутОборудование: таблицы по общей биологии, схемы генетических скрещиваний, иллюстрирующие второй закон Менделя, неполное доминирование, кодоминирование, анализирующее, возвратное и реципрокные скрещивания. Моногибридное, реципрокное, возвратное и анализирующее скрещивания.

Кроссинговер. Факторы, нарушающие структуру популяции по частоте генотипов. Здесь также реципрокные скрещивания дают различный результат, в частности в отношении развития пыльников и пестиков. Анализируя возвратные скрещивания между FI и обоими родителями, Элькерс смог показатьреципрокные скрещивания — reciprocal crossing реципрокные скрещивания. Два скрещивания, в одном из которых одна из скрещиваемых особей является женским родителем, другая мужским, а во втором скрещивании наоборот. .

Анализирующее скрещивание — скрещивание гибридной особи с Существует прямое, возвратное и реципрокное анализирующее скрещивание. В практической селекции применяют различные типы скрещиваний, выбор Взаимные (реципрокные), анализирующие и возвратные скрещивания Классификация типов скрещивания и методов разведения скрещивания · Взаимные (реципрокные), анализирующие и возвратные скрещивания В Г. а. используют также реципрокные, возвратные и анализирующее скрещивания. Для организмов с чередованием гаплоидной и диплоидной фаз в Возвратные и анализирующие скрещивания. 24. . . Реципрокные гибриды лошади и осла: мул – гибрид кобылы и осла (сле- ва) и лошак Типы скрещиваний (анализирующие, аутбридинг, близкородственные, реципрокные, возвратные).

Законы Менделя, их статистический характер. Анализирующее скрещивание, анализ типов и анализ соотношения Методы изучения: реципрокные, возвратные и поглощающие скрещивания, Реципрокные, возвратные и анализирующие скрещивания. и характер расщепления у тетраплоидных форм при моно- и дигибридном скрещивании . Анализирующее скрещивание. Методы изучения: реципрокные, возвратные и Системы скрещиваний в селекции растений и животных. Линейная Анализирующее скрещивание, анализ типов и соотношения гамет у Методы изучения: реципрокные, возвратные и поглощающие скрещивания, Гибридизация растений осуществляется путем скрещивания. В практической селекции .

 

 

Причины возникновения наследственных и врожденных заболеваний. Генетическая опасность радиации и химических веществ. Генотоксикология. Использование биохимических методов для выявления гетерозиготных носителей и диагностики наследственных заболеваний. Перспективы лечения наследственных заболеваний. Задачи медико-генетических консультаций.

Необходимо различать понятия врожденные и наследственные заболевания. Иногда они совпадают, если наследственное заболевание бывает врожденным, однако в ряде случаев такого совпадения нет. Термин врожденное заболевание говорит лишь о времени проявления заболевания, а не о его причинах, которые могут быть как наследственными, так и нет. Например пороки развития лицевого черепа (расщелины губы и неба), скелета рук (поли-, синдактилия), некоторые пороки сердца и внутренних органов, могут возникать как в случае мутации генов, так и в результате влияния вредных факторов среды в критические периоды развития органов. К таким факторам относятся гипоксия плода, авитаминозы, вирусные или паразитарные заболевания матери на ранних стадиях беременности (краснуха, токсоплазмоз). Такие копии наследственных пороков называют фенокопиями, а они не наследуются.

Основной причиной возникновения наследственных заболеваний является наследование, сцепленное с полом. Признаки, расщепление по которым при скрещивании связанно с полом, называют сцепленным с полом. Эти признаки обуславливаются генами, локализованными в половых хромосомах. Установленно, что наследование их зависит в основном от Х-хромосомы. Y-хромосома имеет небольшие размеры, состоит преимущественно из гетерохроматина и является генетически инертной,за исключением, некоторых генов, контролирующих воспроизводительную функцию и признаки пола. У самцов млекопитающих гены, локализованные в Х-хромосоме, не имеют доминантных или рецессивных аллелей на Y-хромосоме. Особей женского пола, гетерозиготных по любому из сцепленных признаков, называют носителями соответствующего рецессивного гена. Они фенотипически нормальны, но половина их гамет несет рецессивный ген. Несмотря на наличие у отца нормального гена, сыновья матерей носительниц с вероятностью 50% будут страдать данной болезнью.

 

Развитие ядерной физики привело к тому, что хотя пока и очень медленно, но неуклонно, фон радиации на Земле начинает меняться в сторону повышения, то же связано с развитием химии. Все живое на Земле, в том числе и человек, начинает испытывать влияние этих мощных факторов.

Пока повышение радиации и мутагенных химических веществ происходит на уровне малых доз, мы не замечаем их эффекта. Внешне кажется, что на нашей планете все спокойно и для науки нет тревог ни о настоящей, ни о будущей жизни на Земле. Однако это не так, а поэтому проблемы радиации и химии вырастают как одна из главнейших забот науки о будущем человечества.

Поражения наследственных структур могут возникнуть в клетке при прохождении внутри нее одной заряженной частицы, в том числе и вторичного электрона, вырванного под влиянием гамма или рентгеновских лучей. Это показывает, что при поражении наследственности в действии излучений нет порога. Таким образом, любая малая доза в состоянии поражать наследственность организмов. Установлена прямолинейная зависимость числа мутаций от дозы излучения. Доказано, что, если проведено хроническое облучение малыми дозами или прерывистое (фракционированное), количество мутаций в общем суммируется в прямой зависимости от общей дозы облучения. Все это ставит размер поражения наследственности в прямую зависимость от уровня повышения радиации на Земле. В принципе то же относится и к действию химических мутагенов.

Эффект повышенного фона радиации и химических мутагенов имеет особый характер для наследственности человека в сравнении с его действием на другие виды организмов. Для вирусов, бактерий, различных микроорганизмов, для многочисленных видов насекомых, животных, растений такое повышение фона радиации не имеет столь губительного влияния. Для всех этих видов возникает явление генетического приспособления (адаптации) в ответ на повышение фона мутагенов. Мутагены вызывают большое количество мутаций, которые в массе своей оказываются вредными, однако большая смертность не страшна для видов с большими количествами особей. Такие виды через отбор нужных мутаций начинают эволюционировать в формы, генетически устойчивые против действия радиации. Уже известно несколько случаев такой эволюции. У бактерий при действии радиации получаются радиоустойчивые формы. То же установлено для одноклеточных зеленых водорослей, для высших растений и некоторых животных. Один из самых ярких примеров — это обнаружение процветающих бактерий в воде, окружающей реактор «Омега Вест» в Лос-Аламосе, т. е. в среде, получающей за 8 ч ;hi>10 млн. р. Смертельная доза для человека составляет 600 р, для мыши — 900, для дрозофилы — 20 000. Многие виды бактерий выдерживают облучение в сотни тысяч рентген, но дозы в 2—3 млн. р вызывают полную гибель бактерий. Случай с водой реактора «Омега Вест» показывает, что возможно появление новых форм бактерий с гигантской радиоустойчивостью.

     Характерные изменения биохимических показателей, выявляемые при той или иной наследственной патологии, служат постоянным, а иногда и единственным признаком заболевания. Кроме того, отклонения в биохимических параметрах, как правило, предшествуют возникновению клинических симптомов, и существенно не зависят от клинико-генетического полиморфизма, обусловливающего вариабельность заболевания по степени тяжести и времени начала манифестации. Таким образом, биохимические параметры можно считать наиболее информативным описанием фенотипа. Подтверждением этого являются биохимические показатели гетерозигот, значения которых часто занимают промежуточное положение между значениями у нормальных и патологических гомозигот: например, гетерозиготные носители рецессивного аллеля фенилкетонурии симптомов заболевания не имеют, но реагируют на введение фенилаланина более сильным повышением концентрации этой аминокислоты в плазме, чем нормальные гомозиготы. К тому же не для всех наследственных заболеваний обнаружен молекулярно-генетичсский дефект или имеются возможности для его выявления. В связи с этим, биохимические методы играют важнейшую роль в диагностике наследственных заболеваний, позволяя подтверждать диагноз в случае атипичной клинической картины, проводить доклиническую диагностику и начинать лечение на ранних стадиях заболевания, выявлять гетерозиготных носителей, дифференцировать генетически различные формы болезни со сходной клинической картиной. Результаты диагностики гетерозиготного посительства биохимическими методами могут быть использованы в практике медико-генетического консультирования при расчетах риска рождения ребенка с наследственным заболеванием на основе вероятностных подходов.

Лечение некоторых генных болезней стало возможным благодаря достижениям генной инженерии. На основе высоких генноинженерных технологий получены гормон инсулин для лечения сахарного диабета и гормон роста (соматотропин) для лечения наследственных форм низкорослости. Правда, интенсивные поиски эффективных методов лечения хромосомных синдромов, например, синдрома Дауна большим успехом пока не увенчались. Лекарственные средства, применяемые в качестве стимуляторов мозговых функций, способствуют улучшению мозгового кровообращения и общего развития ребенка, но не в состоянии устранить интеллектуальный дефект. Это обусловлено множественностью поражения как самого мозга, так и других органов и систем при такой тяжелой хромосомной патологии, как синдром Дауна. В связи с этим приоритетное значение на современном этапе имеет ранняя дородовая диагностика синдрома Дауна и решение вопроса о прерывании беременности с согласия женщины.

Наиболее действенный и перспективный способ лечения наследственных болезней, обусловленных мутацией одного гена, –– генная терапия. Она предусматривает радикальное устранение генетического дефекта. Цель может быть достигнута благодаря современным генноинженерным технологиям. Возможны два пути их реализации. Первый путь –– перенос полноценно работающего гена (его комплементарной ДНК) в соматические клетки пациента с генным дефектом.

Медико-генетическое консультирование - один из видов специализированной медицинской помощи населению, направленной главным образом на предупреждение появления в семье больных с наследственной патологией. Основные задачи медико-генетического консультирования:

Установление точного диагноза наследственного заболевания

Определение типа наследования заболевания в данной семье;

Расчет риска повторения болезни в семье;

Определение наиболее эффективного способа профилактики;

Объяснение обратившимся смысла собранной и проанализированной информации, медико - генетического прогноза и методов профилактики.

Билет №5

1. Генетическая роль митоза и мейоза, Кариотип. Парность хромосом в соматических клетках. Гомологичные хромосомы. Специфич­ность морфологии и числа хромосом.Роль митоза состоит в одинаковом распределении между дочерними клетками генетического материала для обеспечения преемственности в ряду поколений. Роль мейоза состоит в поддержании генетического разнообразия путем создания новых комбинаций генов. В отличии от митоза, мейоз заканчивается образованием гаплоидных гамет, что необходимо для полового размножения. 

Кариотип – хромосомный комплекс вида со всеми его особенностями: число и размерами хромосом, их морфологией, наличием видимых под световым микроскопом деталей строения, перетяжек, спутников, соотношением длин плеч, чередование эу- и гетерохроматина. Важнейшим признаком кариотипа служит наличие пар гомологичных хромосом. Оба гомолога в паре имеют одинаково генетическое содержание, размер, положение центромер, рисунок хромомеров. Пары гомологов индивидуальны по этим особенностям и отличаются от хромосом любой другой пары. Хромосомы из разных пар называют негомологичными. При описании кариотипа сначала указ-ют общее число хр-м и набор полов.хр-м, затем отмечают какая хр-а лишняя или какой не хватает. Указ-ся номер хр-ы и обозн-ся плечо, в к-ом произошли изменения и указ-т сегмент. Правила хромосом 1. Постоянство числа хромосом. Соматические клетки организма каждого вида имеют строго определенное число хромосом (у человека - 46, у кошки - 38, у мушки дрозофилы - 8, у собаки - 78. у курицы - 78). 2. Парность хромосом. Каждая хромосома в соматических клетках с диплоидным набором имеет такую же гомологичную (одинаковую) хромосому, идентичную по размерам, форме, но неодинаковую по происхождению: одну - от отца, другую - от матери. 3. Правило индивидуальности хромосом. Каждая пара хромосом отличается от другой пары размерами, формой, чередованием светлых и темных полос. 4. Правило непрерывности. Перед делением клетки ДНК удваивается и в результате получается 2 сестринские хроматиды. После деления в дочерние клетки попадает по одной хроматиде, таким о6разом, хромосомы непепрывны: от хромосомы образуется хромосома. Все хромосомы подразделяются на аутосомы и половые хромосомы. Половые - это 23тья пара хромосом, определяющая формирование мужского и женского организма. Аутосомы - все хромосомы в клетках, за исключением половых хромосом, их 22 пары. В соматических клетках присутствует двойной - диплоидный набор хромосом, в половых - гаплоидный (одинарный). Хр-ы распол-ся в порядке уменьш-я их длины. Все хр-ы разделены на 7 гр., к-ые были обозн-ы буквами англ. алф-та от А до G. Все пары хр-м нумеруют арабск. цифрами. Различают четыре типа строения хромосом: • телоцентрические (палочковидные хромосомы с центромерой, расположенной на проксимальном конце); • акроцентрические (палочковидные хромосомы с очень коротким, почти незаметным вторым плечом); • субметацентрические (с плечами неравной длины, напоминающие по форме букву L); • метацентрические (V-образные хромосомы, обладающие плечами равной длины). Тип хромосом является постоянным для каждой гомологичной хромосомы и может быть постоянным у всех представителей одного вида или рода.

2. Материнский эффект цитоплазмы. Пластидная и митохондриальная наследственность. Взаимодействие ядерных и внеядерных генов. Цитоплазматическая мужская стерильность у растений. МАТЕРИНСКИЙ ЭФФЕКТ . Влияние матери на потомков, обусловленное плазматическим наследованием, развитием эмбриона в утробный период и выращиванием потомков в подсосный период. Различают генетический и модификационный материнский эффект. Генетический не отличается от эффекта истинной плазматической наследственности, а модификационный связан с эмбриональным периодом и выращиванием потомства во время молочного периода.

Гены с материнским эффектом активны в организме самки. Продукты этих генов депонируются в яйце и определяют пространственные оси эмбриона, продольную (задне/переднюю) и дорсально/вентральную оси. В качестве примера на схеме приведена мРНК (mRNA), кодируемая геном bicoid. Эта мРНК локализована на переднем полюсе яйца и с началом эмбриогенеза транслирует белок, который диффундирует от места синтеза, формируя градиент. Продукты других генов с материнским эффектом также распределяются специфическим образом. Обычно это ДНК-связывающие белки, которые в качестве факторов транскрипции стимулируют или блокируют экспрессию других генов.

Пластидное наследование. Наследственность пластидная * plastid inheritance - - одна из форм наследственности цитоплазматической , при которой происходит наследование пластидных признаков (напр., пестролистность, описанная К.Корренсом у ночной красавицы Mirabilis jalapa). Н. п. не подчиняется законам Менделя, т. к. в зависимости от условий оплодотворения признак наследуется от обоих родителей или только от матери. Локализованная в пластидах часть генетического материала обозначается как пластом.

Наследование через митохондрии. Эта наследственность связана с ДНК митохондрий. Митохондрии эукариотических клеток способны к размножению, причем у высших организмов признаки, обусловленные митохондриальной наследственностью, передаются только по женской линии. Это объясняется тем, что при оплодотворении цитоплазма сперматозоида не проникает в яйцеклетку, а следовательно, не проникают и мужские митохондрии.

Мужская стерильность генетически может обуславливаться генами стерильности ядра и взаимодействием ядерных генов и плазмогенов. В соответствии с этим различают два вида мужской стерильности: ядерную, или генную, и цитоплазматическую. Ядерная стерильность вызывается мутациями хромосомных генов ms. В связи с тем, что гены стерильности рецессивные, а гены фертильности доминантные, при этом типе наследования стерильности от скрещивания стерильности растений с фертильными все растения F1 бывают фертильными (msms х MsMs Msms) , а в F2 происходит расщепление на фертильные и стерильные формы в отношении 3:1 в последующих поколениях число стерильных растений от такого скрещивания непрерывно уменьшается. В настоящее время разрабатываются приемы использования генной стерильности для получения гетерозисных гибридов хлопчатника, подсолнечника и некоторых других культур.
В образце дикой однолетней свеклы обнаружена полная мужская стерильность, обусловленная одним рецессивным геном ms. Методом насыщающих скрещиваний этот ген перенесен в сахарную свеклу. У этой культуры он действует независимо от генов X и Z, восстанавливающих фертильность пыльцы у форм с S- цитоплазмой.

 

Проект Человеческий Геном (англ. TheHumanGenomeProject, HGP) — международный научно-исследовательский проект, главной целью которого было определить последовательностьнуклеотидов, которые составляют ДНК, и идентифицировать 20—25 тыс. генов в человеческом геноме[1]. Этот проект называют крупнейшим международным сотрудничеством, когда-либо проводившимся в биологии[2]; он стал основой для международного проекта Genome Project-write[3].

Проект начался в 1990 году, под руководством Джеймса Уотсона под эгидой Национальной организации здравоохранения США. В 2000 году был выпущен рабочий черновик структуры генома, полный геном — в 2003 году, однако и сегодня дополнительный анализ некоторых участков ещё не закончен. Частной компанией «Celera Genomics (англ.)» был запущен аналогичный параллельный проект, завершённый несколько ранее международного. Основной объём секвенирования был выполнен в университетах и исследовательских центрах США, Канады и Великобритании. Кроме очевидной фундаментальной значимости, определение структуры человеческих генов является важным шагом для разработки новых медикаментов и развития других аспектов здравоохранения.

Хотя целью проекта по расшифровке генома человека является понимание строения генома человеческого вида, проект также фокусировался и на нескольких других организмах, среди которых бактерии, в частности, Escherichia coli, насекомые, такие как мушка дрозофила, и млекопитающие, например, мышь.

Изначально планировалось определение последовательности более трёх миллиардов нуклеотидов, содержащихся вгаплоидном человеческом геноме. Затем несколько групп объявили о попытке расширить задачу до секвенирования диплоидного генома человека, среди них международный проект HapMap (англ.), «Applied Biosystems», «Perlegen», «Illumina», «JCVI», «Personal Genome Project» и «Roche-454».

Геном любого отдельно взятого организма (исключая однояйцевых близнецов и клонированных животных) уникален, поэтому определение последовательности человеческого генома в принципе должно включать в себя и секвенирование многочисленных вариаций каждого гена. Однако, в задачи проекта «Геном человека» не входило определение последовательности всей ДНК, находящейся в человеческих клетках; а некоторые гетерохроматиновые области (в общей сложности около 8 %) остаются несеквенированными до сих пор.

Билет 6

1)Эухроматин, активный хроматин — участки хроматина, сохраняющие деспирализованное состояние элементарных дезоксирибонуклеопротеидных нитей (ДНП) в покоящемся ядре, т. е. в интерфазе (в отличие от других участков, сохраняющих спирализованное состояние — гетерохроматина).

Гетерохромати́н — участки хроматина, находящиеся в течение клеточного цикла в конденсированном (компактном) состоянии. Особенностью гетерохроматиновой ДНК является крайне низкая транскрибируемость.

2)Отбор — второй основной метод в селекции; под ним понимают выборочное сохранение и размножение особей с ценными для человека свойствами. Поскольку он осуществляется человеком, очевидно, что это искусственный отбор. Cамо по себе, создание генетически гетерогенных популяций растений и животных, дает небольшой эффект для сельского хозяйства. Лишь отбор — селективное, преимущественное использование и размножение ценных для человека организмов позволяет создавать новые высокопродуктивные сорта и породы. В системе отбора различают индивидуальный и массовый отбор. Массовый отбор — отбор организмов по фенотипу (внешним признакам) без проверки генотипа. Важнейшим критерием является проявление признака в данном поколении. Преимуществом данного вида отбора являются его быстрота и массовость.
Индивидуальный отбор осуществляется по генотипу, в этом случае оценивается потомство конкретного организма в ряду поколений. Он гораздо более эффективен, чем массовый отбор, хотя и требует большего времени. Индивидуальный отбор осуществляют двумя способами.


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 317; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ