Презентация на тему: Генетический анализ. Лекция 1

Генетический анализ. Лекция 1.
Структура курса
Рекомендуемая литература
Рекомендуемая литература
Александр Сергеевич Серебровский (1892 – 1948)
Грегор Иоганн Мендель (1822 – 1884)
Предмет и методы
Определение 1
Определение 2
Содержание
Содержание
Основные генетические термины
Основные генетические термины
Взаимоотношение генотипа и фенотипа
Одинаковый фенотип при разных генотипах
Роль внешней среды в реализации генотипа
Роль генетического фона в реализации генотипа
Единицы генетического анализа
1. Геном
Что приводит к изменению генома?
Происхождение генома пшениц
Плазмон
2. Группы сцепления
Генетические карты томата
2. Группы сцепления
3. Ген
3. Ген
Общая структура гена прокариот
Сайт
Дискретные единицы генотипа
Генотип как система
Задача генетического анализа
Уровни генетического анализа
Популяционный уровень
Организменный уровень
Клеточный уровень
Молекулярный уровень
Генетический анализ. Лекция 1.
Объекты генетического анализа
Методы генетического анализа
Методы генетического анализа
Методы генетического анализа
Методы генетического анализа
Методы генетического анализа
Методы генетического анализа
Методы генетического анализа
Методы генетического анализа
Методы генетического анализа
Генетический синтез
1/49
Средняя оценка: 4.4/5 (всего оценок: 15)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (7006 Кб)
1

Первый слайд презентации: Генетический анализ. Лекция 1

Предмет, методы, единицы, уровни и задачи генетического анализа.

Изображение слайда
2

Слайд 2: Структура курса

Лекции Практикум на дрозофиле (экспериментальная задача) Контрольные работы (зачетные) Самостоятельные работы Домашние задания Допускной зачет к экзамену по экспериментальной задаче и контрольным работам Экзамен

Изображение слайда
3

Слайд 3: Рекомендуемая литература

Изображение слайда
4

Слайд 4: Рекомендуемая литература

Изображение слайда
5

Слайд 5: Александр Сергеевич Серебровский (1892 – 1948)

Изображение слайда
6

Слайд 6: Грегор Иоганн Мендель (1822 – 1884)

Изображение слайда
7

Слайд 7: Предмет и методы

Генетика получила свое название от греческого слова «генезис», что означает происхождение. Это название было предложено У.Бэтсоном в 1906 году на одном из первых генетических конгрессов. Предметом генетики являются два неразрывных свойства всего живого - это наследственность и изменчивость. Метод генетики - основной, специфический для этой науки - гибридологический метод, в настоящее время трансформированный в более широкий метод генетического анализа.

Изображение слайда
8

Слайд 8: Определение 1

По А.С.Серебровскому генетический анализ - это система опытов, наблюдений и вычислений, имеющих целью разложение свойств (признаков) организма на отдельные наследственные элементы, «отдельные признаки», и изучение свойств соответствующих им генов. В современной генетике понятие «отдельных признаков» соответствует концепции элементарных признаков.

Изображение слайда
9

Слайд 9: Определение 2

В биологическом энциклопедическом словаре генетический анализ определяется как совокупность методов исследования наследственных свойств организма (его генотипа). Поскольку анализ элементов генотипа (групп сцепления, генов и внутригенных структур) осуществляется, как правило, опосредованно, через признаки, генетический анализ является по существу анализом признаков, контролируемых теми или иными элементами генотипа.

Изображение слайда
10

Слайд 10: Содержание

Генетический анализ представляет собой основное содержание генетики, качественный и количественный анализ наследственности, наследования и наследственной изменчивости, анализ структуры и функции материальных основ генетической информации.

Изображение слайда
11

Слайд 11: Содержание

Анализ - это разложение генетических систем на многих уровнях, это ключ к пониманию целостности биологических систем и необходимый этап перехода к генетическому синтезу, то есть созданию биологических систем с заданными наследственными параметрами.

Изображение слайда
12

Слайд 12: Основные генетические термины

Фенотип и генотип. Эти термины предложены в 1909 году Вильгельмом Людвигом Иогансоном. Под фенотипом в широком смысле этого термина понимают совокупность внешних и внутренних признаков организма, изучаемой биологической системы. В узком смысле этот термин обозначает совокупность признаков, анализ которых проводится в конкретном исследовании.

Изображение слайда
13

Слайд 13: Основные генетические термины

Под генотипом в широком смысле понимают совокупность наследственных задатков, или генов, характеризующих изучаемую биологическую систему. Однако, генотип - это не просто набор генов в их конкретных аллельных состояниях, а система генов, то есть набор генов, характеризующихся определенными связями как структурными, так и функциональными. В узком смысле термин генотип используют для обозначения системы генов, контролирующих изучаемые признаки.

Изображение слайда
14

Слайд 14: Взаимоотношение генотипа и фенотипа

Реализация генотипа в фенотип осуществляется под влиянием среды - как внешней, так и внутренней. Генотип + условия внешней среды условия внутренней среды фенотип

Изображение слайда
15

Слайд 15: Одинаковый фенотип при разных генотипах

Изображение слайда
16

Слайд 16: Роль внешней среды в реализации генотипа

Для каждой части тела гималайского кролика есть свой температурный порог: повышение указанной температуры приводит к белой окраске шерсти, понижение – к черной.

Изображение слайда
17

Слайд 17: Роль генетического фона в реализации генотипа

Изображение слайда
18

Слайд 18: Единицы генетического анализа

Генетический анализ, являясь основным методом точной науки генетики, не только активно использует математический аппарат, но и оперирует дискретными единицами наследственности. При разложении генотипа на отдельные его составляющие такими единицами в генетике и генетическом анализе являются:

Изображение слайда
19

Слайд 19: 1. Геном

Геном – это система генов, характерная для гаплоидного набора хромосом определенного вида (систематической группы), полиплоидного ряда в пределах вида или группы родственных видов. Это понятие ввел в 1920 году Винклер (к нему не относится цитоплазма). Геном каждого вида создается путем естественного отбора в процессе эволюции на основе гибридизации, полиплоидии, хромосомных перестроек. Геном дискретен в ряду поколений и является единицей рекомбинации на уровне популяций.

Изображение слайда
20

Слайд 20: Что приводит к изменению генома?

Геномные мутации – это изменение числа хромосом кратно или некратно гаплоидному набору. Они могут приводить к появлению автополиплоидов, аллополиплоидов или гетероплоидов. У нормального диплоидного организма имеется два генома.

Изображение слайда
21

Слайд 21: Происхождение генома пшениц

Род Triticum включает в себя диплоидные, тетраплоидные и гексаплоидные виды с базовым числом хромосом, кратным 7 ( n = 7). Хлебная (мягкая) пшеница Triticum aestivum L. (2п = 42) является естественным аллополиплоидом с геномной формулой BBAADD в образовании которого принимали участие диплоидные виды Triticum и Aegilops. Triticum urartu Thum. является донором генома А, геном D ведет свое происхождение от Aegilops tauschii Coss., наиболее вероятным донором генома В является Ае gilops speltoides Tausch.

Изображение слайда
22

Слайд 22: Плазмон

Плазмон – это совокупность наследственных задатков, находящихся в цитоплазме. Они могут быть связаны с ДНК митохондрий, хлоропластов, плазмидами, паразитами и симбионтами. Все эти цитоплазматические факторы характеризуются наличием нуклеиновых кислот. Примером может служить F -фактор, половой фактор бактерий. Вирусы можно отнести и к паразитам, и к симбионтам (  -вирус у дрозофилы). Тли - Wolbachia.

Изображение слайда
23

Слайд 23: 2. Группы сцепления

Группы сцепления - это дискретные единицы, из которых состоит геном. Под этим термином понимают совокупность генов, характеризующих пару гомологичных хромосом для диплоидных организмов, и каждую хромосому для гаплоидного организма. То есть группа сцепления - материально дискретная единица. Группы сцепления представляют собой единицы, способные к перекомбинации в мейозе, а процесс перекомбинации является одним из наиболее важных процессов в генетике. Именно благодаря перекомбинации групп сцепления осуществляется процесс расщепления и независимого комбинирования генов, расположенных в разных группах сцепления по известной формуле дигибридного скрещивания 9:3:3:1.

Изображение слайда
24

Слайд 24: Генетические карты томата

Изображение слайда
25

Слайд 25: 2. Группы сцепления

Число групп сцепления для разных видов может быть разным, но в пределах каждого вида - это достаточно постоянная величина. Само по себе число групп сцепления не является решающим, например, в определении эволюционной продвинутости вида, а важно содержание и относительная ценность каждой группы сцепления. Например, у человекообразных обезьян и картофеля число хромосом одинаково (48), а у человек их меньше (46). Что касается ценности каждой группы сцепления, пока можно упомянуть так называемые В-хромосомы, число которых может варьировать в пределах одного вида.

Изображение слайда
26

Слайд 26: 3. Ген

Под геном понимают участок ДНК (РНК), выполняющий конкретную целостную биохимическую функцию. Гены расположены в хромосомах, то есть в конкретных группах сцепления. ДНК в хромосомах химически непрерывна, поэтому с этой точки зрения говорить о гене, как о целостной структуре трудно, имея в виду структуру ДНК. Однако, в процессе функционирования генетической информации ген, как участок ДНК, выступает функционально целостной единицей. Именно это позволило Менделю сформулировать понятие «наследственный фактор» и провести экстраполяцию от гена к признаку. Каждый ген может находиться в разных состояниях, которые называются аллелями, то есть можно ввести определение аллели как одного из многих возможных состояний конкретного гена.

Изображение слайда
27

Слайд 27: 3. Ген

Ген является материально протяженной структурой, определяющую роль в которой играет последовательность азотистых оснований, то есть сам ген структурно (материально) дискретен, будучи единым функционально. Различные участки генов имеют разную ценность, например, в определении функциональных свойств белков-ферментов, синтез которых они контролируют.

Изображение слайда
28

Слайд 28: Общая структура гена прокариот

Изображение слайда
29

Слайд 29: Сайт

В связи с материальной дискретностью генов, существованием явления аллелизма и неравноценностью разных его участков, в генетике появилось понятие сайт. Этим термином обозначают участок гена, влияющий на функциональное состояние гена. Сайт - это также и место расположения на рекомбинационной карте гена пары нуклеотидов в двуцепочечной молекуле ДНК или одного нуклеотида при одной нити ДНК или РНК, которые подвергаются мутации. Собственно, взаимоотношение аллелей между собой, точнее их продуктов, например, в виде межаллельной комплементации, или взаимоотношение разных аллелей одного гена с аллелями других генов (например, межгенная супрессия), взаимоотношение сайтов в пределах одной аллели возможно только в случае признания материальной дискретности гена и наличия в пределах его сайтов. На это указывают и исследования частоты мутирования конкретных генов и аллелей. Ген является единицей функции, а сайт или пара нуклеотидов являются единицами мутации и рекомбинации.

Изображение слайда
30

Слайд 30: Дискретные единицы генотипа

Единицы генотипа: геном, группа сцепления и ген - представляют собой сложную систему, отражающую дискретность генотипа.

Изображение слайда
31

Слайд 31: Генотип как система

Генотип представляет собой динамическую, а не статическую систему. В пользу этого говорит наличие репликации и экстра репликации ДНК (то есть меняется число генов), и наличие регуляции действия генов, например, в онтогенезе. При этом не меняются геном, группы сцепления и гены, однако изменяется активность генов. Таким образом, в задачу генетического анализа входит и анализ динамики генотипа как динамической системы.

Изображение слайда
32

Слайд 32: Задача генетического анализа

Основная задача : разложение генотипа на элементы с целью познания структуры, функции и динамики генотипа как системы через понимание структуры, функции и динамики составляющих его компонентов - генома, групп сцепления и генов.

Изображение слайда
33

Слайд 33: Уровни генетического анализа

В зависимости от конкретных задач и объекта генетический анализ проводится на разных уровнях: популяционном организменном клеточном молекулярном

Изображение слайда
34

Слайд 34: Популяционный уровень

Основной задачей генетического анализа на популяционном уровне является анализ генофонда популяций посредством оценки частоты аллелей разных генов, частоты гомо- и гетерозигот. Данные исследования имеют прямой выход в теорию эволюции, поскольку проводят анализ динамики генетической структуры популяций во времени и пространстве.

Изображение слайда
35

Слайд 35: Организменный уровень

Организменный уровень основан на экстраполяции ген - признак, то есть фиксируется причина и следствие, но, как правило, опускается связь между ними. Этот уровень является основным уровнем генетического анализа.

Изображение слайда
36

Слайд 36: Клеточный уровень

Данный подход используется в случае проявления признака на уровне клетки: у одноклеточных организмов или гамет. Так, микробы имеют целый ряд преимуществ по сравнению с многоклеточными организмами, а анализ на гаметическом уровне позволил разработать тетрадный метод у грибов и водорослей, а также анализировать тетрады спор у растений.

Изображение слайда
37

Слайд 37: Молекулярный уровень

Молекулярный уровень позволяет анализировать связи между геном и признаком, структуру гена, структуру продуктов гена. Биохимия предоставляет разнообразные методы, но не идеи. Развитие генетического анализа на молекулярном уровне началось с открытия структуры ДНК и формулировки центральной догмы молекулярной биологии: ДНК  РНК  белок, которая, как теперь известно, имеет исключения в виде обратной транскрипции и белковой наследственности.

Изображение слайда
38

Слайд 38

Для современного этапа генетического анализа характерно в общем комплексное исследование генотипа сразу на многих уровнях, ибо понятно, что анализ на более высоких уровнях более плодотворен на основе знаний, полученных при анализе генотипа на более низких и более детальных уровнях.

Изображение слайда
39

Слайд 39: Объекты генетического анализа

Объектами могут выступать любые организмы. Особое значение имеют модельные объекты, то есть такие, которые характеризуются всеобщностью процессов и явлений, которые могут быть перенесены на любые другие объекты. К модельным объектам относятся: дрожжи, нейроспора, мышь, кишечная палочка, дрозофила, кукуруза, арабидопсис и т.д. К ним предъявляется целый ряд требований: 1.высокая плодовитость. 2. короткий жизненный цикл, 3. простота содержания в лаборатории, 4. богатые генетические коллекции 5. небольшие материальные затраты. Широкое использование модельных объектов одновременно подразумевает и хорошее знание их биологии, поскольку очень часто особенности жизненных циклов вносят специфические поправки в проявление тех или иных закономерностей. Примером может служить модификация расщепления в дигибридном скрещивании 9:3:3:1 на диплоидном уровне в отношении 1:1:4 на гаплоидном уровне.

Изображение слайда
40

Слайд 40: Методы генетического анализа

1. Селекционный метод (основан на отборе). Проведение генетического анализа невозможно без наличия изменчивости. Ее нужно или обнаружить, или индуцировать. В качестве источника изменчивости используют близкородственные скрещивания у животных или самоопыление у растений с последующим созданием константных различающихся форм. Искусственное создание изменчивости связано с использованием мутагенов, отбором на провокационном фоне и селективных средах. Применяется многократный отбор в случае сложных признаков, как, например, количественных или поведенческих.

Изображение слайда
41

Слайд 41: Методы генетического анализа

2. Гибридологический метод - основной метод генетического анализа после селекционного. Система обозначений в скрещиваниях ( P 1, P 2, F 1, F 2, Fb и т.д.), система скрещиваний - анализирующее, возвратные, циклические, насыщающие и др. Тетрадный анализ и генеалогический метод, соматическая гибридизация и гибридизация in situ - частные случаи гибридологического метода. Отдельно от других методов генетического анализа гибридологический метод носит формальный характер. Гибридологический метод позволяет решить конкретные задачи : установление гена; установление группы сцепления; установление локуса в пределах группы сцепления; анализ типа взаимодействия генов; анализ тонкой структуры гена; плейотропия и т.д.

Изображение слайда
42

Слайд 42: Методы генетического анализа

3. Цитогенетический метод - гибридологический + цитологический. В основе цитогенетического метода лежит наличие связи между факторами и конкретными структурами в клетке - хромосомами. Изучение такой связи привело к формулированию хромосомной теории наследственности. С помощью цитогенетического метода можно показать колинеарность генетических и цитологических карт, доказать существование кроссинговера, показать хромосомный механизм определения пола. Маркерами хромосом в цитогенетическом анализе часто выступают хромосомные перестройки. Геномный анализ - разновидность цитогенетического метода. Разработан Кихара на растениях. Этот анализ позволяет установить гомологию геномов сравниваемых видов, проследить эволюцию геномов, эволюционную связь сравниваемых видов.

Изображение слайда
43

Слайд 43: Методы генетического анализа

4. Популяционный метод - позволяет определить характер наследования признаков без специальных скрещиваний, проводить количественную оценку разных генотипов, анализировать динамику популяции под действием отбора, мутаций, дрейфа генов и т.д. Метод очень важен для селекционной работы.

Изображение слайда
44

Слайд 44: Методы генетического анализа

5. Онтогенетический метод - анализ действия генов в онтогенезе, механизмы дифференцировки, регуляция активности генов.

Изображение слайда
45

Слайд 45: Методы генетического анализа

6. Математический метод - очень плодотворен в связи с гибридологическим и популяционным методами. Именно он дал в руки генетиков наследственный фактор. Огромное значение в разработке данного метода сыграла теория вероятности, поскольку генетические закономерности носят статистический характер.

Изображение слайда
46

Слайд 46: Методы генетического анализа

7. Биохимический метод - изоферментные спектры. Изучение структуры и функции продктов генов, их взаимодействия. Белковый электрофорез позволяет определять частоты генотипов и аллелей. Совместно с популяционным дает характеристику генофонда популяций.

Изображение слайда
47

Слайд 47: Методы генетического анализа

8. Иммунологический метод - время и место экспрессии генов. В последнее время активно привлекаются методики молекулярной цитогенетики и методы генной инженерии: использование антител, гибридизация in situ, клонирование генов, банки генов и др.

Изображение слайда
48

Слайд 48: Методы генетического анализа

9. Мутационный метод – представляет собой единственный метод у объектов, где отсутствует половой процесс. Благодаря разнообразию методов в генетическом анализе возможно решать одни и те же задачи разными методами.

Изображение слайда
49

Последний слайд презентации: Генетический анализ. Лекция 1: Генетический синтез

В настоящее время в связи с развитием современных направлений в биологии, медицине, сельском хозяйстве особое значение стал приобретать генетический синтез. В первую очередь, это относится к генной инженерии.

Изображение слайда