Экзаменационный проект, уч-ка 10 класса

Экзаменационный проект, уч-ка 10 класса
ГЕНЕТИКА изучает
наследственность и
изменчивость
Дезоксирибонуклеиновая
кислота
Рибонуклеиновая
кислота
Общий план
строения
Азотистыми основаниями в ДНК являются
аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин
(Ц).
Сахаром в ДНК является дезоксирибоза.
Уникальные свойст ва
ДНК.
1.Репликация – процесс
удвоения ДНК.
2.Рекомбинация –
перестановка участков
ДНК.
3.Репарация –
восстановление ДНК
после повреждений.
Первичная ст рукт ура
ДНК.
Вт оричная ст рукт ура ДНК.
Трет ичная ст рукт ура.
а и б - классические изображения двуспиральной ДНК; в - ДНК как
двухцепочечная структура с неопределенными физическими
параметрами, но с цепями, комплиментарными друг другу
Первичный вид РНК.
Рибосомальная рРНК 50% массы рибосомы.
рРНК- 80% всей РНК
клетки.
Функции:
1.структурная;
2.каталитическая
(является катализатором
в некоторых реакциях
сборки пептидной
цепочки).
Третий вид РНК.
иРНК или мРНК –
примерно 5% всей РНК
в клетки. МРНК
обеспечивают перенос
информации от
хромосом к рибосомам.
Вторичный вид РНК.
тРНК – 15% всей
клетки. Вторичная
структура тРНК имеет
вид
листа клевера.
Функции тРНК:
- доставка
аминокислот по
рибосомам;
- адаптарная (т.е.
тРНК определяет
положение
аминокислот в
пептидной цепочке).
1.Вместо азотистого основания Т используется урацил
(У).
А =У
Г =У
2.Сахаром является рибоза.
3.В большинстве случаев РНК состоит из одной цепочки.
4.РНК распадается как в ядре так и в цитоплазме.
ПЛАСТИЧЕСКИЙ ОБМЕН
Большую роль в ассимиляции играют
реакции матричного синтеза. Во время
таких реакций на одной полимерной
молекуле как на матрице, собирается
другая полимерная молекула.
Репликация ДНК
Биосинтез белка
В результате репликации из одной
молекула ДНК получается две
точных ее копии. Каждая новая
двойная спираль состоит из одной
новой цепочки. Поэтому
репликация называется
полуконсервативная.
Это правило перевода
последовательность нуклеотидов
ДНК в последовательность
аминокислот пептидной цепочки.
Свойства:
- триплетность;
-вырожденность;
- кодоны в ДНК не разделяются , но
существуют три стоп кодона,
которые сигнализируют об окончании
пептидной цепочки( УГА; УАА; УАГ);
-универсальность.
Ген- участок нуклеиновой
кислоты, который кодирует один
элементарный признак организма.
Таким признаком обычно является
строение одной пептидной
цепочки. Ген- эукариот( ядерный
организм) состоит из трех больших
частей:
-регуляторная - контролирует
активность генов;
- структурная - хранит
информацию о строении белка;
-терминатор - завершающая
последовательность нуклеотидов.
- ТРАНСКРИПЦИЯ
- ТРАНСЛЯЦИЯ
Переписывание
информации с ДНК на
мРНК.
Транскрипция
осуществляется в
ядре, в
митохондриях и
пластидах.
Сборка пептидной цепочки на
матричной РНК.
Для присоединения каждой
следующей аминокислоты
циклически повторяются операции:
- к аминоацильному участку
подходит следующая т РНК с
аминокислотой и присоединяется по
принципу комплементарности;
- между аминокислотами образуется
пептидная связь;
- т РНК уходит из пептидильного
участка и рибосома смещается на 3
нуклеотида по мРНК. На активацию
1 аминокислоты используется 1
молекула АТФ.
Трансляция происходит в
гранулярной ЭПС.
Экспрессия- это проявление
активности гена.
Уровни регуляции экспрессии
генов:
1.Регуляция транскрипции.
2. Регуляция трансляции.
Открыта в 1970 году ( Темни и
Балтимор). Обратная
транскрипция - синтез на
молекуле РНК комплементарной
молекулы ДНК. Эта реакция
обеспечивается ферментом
ревертазой.
+
Примеры использования
обратной транскрипции:
- размножение ретро вирусов;
-размножение мобильных
генетических элементов
Способность передавать
признаки другим организмам.
Был предложен в 1865г чешским
священником Г. Менделем. Этот
метод позволяет определить тип
наследования и расположение генов
на хромосоме. Вначале скрещивания
2 чистых линий, отличающихся по
паре альтернативных признаков.
Чистая линия – группа одинаковых
гомозигот Р.
В результате скрещивания
образовались гибриды 1-го
поколения. Затем особи F1
скрещивают между собой и
получаются особи второю
поколения F2. В заключении
проводится статистический учет
фенотипов в F2.
Грегор Иоганн Мендель
стал основоположником
учения о наследственности,
т. е. науки генетики.
Родился 22 июля 1822 г. в
бедной семье крестьянина.
Благодаря своим
незаурядным
способностям ему удалось
закончить сначала
гимназию,
затем двухгодичные
философские курсы.
Наблюдается наследование одной пары
альтернативных признаков.
Эксперимент: Мендель скрещивал две чистых
линии гороха.
АА
аа
Горох желтого цвета
Первое поколение
гибридов
Горох зеленого цвета
Аа
При скрещивании двух чистых линий отличающихся по паре
альтернативных признаков – все первое поколение единообразно.
Цитологическое (современное) обоснование первого закона.
Гомозиготные особи содержат на гомологичных хромосомах
одинаковые аллельные гены. Поэтому гомозиготы продуцируют
один тип гамет, поэтому все первое поколение единообразно. Затем
Мендель самоопылял особи 1 поколения и получал 2 поколение.
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ЗАПИСЬ СКРЕЩИВАНИЯ
Дано:
А-желтые семена
а-зеленые семена
P: АА
аа
Найти F1-?
Р:
АА x
G: А
аа
а
(гаметы)
F1: Аа- 100%
желтых семян
Аа –гибрид первого
поколения
Результаты:
Аа –гибрид первого
поколения
из 8023 семян гороха -6022 желтого цвета
-2001 зеленого цвета
При скрещивании особей 1 поколения между собой, во 2 поколении
происходит расщепление.
Цитологич. обоснование второго закона.
Гетерозиготные особи содержат разные аллельные гены на
гомологичных хромосомах. В ходе мейоза хромосомы расходятся к
разным полюсам клеток и в каждую гамету попадают лишь
гомологичные, а значит, гаметы чисты, т.е несут лишь один аллель
из пары аллельных генов(гипотеза чистоты гамет). В результате
случайного комбинирования гамет при оплодотворении 25% особей
2 поколения являются гомозиготными рецессивными, т.е. дают
расщепление.
Генетическая запись
скрещивания
 Дано:
 Р:

 А-желтые семена
 а-зеленые семена
 Р:
Аа
Ааx
 G:
А а
ж
Аа
ж
а А
Аа
 F- АА : Аа : Аа : аа
 Найти: F1- ?

ж ж ж з
3 : 1 по фенотипу
 1:2:1 по генотипу
В названия столбцов решетки записываются гаметы одного
родителя, в названия строф записываются гаметы второго
родителя. На пересечении строф и столбцов получаются
возможные генотипы. Причем, вероятность каждого генотипа в
ячейке одинакова. Суммируя вероятности одинаковых генотипов,
получаем расщепление по генотипу во втором поколении:
F2 : 1/4АА(ж) : 2/4Аа(ж) : 1/4аа(з)
Расщепление по генотипу 1:2:1. По фенотипу 3ж:1з.
A
a
Aa
А
а
А
АА- ж
Аа-ж
а
Аа-ж
аа-з
При котором, наблюдается наследование двух пар
альтернативных признаков. Эксперимент: окраска и форма
горошин.
Р:
ААВВ
аавв
Горох желтый
гладкий
G:
F1:
G:
Горох зеленый
морщинистый
АВ
ав
АаВв
АаВв
АВ
Ав
аВ
ав
Желтый гладкий
АА
ВВ
Желтый гладкий
АА
Bb
Желтый гладкий
Aa
BB
Желтый гладкий
Aa
Bb
Желтый гладкий
AA
Bb
Желтый
морщинистый
AA
bb
Желтый гладкий
Aa
Bb
Желтый
морщинистый
Aa
bb
Желтый гладкий
Aa
BB
Желтый гладкий
Aa
Bb
Зеленый гладкий
aa
BB
Зеленый гладкий
aa
Bb
Желтый гладкий
Aa
Bb
Желтый
морщинистый
Aa
bb
Зеленый гладкий
aa
Bb
Зеленый
морщинистый
aa
bb
F2:
9/16 А*В* (жг); 3/16 А*вв (жм); 3/16 ааВ* (зг);
1/16
аавв (зм).
Отсюда, 12/16(ж)
; 4/16(з)
или 3:1.
Расщепление по каждой паре
признаков идет независимо.
Цитологическое обоснование
третьего закона.
Гены окраски и формы
горошины расположены на
разных хромосомах, которые
в ходе мейоза расходятся
независимо, поэтому эти
признаки комбинируются
случайным образом и
независимо друг от друга.
Гибридное анализирующее скрещивание
Проводится для выяснения генотипа особи с доминантным фенотипом.
Для этого анализирующая особь скрещивается с гомозиготой
рецессивной и по результатом скрещивания делается вывод о генотипе.
АА
Аа
аа
Аа
аа
аа
Аа
Дигибридное анализирующее скрещивание
ААВВ
АаВв
аавв
аавв
АаВв
1: 1: 1: 1
Полное доминирование
Взаимодействие
аллельных
генов
Неполное
доминирование
Кодоминирование
Взаимодействие
неаллельных
генов
Комплиментарное
взаимодействие
Эпистаз
Полимерия
1. Полное доминирование.
Доминантный ген (заглавная буква)
полностью подавляет проявление
рецессивного гена. Например:
желтая окраска горошин полностью
подавляет зеленую окраску. 2. Неполное доминирование
У гетерозиготы проявляют как
доминтные, так и рецессивные
признаки. Например: длина ног у
человека или окраска цвета ночной
красавицы.
А –красный., а – бел., Аа – розов.
3. Кодоминирование
Это проявление в фенотипе 2х разных доминантных аллелей. В
качестве примера- наследование групп крови у человека.
В генофонде человека существует 3 аллеля данного гена: IA; IB; i.
- ii - генотип называется гомозигота рецессивная;
- IAIA – гомозигота доминантная;
- IAi – гетерозиготная;
- IAIB – гетерозигота доминантная. Кодоминирование.
Гены расположены в разных частях
одной хромосом. Или гены
расположены на разных
хромосомах.
2) Эпистаз.
1) Комплементарное
взаимодействие
3) Полимерия.
Это взаимодополняющее действие неаллельных генов.
Пример: окраска цвета душистого горошка.
Доминантный аллель А определяет выработку проферментавещества, которое может превратиться в красящее вещество.
Доминантный аллель В определяет выработку фермента, который
превращает профермент в красный пигмент. Таким образом
красные цветы могут иметь следующие генотипы:
А
В
профермент ------------------- фермент -------красный пигмент
(красный)
(белый)
1.ААВВ-дигомозигота доминантная
1.ааввдигомозигота рецессивная
2.АаВв-дигетерозигота
2.ААввдигомозигота
3.ААВв
3.ааВВдигомозигота
АаВВ
4.Аавв
А*В*
ааВв
А) Доминантный.
Пример: наследование масти у
лошади.
Эпистатический ген: А- подавляет
окраску;
а- не подавляет
окраску.
Гипостатический ген: В- черный
(вороной);
в- рыжий.
ааВВ - вороная дигомозигота;
аавв – рыжая дигомозигота;
ААвв – серая (светлая);
АаВв – серая;
Один эпистатический ген
подавляет проявляет другого
гипостатического гена.
Б) Рецессивный.
Окраска у мышей:
А - не подавляется; В - серая
окраска;
а – подавляется; в - черная;
В доминанте определяется положение
пигмента в волосе - полосами.
В построении окраски:
ААВВ – серый;
ААвв – черный;
аавв – белый;
АаВв – серый.
Бомбейский феномен.
Эпистатический ген h (подавляющий
признак) проявляется так: hhIA IB –
I(0)
Действие нескольких неаллельных генов
суммируется. Например: пигментация
кожи у человека. Определяется
несколькими неаллельными генами.
ААВВСС – темный негроид.;
АаВВСС – светлый негроид.;
АаВвСс – очень светлый негроид.;
Ааввсс – светлый европиоид
Окраска определяется путем
суммирования признаков. Чем больше
домин. признаков, тем темнее.
Закон Моргана
Гены, расположенные на одной хромосоме
наследуются сцеплено.
Частота кроссинговера зависит от след. факторов:
1. Расстояния между генами на хромосоме.
2. Возраст (у дрозофилы с возрастом частота
уменьш.)
3. Температура.
4. Пол.
В результате работ Моргана сформулирована
хромосомная теория наследственности.
Положения:
- гены располагаются на хромосоме линейно;
- каждый ген имеет определенную лопасть на
хромосоме;
- гены, расположенные на одной хромосоме
наследуются сцеплено;
- процент кроссинговерных особей линейно зависит
Существует 3 способа определения пола:
1. Фенотипическое
определение пола
2. Материнское определение
пола
3. Хромосомное определение
пола.
Особенности Y хромосомы у млекопитающих.
1. Имеет небольшие размеры.
2. Несет небольшое кол-во генов.
3. Содержит много гетерохроматиновых участков.
4. У хромосомы человека содержат два
псевдоаутосомных участков, которые могут
конъюгировать с Х хромосомой.
Особенности функционирования Х хромосомы у млекопитающих.
В одной клетке может быть активна только 1Х хромосома,
другая Х хромосома, если она есть, находится в неактивном
состоянии в виде глыбки хромотина около ядерной оболочки
и называется тельце Барро, таким образом у мужчин нет ни
одного тельца Барро, а у женщин- одно.
Способность изменять признаки.
Две формы изменчивости:
-ненаследственная
-наследственная
Мутационная
Появление новых сочетаний генов.
Механизмы:
- кроссинговер во время профазы I мейоза;
- случайное прохождение хромосом во время
анафазы первого деления мейоза (число
возможных вариантов расхождения 2n);
-случайное объединения хромосом при
оплодотворении.
Мутация – скочкообразные
ненаправленные изменения
наследственного материала.
Частота отдельных мутаций.
Отношение числа гамет несущих
определенные мутации к общему числу
гамет в поколении. Обычно
выражается числом 10-4; 10-5
степени. Общая чист от а мут аций –
отношение числа гамет с любой новой
мутацией к общему числу гамет в
поколении (обычно несколько
процентов).
Классификаций мут аций по мест у их возникновения
Классификаций мут аций по адапт ивному значению
Классификаций мут аций по характ еру
проявления мут ации
Классификаций мут аций по характ еру проявления
Классификаций мут аций по характ еру изменения генот ипа
Геномными называют мутации, приводящие к
изменению числа хромосом. Наиболее
распространенным типом геномных мутаций
является полиплоидия – кратное изменение числа
хромосом.
1.Полиплоидия – увеличение
числа хромосом, кратное генному.
ПРИМЕРЫ:
2.Гетероплоидия
(анеуплоидия) – некратное
геному увеличение или
уменьшение числа
хромосом.
- синдром Дауна – трисомия по 21 хромосоме. Симпт омы: патология
многих внутренних органов; нарушение умственного развития; не высокий
рост; монголоидный разрез глаз; крупный язык; обезьянья схватка на руке.
- синдром Шерешевского – Тернера (ХО) – одна Х хромосома(45 хромосом).
Симпт омы: женщина не высокого роста; крыловидные складки на шее;
большое количество пигментных пятен; недоразвитые яичники.
- синдром Кляйпфейтера (ХХУ ХУУ ХХХУ). Симпт омы: мужчина высокого
роста; склонность к ожирению; не пропорционально длинные конечности;
гинекомостия (сильное развитие молочных желез).
Хромосомные мутации – это
перестройки хромосомы. Многие из
хромосомных мутаций доступны
изучению под микроскопом. Участок
хромосомы может удвоиться или,
наоборот, выпасть.
Основные т ипы хромосомных мут аций
ПРИМЕРЫ:
а) дилеция – утрата части
хромосомы;
б) инверсия – поворот части
хромосомы на 1800;
в)транслокация – перенос части
хромосомы на гомологичную
хромосому;
г) дупликация – удвоение части
хромосомы.
Генные, или точковые мутации, – наиболее часто
встречающийся класс мутационных изменений.
Генные мутации связаны с изменением
последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.
ПРИМЕРЫ:
а) замена нуклеотида – может приводить к
изменению одной аминокислоты в
пептидной цепочке. Например:
серповидно-клеточная анемия.
б) сдвиг рамки считывания – возникает при
утрате или вставке нуклеотида, в
результате изменяется вся
последовательность аминокислот начиная с
точки мутации.
Определенное, фенотипическое, модификационное.
Один и тоже генотип в разных условиям среды может
демонстрировать различные фенотипы. Такие различия
проявления одного генотипа – модификация.
Свойства модификаций:
- в обычных для организма условиях,
модификации носят
приспособительный характер, а в не
обычных, утрачивают свое значение;
-степень выраженности модификации
зависит от интенсивности фактора
среды;
- модификация не наследуется.
Модификации в популяции
характеризуются вариационной
кривой. Это график, на котором по
оси Х откладывается значение признака, а на оси Х процент особей с
данным значением признака.
Проблемы генетики человека:
1. Невозможность направленных
скрещиваний.
2. Большой интервал между поколениями
(20-25 лет).
3. Небольшое число детей в семье.
4. Сложное взаимодействие генов.
5. Большое число групп сцепления
(24 группы сцепления).
Генеалогический метод
Популяционно-статистический метод
Близнецовый метод
Генеалогический –
изучает наследование
признаков в ряду
поколений одной семьи,
для этого строится
генеалогическое дерево.
Пробанд – член
семьи,
с которого
начинается
построение
дерева.
Генеалогический метод позволяет определить:
- наследуется признак или нет;
- тип наследования;
- генотипы членов семьи.
Изучает генетическую структуру популяций, т.е.
концентрацию аллелей и генотипов в генофонде
популяции. Основой закон популяционной генетики был
сформулирован в 1908г.англ.математиком Харди и
немецким врачом Вайнбергом.
Закон Харди- Вайнберга:
Концентрация генов в популяции не
изменяется от поколения к поколению, если выполняются
следующие условий:
- нет мутационного процесса;
- в популяции осуществляется свободное скрещивание;
- нет миграции генов.
Математическое выражение закона Харди- Вайнберга:
1. Для концентрации аллелей в популяции можно записать
следующее уравнение : рA + qa = 1 (Р- частота встреч
доминантного аллеля; q – рецессивного)
2. Для чистоты генотипов в популяции: p2AA + 2pqAa+q2aa=1
Примерно 1/3 всех рождаемых близнецов –
монозиготные (мз), т.е. они образуются в
результате расхождения бластомеров в ходе
дробления. Монозиготные близнецы генетически
идентичны.
2/3 дизиготные близнецы. Они генетически не
идентичны.
Применение:
Для монозиготных и дизиготных близнецов
вычисляется коэффициент конкордантности. n –
число пар близнецов, у которых изучает признак
совпадает, а N – общее число пар близнецов.
К=n/N*100%
МЗ
ДЗ
Группы крови АВО 100%
64%
Заболев. корью
98%
96%
Туберкулез
67%
23%
Близнецовый метод позволяет определить среды
и наследственности в проявлении данного
признака.
Изучает строение хромосом.
Позволяет определить геномные
и хромосомные мутации. Для
обнаружения мутации у плода
проводят амниоцентез (взятие
пробы околоплодной жидкости).
Клетку плода помещают в среду
и термостат. На клетки
воздействуют веществом
разрушаются веретена деления.
Благодаря этому, накапливается
большое кол-во метафазных
клеток. Затем хромосомы
изучаются под электронным
микроскопом.
Изучает наследственные заболевания обмена
вещ. Биохимический анализ не используется
для определения генотипа человека.
Например: Диагностика фенилкетонурии (ФКУ).
В норме получают с пищей аминовая кислота
фенилаланин превращается в тирозин.
У гомозигот рецессивных по данному гену
соответственно фермента нет, фенилаланин
превращается в токсическое вещество – кетоны,
которые накапливаются в моче, крови и в
органах. В результате на протяжении 1-2 лет
жизни нарушается формирование центральной
нервной системы (ФМС), а избежать их легко,
надо подержать ребенка на диете. Поэтому в
роддомах проводят биохимические анализы
крови на кетоны и определение генотипов.