Презентация. Генетика человека, селекция

Скачать презентацию




Основы генетики
 


Человек как объект генетических исследований «Технические» особенности: малочисленность потомства; позднее половое созревание и редкая (25-30 лет) смена поколений; на фенотип серьёзно влияют не только биологические, но и социальные условия среды (человек – животное социальное). Морально-этические проблемы: невозможность обеспечения одинаковых и контролируемых условий развития потомства; невозможность отбора особей и проведения направленного скрещивания; невозможность проведения прямых экспериментов.
 


Цитогенетический метод Исследование под микроскопом хромосомного набора клеток человека. В настоящее время в медицине применяют метод амниоцентеза – исследования клеток околоплодной жидкости, который позволяет обнаружить аномалии в числе и строении хромосом у плода уже на 16 неделе беременности.
 


Кариотип человека Кариотип человека (мужчина). Хромосомы расположены в порядке убывающей величины: 1 - 22 - соматические хромосомы; XY - половые хромосомы.
 


Строение хромосом Хромосома - (от греч. chroma — цвет, краска + soma - тело) - комплекс одной молекулы ДНК с белками. Схема строения хромосомы в поздней профазе - метафазе митоза: 1 - хроматида; 2 - центромера; 3 - короткое плечо; 4 - длинное плечо
 


Строение хромосом Центромера (от центр + греч. meros — часть) — специализированный участок ДНК, в районе которого в стадии профазы и метафазы деления клетки соединяются две хроматиды, образовавшиеся в результате дупликации хромосомы. Значение центромеры: играет важную роль при расположении хромосом в виде метафазной пластинки; при помощи центромеры каждая хроматида соединяется с нитями веретена деления; разделяет хромосому на два плеча.
 


Строение хромосом Схема общей морфологии хромосом: а - метацентрическая (равноплечая) хромосома;  б - субметацентрическая (неравноплечая) хромосома; в - акроцентрическая (неравноплечая) хромосома; г - телоцентрическая хромосома; т - теломера; ц - центромера
 


Трисомия по 21 хромосоме Ребенок с синдромом Дауна (2n = 46+1) имеет признаки умственной отсталости характерный физиономический облик и аномалии внутренних органов. Синдром Дауна
 


Синдром Кляйнфельтера и Шершевского-Тернера
 


Генетическая карта хромосомы – схема взаимного расположения генов, находящихся в одной группе сцепления (расположенных в одной хромосоме). Генетические карты Генетическая карта бурозубки обыкновенной, содержащая 45 генов, маркирующих 8 из 10 хромосом кариотипа Sorex araneus.
 


Классический метод картирования генов ЧР = Серое тело, длинные крылья (BbVv) – 965 (41,5%) Черное тело, короткие крылья (bbvv) – 944 (41,5%) Серое тело, короткие крылья (Bbvv) – 206 (8,5%) Черное тело, длинные крылья (bbVv) – 185 (8,5%) Всего рекомбинатов - 391 (17%) Всего потомков - 2300 (100%) - 17 морганид
 


Генеалогический метод. Заключается в изучении родословной семьи за возможно большее число поколений. Позволяет установить характер наследования признаков (доминантный или рецессивный, аутосомный или сцепленный с полом). С его помощью установлено наследование таких заболеваний, как гемофилия, дальтонизм и др.
 


Обозначения, принятые при составлении родословных человека Мужчина Носитель изучаемого гена Женщина Пол не выяснен Рано умер Брак Родственный брак Родители Дети Носитель изучаемого признака
 


Родословная семьи с аутосомно-доминантным типом наследования признака
 


Н.В. Тимофеев-Ресовский (1900 - 1981) Известный биолог, генетик, эволюционист, один из инициаторов молекулярно-генетических исследований в 30 – 40х гг. Предложил понятие пенетрантности генов. Пенетрантность – способность гена проявляться в фенотипе. Пенетрантность
 


Родословная семьи с аутосомно-рецессивным типом наследования признака Здоровый мужчина (АА) Здоровая женщина (АА) Здоровый мужчина-носитель (Аа) Здоровая женщина-носитель (Аа) Больной мужчина (аа) Больная женщина (аа)
 


Признаки, сцепленные с полом. Признаки, гены которых расположены в Х-хромосоме, также могут быть доминантными или рецессивными. Однако гетерозиготность по таким признакам возможна только у женщин. У мужчин же, в клетках которых присутствует только одна Х-хромосома, все связанные с ней признаки проявятся неизбежно.
 


Родословная семьи с аутосомно-рецессивным типом наследования признака Женщина-носитель Гемофилик Виктория Альберт Виктория Фридрих Алиса Леопольд Беатриче Людвиг Генрих Ирен Фридрих Александра Николай 2 Алексей Вальдемар Генрих
 


Близнецы Дизиготные Монозиготные Две одновременно созревшие яйцеклетки; Генетическое сходство – как у обычных братьев/сестер Соотношение полов: + : + : + 1 : 2 : 1 Одна оплодотворенная яйцеклетка Всегда одного пола Генетически идентичны Интересны в связи с изучением взаимодействия генотипа и факторов среды
 


Близнецовый метод. Сущность метода – в двух вариантах сравнений: сопоставление моно- и дизиготных однополых пар; сравнение монозиготных пар, воспитанных вместе и отдельно. Конкордантность – изучаемый признак проявляется у обоих близнецов; дискордантность – только у одного из пары. Изучение наследования признаков у однояйцевых близнецов и влияния среды на фенотипическое проявление признаков. Предложен в 1876 году Ф. Гальтоном
 


Биохимический метод Изучение наследственных нарушений обмена веществ. Серповидно-клеточная анемия
 


Популяционно-статистический метод Изучает генетические различия между отдельными группами людей (популяциями). Даёт возможность изучить генетическую структуру популяций человека. В основе популяционно-статистического метода лежит закон Харди — Вайнберга (Hardy, Weinberg, 1908), или закон генетической стабильности популяций.
 


Биологическое и социальное в человеке. Человек – социальное животное. Общее с животными: Генетическая наследственность (ДНК, гены) Естественный отбор (стабилизирующий) Заболевания (аллергия, СПИД) Качественные отличия: Труд, речь Культура – 2-я наследственность (не генетическая) НТР информационный взрыв, раннее обучение, усвоение культуры.
 


Этические проблемы генетики. Коррекция пола Пересадка органов Клонирование Уродства
 


Селекция – это наука о методах создания новых и улучшении существующих пород животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов с ценными для человека признаками и свойствами. Селекция Порода, сорт, штамм – это популяция организмов, полученных в результате селекции, которые характеризуются определенным генофондом, наследственно закрепленными морфологическими и физиологическими признаками и определенным уровнем продуктивности.
 


Задачи селекции Повышение урожайности сортов и продуктивности животных Повышение устойчивости к заболеваниям Улучшение качества продукции Пригодность для механизированного или промышленного выращивания и разведения Экологическая пластичность сортов и пород Селекция
 


Методы отбора Массовый отбор: Применяется для получения сортов перекрестноопыляе- мых растений. Все потомки гетерозигот- ны. Результаты неустойчивые из-за случайного пере- крестного опыления Индивидуальный отбор: Применяется для самоопыляемых расте- ний. Отбираются отдельные растения и от них получают потомство, которое генетически однородно. Получают чистые линии Естественный отбор: Формируется устойчивость к среде обитания. Получают районированные сорта и породы Методы селекции Основными методами селекции являются гибридизация и отбор. Основой селекционной работы является искусственный отбор, позволяющий в короткое время и при ограниченном числе особей получить нужный сорт, породу или штамм
 


Гибридизация – это получение гибридов от скрещивания генетически разнообразных организмов 1 сорт (порода) 2 сорт (порода) + Новый сорт (порода) Гибридизация
 


Селекция – это комплексная наука, теоретической основой которой является генетика. Селекция Вавилов Николай Иванович (1887-1943)
 


Методы преодоления нескрещиваемости: Метод предварительных прививок: изменение химического состава привоя (рябина на груше опыление гибрид); Метод посредника: культурный персик + монгольский миндаль гибрид (посредник) + культурный персик морозостойкий персик; Опыление смесью пыльцы: пыльцевые трубки с различным генотипом стимулируют друг друга для прорастания и оплодотворения. Селекция
 


Рябина Мичуринская десертная. Лучший сорт по вкусовым качествам. Получен от скрещивания рябины Ликерной с мушмулой. Шафран – китайка. Сорт получен путем опыления Ренета орлеанского пыльцой китайской садовой яблони. Селекция
 


Малина техас. Ягоды до 4 см длины и весом до 10 г. Получена путем отбора из сеянцев американской ежевики Логан Абрикос лучший Мичуринский. Сорт произошел от отборного сеянца монгольского абрикоса. Селекция
 


Инбридинг – близкородственное скрещивание, которое приводит к повышению гомозиготности. Применяется для получения чистых линий. Часто приводит к снижению общей жизнестойкости из-за накопления вредных рецессивных аллелей. Единственный метод, используемый для сохранения сорта или породы в чистом виде. Буденовская порода лошадей Сорт яблок «Бужбон» Инбридинг
 


Гетерозис (от греч. heteroiosis — изменение, превращение) - "гибридная сила", ускорение роста и увеличение размеров, повышение жизнестойкости и плодовитости гибридов первого поколения при различных скрещиваниях как животных, так и растений. Гетерозис
 


Полиплоидия – наследственные изменения, связанные с кратным увеличение основного числа хромосом в клетках растений, приводящее к мощному развитию вегетативных органов, плодов, семян и вкусовых качеств. Типы полиплоидии Аутополиплоидия (внутривидовая): кратное увеличение набора хромосом (генома) 2n – 4n – 8n – 16n – 32n Аллополиплоидия (межвидовая): Суммирование геномов разных видов, а затем их кратное увеличение 1n (14) + 1n (7) = 2n (21) = n (21) + n (21) = 2n (42) Полиплоидия
 


Полиплоидия Редька 2n = 18 Капуста 2n = 18 Гибрид F1 = 9+9 Аллополиплоид Рафанобрассика 2n = 18
 


Отдаленная гибридизация – скрещивание растений и животных разных видов, а иногда и родов. Отдаленная гибридизация
 


Цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС) - S rf rf Rf Rf Rf rf Стерильно Фертильно Фертильно Гены ядра Результат Схема наследования ЦМС Цитоплазматическая мужская стерильность
 


Искусственный мутагенез ИМ – искусственное получение мутаций путем воздействия радиационного излучения и химических веществ на семена растений, приводящее к изменению генов. . R
 


С помощью ферментов рестриктаз выделяют гены из клеток бактерий, растений и животных С помощью ферментов лигаз соединяют отдельные фрагменты ДНК в единую молекулу в составе плазмиды Полученную конструкцию вводят в клетку хозяина, где она реплицируется и передается потомству Генная и клеточная инженерия Клеточная инженерия – метод получения новых клеток и тканей на искусственных питательных средах. Генная инженерия основана на пересадке генов из одних организмов в другие. Этапы генной инженерии:
 


Технология рекомбинантных ДНК (молекулярное клонирование)
 


Направления генной инженерии 1. Производство пищи: + Новые растения: Соккура (соя + кукуруза), сотаба (соя + табак), картомидор (картофель + помидор) 2. Производство источников энергии и новых материалов 3. Генная инженерия в медицине
 


Русский ботаник, генетик и селекционер. Автор закона «гомологических рядов в наследственной изменчивости». Вавилов Николай Иванович (1887-1943)
 


Изменчивость формы колоса Мягкая пшеница Ячмень Твердая пшеница
 


Закон «гомологических рядов наследственной изменчивости» R1 (a1 + b1 +c2 +….) R2 (a2 +b2 +c2 +…..) Генетически близкие виды и роды, имеют сходные ряды наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов.
 

< <       > >