Слайд 1 КАФЕДРА БИОЛОГИИ
имени академика Е.Н.Павловского
ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ
Слайд 2
В лекции рассматриваются следующие
вопросы:
Цитоплазматическое наследование
Геномный импринтинг
3. Закономерности наследования количественных
признаков
4. Оценка соотносительной
роли наследственности
и среды в проявлении количественных
признаков. Понятие наследуемости.
5. Близнецовый метод
Слайд 3
Качественные признаки, для которых характерна дискретная изменчивость, наследуются в соответствии
с законами Менделя, т.е. сегрегируют согласно законам Менделя. Отклонения в
наследовании таких признаков от законов Менделя может быть результатом:
летального эффекта при взаимодействии аллелей одного гена , например, наследование брахидактилии;
неполной пенетрантности действия гена, например, наследование хореи Гентингтона;
полигенного характера признака, например, бомбейский феномен;
геномного имринтинга;
митохондриального наследования.
Слайд 4
Одно из основных правил наследования признаков гласит: один и тот
же аллель, независимо от того получен он от отцовского или
от материнского организма, функционально равнозначен.
Из этого правила вытекает принцип эквивалентности реципрокных скрещиваний: у потомства ген действует одинаково независимо от того, от кого из родителей он унаследован.
Слайд 5
Генетический импринтинг — эпигенетический процесс, избирательно «маркирующий» материнские и отцовские
хромосомы, что приводит к выключению экспрессии генов, в них расположенных,
и как следствие разному фенотипическому проявлению этих генов в потомстве в зависимости от того унаследованы они от матери или от отца.
Слайд 6
Иными словами, в участках генома подверженных импринтингу экспрессируется лишь один
из аллелей гена- материнский или отцовский. Второй аллель вследствие наличия
на нем отпечатка (импринтинга) оказывается выключенным или импринтированным.
Механизм импринтинга часто связан с метилированием цитозиновых оснований ДНК, которое выключает транскрипцию гена.
Слайд 7
В геноме человека насчитывается около 60 генов, подверженных импринтингу.
Генетический
импринтинг может проявляться на уровне гена, группы генов, затрагивать целую
хромосому (однородительские дисомии) и даже геномы.
Слайд 8
Схема геномного импринтинга
- после слияния половых клеток в доимплантационной
стадии развития происходит демитилиролвания генома, а затем при развитии зародыша
происходит de novo метилирование ДНК соматических клеток;
- рисунки метилирования ДНК в клетках организма имеют временную и тканевую специфичность.
- специфика метилирования ДНК наследуется дочерними клетками
- специфические метки метилирования стираются в примордиальных половых клетках;
- в ходе созревания половых клеток происходит ремитилирование в соответствии с половой принадлежностью;
Слайд 11
При обоих нарушениях генетическая причина одна и та же: делеция
особого участка хромосомы 15 (15q11 –q13), однородительская дисомия или импринтинг-
мутация.
Если ребенок наследует хромосому от отца, то развивается синдром Прадера- Вилли ( отцовские гены не экспрессируются), если от матери- синдром Энгельмана (материнские гены не экспрессируются).
Слайд 12
Синдром Прадера-Вилли
Синдром Энгельмана
Механизм возникновения синдромов
Прадера Вилли и Энгельмана.
Слайд 13
Термин «однородительская дисомия» обозначает типы анеуплоидии в половых
клетках млекопитающих, при которых у диплоидного потомка обнаруживаются два локуса
от одного родителя.
Слайд 14
Цитоплазматическое (нехромосомное) наследование – воспроизведение в ряду поколений
признаков, контролируемых генами ДНК клеточных органоидов – хлоропластов, митохондрий, а
также плазмидами (кольцевыми ДНК), автономно существующими в цитоплазме.
Слайд 15
Пестролистность у ночной красавицы
Слайд 16
Характерными особенностями цитоплазматического наследования являются: отсутствие закономерного расщепления признаков в
соответствии с законами Менделя, наследование признаков по женской линии
Слайд 17
Потомство от скрещивания растения «ночная красавица» с различными типами цветочных
побегов
Слайд 18
Наследование пестролистности по женской линии объясняется
тем, что при половом размножении цитоплазма зиготы у эукариот образуется
из цитоплазмы яйцеклетки, а сперматозоиды вносят в зиготу только ядро
Слайд 19
Митохондрии содержат кольцевую двухцепочечную ДНК, которую обозначили 25-й хромосомой человека
(мтДНК). В каждой соматической клетке в среднем содержится около 1000
митохондрий. ДНК митохондрий реплицируется (транскрибируется) полуавтономно от ядерной ДНК. Геном митохондрий человека содержит 16 569 пар нуклеотидов и кодирует 2 рибосомные РНК (12S и 16S), 22 транспортные РНК и 13 полипептидов.
Слайд 20
Если митохондриальный ген несет мутацию, она обычно представлена только в
части митохондриальных геномов в клетке. Эту гетерогенность митохондриальных геномов в
клетке или в организме называют гетероплазмией
Слайд 21
При анализе родословных для митохондриального наследования характерны следующие особенности:
1. Признак
передается только от матери;
3. Потомки мужского и женского пола наследуют
признак
одинаково часто;
4. Отцы не передают признак ни дочерям ни отцам.
Слайд 22
Синдром Лебера наблюдается у молодых мужчин. В течение нескольких недель
у них развиваются безболезненное снижение остроты зрения в одном глазу,
а затем - во втором. В последующем развивается атрофия зрительных нервов.
Этот синдром связан с мутациями митохондриальных генов, кодирующих белки , участвующие в переносе электронов в дыхательной цепи. Такие мутации передаются от матери всем детям, однако Синдром Лебера по неизвестным причинам развивается преимущественно у сыновей.
Слайд 25
Закономерности наследования
количественных признаков
В отсутствии средовой изменчивости число фенотипических классов
в F2 равно числу
аллелей + 1.
2. С увеличением числа локусов, определяющих проявления количественного признака , изменчивость этого признака все более приближается к непрерывной
АА х аа
18 см 6 см
G А а
F1 Аа
12 cм
F1 Аа х Аа
12см 12см
G
F2 АА Аа аа
18 см 12 см 6 см
А -увеличивает длину початка на 6 см
Скрещивание двух линий кукурузы , отличающихся по одному локусу
ААВВ х ааbb
18 см 6 см
G АВ аb
F1 АаВb
12 cм
F1 АаВb х АаВb
12см 12см
G AB,Ab,aB,ab AB,Ab,aB,ab
F2 ААВВ аАВВ ааВВ ааBb ааbb
18 см 15 см 12см 9 см 6 см
А -увеличивает длину початка на 3 см
B- увеличивает длину початка на 3 см
Скрещивание двух линий кукурузы , отличающихся по двум локусам
Слайд 29
Увеличение числа локусов приводит к уменьшению
дисперсии ( возрастанию непрерывности ) в распределении признаков в F2,
поскольку в промежуточные классы попадает большая доля особей
Слайд 30Скрещивание между линиями растений , отличающихся по одному , двум
и трем и шести локусам ,определяющим длину початка кукурузы
Одна пара
генов Две пары генов Три пары генов Шесть пар генов
6см 12см 6см 12 см 6 см 12 см 6 см 12 см
Слайд 31
Наследуемость измеряет часть
фенотипической изменчивости признака , обусловленной генетическими различиями. Иными словами наследуемость
измеряет не степень , в которой признак определяется генами , а долю фенотипической изменчивости между особями , которая обусловлена генетической изменчивостью
Vg
H = ------------
Vo
Vo = Vg + Ve
Vg - изменчивость , обусловлегнная генетическими различиями
Ve - изменчивость, обусловленная средовыми различиями
Vo – общая изменчивость
Слайд 32
Измерение общей фенотипической изменчивости или дисперсии осуществляют следующим
образом :
Сначала вычисляют среднее значение величины
признака
2.
Получают и возводят в квадрат разность между каждым значением признака и средней
3. Вычисляют среднюю квадратов- это и есть дисперсия
Пример :
2-5=-3=9
4-5=-1=1
6-5=1=1
8-5=3=9
Среднее =5
Средняя квадратов ( дисперсия ) = 5
Слайд 33
Оценки наследуемости могут быть объективными:
- только для тех определенных условий среды, в которых они
получены;
- только для данной популяции в данных условиях среды
Слайд 34Результаты опытов с двумя линиями крыс
Слайд 35
Результаты экспериментов с растением Potencilla glantilla
Эксперимент 1. Генетически идентичные растения
,
выращенные на склоне холма Н=0
Эксперимент 2. Генетически гетерогенные растения , выращенные в оптимальных условиях Н=0,95
Слайд 36
Эксперимент 3. Генетически гетерогенные растения, выращенные в плохих условиях Н=0,95
Эксперимент
4. Генетически гетерогенные растения, выращенные в на склоне холма Н=0,6
Слайд 37Эксперимент 3. Генетически гетерогенные растения , выращенные в плохих условиях
Н=0,95
Эксперимент 4. Генетически гетерогенные растения , выращенные в на склоне
холма Н=0,6
Результаты экспериментов с растением Potencilla glantilla
Эксперимент 1. Генетически идентичные растения , выращенные на склоне холма Н=0
Эксперимент 2. Генетически гетерогенные растения , выращенные в оптимальных условиях Н=0,95
Слайд 38
При сравнении двух популяций , отличающихся по какому –либо количественному
признаку , при условии, что наследуемость этого признака высока в
каждой популяции, еще не следует , что разница по средним значениям данного признака между популяциями обусловлена генетическими различиями
Слайд 39
Близнецовым методом в генетике человека и медицинской
генетике называют исследование генетических закономерностей на близнецах
Слайд 40
Монозиготные близнецы (МЗ)-близнецы, развиваются из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом.
МЗ близнецы генетически идентичны.
МЗ отличаются друг от друга
набором антител, набором соматических мутаций в целом, характером инактивации X-хромосомы, количеством молекул митохондриальной ДНК.
Дизиготные близнецы (ДЗ)-близнецы, развиваются из разных яйцеклеток, оплодотворенных разными сперматозоидами. ДЗ близнецы генетически не идентичны.
Они имеют половину общих генов.
Слайд 43
Определение показателя наследуемости количественных признаков близнецовым методом
Vmz- фенотипическая изменчивость
( дисперсия )
между монозиготными близнецами
Vdz -фенотипическая
изменчивость ( дисперсия ) между дизиготными близнецами
Vmz = Ve, где Vе средовая изменчивость
Vdz = ½ Vg + Ve
Vdz - Vmz= ½ Vg +Ve-Ve= ½ Vg
2( Vdz - Vmz)
H = --------------------
Vo
Слайд 45
Приблизительная оценка наследуемости в близнецовых исследованиях может быть получена путем
удвоения разности между уровнем конкордантности моно- и дизиготных близнецов.
Конкордантность -
сходство фенотипов у сравниваемых индивидов.
Определение показателя наследуемости качественных признаков близнецовым методом
Слайд 46Показатели наследуемости на основании данных близнецовых исследований
Слайд 48
Старушки ОБ, жившие приблизительно в одинаковых условиях благополучия
Слайд 49
Однояцевые близнецы, жившие в разных условиях. Верхняя была женой
управляющего домом и жила в довольстве в городе. Нижняя жила
в более тяжелых условиях в качестве работницы в деревне и в городе
Слайд 50
Пара однояцевых близнецов в возрасте 15 лет. До 5-летнего
возраста эти близнецы были почти одинакового роста. Но потом левый
из них задержался в росте, вероятно, вследствие нарушения функции гипофиза
Слайд 51
Знаменитый клон девочек (пятерня МЗ) Дионн