Презентація "Генетика"

Попередній слайд
Наступний слайд


Завантажити презентацію "Генетика"
Слайд #1
Генетика
Почему мы похожи на своих родителей?


Слайд #2
Что такое генетика?
Генетика - относительно молодая наука. Официальной датой ее рождения считается 1900г., когда Г. де Фриз в Голландии, К.Корренс в Германии и Э.Чермак в Австрии независимо друг от друга "переоткрыли" законы наследования признаков, установленные Г. Менделем еще в 1865 году. Генетика изучает два фундаментальных свойства живых организмов: наследственность и изменчивость


Слайд #3
Грегор Иоганн Мендель родился 22 июня 1822 года в семье крестьянина в небольшой деревушке Хинчинцы на территории современной Чехии, а тогда - Австрийской империи.
В 1843 году Мендель поступил послушником в Августинский монастырь в Брюнне (ныне Брно).
В 1851 году настоятель отправил его изучать естественные науки в Венский университет.
6 января 1884 года отца Грегора (Иоганна Менделя) не стало. Он похоронен в родном Брюнне. Слава как ученого пришла к Менделю уже после смерти.


Слайд #4
Опыты Менделя
Опыты Менделя были тщательно продуманы. Свои исследования он начал с изучения закономерностей наследования всего лишь одной пары альтернативных признаков.
Моногибридным называют скрещивание, при котором анализируется наследование одной пары альтернативных признаков.
Классическим примером моногибридного скрещивания является скрещивание сортов гороха с желтыми и зелеными семенами. При скрещивании растения с желтыми и зелеными семенами, все потомки имели желтые семена.


Слайд #5
Мендель провел скрещивание:
Сорт гороха с желтыми семенами
Сорт гороха с зелеными семенами
P:
F1:
В первом поколении были только растения с желтыми семенами!


Слайд #6
Правило единообразия
«В моногибридном скрещивании первое поколение потомков является единообразным».
Проявляющийся в первом поколении вариант признака называется доминантным, а тот, который «пропадает» - рецессивным.
Признак: окраска семян
Доминантное проявление: желтые семена
Рецессивное проявление: зеленые семена


Слайд #7
При скрещивании гибридов первого поколения друг с другом, Мендель обнаружил, что в потомстве появляется расщепление:
F1:
F2:
3/4
1/4
Три четверти семян имели доминантное проявление признака, а четверть семян – рецессивное.
6022
2001


Слайд #8
Мендель предложил следующую гипотезу для объяснения этих результатов:
Он предположил, что каждое проявление признака определяется наследственными факторами.
Половые клетки содержат только один наследственный фактор, то есть они "чисты" (не содержат второго наследственного фактора).
Гипотеза «чистоты гамет»:
Наследственные факторы при образовании гибридов не смешиваются, а сохраняются в неизменном виде.


Слайд #9
Первый закон Менделя (закон расщепления)
Признаки данного организма детерминируются парами внутренних наследственных факторов.
В одной гамете может быть представлен лишь один из каждой пары таких факторов.


Слайд #10
Объяснение:
Генотип: набор наследственных факторов данного организма
Фенотип: набор проявлений различных признаков организма
Аллели: варианты проявления признака (бывают доминантные и рецессивные)
Гомозигота: организм с одинаковыми аллелями по данному признаку
Гетерозигота: организм с разными аллелями по данному признаку. В гетерозиготе фенотипически проявляется доминантный аллель


Слайд #11
Дигибридное скрещивание
Расщепление
9:3:3:1
Признаки наследуются независимо друг от друга.


Слайд #12
Второй закон Менделя (закон независимого распределения)
Каждое проявление одного признака может сочетаться с любым проявлением другого признака


Слайд #13
Менделю повезло!
Что было бы, если бы Грегор Мендель выбрал бы не настолько удачный объект?
Что могло ему помешать?
В какой ситуации он не смог бы открыть свои законы?


Слайд #14
Трудности, которых Мендель избежал, пришлись на долю другого исследователя...


Слайд #15
Томас Гент Морган родился 25 сентября 1866 года в Лексингтоне, штат Кентукки.
С 1911 года Морган и его соратники начали публиковать серию работ, в которых экспериментально, на основе многочисленных опытов с дрозофилами, доказывалось, что гены - это материальные частицы, определяющие наследственную изменчивость, и что их носителями служат хромосомы клеточного ядра. Тогда и была сформулирована в основных чертах хромосомная теория наследственности, подтвердившая и подкрепившая законы, открытые Менделем.
Умер Морган 4 декабря 1945 года.


Слайд #16
С легкой руки Моргана дрозофилами начали заниматься очень многие генетические лаборатории мира.


Слайд #17
Мейоз и оплодотворение
Гипотезы Менделя
Диплоидные клетки содержат пары гомологичных хромосом
Признаки контролируются парами факторов
Гомологичные хромосомы расходятся во время мейоза
Парные факторы разделяются при образовании гамет
В каждую гамету попадает одна из гомологичных хромосом
Каждая гамета получает один из пары факторов
Только ядро мужской гаметы сливается с ядром яйцеклетки
Факторы передаются из поколения в поколение как дискретные единицы
При оплодотворении пары гомологичных хромосом восстанавливаются; каждая гамета (мужская или женская) вносит одну из гомологичных хромосом
Каждый организм наследует по одному фактору от каждой из родительских особей
Морган и его коллеги обратили внимание на то, что есть соответствия между событиями, происходящими при мейозе и оплодотворении, и гипотезами Менделя


Слайд #18
Так начала формулироваться хромосомная теория наследственности
Согласно этой теории, каждая пара факторов локализована в паре гомологичных хромосом, причем каждая хромосома несет по одному фактору.
Поскольку число признаков у любого организма во много раз больше числа его хромосом, видимых в микроскоп (у человека, например, хромосом 46, то есть 23 гомологичные пары), каждая хромосома должна содержать множество таких факторов
В 1909 г. Иогансен заменил термин фактор, означавший элементарную единицу наследственности, термином ген.
Альтернативные формы гена, определяющие его проявление в фенотипе, назвали аллелями.
Гены располагаются в хромосомах линейно (один за другим в строгом порядке), и при этом, каждому гену присуще определенное место – локус.


Слайд #19
Но в этом случае, гены, находящиеся в одной хромосоме должны наследоваться только вместе и никак иначе! Они должны быть сцеплены
Морган решил скрестить дигетерозиготных мух с серыми телами и длинными крыльями с чернотелыми мухами с зачаточными крыльями (дигомозигота).
Морган предполагал наличие двух возможных вариантов: полное сцепление (расщепление 1:1) и полное отсутствие сцепления (расщепление 1:1:1:1)


Слайд #20
Но все оказалось несколько сложнее...


Слайд #21
Это рекомбинанты!
Морган провел такое скрещивание несколько раз и ни разу не получил ни один из предсказанных результатов. Всякий раз он получал следующее:
41,5% - серое тело, длинные крылья (генотип GgLl)
41.5% - черное тело, зачаточные крылья (генотип ggll)
8,5% - серое тело, зачаточные крылья (генотип Ggll)
8,5% - черное тело, длинные крылья (генотип ggLl)


Слайд #22
На основании этого Морган сделал следующие выводы:
Изучаемые гены находятся в хромосомах
Оба гена находятся в одной хромосоме, то есть, они сцеплены
Аллели каждого гена расположены в гомологичных хромосомах
Во время мейоза между гомологичными хромосомами происходил обмен генами
Так был открыт кроссинговер..


Слайд #23
Напомню основные постулаты хромосомной теории наследственности:
Гены располагаются в хромосомах; различные хромосомы содержат неодинаковое число генов, причем набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален;
Каждый ген имеет определенное место (локус) в хромосоме; в идентичных локусах гомологичных хромосом находятся аллельные гены;
Гены расположены в хромосомах в линейной последовательности;Гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно, образуя группу сцепления; число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом и постоянно для каждого вида организмов;
Сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера; Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами: чем больше расстояние, тем больше процент кроссинговера (прямая зависимость);
Каждый вид имеет характерный только для него набор хромосом - кариотип.


Слайд #24
Что значит линейно?
Хромосома эвкалипта...
...коровы


Слайд #25
...крысы...


Слайд #26
И человека:


Слайд #27
Что значит локус в гомологичных хромосомах?
Одна хромосома от мамы, а другая – от папы!


Слайд #28
Что такое кариотип?
У человека 23 пары гомологичных хромосом
Последняя пара – это половые хромосомы


Слайд #29
Как у людей определяется пол?
Существует пара половых хромосом – X и Y


Слайд #30
Если в зиготу попадают две X-хромосомы, то получается девочка
XX
Мальчик получится, если от мамы придет X-хромосома, а от папы – Y-хромосома
XY


Слайд #31
Изменчивость организмов


Слайд #32
Изменчивость – это свойство живых систем существовать в различных формах и приобретать новые признаки
Изменчивость делится на наследственную и ненаследственную (модификационную)
Наследственная изменчивость – это изменения генетического материала организма или клетки
Модификационная изменчивость – это способность организмов изменять фенотип в зависимости от условий окружающей среды


Слайд #33
Наследственная изменчивость делится на комбинативную и мутационную изменчивость
Существует три источника комбинативной изменчивости:
Независимое расхождение гомологичных хромосом в процессе мейоза
Случайная комбинация гамет при оплодотворении
Процесс кроссинговера (гомологичная рекомбинация)


Слайд #34
Хромосомы могут разойтись...
так..
...или так


Слайд #35
Число возможных вариантов гамет – 2n, где n – это гаплоидное число хромосом
У одного человека число возможных гамет – 8 388 608. И это без учета кроссинговера!


Слайд #36
Случайная встреча гамет при оплодотворении
В моногибридном скрещивании, как вы помните было возможно четыре варианта: АА, Аа, аА и аа. В дигибридном – 16 (42), в тригибридном – 43, и так далее.
Генов у человека около 30 000...


Слайд #37
Мутационная изменчивость. Изменения генетического материала
Три уровня:
Геномный
Хромосомный
Уровень последовательности ДНК


Слайд #38
Геномные мутации – изменение числа хромосом
Пример – наследственное заболевание синдром Дауна.
Возникает из-за того, что в 21 хромосомной паре не две гомологичные хромосомы, а три (трисомия).


Слайд #39
Хромосомные мутации – изменение морфологии отдельных хромосом
Делеции – удаление участков
Дупликации – удвоение участков
Транслокации – перемещение участков
Инверсии – переворот участков


Слайд #40
Мутации на уровне последовательности нуклеотидов ДНК. Генные мутации
Замена оснований
Выпадение оснований
Вставка оснований
ACCTGCGTGCCAAATGTGTGC
Thr-Cys-Val-Pro-Tyr-Val-Cys
ACCTGAGTGCCAAATGTGTGC
Thr-STOP-Val-Pro-Tyr-Val-Cys
ACCTGCGTGCCAAATGTGTGC
Thr-Cys-Val-Pro-Tyr-Val-Cys
ACCTGCGT GTGTGC
Thr-Cys-Val-Cys-Val
ACCTGCGTGCCAAATGTGTGC
Thr-Cys-Val-Pro-Tyr-Val-Cys
ACCTGCGTGCCAGTACAATGTGTGC
Thr-Cys-Val-Pro-Phe-Gln-Cys-Val


Слайд #41
Мутации возникают под действием всевозможных факторов разной природы:
Физические: радиация и ультрафиолетовое излучение
Химические: вещества-мутагены
Биологические: вирусы и мобильные элементы генома


Слайд #42
Модификационная изменчивость
В зависимости от условий окружающей среды: количества корма, благоприятности климата, времени года, экологической обстановки, организмы могут развиваться по-разному.
Каждый признак имеет свою норму реакции – область, в которой данный признак может проявляться.
Например норма реакции человеческого роста – это интервал примерно от 130 см до 240 см. При этом в человеческих популяциях очень редко встречаются индивиды с «крайними» проявлениями этого признака. Зато много людей «среднего» роста: 160 – 180 см.


Слайд #43
Современная генетика


Слайд #44
Генетика приобрела свой современный облик, когда стало ясно, что же является материальным носителем наследственной информации и какова природа генов.
Ген - это участок молекулы нуклеиновой кислоты, ответственный за синтез одного полипептида.
Нуклеиновые кислоты – это гигантские полимеры, состоящие из нуклеотидов и входящие в состав хромосом.
Совокупность всех хромосом данного вида называется кариотипом.
Совокупность всех генов данного вида называется геномом.


Слайд #45


Слайд #46


Слайд #47
Экспрессия генов – реализация наследственной информации
Ген (участок молекулы ДНК)
и-РНК (копия гена)
Полипептидная цепочка
Белок
Признак
транскрипция
трансляция
процессинг(фолдинг)
участие в биохимических превращениях
ОРГАНИЗМ


Слайд #48
Возможности современной экспериментальной биологии
Что могут ученые?
Выделять ДНК, РНК и белки из различных организмов. Изучать их структуру и свойства
Определять последовательности нуклеотидов нуклеиновых кислот (секвенирование)
Изменять последовательности ДНК и РНК in vitro
Вставлять нужные последовательности в разные организмы (трансформация)
Тестировать организмы на наличие той или иной последовательности (гена)
Сравнивать последовательности нуклеотидов в геномах разных видов и оценивать степень родства между ними
И еще много всего интересного...