Рекомбинация, генетический анализ

Когда хромосомная теория наследственности обрела признание, гены представлялись чем-то вроде бусин, нанизанных на нить хромосомы, а мутантные аллели одного гена сравнивали с бусинами разного цвета, причем считали, что на хромосомной нити может присутствовать лишь одна бусина определенного цвета. Полагали, что рекомбинация-это разрыв нити в промежутке между бусинами и последующее соединение ее концов считалось, что внутри генов рекомбинация происходить не может. В представлении генетиков того времени гены были некой неделимой единицей рекомбинации, а также функции и мутации. Эта теория просуществовала примерно до 1940 г., пока разрешающая возможность генетического анализа была относительно невелика. [c.159]

Генетический анализ рекомбинации [c.136]

Последующий биохимический и генетический анализ штаммов 1977 г. позволил получить дополнительные данные о сложном эпидемиологическом процессе гриппа. В то время было признано, что антигенный дрейф является следствием точечных мутаций и иммунной селекции и что любой принципиально новый подтип возникает в результате рекомбинации между вирусами человека и животных [41]. Поэтому совершенно неожиданными показались результаты олигонуклеотидного картирования РНК штаммов 1977 г. было установлено, что все 8 генов практически идентичны генам ранее выделенных от людей вирусов [45]. Эти данные были подтверждены при использовании метода РНК-РНК-гибридизации [3, 54]. Они показали, что штаммы 1977 г. не являются рекомбинантами. [c.317]

Мир одноклеточных эукариот, или эукариотических микроорганизмов, охватывает грибы, водоросли и простейших. Разнообразие их жизненных циклов и процессов, ведущих к рекомбинации, столь обширно, а число генетически изученных видов столь ограничено, что большие обобщения были бы рискованными. Достаточно сказать, что из более 4200 родов и около 50 ООО видов грибов, описанных к настоящему времени, приблизительно у 450 видов исследованы типы несовместимости, знание которых — первое условие любого генетического анализа. Генетически изучены только 30 видов грибов, принадлежащих к 20 родам. [c.182]

Генетический анализ у бактерий основан на использовании процессов, ведущих к рекомбинации конъюгации, трансформации, трансдукции, а также на переносе генетического материала с помощью плазмид — F-факторов, факторов устойчивости и др. [c.214]

Успехи генетического анализа у микроорганизмов, особенно у бактерий и бактериофагов, сыграли революционизирующую роль в методах изучения структуры и функций генетического материала. Организация геномов бактерий и пути, ведущие к их рекомбинации, оказались, на первый взгляд, совершенно отличными от того, к чему привыкли генетики, работавшие с эукариотами. У бактерий были открыты дополнительные (к хромосоме) генетические э.ле-менты плазмиды и эписомы. Некоторые эписомы существуют в свободной форме. Это бактериофаги, вся структура которых приспособлена к переносу генома между клетками. Другие плазмиды способны только к репликации в бактериальной клетке. Между этими крайними формами есть промежуточною варианты. Само существование таких дополнительных элементов генома поставило вопрос о возможности их использования для переноса генетического материала и не только между клетками бактерий. [c.224]

В предыдущих главах (гл. 8—10) было показано разнообразие процессов, которые приводят к объединению и рекомбинации генетического материала в природе. При работе с различными объектами закономерности наследования выражаются в разной форме. В то же время обобщение законов наследования, вскрываемых методами генетического анализа, позволяет выявить некоторые универсальные свойства генетического материала. [c.257]

Представления о гене всецело зависели от разрешающей способности генетического анализа, которая определяется возможностью (вероятностью) обнаружения редких событий — рекомбинаций между тесно сцепленными мутациями. В свою очередь, выявление таких событий зависит от численности потомства, которое можно исследовать при скрещиваниях. Очевидно, разрешающая способность генетического анализа резко повышается при использовании селективных методов, которые успешно применяются при работе с микроорганизмами и с культурами клеток высших организмов. [c.371]

Не следует забывать и о значении индуцированного мутагенеза в повышении разрешающей способности генетического анализа. Повышение частоты мутаций гарантирует возможность создания обширных генетических коллекций и тем самым увеличивает вероятность все более плотного маркирования хромосом. Только при этом возникает возможность и необходимость изучения рекомбинации и взаимодействия между тесно сцепленными участками генетического материала. [c.371]

Общая рекомбинация включает ряд промежуточных этапов, для понимания которых необходимо затратить определенные усилия Кроме того механизм обмена между цепями ДНК, по-видимому, несколько различается у разных организмов Однако детальный генетический анализ скрещивания у бактерий, вирусов и грибов дает основания считать, что в целом результаты общей рекомбинации всегда одинаковы [c.302]

Одним из интересных и потенциально наиболее эффективных применений НЦР является амплификация сегментов ДНК внутри отдельных клеток. Такие опыты проводились как на диплоидных клетках, так и на сперматозоидах человека. Использование сперматозоидов имеет особое значение для генетического анализа видов, включая человека, которые не могут подвергаться экспериментальному скрещиванию. Этот метод позволяет оценить частоту мейотической рекомбинации непосредственно в больщих популяциях сперматозоидов, если использовать пару праймеров, специфичных в отнощении полиморфных или мутантных форм сцепленных генов. [c.363]

Наиболее важная задача генетики состоит в том, чтобы выяснить природу единиц наследственности и механизм их действия. Мендель и его последователи в течение первого десятилетия XX в. пытались разрешить эту проблему, производя скрещивания и изучая генетические рекомбинации. Эта работа позднее была расширена благодаря анализу сцепления между генами и определению их локализации, а затем с развитием исследований мутаций вступила в новую фазу. [c.260]

Точные результаты по вероятности рекомбинации получаются, если ограничиться в каждой серии опытов анализом небольшого участка генетической карты (несколькими соседними локусами). [c.330]

Поскольку изучение кроссинговера на молекулярном уровне не дало пока почти ничего, попробуем взяться за эту проблему с другого конца. Частота рекомбинаций между двумя генами составляет обычно около 50% или ниже. Эта цифра 50% отражает всем знакомое менделевское соотношение (расщепление 1 1) и означает, что два данных гена могут свободно перекомбинироваться между собой — это всегда тот случай, когда гены находятся на двух разных хромосомах. Вероятность того, что обе эти хромосомы после мейоза окажутся вместе в одном ядре, равна 50% (ср. рис. 43). Если гены лежат в одной и той же хромосоме, то образуется 0% рекомбинантов при условии, что сцепление не было нарушено. Все значения между О и 50% характеризуют частоту нарушения сцепления, т. е. частоту рекомбинаций иначе говоря, они служат мерой относительного расстояния между двумя данными генами. Сейчас получены значения вплоть до 0,02%. Если теперь, исходя из измеряемых длин хромосом, попробовать вычислить абсолютные расстояния между генами — нет надобности повторять здесь применяемые с этой целью довольно сложные расчеты, — то мы получим величины порядка нескольких ангстрем (А), иногда даже долей ангстрема. Но тогда, следовательно, генетический анализ позволяет различать на хромосоме и соответственно на ДНК точки , удаленные друг от друга всего на несколько ангстрем. Итак, рекомбинационный анализ позволяет проникнуть непосредственно в область молекулярных размеров. [c.134]

То же положение, а иыенпо что в клотке-хозяине возможны как множественная инфекция, так и обмен генетическим материалом потомства, справедливо и для РНК-содержащих фагов, и для вирусов животных — независимо от того, содержат ли эти вирусы РНК или ДНК [76]. Только в этих случаях данное явление труднее исследовать экспериментально. Причины, по которым частоты рекомбинации в случае миксовирусов намного превосходят частоты в случае других вирусов, уже обсуждались. Лишь вирусы растений не поддаются генетическому анализу. Объясняется это, вероятно, тем обстоятельством, что получение множественной инфекции в популяциях растительных клеток практически невозможно. [c.213]

Затем были обнаружены два замечательных примера того, что дрозофилы дикого типа могут появляться в результате рекомбинации между мутациями, которые в соответствии с фенотипическим критерием должны были бы считаться аллельными. Для обозначения таких мутаций, которые фенотипически выглядят аллельными, но способны рекомбинировать друг с другом, был принят термин псевдоаллели. Вопросы, относящиеся к внутренней структуре генов, не были однозначно решены до появления генетики микроорганизмов, для которой характерна очень большая разрешающая способность генетического анализа. В этих работах понятия о единице мутации, единице рекомбинации и единице генетической функции были четко разграничены. Генетические исследования, расщепившие ген на субъединицы, начались примерно в то же время, когда Уотсон и Крик предложили свою модель структуры ДНК. Благодаря изучению тонкой структуры гена была заполнена брешь в представлениях о генетической карте и физической структуре молекулы ДНК. Эти исследования опровергли теорию неделимого гена [c.159]

Трансформация — важный метод генетического анализа, так как имеющиеся в природе способные к трансформации виды не имеют систем конъюгации, и только небольшое число видов имеет хорошо развитые системы трансдукции. В аспекте фундаментальной науки трансформация позволила составить представление о механизме генетической рекомбинации [25, 31], а в случае Ba illus subtilis ее изучение способствовало получению информации о начале и направлении репликации хромосомы [18]. Данные экспериментов по внутривидовой и межвидовой трансформации использовались также для определения степени генетического родства между определенными участками генома [31]. Такой подход стимулировал изучение родства с использованием анализа кинетики реассоциации ДНК (гл. 22) и новейших методических приемов при исследовании рекомбинантной ДНК. Использование трансформации и трансдукции тесно связано с методологией изучения рекомбинантной ДНК, где благодаря искусственной индукции компетентности возможно введение рекомбинантных молекул в клетки различных видов бактерий. [c.80]

Использование эффективных парных скрещиваний для генетического анализа ts-мутантов, предложенное R. Simpson и G. Hirst в 1968 г. [248], обеспечивает надежный метод группирования, полностью учитывающий сегментированную природу генома. За одним возможным исключением [215, 228] истинно рекомбинаци- [c.194]

Что такое ген (рис. 2.100). В классической генетике ген рассматривался как единица мутации, рекомбинации и функции. Принято было считать также, что гены расположены в хромосоме в линейном порядке подобно бусинкам на нити. Однако детальный генетический анализ показал, что такое представление является упрощенным например, у дрозофилы два тесно сцепленных мутантных гена, будучи на одной хромосоме (т. е. в г мс-положении), дают меньший фенотипический эффект, чем те же две мутации, расположенные на гомологичных хромосомах (т.е. в т/ анс-положении). Нередко фенотипический эффект и вовсе отсутствовал. Г ены, демонстрирующие такой цис-транс-э ект, были названы псевдоаллелями (см. также разд. 3.5.1 рис. 3.30). В дальнейшем биохимический анализ показал, что г/ис-ш/ анс-эффект возникает в том случае, когда две мутации затрагивают разные сайты в пределах структурного гена, кодирующего один простой белок. Когда две такие мутации находятся в г мс-положе-нии, гомологичный нормальный ген способен контролировать синтез функционально интактного белка. С другой стороны, когда две мутации находятся в транс-по-ложении, интактный белок не образуется. Развитие молекулярной генетики в 50-е гг. сделало необходимым введение новой терминологии. По предложению Бензера (1957 [569]) единицу рекомбинации стали называть реконом, единицу мутации-мутоном, а единицу функции-цистроном (по цис-транс-эффекту). В последующие годы было показано, что рекой и мутон соответствуют отдельному нуклеотиду-самой маленькой единице генетического материала, тогда как цистрон соответствует фрагменту ДНК, кодирующему одну полипеп-тидную цепь. Из этих трех терминов только последний стал популярным среди гене- [c.148]

В опытах с фагом Т4 С. Бензер не только подтвердил возможность деления гена путем кроссинговера, что впервые было показано еще на дрозофиле, но и доказал, что ген состоит из большого числа очень мелких, способных рекомбинироваться единиц. Оказалось, что линейное расположение нуклеотидов внутри гена отражает линейность их расположения в молекуле ДНК. Разрешающая способность генетического анализа при использовании фагов оказалась настолько большой, что удавалось обнаруживать рекомбинации, происходящие между очень близко располон<енными участками ДНК- Наименьшая частота рекомбинаций у этого фага равнялась 0,02%. Участок меньшей длины уже не делился кроссипго-вером и, следовательно, мог считаться единицей рекомбинации. С. Бензер назвал его реконом. [c.164]

С. Бензера по изучению генетики фага Т4 много гипотетического, для дальней-щей разработки теории гена они имеют большое значение. В результате генетических исследова[1ий, выполненных им на вирусах, было установлено, что три свойства гена функции, мутации и рекомбинации ие всегда совпадают и не являются особенностью гена как целостной единицы. Тонкий генетический анализ показал, что гены делимы, т. е. есть значительно меньшие элементарные участки ДНК, чем геи, сохраняющие способность к рекомбинациям и мутациям. [c.165]

Современные представления о молекулярном механизме кроссинговера в основном сложились в 60-е годы нашего столетия. При этом с учетом особенностей молекулярной структуры ДНК как носителя генетической информации более детально разработана гипотеза разрыв — воссоединение . Кроме того, предложенные модели удовлетворительно объясняли те результаты генетического анализа, которые были рассмотрены в предыдущем разделе. Наибольшую известность приобрела модель Р. Холлидэя. Рассмотрим эту схему рекомбинации между двумя из четырех хроматид бивалента (рис. 7.11). На рисунке показана рекомбинация только между двумя хроматидами. Еще две хроматиды остаются интактными, однако при рассмотрении конечного результата — расщепления в тетрадах — их также необходимо учесть. АВС и ab — три тесно сцепленных маркера, судьба которых прослеживается на протяжении всего процесса рекомбинации. Стрелки символизируют антипараллельные цепи ДНК. Для рассматриваемой схемы очень существен учет полярности цепей. [c.160]

В этой главе рассматриваются жизненные циклы многоклеточных и одноклеточных эукариот прежде всего с точки зрения их генетической значимости. По отношению к отдельным видам или более крупным таксонам обращается внимание 1) на генетический контроль половых различий или иных типов несовместимости, определяющих характер объединения генетического материала разных особей и клеток 2) на длительность и способ смены дипло- и гаплофазы 3) на способ оплодотворения и характеристику зиготы 4) на особенности рекомбинации. Только на основе этих фактов можно оценить особенности генетического анализа у различных объектов. [c.170]

Знание генетического контроля несовместимости существенно при генетическом анализе. Во-первых, самонесовместимость затрудняет инбридинг (для растений обычно употребляют термин инцухт), необходимый для получения гомозиготных форм. Во-вторых, тесное сцепление исследуемых генов с генами несовместимости искажает истинные частоты рекомбинации между генами, поскольку часть генотипов при расщеплении не будет учтена из-за несовместимых опылений. [c.179]

Разнообразие жизненных циклов и типов несовместимости у грибов накладывает отпечаток и на приемы, используемые при их гибридологическом анализе. У одних грибов половой процесс осуществляется на основе гетерогамии, как у нейроспоры, что позволяет ставить реципрокные скрещивания. У других — на основе изогамии, как у дрожжей сахаромицетов. Наряду с половым размножением существует полный или неполный парасексуальный цикл в зависимости от вида грибов. Парасексуальный цикл — это процесс объединения и последующей рекомбинации генов на основе событий, происходящих в митозе, а не в мейозе, без участия оплодотворения половым путем. Остановимся только на двух подходах, внесших существенный вклад в разработку проблем общей генетики тетрадном анализе и генетическом анализе на основе парасексуального процесса. [c.185]

Итак, в этой главе были рассмотрены некоторые наиболее изученные процессы, ведущие к объединению и рекомбинации генетического материала у многоклеточных и одноклеточных эукариот. Эти процессы весьма разнообразны внешне, но по сути своей сводятся к закономерной смене диплофазы на гаплофазу в результате мейоза и смене гаплофазы на диплофазу в результате оплодотворения. Исключение составляет парасексуальный процесс. Знание этих процессов необходимо при исследовании каждого вида для правильного планирования эксперимента по генетическому анализу и для интерпретации его результатов. На этих знаниях основывается обширная отрасль генетики — частная генетика отдельных видов. [c.197]

Процессы перестройки включают в себя 1) нереципрокный и неаллельный кроссинговер и конверсию генов 2) транспозицию фрагментов ДНК из одного локуса генома в другой 3) образование дополнительных копий последовательностей ДНК, которые располагаются либо тандемно, либо в разных участках генома этот процесс называется амплификацией 4) делению участков ДНК 5) негомологичную рекомбинацию. Изменчивость организации генома-одно из важнейших открытий молекулярной генетики, особенно ценное ввиду того, что перестройки последовательностей ДНК относятся к очень редким событиям. В значительной мере это открытие стало возможным благодаря точности методов молекулярной генетики в сочетании с высокой избирательностью методов классического генетического анализа. [c.14]

Метод ПЦР обеспечивает уникальную возможность тонкого генетического анализа и изучения хромосомной рекомбинации, ДНК-поли-морфизма и др. В частности, показано, что после 50-60 циклов ПЦР, выполненных на ДНК единичных диплоидных или гаплоидных клеток человека, удается надежно определять аллельный тип анализируемого гена в гибридизационном тесте амплифицированной ДНК с аллельспеци-фичными 32р-меченными олигонуклеотидами. На лизатах индиввдуальных сперматозоидов человека продемонстрирована возможность одновременно анализировать два локуса, расположенных на негомологичных хромосомах. [c.52]

Классическое генетическое картирование основывается на получении определенных мутаций и анализе частот рекомбинаций (см. введение к ч. I). У Drosophila генетические карты удалось расширить и уточнить путем установления корреляций между генетическими данными и хромосомными аберрациями типа делеций, инверсий и транслокаций, которые визуально проявляются как изменения в характере исчерченности политенных хромосом. Однако подобные методы непригодны для анализа хромосом большинства растений и животных. Генетический анализ немногочисленных популяций с большим периодом генерации весьма затруднителен, поскольку политенностъ встречается редко, а хромосомы довольно многочисленны, имеют небольшие размеры и с трудом поддаются вденти-фикации. Например, у млекопитающих установление корреляции между фенотипическими изменениями и делециями, транслокациями и инверсиями позволяет локализовать лишь офаниченное число генов в специфических хромосомах или отдельных их областях. С развитием методов получения клонированных сегментов ДНК были разработаны универсальные процедуры картирования, которые не зависят от фенотипического проявления мутаций. Удалось локализовать многие гены, в том числе и гены человека, в специфических областях хромосом. [c.334]

Разрешающая способность лучших электронных микроскопов не превышает 3 А следовательно, то, что меньше 3 А, с их помощью неразличимо. Можно ли на этом основании сделать вывод, что генетический (ре-комбинационнный) анализ имеет большую разрешающую способность, чем электронный микроскоп И да и нет. Функционально мы умеем различать детали одного гена, которые лежат друг к другу ближе чем на 3 А. Но увидеть их мы не можем вообще, фактически мы оперируем только числами изображение возможно получить лишь с помощью электронного микроскопа. Пожалуй, вряд ли целесообразно сравнивать между собой два метода, столь различных по своему принципу и задачам. После этого отступления вернемся к опытам по рекомбинации. [c.134]

На рис. 110 изображен небольшой отрезок хромосомы 5вблизи области La , изученный Моно и Жакобом. Область La состоит из трех цистронов у, z, i. Справа находится область Ad (синтез аденина), слева область Pro (синтез пролина). В промежутках, по-видимому, имеется"несколько цистронов, значение которых неизвестно. Вся эта область была подвергнута рекомбинационному анализу, причем с достаточной точностью можно было считать вероятность проникновения одинаковой для всего этого участка хромосомы. Определение вероятности рекомбинации требует обязательно нормировки в самом генетическом эксперименте. Это п осуществляется с помощью двойной рекомбинации. На рис. 111 показана схема генетического процесса, которым воспользовались [c.330]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология