Геном физические и генетические карты

Все эти наблюдения позволили установить приблизительное соответствие (коллинеарность) между генетической и хромосомной картами, т. е. показать, что генетическая карта — это, по существу, аналог хромосомной карты. Заслуга Моргана состояла также в том, что он дал физическое объяснение сцепления генов, введя для этого такие понятия, как кроссинговер-и хиазма. [c.478]

Этот вывод представляет большой интерес. Можно построить генетическую карту, в которой хромосома будет изображена в виде линейного ряда генов. Однако это еще не доказывает, что генетическое содержание хромосомы представлено физически непрерывным рядом генов. Рассматривалось множество других моделей хромосомы, пока не стало очевидным, что хромосома состоит только из одной-единственной нити генетического материала. [c.15]

Сравнивая между собой последовательность ДНК дикого типа и его мутантного аллеля, можно точно локализовать мутационный сайт и установить природу мутации. Таким методом определяется соответствие между генетической картой (целиком основанной на мутационных сайтах) и физической картой (составленной на основе нуклеотидной последовательности ДНК). В конечном итоге карту какого-либо участка генома можно выразить в нуклеотидах ДНК, а не в относительных единицах карты, принятых в формальной генетике. Действительно, теперь можно идентифицировать гены по их белковому продукту и даже иногда только по нуклеотидной последовательности. Таким образом, при построении карты генома мы [c.43]

ДНК с известными генетически картированными делециями и добавками (рис. 7.11). Такой гетеродуплексный анализ позволяет построить физическую карту параллельно с генетической картой на рис. 7.7. Поскольку известна общая длина молекулы ДНК X (она составляет около 49 ООО н. п.), можно определить примерную величину каждого гена. [c.213]

Это обстоятельство можно использовать для определения порядка расположения генов в хромосоме. В самом деле, если частота перекрестов между любыми двумя генами пропорциональна физическому расстоянию между ними, то в скрещивании между особями, гетерозиготными по трем сцепленным генам, число рекомбинантов между ними можно использовать для графического изображения (составления генетической карты) их относительного местоположения в хромосоме (рис. 5.12). [c.105]

Картирование генома подразумевает создание систематизированной библиотеки клонов, которая полностью представляет геном (или определенную его часть) и содержит набор генетических маркеров, достаточный, чтобы строить физическую и генетическую карты. По ходу исследований мы постепенно приближаемся к истинной структуре. В идеале карты, полученные разными способами, должны быть идентичными. Изучение структуры генома не требует обязательного построения рестрикционной карты, однако некоторые способы картирования автоматически приводят к ее получению. [c.31]

За четыре года, прошедших со времени выхода в свет первого издания книги Молекулярная биотехнология принципы и применение , в области биотехнологии было сделано огромное количество открытий. На рынке появилось множество новых генноинженерных продуктов (например, вакцин и лекарственных препаратов). Рутинной практикой клинических лабораторий стало использование иммунологических методов диагностики и методов, основанных на применении полимеразной цепной реакции. Открыты и охарактеризованы многие гены, ассоциированные с различными заболеваниями человека, неизмеримо возрос объем клинических испытаний в области генной терапии. Построены подробные генетические и физические карты хромосом человека впервые из дифференцированной соматической клетки клонировано жизнеспособное млекопитающее. Производство одного из трансгенных растений, сои, поставлено на коммерческую основу. [c.7]

Для сравнения приведем здесь оценки масштаба генетической карты у других организмов. У бактериофага Т , но Бензеру, 1 единица рекомбинации соответствует 250 парам нуклеотидов, у Drosophila, по Понтекорво, — 3 -10 пар нуклеотидов. Зная масштаб генетической карты, можно определить физический размер одного цистрона и оценить кодовое число. Мы видели выше (стр. 333), что размеры цистрона фосфатазы составляют примерно 0,3 единицы вероятности рекомбинации (по расстояниям на генной карте между крайними из изученных мутантов).Это соответствует 1500 парам нуклеотидных звеньев. Молекулярный вес цистрона Р составляет 1500 330 2 = 10 . Белок фосфатаза имеет молекулярный вес 80 ООО, т. е. состоит примерно из 800 аминокислотных звеньев, но опыт показывает, что в макромолекуле этого белка имеется 2 одинаковые структурные единицы. Следовательно, кодированы 400 аминокислотных звеньев белка С помощью 1500 нуклеотидных звеньев нуклеиновой кислоты. [c.340]

Теперь доказано, что кроссинговер генетического материала вирусов, лежащий в основе этих явлений, может наблюдаться и действительно наблюдается до тех пор, пока в инфицированной клетке присутствует свободная ДНК, принадлежащая потомству двух фаговых линий. Частота появления специфических рекомбинантов слуншт мерой физического расстояния между соответствующими генами в молекуле ДНК. Именно на этой особенности и основано составление генетических карт. Как можно было и предвидеть, чем дальше отстоят друг от друга генетические маркеры, тем чаще они рекомбинируют. Исключения, обнаруженные в случае Т-четных фагов, послужили первыми указаниями на кольцевой характер генетической (названной так в отличие от физической) карты этих вирусов (см. гл. VI, разд. Г) [109[. [c.212]

Существование генетической рекомбинации в митохондриях дрожжей (см. ниже) позволило создать генетическую карту генома митохондрий, которая была сопоставлена с физической картой при изучении возникающих естественным путем делеций митохондриального генома (называемых петит-мутациями). Участок, занимаемый каждым геном, определяли по положению на карте соответствующей мРНК. [c.285]

Впервые порядок генов в хромосоме удалось установить Альфреду Стертеванту при выполнении им дипломной работы в мушиной лаборатории Томаса Ханта Моргана. В 1911 г. Морган и его студенты обнаружили существование множества сцепленных с полом мутаций у дрозофилы. Сцепленность с полом не оставляла сомнений в том, что соответствующие гены локализованы в Х-хромосоме. При проведении скрещиваний между линиями, содержащими различные мутации (см., например, рис. 5.6), обнаружилось, что частоты рекомбинации между различными парами генов зависят от того, какая именно пара генов изучается, и почти постоянны для каждой пары. Частоты рекомбинаций, наблюдавщиеся между отдельными парами генов, представлены в табл. 5.1. Стертевант первым понял, что эти данные можно использовать для построения физической модели, или карты Х-хромосомы, на которой указывалось бы относительное расположение различных генов. Говоря более точно, Стертевант доказал на основании этих данных, что карта должна быть линейной, или одномерной, т. е. иметь форму, в точности совпадающую с нитевидной формой хромосом, наблюдаемой под микроскопом. Первая генетическая карта Х-хромосомы, построенная Стертевантом на основании данных, представленных в табл. 5.1, изображена на рис. 5.7. [c.134]

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]

Рис. 7.7. Геном фага А,. Гены, существенные для развития фага, обозначены строчными буквами. А, Процентная шкала расстояний вдоль молекулы ДНК. Б. Генетическая карта, построенная на основании частот рекомбинации. В. Физическая карта, основанная на гетероду-плексном анализе. Г. Некоторые из перестроек, использованные при гетеродуплексном картировании gal и bio-замещения, делеции и замены, влияющие на иммунные свойства фагов лямбдоидного семейства. Д. Распределение генетических функций в геноме.

Первые неожиданности такого рода были выявлены после определения нуклеотидной последовательности генома фага фХ174, генетическая структура которого была рассмотрена в гл. 7. Полная нуклеотидная последовательность одноцепочечной ДНК фХ174, а также соответствующие аминокислотные последовательности кодируемых белков приведены на рис. 12.6. Показаны также сайты узнавания для ряда рестриктаз, использованных при определении последовательности ДНК. В целом наблюдается хорошая корреляция между нуклеотидной последовательностью (рис. 12.6) и генетической картой (рис. 7.5) фага. Однако можно отметить и три случая отклонения от такой корреляции. Во-первых, имеет место расхождение между рекомбинационными частотами и физическими расстояниями, особенно в области гена А. Во-вторых, [c.83]

Появившиеся в последнее время методы позволяют составлять подробные карты очень больших геномов. Есть две категории карт 1. Физические карты, основывающиеся на строении молекул ДНК, составляющих каждую хромосому. Сюда относятся рестрикционные карты и систематизированные библиотеки клонов геномной ДНК. 2. Карты генетического сцепления их строят, основываясь на частоте совместной передачи потомству двух или нескольких признаков - генетических маркеров, различных у отца и матери и приписываемых определенному участку хромосомы. В качестве маркеров издавна принято использовать те гены, экспрессия которых обнаруживается по их эффекту (таковы, в частности, гены, вызывающие генетические болезни, например мышечную дистрофию). Разработанные сравнительно недавно новые методы с применением рекомбинантной ДНК дали возможность использовать в качестве генетических маркеров короткие последовательности ДНК, содержащие один из сайтов рестрикции и различающиеся у отдельных индивидуумов, такие последовательности особенно удобны для генетического картирования, потому что под действием рестрикционной нуклеазы возникают фрагменты, различающиеся по своей длине, и этот полиморфизм длины рестрикционных фрагментов (ПДРФ) легко может быть выявлен блот-анализом по Саузерну с помощью подходящего ДНК-зонда (рис. 5-90). [c.342]

В большинстве случаев эффективное использование техники гетерояуплексного картирования, которую мы только что описали, требует аккуратного измерения длин одно- и двухцепочечных участков ДНК. Измерение расстояния между различными петлями или особенностями гибридов позволяет построить физическую карту ДНК. Если генетическое значение делеции или локализация отдельных генов известны, физическая карта может быть использована для построения генетической карты. Метод является особенно мощным потому, что он позволяет локализовать гены, используя лишь выделенные транскрипты РНК, даже когда не удается обнаружить мутантные фенотипы. В принципе он позволяет картировать даже области ДНК, которые вовсе не были транскрибированы. Любой изолированный или синтезированный фрагмент ДНК может быть гибридизован с образованием двухцепочечной структуры и затем идентифицирован с помощью электронного микроскопа. Длины соответствующих участков можно измерить абсолютным методом, если в поле микроскопа имеется стандарт длины для калибровки увеличения. При некоторых условиях с помошью электронного микроскопа удается получить контурную длину ДНК, находящуюся в прекрасном соответствии с теми размерами, которые вычисляют исходя из известной геометрии двойной спирали. Однако контурная длина зависит от процедуры нанесения ДНК на подложку, которая поддерживает образец в микроскопе. Поэтому на практике для более точного измерения длин к каждому образцу добавляют молекулы ДНК известной длины и используют их в качестве внутреннего стандарта. [c.167]

Физические карты хромосом ценны в сочетании с их генетическими картами. Ранее генетическое картирование было возможно лишь в случаях, когда гены обладали легко определяемым фенотипом, что достаточно редко. Существенно расширило возможности генетического картирования введение в практику метода, основанного на явлении полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ). Это явление вызвано наличием в геномах индивидуальных особей множественных структурных различий. [c.294]

Важнейшую роль в структурных исследованиях генома играет изучение его полиморфизма. Этот раздел молекулярной генетики является основой для понимания принципов молекулярной эволюции, механизмов возникновения патологических мутаций, для оценки факторов риска при воздействии потенциальных токсических агентов окружающей среды на человеческий организм, наконец, для понимания основ различной индивидуальной восприимчивости лекарств. Эти исследования получили новый импульс с открытием полиморфных мини- и микросателлитов, которые позволили осуществить тонкое генетическое картирование генома и в конечном счете создать интегрированные карты генома, объединяющие физические и генетические карты генома человека в единую систему. Это в свою очередь привело к развитию методов позиционного клонирования, которые позволяют быстро клонировать гены, начав с исследования их сегрегации в семьях. [c.7]

Используя клонированные гены, уже картированные с помощью рекомбинантных методов, можно сопоставлять физическую и генетическую карты, как в случае с Е. соИ. Относительно подробные генетические карты построены для таких организмов, как дрожжи, нематода и D. melanogaster, и здесь такое сравнение может оказаться весьма продуктивным. У D. melanogaster корреляция упрощается благодаря наличию обширных цитогенетических данных. Комбинированные молекулярно-генетические карты позволяют клонировать гены, связанные с определенными фенотипом и локусом, но продукт которых неизвестен (например, так был клонирован ген per D. melanoijaster, рис. 6.39). [c.353]

Молекулярная биология исследует молекулярную природу основных явлений жизни, прежде всего наследственности и изменчивости. Эти явления определяются строением и свойствами нуклеиновых кислот — информационных макромолекул. Становление молекулярной биологии связано с открытием генетической роли нуклеиновых кислот и с ее расшифровкой. Гены, т. е. фрагменты молекул ДНК и РНК, программируют синтез белков. Эти молекулы являются законодательными , а белки — исполнительными . Молекулярная биология началась с открытия трансформации бактерий посредством ДНК (Эвери, Мак-Леод, Мак-Карти, 1944). Молекулярная биология ищет объяснение биологических явлений в химии и молекулярной физике. Она изучает широкую совокупность жизненных процессов, в том числе ферментативный катализ, мембранный транспорт, механохимические явления и т. д. В отличие от классической биохимии, молекулярная биология объединяется с физикой и ее специфика состоит именно в физических аспектах исследований и задач. [c.220]

Фаг X также представляет собой хороший пример того, как можно использовать фрагменты, образующиеся при рестрикции (рестрикты) для описания структуры генома вируса. На рис. 9.6 можно видеть число и размеры фрагментов ДНК, образующихся при действии нескольких различных рестриктаз на геном этого фага. Последовательность фрагментов, образующихся при действии определенной рестриктазы, можно определить с помощью сочетания нескольких методов, цель которых состоит в построении карты сайтов рестрикции генома фага X. На рис. 9.7 схематически изображена карта сайтов E o RI и Hin dlll на фоне генетической и физической карт генома фага X. [c.271]

Прочтение генетического кода генома человека стало центральной проблемой молекулярной биологии и генетики в конце 80-х годов. Национальные программы Геном человека были приняты во всех странах с-развитой наукой, в том числе и в бывшем Советском Союзе. В итоге за 10 лет интенсивной работы мирового сообщества на рубеже третьего тысячелетия вчерне расшифрована нуклеотидная последовательность генома человека, созданы физические карты каждой из 23 хромосом, идентифицированы гены, ответственные за многие наследственные заболевания. Полностью завершено секвенирование более десятка геномов микроорганизмов, растений, низших и высших эукариот. Возникли новые науки - геномика и протеоми-ка. Успехи в этих областях во многом обусловлены возможностью клонировать ДНК в искусственных хромосомах дрожжей (YA ). [c.72]

Структурная геномика изучает последовательность нуклеотидов в геномах, определяет границы и строение генов, межгенных участков и других структурных генетических элементов (промоторов, энхансеров и т.д.), т.е. составляет генетические, физические и транскриптные карты организма. [c.17]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология