Презентация гна тему "Картирование генов. Построение генетических и цитологических карт".

• 1 слайд

  Картирование генов
  Построение генетических и цитологических карт
  

• 2 слайд

  Картирование генов - определение положения данного гена на какой-либо хромосоме относительно других генов.
  Используются три основных группы методов картирования генов
  физическое (определение с помощью рестрикционных карт, электронной и световой микроскопии).
  Генетическое (определение частот рекомбинаций между генами)
  Цитогенетическое (гибридизация in situ, получение монохромосомных клеточных гибридов, делеционной метод и др.)
  

• 3 слайд

  3
  Генетические и физические карты хромосом
  Генетическое картирование основано на использовании генетических методов для построения карт, показывающих позиции генов и других последовательностей в геноме.
  Генетические методы включают гибридологические эксперименты или, в случае с людьми, генеалогический метод (анализ родословных)
  

• 4 слайд

  Морган представлял себе гены упорядоченными по длине хромосом, как бусинки в ожерелье
  
  
  Экспериментальные данные привели его к идее создания генетических карт хромосом
  Очевидно, что чем дальше находятся два гена друг от друга, тем больше вероятность разрыва нити, связывающей их, и получения новых сочетаний генов
  Стало возможным определить относительное расстояние между генами в хромосоме путем простого расчета процента кроссинговера
  4
  

• 5 слайд

  Частота кроссинговера (расстояние между генами):
  число кроссоверных
  организмов
  = * 100%
  общее число потомков
  
  

• 6 слайд

  6
  Эта частота строго пропорциональна расстоянию между сцепленными генами и измеряется в морганидах
  
  1 морганида соответствует
  1% рекомбинантных гамет или генотипов, полученных при анализирующем скрещивании
  

• 7 слайд

  х 100
  Число рекомбинантов
  Общее число потомков
  Частота рекомбинаций
  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%)
  ЧР =
  х 100 = 17%
  206 + 185
  2300
  или 17 морганид
  

• 8 слайд

  Расчёт расстояния между генами
  

• 9 слайд

  А в С
  а В с
  А и В – 79 + 14=93 93/521 = 17,9%
  
  В и С – 135+14= 149 149/521=28,6%
  
  A – C= 17,9% + 28,6%=46,5%
  

• 10 слайд

  10
  А. Стертевант в 1913 г. составил первую генетическую карту локализации генов в Х-хромосоме дрозофилы
  Генетические карты уже разработаны для дрозофилы, мыши, нейроспоры; для высших растений: кукурузы, риса, ячменя и др.
  

• 11 слайд

  11
  Построение генетической карты на основании частот рекомбинации. Пример показывает реальные эксперименты, выполненные Артуром Стуртевантом на плодовой мушке. Все 4 гена находятся в Х-хромосоме плодовой мушки.Показаны частоты рекомбинации между генами и относительное взаиморасположение генов на карте
  

• 12 слайд

  Генетические карты (группы сцепления) дрозофилы.
  
  

• 13 слайд

  13
  Генеалогический анализ в составлении генетических карт человека
  Для человека невозможно проведение экспериментальных браков с целью создания генетических карт
  Данные для расчета частот рекомбинации могут быть получены исследованием генотипов членов поколений существующих семей
  Это значит, что доступны только ограниченные данные и их интерпретация часто затруднена, так как браки людей редко приводят к нужным «скрещиваниям», а зачастую генотипы одного или более членов семей недоступны из-за их смерти или отказа от сотрудничества
  

• 14 слайд

  Пример анализа родословной людей.
  (A) Родословная показывает наследование генетической болезни в семье двух живых родителей и 6 детей, а также при наличии информации о родителях матери. Аллель болезни является доминантным по отношению к аллелю здоровья. Реальным является определение степени сцепления между геном заболевания и микросателлитом М типированием аллелей для этого микросателлита (M1, M2, и т.д.) у живых членов семьи.
  (B) Родословная может быть интерпретирована двумя различными путями: Гипотеза 1 дает низкую частоту рекомбинации и свидетельствует, что ген заболевания сильно сцеплен с микросателлитом М; Гипотеза 2 подтверждает, что ген и микросателлит менее прочно сцеплены
  (C) Реконструкция генотипа микросателлита бабушки подтверждает верность Гипотезы 1
  

• 15 слайд

  15
  Физическое картирование использует молекулярно-биологические методы для непосредственного исследования молекул ДНК и построения карт, показывающих позиции определенных последовательностей, в том числе генов
  

• 16 слайд

  Последовательности, распознаваемые разными рестриктазами
  EcoRI
  Г ААТТЦ
  ЦТТАА Г
  
  SmaI
  ЦЦЦ ГГГ
  ГГГ ЦЦЦ
  ДНК разрезают рестриктазами и подвергают электрофорезу.
  Рестрикционная карта - вид физической карты, на которой указаны расстояния между соседними сайтами расщепления ДНК определенной рестриктазой.
  
  Построение рестрикционных карт
  

• 17 слайд

  17
  Опорные точки карт хромосом – гены и ДНК-маркеры
  Гены – очень часто используемые маркеры, но они не идеальны. Одна из проблем (особенно для больших геномов позвоночных) состоит в том, что карты, основанные на генах, не очень детальные
  Поэтому нужны другие типы маркеров
  Опорные точки карт, не являющиеся генами, называются ДНК-маркерами
  Основные типы ДНК-маркеров:
  полиморфизм длины рестрикционных фрагментов (RFLPs)
  полиморфизм длины простой последовательности (SSLPs)
  однонуклеотидный полиморфизм (SNPs)
  

• 18 слайд

  Карта хромосомы 21 и митохондриального генома
  

• 19 слайд

• 20 слайд

  20
  Методы картирования хромосом человека
  метод гибридизации соматических клеток грызунов и человека в культуре ткани
  Если изолировать из тела и смешать клетки мыши и человека в культуре, то в результате их слияния можно получить гибридные клетки, содержащие хромосомы одного и другого вида.
  
  Клетки мыши имеют 40 хромосом, а клетки человека - 46. Суммарное число хромосом гибридных клеток должно быть 86, но обычно этого не происходит и чаще всего гибридные клетки содержат обычно от 40 до 50 хромосом.
  

• 21 слайд

  21
  Пример показывает как стабильные человек-мышь гибридные соматические клетки могут получаться применением ПЭГ
  По непонятным причинам хромосомы человека избирательно утрачиваются первичным продуктом слияния
  Происходящая случайно утрата человеческих хромосом приводит к образованию большого разнообразия гибридных клеток по набору хромосом человека
  Эти клетки могут быть клонированными для получения отдельных клеточных линий со специфическим набором хромосом человека
  Идентификация хромосом человека может проводиться методами, базирующимися на ПЦР с использованием хромосом-специфических маркеров
  

• 22 слайд

  22
  В гибридных клетках человек-мышь, полученных в результате слияния анеуплоидных клеток мыши и диплоидных эмбриональных фибробластов человека, 75-95% человеческих хромосом утрачиваются в процессе культивирования, причем их утрата носит случайный характер
  Среди множества разнообразных гибридов всегда найдется клетка, сохранившая ту или иную хромосому человека
  В гибридных клетках хромосомы функционируют, регулируя синтез соответствующих белков
  

• 23 слайд

  23
  После размножения этой клетки можно провести анализ ферментов, активность которых связана с наличием именно данной хромосомы
  Использование методов дифференциального окрашивания хромосом позволяет связать гены с определенными локусами хромосом, так как в гибридных клетках довольно часты хромосомные разрывы, перестройки, присутствие не целых хромосом, а отдельных фрагментов
  

• 24 слайд

  24
  В настоящее время для картирования генов хромосом человека используются также другие методы:
  Биохимические методы — сравнение аминокислотных последовательностей белков и нуклеотидной последовательности ДНК отдельных хромосом
  Цитологические методы — сопоставление изменения морфологии хромосомного участка с характерным фенотипом, анализ «ломких» участков хромосом
  Молекулярно-генетические методы и др.
  

• 25 слайд

  Пример анализа родословной людей.
  (A) Родословная показывает наследование генетической болезни в семье двух живых родителей и 6 детей, а также при наличии информации о родителях матери. Аллель болезни является доминантным по отношению к аллелю здоровья. Реальным является определение степени сцепления между геном заболевания и микросателлитом М типированием аллелей для этого микросателлита (M1, M2, и т.д.) у живых членов семьи. (B) Родословная может быть интерпретирована двумя различными путями: Гипотеза 1 дает низкую частоту рекомбинации и свидетельствует, что ген заболевания сильно сцеплен с микросателлитом М; Гипотеза 2 подтверждает, что ген и микросателлит менее прочно сцеплены
  (C) Реконструкция генотипа микросателлита бабушки подтверждает верность Гипотезы 1
  

• 26 слайд

• 27 слайд

• 28 слайд

  Секвенирование ДНК
  определение первичной нуклеотидной последовательности (от англ. sequence — последовательность).
  В результате секвенирования получается линейное символьное описание, которое сжато резюмирует атомную структуру молекулы ДНК.
  

• 29 слайд

  Секвенирование ДНК
  Для секвенирования применяются методы Эдмана, Сэнжера и другие;
  в настоящее время для секвенирования нуклеиновых кислот обычно применяется метод Сэнжера с дидезоксинуклеозидтрифосфатами (ddNTP).
  Обычно до начала секвенирования при помощи ПЦР производят амплификацию участка ДНК, последовательность которого требуется определить.
  

• 30 слайд

  Секвенирование ДНК по Сэнжеру
  Методология секвенирования была разработана в конце 1970-х гг. английским биохимиком Фредериком Сэнжером.
  (из http://www.internet-school.ru)
  

• 31 слайд

  Секвенирование ДНК по Сэнжеру
  Перед секвенированием молекулу ДНК разрезают на фрагменты и клонируют в Escherichia coli. Выделенные из бактериальных клеток фрагменты многократно амплифицируют с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР)
  (из http://wsyachina.narod.ru)
  

• 32 слайд

  Секвенирование ДНК по Сэнжеру
  Раствор с одноцепочечными фрагментами и праймерами распределяют по четырём пробиркам, в каждую из которых добавлены четыре разные dNTP и один из флуоресцентно меченных дидезоксинуклеозидтрифосфатов (ddNTP). Удлинение гибридизовавшегося с ДНК-фрагментом праймера происходит до тех пор, пока в цепь не включится ddNTP. В этом месте синтез останавливается, и в результате в каждой из пробирок образуется уникальный набор отрицательно заряженных фрагментов разной длины, оканчивающихся одним из меченых ddNTP.
  

• 33 слайд

  Секвенирование ДНК по Сэнжеру
  Фрагменты разделяют по размеру с помощью капиллярного электрофореза. Когда фрагменты определённой длины проходят через окно детектора, освещаемое лазерным лучом, ddNTP начинают флуоресцировать. Длина волны флуоресценции зависит от того, какой именно ddNTP находится у них на конце, так что на выходе получается цветная картинка, которую можно трансформировать в нуклеотидную последовательность.
  (из http://wsyachina.narod.ru)
  
  

• 34 слайд

  Автоматическое секвенирование ДНК
  Особенно перспективным для массового секвенирования в автоматическом режиме оказалось применение меченых различными флуорохромами дидезоксинуклеотидов. В этом варианте секвенирования каждому из нуклеотидов соответствует свой цвет полосы в геле, что хорошо распознается в автоматическом режиме.
  Этот метод нашел широкое применение в реализации программы «Геном человека».
  

• 35 слайд

• 36 слайд

• 37 слайд