ветеринарной генетики Изучение наследственных аномалий Разработка методов выявления гетерозиготных носителей наследственных аномалий

ветеринарной генетики:
Изучение наследственных аномалий;
Разработка методов выявления гетерозиготных носителей наследственных аномалий;
Контролирование распространения вредных генов в популяциях и их элиминация;
Изучение генетики иммунитета;
Изучение болезней с наследственным предрасположением;
Разработка методов раннего выявления устойчивости и восприимчивости организма к болезням, в том числе при отсутствии инфекционного фона;
Создание резистентных к болезням и приспособленных к промышленной технологии стад, линий, пород.
Методы изучения генетики
Цитогенетический метод служит для изучения строения хромосом, их репликации и функционирования, хромосомных перестроек и изменчивости числа хромосом. С помощью цитогенетики выявляют различные болезни и аномалии, связанные с нарушением в строении хромосом и изменением их числа.
Гибридологический анализ основан на использовании системы скрещиваний в ряде поколений для определения характера наследования признаков и свойств. Он включает так называемый рекомбинационный метод, который основан на явлении кроссинговера – обмена идентичными участками в хроматидах гомологических хромосом в профазе 1 мейоза. Этот метод используют для составления генетических карт, а также для создания рекомбинантных молекул ДНК, содержащих генетические системы различных организмов.
Генеалогический метод заключается в использовании родословных для изучения закономерностей наследования признаков, в том числе наследственных болезней. Этот метод в первую очередь применяется при изучении наследственности человека и медленно плодящихся животных.
Близнецовый метод применяют при изучении влияния определенных факторов внешней среды и их взаимодействия с генотипом особи, а также для выявления относительной роли генотипической и модификационной изменчивости в общей изменчивости признака.
Мутационный метод (мутагенез) позволяет установить характер влияния мутагенных факторов на генетический аппарат клетки, ДНК, хромосомы, на изменения признаков или свойств. Используют в микробиологии для создания новых штаммов бактерий. Он нашел применение в селекции тутового шелкопряда.
Популяционно-статистический метод применяется при обработке результатов скрещиваний, изучении связи между признаками, анализе генетической структуры популяций, распространении генетических аномалий в популяциях.
Иммуногенетический метод включает серологические методы, иммуноэлектрофорез и другие, которые используются для изучения групп крови, белков и ферментов сыворотки крови и тканей. С его помощью можно установить иммунологическую несовместимость, выявить иммунодефициты, мозаицизм близнецов.
Феногенетический метод позволяет установить степень влияния генов и условий среды на развитие изучаемых свойств и признаков в онтогенезе. При изучении явлений наследственности и изменчивости используют биохимический, физиологический и другие методы.
Биометрический метод представляет собой ряд математических приемов, позволяющих определить степень достоверности полученных данных, установить вероятность различий между показателями опытных и контрольных групп животных. Составной частью биометрии являются закон регрессии и статистический закон наследуемости, установленные Ф.Гальтоном.
Развитие науки генетики связывают с именами таких ученых, как Г. де Фриз, К.Корренс и Э.Чермак, переоткрывших в 1900 году законы Г. Менделя (1865); Т.Г.Морган, создавший хромосомную теорию наследственности; Г. Меллер, широко развернувший работу по искусственному мутагенезу; О. Эвери (1944), доказавший ведущую роль ДНК в сохранении и передаче информации (начало развития молекулярной генетики); Ф.Крик и Д.Уотсон (1953), разработавшие модель структурной формулы молекуды ДНК; М. Ниренберг и С. Очао (1961-1965), расшифровавшие генетический код; Г. Коран (1969), синтезировавший химическим путем участок молекулы ДНК. Академик Л.К.Эрнст внес большой вклад в становление ветеринарной генетики.
В настоящее время генетика занимается изучением следующих основных проблем:
Проводятся обширные исследования в области генетической инженерии с целью получения в достаточном количестве инсулина, интерферона, антибиотиков, витаминов, незаменимых аминокислот, кормовых и пищевых белков, биологических средств защиты растений;
Регуляция и управление действием генов в онтогенезе;
Ставится задача разработать методы управления процессами мутаций, что даст возможность получать нужные наследственные изменения при создании новых штаммов микроорганизмов, сортов растений, линий и пород животных;
Изучается проблема регуляции пола у животных;
Ведутся перспективные исследования по клонированию животных;
Необходимо решить проблему защиты наследственности человека и животных от мутагенного действия радиации и химических мутагенов среды;
Исследуются вопросы борьбы с наследственными болезнями у человека и животных, создания линий, пород, устойчивых к болезням.

16.Дигибридное скрещивание.Закон независимого наследования признаков.
Дигибридное скрещивание – это скрещивание особей, которые отличаются между собой по двум парам альтернативных признаков.
3 закон Менделя – закон независимого наследования генов (признаков А и В), которые находятся в разных парах хромосом. Генетически обусловленные признаки наследуются независимо друг от друга, сочетаясь во всех возможных комбинациях. Каждая пара аллельных генов наследуется по типу моногибридного скрещивания (3А+1а) х (3В+1в)=9АВ:3Ав:3аВ:1ав, то есть расщепление по фенотипу будет 9:3:3:1. По генотипу расщепление 1:2:1:2:4:2:1:2:1 = (1АА+2Аа+1аа)х(1ВВ+2Вв+1вв). Аллельными называют гены, которые располагаются в одном локусе (месте) гомологичных хромосом.
Вывод формулы расщепления по генотипу при дигибридном скрещивании

Расщепление по генотипу По одной паре аллелей

АА 2Аа аа
По другой паре аллелей ВВ ААВВ 2АаВВ ааВВ
2Вв 2ААВв 4АаВв 2ааВв
вв ААвв 2Аавв аавв

При опылении растений гороха с круглыми желтыми семенами (ААВВ) пыльцой сорта с морщинистыми зелеными семенами (аавв) все семена гибридов первого поколения оказались круглыми и желтыми (АаВв – дигетерозиготные). Доминировали та же форма и тот же цвет семян, что и при моногибридном скрещивании. При скрещивании гибридов первого поколения между собой получили вышеназванное расщепление. Мендель сумел определить генотип каждого из растений.. Растения имеющие два доминантных признака, круглые и желтые семена, различались по генотипу в соотношении 1 ААВВ+2ААВв+2АаВВ+4АаВв, с морщинистыми желтыми семенами – в соотношении 1 ааВВ+2ааВв, с круглыми зелеными семенами – в соотношении 1ААвв+2Аавв и одна часть особей с морщинистыми зелеными семенами имела генотип аавв.
Правило чистоты гамет состоит в том, что у гетерозиготной особи наследственные задатки не смешиваются друг с другом, а передаются в половые клетки в чистом виде.

37.Экспрессивность и пенетратность генов при наследовании аномалий.
Проявление действия гена имеет определенные характеристики. Один и тот же мутантный ген у разных организмов может проявить свой эффект различным образом. Это обусловлено генотипом данного организма и условиями внешней среды, при которых протекает его онтогенез. Фенотипическое проявление гена может варьировать по степени выраженности признака. Это явление Н. В. Тимофеев-Ресовский еще в 1927 г. предложил называть экспрессивностью гена. Действие гена может быть более или менее константным, стойким в своем проявлении или нестойким, вариабильным. С изменчивостью проявления мутантного гена у разных организмов мы действительно встречаемся довольно часто. У дрозофилы имеется «безглазая» мутантная форма (eyeless) с сильно редуцированным числом фасеток. Просматривая потомство одной родительской пары, можно видеть, что у одних мух глаза почти полностью лишены фасеток, тогда как у других число фасеток в глазах достигает половины нормального числа. Такое же явление наблюдается в реализации многих признаков и у других животных и растений. Один и тот же мутантный признак может проявляться у одних и не проявляться у других особей родственной группы. Это явление Н. В. Тимофеев-Ресовский назвал пенетрантностью проявления гена. Пенетрантность измеряется по проценту особей в популяции, имеющих мутантный фенотип. При полной пенетрантности (100%) мутантный ген проявляет свое действие у каждой особи, обладающей им; при неполной пенетрантности (меньше 100%) ген проявляет свой фенотипический эффект не у всех особей. Экспрессивность, как и пенетрантность, обусловлена взаимодействием генов в генотипе и различной реакцией последнего на факторы внешней среды. Экспрессивность и пенетрантность характеризуют фенотипическое проявление гена. Пенетрантность отражает гетерогенность линий, популяций не по основному гену, определяющему конкретный признак, а по генам — модификаторам, создающим генотипическую среду для проявления гена. Экспрессивность есть реакция сходных генотипов на среду. Оба указанных явления могут иметь приспособительное значение для жизни организма и популяции, и поэтому экспрессивность и пенетрантность проявления гена поддерживаются естественным отбором. Эти два явления очень важно учитывать и при искусственном отборе. Экспрессивность гена в развитии зависит от действия факторов внешней среды. Легче всего пока удается проследить влияние различных внешних агентов на мутантные гены. Так, у кукурузы известны мутантные гены, определяющие карликовость растений, положительный геотропизм (наклоняющиеся растения) и др. В основе действия этих генов лежат соответствующие биохимические изменения. Известно, например, что для нормального роста растения необходимы ростовые вещества типа ауксинов. У мутантной карликовой формы кукурузы ауксин вырабатывается нормально, но ген карликовости тормозит образование фермента, который окисляет ауксин, вследствие чего понижена активность ауксина, что и приводит к торможению роста растений. Если на такое растение воздействовать во время роста гиббереллиновой кислотой, то растение ускоряет рост и становится по фенотипу неотличимым от нормального. Добавка гиббереллиновой кислоты как бы восполняет то, что должна была бы произвести нормальная аллель гена карликовости. Из этого примера видно, что ген контролирует образование определенного фермента, который изменяет характер роста растения. Таким образом, зная механизм действия мутантного гена, можно исправлять и нормализовывать вызываемые им дефекты. Вспомним, что гималайская окраска кролика определяется одним членом серии множественных аллелей — с11. Обычное фенотипическое проявление этого гена при нормальной температуре (около 20°) характеризуется тем, что при общей белой окраске шерсти кончики лап, уши, нос и хвост кролика оказываются черными. Такая окраска зависит как от определенных биохимических реакций, протекающих в коже, связанных с выработкой меланистических пигментов, так и от температуры окружающей среды. На том же рисунке показано, что кролик, выращенный при температуре выше 30°, оказывается сплошь белым. Если же выщипать небольшой участок белой шерсти и потом систематически его охлаждать, то на нем вырастает черная шерсть. В данном случае действие температуры сказывается на проявлении гена, влияя на выработку определенных ферментов. У растения примулы известен ген окраски цветка, который также проявляет свое действие в зависимости от температуры. Если растения выращиваются при температуре 30—35° и высокой влажности, то цветки будут белыми, а при более низкой температуре — красными. Еще в 1935 г. Ф. А. Смирнов провел работу по изучению числа индуцированных мутаций у дрозофилы: летальных, семилетальных и мутаций с повышенной и нормальной жизнеспособностью, и обнаружил разное соотношение перечисленных классов в разных температурных условиях. Позднее это же подтвердилось и на популяциях Drosophila pseudoobscura. Из дикой популяции этого вида были выделены мутанты, которые нормально развивались при температуре 16,5°, при 21° они были полулегальными, а при 25° оказывались полностью летальными. Такого рода исследования теперь ведутся на мутациях микроорганизмов. Эти мутации называются amber-мутациями. У наездника Habrobracon hebitor известен ген kidney (к). Он имеет почти 100%-ную пенетрантность как леталь при 30°, а при низкой температуре развития почти не проявляется. Такого типа зависимость пенетрантности от условий среды известна для большинства мутаций у всех животных, растений и микроорганизмов. Действие одного и того же фактора внешней среды сказывается различным образом на разных генах, и разные факторы различным образом влияют на проявление одного и того же гена. Изучение влияния факторов внешней среды показало, что некоторые рецессивные гены, которые в обычных условиях в гетерозиготном состоянии фенотипически не проявляются, могут проявиться при измененных условиях

96. Носовое кровотечение (гемофилия), известное среди чистокровной английской породы лошадей, наследуется, в отличие от классической гемофилии человека, как простой аутосомный рецессивный признак. В трех конезаводах данное заболевание встречается с частотой 9,4 и 1%. Определите количество больных животных, свободных от гемофилии, учитывая, что в первом хозяйстве было 300, во втором-400, а в третьем -500 голов лошадей.
Решение.
Признак Ген Генотип
Здоровые лошади, не страдающие носовыми кровотечениями А АА, Аа
Больные лошади, страдающие носовыми кровотечениями (гемофилия) а аа

Гемофилия лошадей контролируется рецессивным геном, поэтому заболевание проявляется только у гомозиготных по рецессивному признаку гемофилии животных, имеющих генотип аа.
Из данных задачи можно вычислить количество больных животных на каждом из конезаводов и на всех трех конезаводах вместе.
1 конезавод: 300 голов * 0,09 = 27 голов.
2 конезавод: 400 голов *0,04 = 16 голов.
3 конезавод: 500 голов * 0,01 = 5 голов.
На всех 3 конезаводах численность больных гемофилией лошадей:
27 голов + 16 голов + 5 голов = 48 голов.
Число всех лошадей, которые содержатся на всех 3 конезаводах:
300 голов + 400 голов + 500 голов = 1200 голов.
Это достаточно большая выборка, для которой действуют статистические закономерности. Поэтому для решения задачи воспользуемся законом Харди-Вайнберга. Закон Харди-Вайнберга – это закон популяционной генетики, который гласит, что в популяции бесконечно большого размера, в которой не действует отбор, не идет мутационный процесс, отсутствует обмен особями с другими популяциями, не происходит дрейф генов, а все скрещивания случайны, частоты генотипов по какому-либо гену (в случае, если в популяции есть два аллеля этого гена) поддерживаются постоянными из поколения в поколение.
Математическая запись этого закона:
p2 + 2pq + q2 = 1,
p + q = 1, где
p – частота встречаемости доминантного гена (ген А),
q – частота встречаемости рецессивного гена (ген а),
p2 – частота встречаемости гомозиготных по доминантному признаку особей (здоровые лошади, свободные от гена гемофилии, генотип АА),
2pq – частота встречаемости гетерозиготных особей (здоровые лошади, носители гена гемофилии, генотип Аа),
q2 – частота встречаемости гомозиготных по рецессивному признаку особей (больные гемофилией лошади, генотип аа).
Из условия задачи можно найти частоту встречаемости гомозиготных по рецессивному признаку особей (больные гемофилией лошади, генотип аа):
q2 = 48 голов/1200 голов = 0,04, или 4%.
37274529654500Отсюда частота рецессивного гена а равна:
815340-254000q = q2 = 0,04 = 0,2.
Находим частоту доминантного гена А:
p + q = 1,
p = 1 – q = 1 – 0,2 = 0,8.
Теперь можно вычислить частоту встречаемости гомозиготных по доминантному признаку особей – здоровых лошадей, свободных от гена гемофилии, с генотипом АА:
p2 = 0,82 = 0,64, или 64%.
Численность таких лошадей на трех конезаводах вместе:
1200 голов * 0,64 = 768 голов.
Вычисляем частоту встречаемости гетерозиготных особей – здоровых лошадей, носителей гена гемофилии, с генотипом Аа:
2pq = 2 * 0,8 * 0,2 = 0,32, или 32%.
Численность таких лошадей на трех конезаводах вместе:
1200 голов * 0,32 = 384 головы.

На странице представлен фрагмент работы. Его можно использовать, как базу для подготовки.

Заказать полное решение

Часть выполненной работы