Файл: УМК по вет. генетике.doc

Анеуплоидии делятся на гоносомные и аутосомные. К гоносомным гетероплоидам относится трисомия xxy и моносомия xo. В общем виде синдром Клайнфельтера можно выразить формулой 2А + _n X + m Y, где n и m независимые переменные с пограничными значениями для n =1…4 для m 0…2. Первым обнаруженным случаем аутосомной трисомии по 21 хромосоме был синдром Дауна. О подобных явлениях у животных сведений очень мало. У КРС описаны трисомии по18 и 19 хромосомам сопровождающиеся укорочением костей верхней челюсти и врожденным асцитом. Выявлена связь между карликовостью и трисомией по 21 хромосоме. У человека описана трисомия по 13 хромосоме – синдром Патау ( частота 1 : 5 – 7000 ), сопровождающаяся ранней смертностью, пороками головного мозга, внутренних органов, полидактилией

3. Индуцированный мутагенез и его использование.Индуцированный мутагенез позволяет наиболее полно выявить возможности генотипа, создать генетические комбинации с учетом всех возможных изменений органов, признаков и свойств у данного вида. Мутации имеют исключительно важное значение при составлении генетических карт хромосом. Индуцированные мутации впервые были получены в 1925 г. в Ленинградском радиевом институте Г. А. Надсоном и Г. С. Филипповыи на дрожжевых грибах. Большая заслуга в развитии химического мутагенеза и создании химических супермутагенов принадлежит отечественному учёному И. А. Рапопорту. Мутагены,вызывающие индуцированные мутации, подразделяются на три группы: физические, химические, биологические.

Физические мутагены. Основные мутагены этой группы6 ультрафиолетовые лучи, повышенная температура, ионизирующие излучения. Ультрафиолетовые лучи способны непосредственно отдавать энергию ДНК, в результате чего в ней происходят различные изменения, которые приводят к неправильной репликации и мутациям.

Ионизирующие излучения вызывают мутации путём прямой ионизации облучаемой ткани либо опосредованной ионизацией., что приводит к изменению в структуре ДНК – разрывам хромосом, сшивкам нитей спирали ДНК и т. д. При этом возникают первичные изменения, которые мешают нормальной репликации ДНК. Под действием ионизирующих излучений чаще всего возникают структурные перестройки хромосом и реже генные мутации. Использование излучений позволило создать высокопродуктивные сорта злаков ( ячмень), повысить эффективность антибиотиков и других соединений, продуцируемых микроорганизмами. Следует подчеркнуть, что ионизирующие излучения могут нарушить деление соматических клеток, что приводит к нарушениям и злокачественным образованиям.

Химические мутагены. Выраженными мутагенными свойствами обладают отдельные химические вещества, используемые в промышленности и сельском хозяйстве. Наиболее сильные из них: аналоги нуклеотидов ДНК ( бромурацил, аминопурин) акридиновые красители.

4. Репарация. Процесс восстановления первоначальной структуры и исправления повреждений молекулы ДНК называется репарацией. Известны:

-фоторепарация ( фотореактивапция) протекающая под действием видимого света и фотореактивирующего фермента.Устраняются димеры Тимина, возникающие под действием ультрафиолетовых лучей. Свет активирует молекулу фермента она отделяется от тимина, разъединяя димер.

- темновая репарация – репарация в молекуле ДНК путём механизма « вырезания – застройки», протекает с помощью нескольких ферментов, под действием которых последовательно происходят: надрезание, выщепление, расширение бреши, репаративная репликация и сшивание концов ДНК. Оба механизма репарации устраняют дефекты в основном до репликации ДНК.

- эксцизионная репарация протекает следующим образом: при утере основания может быть восполнена по комплементарной матрице либо ферментом инвертазой, либо путем разрыва дефектной цепи (инцизия), вырезания фрагмента, репарационной застройки бреши и замыкания цепи; при замене, модификации основания и структурном дефекте репарация происходит одинаково: разрезается одна цепочка вблизи дефекта специфичной эндонуклеазой, идет застройка бреши с помощью репарационной ДНК- полимеразы, затем идет замыкание цепи ферментом лигазой. Повреждённые молекулы ДНК могут реплицироваться и производить такие же поврежденные участкиДНК. Однако после репликации число поврежденных участков уменьшается в следствии их замены фрагментами взятыми от не поврежденных молекул. Мутагены действуют не непосредственно на ДНк, а через компоненты систем репликации, рекомбинации, репарации.

Контрольные вопросы: 1. Что такое мутация и мутагенез? 2. Какие классификации мутаций вы знаете? 3. Что такое генные мутации? 4. Какие типы хромосомных аберраций вы знаете? 5. Чем отличаются поли и гетероплоидии? 6. Какое значение имеет индуцированный мутагенез? 7. какие репарационные системы имеет клетка?

Лекция 15

Тема: Основы физиологической и биохимической генетики.

Вопросы: 1.Иммуногенетика – наука о генетическом полиморфизме антигенного состава клеток животного. 2. Группы крови. Иммуногенетический контроль за структурой популяции. 3. Генетический полиморфизм белков и ферментов и его использование в селекции.

1.Иммуногенетика – наука о генетическом полиморфизме антигенного состава клеток животного. Открытие Ландштайнером в 1900 г. групп крови у человека ( А В О ) и объяснения В 1924 г. Бернштейном типа их наследования стало отправной точкой для проведения иммуногенетических исследований.

Основой для данных исследований служат наследственные различия между организмами выраженные в генетическом полиморфизме белков иммунных систем. Генетический полиморфизм – это наличие в популяции одновременно нескольких аллельных состояний гена конкретного локуса, определяющего формирование разных фенотипов данного признака. Термин « полиморфизм» ввёл Форд в 1945 г. применительно к различным признакам обусловленных наследственностью.

Изучение генетического полиморфизма осуществляется в двух направлениях: использование иммунологических методов привело к формированию иммуногенетики ( в узком значении); использование биохимических методов привело к формированию раздела генетики – биохимический полиморфизм белков и ферментов. И то и другое направление отражают особенности аллельного состояния гена, обуславливающего синтез белка, что приводит к формированию определенного генотипа особей по полиморфным системам. Собственно иммуногенетика изучает наследственную обусловленность взаимоотношений антиген – антитело для выявления у животных различных систем групп крови в зависимости от антигенного состава эритроцитов, лейкоцитов и наличия белков антигенов в плазме крови, а так же тканевой несовместимости, связанной с антигенами клеток. Указанные исследования широко используются для изучения: иммунологической совместимости крови между донором и реципиентом при пересадке органов, тканей, зигот; иммунной совместимости гамет при оплодотворении; установления изменений иммунитета в процессе онтогенеза; толерантности; патологического образования антител против своих антигенов; антигенного контроля за правильностью происхождения; использования антигенов как генетических маркеров для раннего прогнозирования продуктивности животных.

2.Группы крови. Иммуногенетический контроль за структурой популяции. Изучение групп крови у сельскохозяйственных животных ведется по двкм направлениям. Под влиянием открытий Ландштейнера для установления антигенных факторов применялись сначала естественные антитела, а затем иммунные. Для определения антигенных различий на базе естественных антител было проведено много исследований, было установлено, что реакция на естественные антитела слабая, и не дает возможности проводить точную классификацию особей, перешли к иммунным антителам, используя методы изо – и гетероиммунизации для изготовления специальных сывороток. В организме животного присутствует огромное количество антигенов, каждый из них имеет генетическую обусловленность и связан с действием отдельного гена. Антигены образуются на эритроцитах ( мы будем изучать только их) в эмбриональный период и не изменяются в течение всей жизни, поэтому они служат пожизненным показателем генетической структуры организма по тому или иному локусу. Антигены наследуются кодоминантно, что позволяет по фенотипу судить о генотипе, это облегчает наблюдение за передачей антигена от родителей потомку. Антигены, по которым особи одного вида различаются между собой называются аллоантигенами. Антигены подразделяются на видовые (неспецифические) и групповые (специфические), присущие отдельным животным данного вида. Иммуногенетика изучает специфические антигены, на основе которых формируются определённые системы и группы крови. Каждый антиген обусловлен действием одного гена, но некоторые антигены представлены группами ( по 2 и более) и наследуются сцеплено. Одиночные или сцеплено наследуемые в виде постоянного сочетания антигены, которые передаются от родителей потомкам как наследственные единицы, называются группами крови. Совокупность антигенов (факторов крови), контролируемых одним локусом, называют генетической системой групп крови, а сумму всех групп крови одной особи - типом крови. Единая международная номенклатура антигенов и групп крови до сих пор не разработана. Генетические системы групп крови и антигены обозначаются прописными или строчными буквами латинского алфавита, иногда дополняя буквы подстрочными арабскими цифрами или апострофами.

Аллели генетических систем групп крови наследуются по принципу кодоминирования. Весьма редко встречаются рецессивные аллели подобные аллелю О системы А В О у человека, это даёт возможность проводить анализ частоты аллелей разных локусов в популяциях во времени и пространстве, описывать генетическую структуру популяции и лучше понимать эволюционный процесс. Все известные системы групп крови у животных локализованы в аутосомах. Антигены некоторых систем наследуются в определённых комбинациях – феногруппах. Например, сложная система Е у свиней включает 16 антигенов. Феногруппа Ebdg, определяется присутствием антигенных факторов Eb; Ed; Eg. В этом случае аллель записывается E ^bdg . В сложных системах ( у КРС В и С системы) антигенные факторы контролируются несколькими тесно сцепленными сублокусами. Можно выделить три основных правила наследования групп крови:

- каждая особь наследует по одному из двух аллелей от матери и отца в каждой системе групп крови;

- особь с антигенами, не обнаруженными хотя бы у одного из родитеклей, не может быть потомком данной родительской пары;

- гомозиготная особь по одному антигену не может быть потомком гомозиготной особи с противоположным антигеном;

Иммунологическая специфичность белковых антигенов определяется:

- последовательностью аминокислот в полипептидной цепи;

- концевыми аминокислотами цепи;

- вторичной структурой белковой молекулы;

- наиболее активными поверхностно расположенными участками полипептидной цепи – антигенными детерминантами;

Антигены выявляются при помощи реакции антиген – антитело. Основой взаимодействия антиген – антитело служит у КРС и овец реакция гемолиза, у свиней – реакция агглютинации или гемолиза. Реакции проводят с использованием моноспецифических сывороток.

В настоящее время у КРС открыто 12 систем групп крови, у свиней – 17, у овец – 16, лошадей – 9, у птицы – 14. Из всех систем наиболее сложной является В система у КРС, включающая более 40 антигенов, которые в различных комбинациях образуют более 500 аллелей. Если в системе более 3-х аллелей – система называется полиаллельной. К ним у КРС относят системы C, S, A; у свиней E , L , M, у овец B , A , C.

Контроль за достоверностью происхождения животных возможен благодаря: кодоминантному типу наследования антигенных факторов; их неизменяемости в течение онтогенеза; огромному числу комбинаций групп крови.

Контроль достоверности происхождения необходим: при испытании свиноматок, при осеменении их смешанной спермой; при испытании производителей по качеству потомства; при установлении моно или дизиготности двоен; установлению межпородной и внутри породной дифференцировки.

Связь групп крови с продуктивными качествами и резистентностью к болезням основана на: плеотропном действии генов; сцеплении между локусами групп крови или биохимических полиморфных систем и локусами влияющими на продуктивность и резистентность к болезням; гетерозисе, когда гетерозиготность по группам крови и полиморфным системам повышает продуктивность и резистентность; иммунологической несовместимости матери и плода. H-группа крови используется для определения чувствительности свиней к стрессу.

Биохимический полиморфизм белков и ферментов и использование его в селекции. В результате мутаций гены изменяются, поэтому в популяциях они встречаются во многих формах ( множественный аллелизм). Биохимический полиморфизм - это одновременное присутствие двух и более генетических форм одного вида в таком численном соотношении что их нельзя отнести к повторным мутациям. Доля полиморфных локусов точно неизвестна, полагают, что в популяциях многих видов она достигает 25 – 50%. Основными методами изучения полиморфизма является электрофорез. У с-х животных изучено более 150 полиморфных локусов белков крови, молока, спермы, тканей расположенных в аутосомах. Замещение аминокислот в молекуле белка может вызвать функциональные различия полиморфных форм. Например, у человека кроме нормального гемоглобина известно более 50 патологических форм гемоглобина. Хорошо изучен полиморфизм трансферина, церуплазмина, казеина. Использование полиморфных систем белков и ферментов в селекции такое же как и групп крови.

Контрольные вопросы: 1. Что лежит в основе генетического полиморфизма? 2.Какие типы реакций используют при определении круп крови? 3. Что такое генетическая система групп крови, тип крови? 4. Чем отличаются простые, сложные, открытые, закрытые системы групп крови? 5.Какие методы используются для определения типов белков? 6. Как устанавливают истинность происхождения у животных? 7. Какое значение имеют группы крови и полиморфные системы белков и ферментов в селекции животных?

Лекция 16

Тема: Генетика иммунитета, аномалий и болезней.