Генетика, трансгенные организмы, репродуктивные технологии

Генетика, трансгенные организмы, репродуктивные
технологии и современность
Лекция 1
Макроорганизмы
Микроорганизмы
Эмбриональные и репродуктивные
технологии
Клонирование организмов
Трансгенные
организмы
ГЕНЕТИКА
(от греч. γενητως —
происходящий от кого-то) —
Наука о законах и механизмах
наследственности и изменчивости
и способах управления ими
Карл Эрих КОРРЕНС
(1864-1933)
После окончания
Мюнхенского ун-та работал
в ун-те Тюбингена, с 1913 –
директор Института
биологии кайзера
Вильгельма в Берлине.
Занимался полевой
генетикой, открыл
нехромосомную
наследственность
1900
Эрих фон
ЧЕРМАК-ЗЕЙЗЕНЕГГ
(1871–1962)
Австрийский генетик.
Профессор Венского
агрономического
университета
Хуго ДЕ ФРИЗ
(1848-1935) ,
Нидерландский ботаник,
один из основателей
учения об изменчивости и
эволюции, иностранный
член-корреспондент РАН
(1924), иностранный
почетный член АН СССР
(1932). Провел первые
систематические
исследования
мутационного процесса.
Генетический (наследственный) признак
Законы наследования (законы Менделя)
1. Закон единообразия гибридов первого поколения
2. Закон расщепления в моногибридном скрещивании
х
3. Закон независимого наследования
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ –
Способность живых организмов передавать
свои признаки и особенности развития потомству.
Благодаря ей все живые существа сохраняют
характерные черты вида
Ульрик Коллет
«Генетические портреты»
Братья: Кристофер - 30 лет
и Ульрик - 29 лет
Кузина/кузен:
Жюстина - 29 лет и
Ульрик - 29 лет.
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ
Император
Максимилиан I
Австрийский
(1486—1519)
Король Чарльз V
Испанский
(1519—1556)
Король Филипп IV
Испанский (1621-1640)
Симптомы габсбургской челюсти
(доминирующего прогнатизма):
Альфонс XIII де Бурбон
(1886—1931)
толстая нижняя губа, плоские скулы,
вывернутые нижние веки, высокая переносица, неправильный прикус)
ИЗМЕНЧИВОСТЬ –
Разнообразие проявлений признаков
у представителей одного вида
Хохлатка (Corydalis fabacea)
Ван Гог
«Подсолнухи»
Австралия
Танзания
Гены способны изменяться
Мутации
Генотип – совокупность всех генетических
элементов организма (генов)
Фенотип – совокупность всех признаков организма
ТЕОРИИ В БИОЛОГИИ
 Клеточная теория
 Теория биологической
эволюции
 Хромосомная теория наследственности
 Теория генетического кодирования
Франсиско АЙАЛА:
«Любой факт в биологии становится понятным лишь в
свете генетики.
Генетика – это сердцевина биологической науки;
лишь в рамках генетики разнообразие жизненных
форм и процессов может быть осмыслено
как единое целое»
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)
Автокатализ
Транскрипция
ДНК-зависимая
РНК-полимераза
ДНК
Репликация
ДНК-зависимая
ДНК-полимераза
Гетерокатализ
Трансляция
Рибосома
РНК
Полипептид
Обратная Транскрипция
РНК-зависимая
ДНК –полимераза
обратная транскриптаза
Обратная генетика
Белок
Прямая генетика
ГЕН - это
последовательность
дезоксирибонуклеотидов
(фрагмент ДНК или РНК у
некоторых вирусов),
которая отвечает
за определенную и
специфическую функцию и
имеет определенную
структурную организацию
генетический анализ
популяционная
физиологическая
общая
биохимическая
молекулярная
продолжительности жизни
развития
медицинская
демографическая
фармакологическая
биотехнология
психологическая
клиническая
генетическая инженерия
генная терапия
ПРОБЛЕМЫ ГЕНЕТИКИ:
 Хранения
 Передачи
 Изменчивости
 Реализации
наследственной
информации
Гены включаются не одновременно и не все сразу
Пусковые механизмы
Стимулы
Фенотип =
Генотип + Среда
К. Мак-Леод (1909-1972) Т.Х. Морган (1866-1945) Грегор Иоганн
МЕНДЕЛЬ (1822-1884)
Дж. Уотсон (1928) Ф. Крик (1916-2004) Хромосомная теория
наследственности
1865 1900
Эра
классической
генетики
Секвенирование
ДНК
Теория генетического
кодирования
1944
1977
Эра
ДНК
Эра
геномики
ТРАНСГЕННЫЙ ОРГАНИЗМ
– живой организм,
в геном которого введен ген
другого организма
Фитаза E.coli (расщепляет фитиновую кислоту зерновых – не нужна
минеральная подкормка, в помете на 30-70% меньше фосфора – охрана
окружающей среды)
Омега-3 жирные кислоты (n-3 fatty acid desaturase - превращение омега-6 в
омега-3, фермент нематоды С.elegans)
Ген десатуразы шпината – способность синтезировать линолевую и
линоленовую кислоты
Гормон роста КРС
Глобин овцы
Инсулин человека
Трансгенные свиньи
Болезни «цивилизации»
Происхождение популяции
Раньше
Сейчас
Тропики – диета без холестерина и соли
Частота аллелей, способствующих
накоплению холестерина и соли = 0,40
В Европе = 0,05-0,15%
Современное питание - фактор риска
атеросклероза, гипертонии или
избыточного веса
50 % сходства
90 % сходства
Сравнение геномов
1%
34,000,000 нуклеотидных различий
290,000 аминокислотных различий
3,400,000 нуклеотидных
различий
12,800 аминокислотных
различий
Из них на долю расовых
отличий приходится
всего 10%
Различий
0,1%
Откуда берутся
различия?
Общие предки
Бывает так…
Гибридизация
х
Терн
Алыча
Слива
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПЕРЕНОС
– процесс передачи генетического
материала от одного организма
другому,
не являющемуся его потомком
Amborella – примитивное
цветковое растение из Новой
Каледонии, рекордсмен по
числу митохондриальных
генов, заимствованных у
других растений (24 гена)
Бактерии Wolbachia в яйце осы
Животные
обмениваются генами с
паразитическими
бактериями
Drosophila ananassae –
вид, в геноме которого
обнаружена копия генома
вольбахии
Ген Peg10, необходимый для развития плаценты,
древние млекопитающие позаимствовали у
ретротранспозона Suchi-ichu из семейства Ty3/gypsy
Схема эволюции жизни с учетом горизонтального переноса генов (один из
возможных вариантов) похожа не на дерево, а на запутанную сеть (из статьи
W. F. Doolittle «Phylogenetic Classification and the Universal Tree». Science, 1999.
№5423. V. 284. P. 2124-2128)
Происхождение и эволюция человека