- •Лекция-1
- •Глава 1 предмет, методы и значение генетики
- •Лекция-2
- •Цитологические
- •Основы наследственности.
- •План: Роль ядра и цитоплазмы в наследственности
- •Роль ядра и цитоплазмы в наследственности
- •Морфологическое строение хромосом
- •Лекция-3 кариотип и его видовые особенности
- •1. Диплоидные наборы хромосом у сельскохозяйственных и некоторых видов домашних, прирученных и лабораторных животных
- •Гаметогенез и мейоз
- •Лекция-4 закономерности наследования признаков при половом размножении
- •Особенности гибридологического метода менделя
- •Закон единообразия гибридов первого поколения
- •Закон расщепления
- •Лекция-5 аллели. Множественный аллелизм
- •Анализирующее скрещивание. Правило чистоты гамет
- •Отклонения от ожидаемого расщепления, связанные с характером доминирования признака и летальными генами
- •Лекция-6 закон независимого наследования признаков.
- •2. Вывод формулы расщепления по генотипу при дигибридном
- •Полигибридное скрещивание
- •3. Количество фенотипов и генотипов в f2 при скрещивании родителей,
- •Лекция-7 хромосомная теория наследственности
- •Полное сцепление
- •Неполное сцепление
- •Лекция-8 соматический (митотический) кроссинговер.
- •Карты хромосом
- •Лекция-9 генетика пола.
- •5. Зависимость пола дрозофилы от отношения числа х-хромосом к числу наборов аутосом (Бриджес, 1932)
- •6. Нарушения в системе половых хромосом и их фенотипическое проявление
- •Наследование признаков, ограниченных полом
- •Проблема регуляции пола
- •Лекция-11 молекулярные основы наследственности.
- •Доказательства роли днк в наследственности
- •Биологическая роль нуклеиновых кислот
- •Химический состав и структура нуклеиновых кислот.
- •Генетический код
- •Лекция-13 генетика микроорганизмов.
- •Строение и размножение бактерий
- •Строение и размножение вирусов
- •Взаимодействие фага с бактериальной клеткой
- •Понятие о генотипе и фенотипе микроорганизмов
- •Конъюгация
- •Трансдукция
- •Трансформация
- •Лекция-14
- •Генная инженерия
- •Клеточная инженерия
- •Гибридомная технология получения моноклональных антител
- •Лекция-15 эмбриогенетическая инженерия.
- •Клонирование эмбрионов млекопитающих
- •Химерные животные
- •Трансгенные животные
- •Лекция-30
- •Изменчивость и методы ее изучения
- •Виды изменчивости
- •Методы изучения изменчивости
- •Вариационный ряд и его построение
- •9. Распределение сухостойных хорош черно-пестрой породы
- •Статистические показатели для характеристики совокупности
- •10. Определение основных статистических величин способом
- •Вычисление статистических показателей для малых выборок
- •12. Статистические показатели суммарного эффекта фагоцитоза
- •Оценка достоверности разности между средними арифметическими двух выборочных совокупностей
- •Типы распределения
- •Пуассона
- •Критерий хи-квадрат (х2)
- •16. Соответствие фактического распределения семейств теоретически ожидаемому (биномиальному)
- •18. Стандартные значения критерия %
- •Изучение связи между признаками
- •20. Определение г для малых выборок
- •Дисперсионный анализ
- •Лекция-16 мутационная изменчивость.
- •Классификация мутаций
- •Хромосомные мутации
- •Механизм образования числовых и структурных аномалий кариотипа
- •Генные мутации
- •Лекция-17 индуцированный мутагенез.
- •Генетические последствия загрязнения окружающей среды и защита животных от мутагенов
- •Антимутагены
- •Лекция-18
- •Раскрытие сложной структуры гена
- •Влияние генов на развитие признаков
- •Дифференциальная активность генов на разных этапах онтогенеза
- •Взаимодействие ядра и цитоплазмы в развитии
- •Регуляция синтеза иРнк и белка
- •Влияние среды на развитие признаков
- •Генетика популяций
- •Популяция и «чистая линия»
- •Структура свободно размножающейся популяции. Закон харди - вайнберга
- •Основные факторы генетической эволюции в популяциях
- •Влияние инбридинга на выщепление рецессивных летальных и полулетальных генов
- •31. Формы уродств в потомстве быка Бурхана 6083
- •Генетический груз в популяциях животных
- •Генетическая адаптация и генетический гомеостаз популяций
- •Генетические основы гетерозиса
- •Лекция-20
- •Глава 13 группы крови и биохимический полиморфизм
- •32. Системы генетических групп крови
- •Наследование групп крови
- •33. Уточнение отцовства по группам крови
- •Биохимический полиморфизм
- •34. Некоторые биохимические полиморфные системы
- •Лекция-18
- •Генетические основы иммунитета
- •Структура иммуноглобулинов
- •Генетика иммуноглобулинов
- •Лекция-19 генетический контроль иммунного ответа
- •Главный комплекс гистосовмести мости (мнс)
- •Связь мне и других антигенов гистосовместимости с болезнями
- •38. Взаимосвязь аллелей комплекса в с заболеваемостью кур md, % (по Hansen и др.)
- •Первичные (врожденные) дефекты иммунной системы
- •Лекция-24
- •Генетические аномалии у сельскохозяйственных животных
- •Генетические аномалии
- •Наследственно-средовые аномалии
- •Генетический анализ в изучении этиологии врожденных аномалий
- •Простой аутосомный рецессивный тип наследования
- •Лекция-25 аутосомный доминантный тип наследования
- •Сцепленный с х-хромосомой тип наследования
- •42. Сцепленный с х-хромосомой тип наследования
- •Мультифакториальное наследование
- •Аномалии у сельскохозяйственных животных, обусловленные мутациями генов
- •43. Список генетически обусловленных аномалий у крупного рогатого скота
- •46. Список генетически обусловленных аномалий у овец
- •47. Наследственные дефекты, встречающиеся
- •Распространение аномалий хромосом в популяциях животных
- •Числовые и структурные мутации кариотипа и фенотипические аномалии животных
- •48. Типы центрических слияний (транслокаций)
- •50. Продолжительность сервис-периода
- •52. Срввнение снижения воспроизводительной способности
- •54. Хромосомные аберрации в разных линиях кур (по Блому, 1974)
- •Лекция-26
- •Глава 16 болезни с наследственной предрасположенностью
- •Генетическая устойчивость и восприимчивость к бактериальным болезням
- •Генетическая устойчивость и восприимчивость к гельминтозам
- •Генетическая устойчивость и восприимчивость к протозоозам
- •Генетическая устойчивость и восприимчивость к клещам
- •Генетическая обусловленность респираторных болезней
- •Лекция-27 генетическая обусловленность болезней желудочно-кишечного тракта
- •Болезни обмена веществ
- •Роль наследственности в предрасположенности животных к болезням конечностей
- •74. Чвстотв болезней и деформация копыт у коров различного происхождения, % (по Косолвпикову)
- •Роль наследственности в предрасположенности к бесплодию
- •Роль наследственности в предрасположенности к стрессу
- •Влияние факторов среды на устойчивость к болезням
- •Лекция-28
- •Учет врожденных аномалий и болезней. Методы генетического анализа
- •Повышение наследственной устойчивости животных к болезням
- •Оценка генофонда пород
- •Наследуемость и повторяемость устойчивости к заболеваниям
- •80. Коэффициент наследуемости устойчивости (%) к некоторым болезням
- •Массовый отбор на резистентность
- •Комплексная оценка генофонда семейств, линий и потомства производителей
- •Лекция-29 показатели отбора при селекции на устойчивость к болезням
- •Селекция животных на устойчивость к болезням
- •Непрямая селекция на резистентность
- •Импульсно-циклический способ разведения по линиям
- •Мероприятия по повышению устойчивости к болезням
- •Словарь терминов
- •Глава 2. Цитологические осоты наследственности. А. И. Жмгачев 9
- •Глава 4. Хромосомная теория наследственности. Г. А. Назарова 51
- •Глава 6. Молекулярные основы наследственности. Г. А. Назарова .... 74
- •Глава 7. Генетика микроорганизмов. Г. А. Назарова 91
- •Глава 8. Биотехнология. Г. А. Назарова, в. Л. Петухов 103
- •Глава 11. Генетические основы онтогенеза. Г. А. Назарова 178
- •Глава 12. Генетика популяций. А. И. Жнгачев 196
- •Глава 14. Генетические основы иммунитета. В. Л. Лопухов 228
Генетика иммуноглобулинов
Гены иммуноглобулинов аутосомны, кодоминантны. Структурное разнообразие иммуноглобулинов определяется последовательностью аминокислот.
В биологии существовал принцип «один ген — одна полипептидная цепь», а также утверждалась неизменность генома в онтогенезе организма. Однако в случае Ig видно, что несколько генов кодируют одну полипептидную цепь.
Иммуноглобулины контролируются тремя семействами генов, расположенными в разных хромосомах. Одно семейство кодирует синтез всех классов тяжелых цепей (Н), другое — синтез легких к-цепей, третье — синтез легких Х-цепей.
У мыши вариабельная область легкой Х-цепи кодируется двумя V-генами, а константная область — четырьмя С-генами (рис. 50). V- и С-гены называются также V- и С-сегментами. Перед каждым С-геном находится короткий отрезок ДНК, который называется J-сегментом. Любой V-ген может соединиться с любой парой J-сегмент — С-ген. Следовательно, легкая Х.-цега> кодируется сегментами'V, J, С. В эмбриональном геноме эти
Рис. 50. Гены Ig мыши (1 — легкая А.-цепь; 2 — легкая к-цепь; 3 — тяжелая цепь; V—ген (сегмент); J—сегмент; D—сегмент; С—геп (сегмент)
сегменты удалены друг от друга, а в зрелых лимфоцитах в результате соматической рекомбинации они сближаются.
Для легкой к-цепи имеется несколько сот V-генов, четыре J-сегмента и один С-ген (см. рис. 50). В зрелом лимфоците Х.-цепь кодируется сегментами V, J и С (по одному из многих сегментов. V и J).
Для тяжелых цепей всех типов существует 100—500 V-генов, 20 D-сегментов, 4 J-сегмента и несколько тесно сцепленных С-генов. В плазматической клетке тяжелая цепь кодируется сегментами V, D, J, С (см. рис. 50).
Сбор генов Ig осуществляется в два этапа. В результате соматической рекомбинации соединяются V- и J-сегменты легкой цепи или V-, D- и J-сегменты тяжелой цепи. Часть V- и J-cer-ментов при этом выбрасывается. Затем происходит транскрипция, образуется пре-иРНК. При сплайсинге про-иРНК (удаляются интроны и соединяются экзоны) вырезаются интроны и V-, J-, С-сегменты располагаются рядом. В цитоплазме происходит трансляция и образуется легкая к-цепь (рис. 51). Такой же процесс осуществляется и при образовании тяжелых цепей Ig. При иммунном ответе предшественники зрелых лимфоцитов сначала образуют филогенетически самый древний IgM, а потом в лимфоцитах происходит переключение на синтез Ig других классов.
Аллотшгы иммуноглобулинов. Это генетически детерминированные варианты белков (в данном случае иммуноглобулинов), по которым особи внутри вида отличаются друг от друга. Алло-типы представляют отдельные варианты генов иммуноглобулинов и обусловливают их генетический полиморфизм. Каждая молекула иммуноглобулина имеет не один, а несколько аллоти-пических детерминант (или аллотипинеских маркеров). Из сель-
Рис. 51. Сборка гена иммуноглобулина из отдельных фрагментов на примере легких к-цепей (но Тонегава, 1985)
скохоэяйственных животных наиболее изучены аллотипы кролика (табл. 35).
35. Аллотипы иммуноглобулинов кролика (по Кульбергу, 1985)
Локус |
Детерминанта |
Класс Ig |
Локализация |
а |
al, a2, аЗ |
Все классы |
V-область к-цепи |
х, у |
х32, уЗЗ |
To же |
To же |
Ь |
Ь4, Ь5, Ь6, Ь9 |
» |
С-область, к-цепи |
с |
с7, с21 |
» |
С-область, А,-цепи |
d |
dll, dl2 |
IgG |
С-область, у-цепи |
|
|
|
(участок «талии» |
|
|
|
молекулы Ig) |
е |
е14, е15 |
IgG |
С-область, у-цепи (Fc- |
|
|
|
участок молекулы Ig) |
f |
f69, f70, f71, f72, f73 |
IgA |
С-область, а-цепи |
g |
g74, g75, g76, g77 |
IgA |
То же |
Локус неизвестен Тоже |
Msl, Ms2, Ms4, Ms5, Ms6 n81, n82 |
IgM |
С-область, ц-цепи Тоже |
Аллотипические детерминанты, указывающие аллотипичёскую группу (локус), обозначают буквой (a, b, e и т. д.), а аллели — цифрой (a1, Ь*, е14 и т. д.)- При написании фенотипа аллотипы разных групп отделяют косой чертой, например а2аЗ/е14е15/Ь5, а генотип обозначают а^е^е15^5.
Имеется еще две группы антигенных детерминант иммуноглобулинов: изотипы и идиотипы.
Изотипы — это антигенная специфичность, общая для всех особей одного вида. Пять классов иммуноглобулинов (А, М, С, Е, D) являются изотипами.
Идиотипы — это антигенные различия между антителами, принадлежащими к одному классу, субклассу и аллотипу у отдельных особей. Идиотипы одной особи определяются клонами клеток, синтезирующими антитела.
В зависимости от числа замен различают простые и сложные (комплексные) аллотипы. Простые аллотипы возникают при замене одной, двух аминокислот, сложные аллотипы — при замене многих аминокислот. Например, комплексные Ь4 и Ъ9 аллотипы константного района к-цепи различаются по 35 % аминокислот.
Гены каждого вида цепи тесно сцеплены, поэтому их аллель-ные варианты наследуются как единое целое, т. е. аллогруппами (гаплотипами, группами сцепления). Например, три группы аллоти-гпов кролика (у, х, а) Ун-области и пять групп аллотипов (л, d, e, f, g) Сн-области наследуются аллогруппами. Ниже показаны алло-группы кролика, унаследованные потомками от отца и матери*.
Известно, что в молекуле иммуноглобулина или только к-цепь, или только Х,-цепь сочетается с любым типом тяжелых цепей. В одной плазматической клетке вырабатываются антитела одной 'Специфичности. В гетерозиготных плазматических клетках работает только один из двух аллельных генов Vh- и Сн-цепей и один •ген из двух легкой цепи — аллельное исключение (рис. 52). Поэтому фенотип клетки может не полностью соответствовать ее генотипу, несмотря на кодоминантное наследование. Однако в связи с наличием большого числа плазматических клеток в организме встречаются все типы антител в соответствии с его генотипом и любые комбинации материнских и отцовских аллотипов.
Разнообразие антител. Одна из главных и интересных проблем иммунологии — это объяснение природы происхождения громадного разнообразия антител. Ведь организмы в течение жизни могут встречаться с десятками тысяч антигенов и должны отличать «чужеродные» агенты от «своих». Но существует ли тогда
Рис. 52. Схема синтеза плазматической клеткой тяжелых и легких целей иммуноглобулина. Гепотип клетки — (tif/dud'2/b\b5, фешггип клетки — о7/?2/** — пример алделыюго исключения; д\ а\ dl\ dl\ *4, Ьь — аллотяпы иммуноглобулина кролика
огромное количество генов антител, передающихся из поколения в поколение?
Установлено, что разнообразие антител может быть обеспечено следующими факторами:
наличием ограниченного числа гаметных генов;
сборкой и экспрессией генов в соматических клетках из ограниченного набора зародышевых сегментов;
неточностью аппарата сплайсинга РНК, когда соединяются сегменты V, D и J;
соматическими гипермутациями генов антител.
Вам уже известно (см. рис. 50), что набор зародышевых генов для к-, Х-цепей и тяжелой цепи не столь велик: от 2 до 300 V-сегментов, 4 J-сегмента, около 20 D-сегментов и 1—4 С-сег-мента.
Количество вариантов сборки гена иммуноглобулина, например, легкой к-цепи равно произведению чисел V- и J—сегментов. Соединение V-, D- и J-сегментов может произойти более 10 тыс. способами. Таким образом, число вариантов формирования активного центра Ig (паратопа) участками легкой и тяжелой цепи превышает 10 млн.
Разнообразие антител может возникать вследствие нарушения соединения V-, D- и J-сегментов, а также вклинивания лишних нуклеотидов уже не в ДНК, а при сплайсинге про-иРНК. В результате образуется несколько измененная иРНК и при трансляции изменяется последовательность аминокислот в иммуноглобулине.
Значительный источник разнообразия антител — это повышенная частота соматических мутаций в вариабельных доменах, особенно в гипервариабельных районах. Показано, что в V-райо-не Ig происходит три мутации на 30 делений В-лимфоцитов, т. е. на несколько порядков превышает обычную частоту мутаций. Предполагают наличие в В-клетках специальных ферментов, усиливающих темп мутирования.
Таким образом, при наличии различных вариантов сборки зародышевых генов, неточности соединения сегментов, вставок пар нуклеотидов и соматических мутаций может возникнуть более 1 млрд типов антител.