Шпаргалка по "Экологии"

Полиплоидия крайне редко встречается у животных. Зато очень распространена у растений. Получены многие полиплоидные сорта.

У растений соматические мутации легко  передаются по наследству через вегетативное размножение. Получение соматических мутаций – перспективный метод селекции растений.

 

Новейшие методы селекции

 

Биотехнология — использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах.

Новейшими методами селекции микроорганизмов, растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.

Генная инженерия основана на выделении нужного гена из генома одного организма и введении его в геном другого организма. «Вырезание» генов проводят с помощью специальных «генетических ножниц», ферментов — рестриктаз, затем ген «вшивают» в вектор — плазмиду, с помощью которого ген вводится в бактерию. «Вшивание» осуществляется с помощью другой группы ферментов — лигаз. Причем вектор должен содержать все необходимое для управления работой этого гена — промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор. Кроме того, вектор должен содержать маркерные гены, которые придают клетке-реципиенту новые свойства, позволяющие отличить эту клетку от исходных клеток. Затем вектор вводится в бактерию, и на последнем этапе отбираются те бактерии, в которых введенные гены успешно работают.

Излюбленный объект генных инженеров — кишечная палочка, бактерия, живущая в кишечнике человека. Именно с ее помощью получают гормон роста — соматотропин, гормон инсулин, который раньше получали из поджелудочных желез коров и свиней, белок интерферон, помогающий справиться с вирусной инфекцией.

Второй путь — синтез гена искусственным путем. Для этого используются и-РНК, с помощью фермента обратная транскриптаза на и-РНК синтезируется ДНК.

 Методы хромосомной инженерии. Одна группа методов основана на введении в генотип растительного организма пары чужих гомологичных хромосом, контролирующих развитие нужных признаков, или замещении одной пары гомологичных хромосом на другую. На этом основаны методы получения замещенных и дополненных линий, с помощью которых в растениях собираются признаки, приближающие к созданию «идеального сорта».

Очень перспективен метод гаплоидов, основанный на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом. Например, выращивают из пыльцевых зерен кукурузы гаплоидные растения, содержащие 10 хромосом, затем хромосомы удваивают и получают диплоидные (10 пар хромосом), полностью гомозиготные растения всего за 2—3 года вместо 6—8-летнего инбридинга.

Сюда же можно отнести  и получение полиплоидных растений в результате кратного увеличения хромосом.

Методы клеточной  инженерии связаны с культивированием отдельных клеток в питательных средах, где они образуют клеточные культуры. Оказалось, что клетки растений и животных, помещенных в питательную среду, содержащую все необходимые для жизнедеятельности вещества, способны делиться. Клетки растений обладают еще и свойством тотипотентности, то есть при определенных условиях они способны сформировать полноценное растение.

1. Это дает возможность с помощью клеточных культур получать ценные вещества. Например, культура клеток женьшеня нарабатывает биологически активные вещества.
2. С другой стороны, можно размножить эти растения в пробирках, помещая клетки в определенные питательные среды. Так можно размножать редкие и ценные растения. Это позволяет создавать безвирусные сорта картофеля и других растений!

     Продолжается  работа по гибридизации клеток. Например, разработана методика  гибридизации протопластов соматических клеток. Удаляются клеточные оболочки и сливаются протопласты клеток организмов, относящихся к разным видам — картофеля и томата, яблони и вишни. Перспективно создание гибридом, при котором осуществляется гибридизация различных клеток. Например, лимфоциты, образующие антител», гибридизируются с раковыми клетками. В результате гибридомы нарабатывают антитела, как лимфоциты, и «бессмертны», как раковые клетки. Следовательно, они обладают возможностью неограниченного размножения в культуре.

3. Интересен метод пересадки ядер соматических клеток в яйцеклетки. Таким способом возможно клонирование животных, получение генетических копий от одного организма.

 

ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА

 

Биосоциальная сущность человека

 

Биологический вид Homo sapiens составляет часть биосферы и продукт её эволюции. Закономерности биологических процессов, происходящих на клеточном уровне и имеющие универсальное значение в природе, в полной мере приложимы к человеку.

Несомненно, человек, как и все прочие организмы, испытывает влияние мутационного процесса. Такие факторы, как миграция, избирательность  спаривания, дрейф генов в изолированных  популяциях, сохраняют своё значение и для человека. При этом действие одних факторов усиливается, других – ослабляется. В то же время главный  фактор эволюции – естественный отбор – не играет той роли в человеческом обществе, какую он играет в популяциях всех прочих организмов.

Однако  это не означает, что человек совсем закончил свою эволюцию. эволюция человека перешла преимущественно в сферу социальную. Собственно социальная сфера эволюции – это культура. Многие исследователи говорят о сигнальной наследственности.

 Сигнальная  наследственность – это передача  навыков адаптивного поведения  от родителей к потомкам, а  также в пределах одного поколения  и даже от потомков к родителям.

Динамика  сигнальных признаков сходна с динамикой  биологических признаков, т. е. признаков, контролируемых генами. Популяции животных могут различаться по сигнальным признакам – поведению. Эти признаки могут передаваться другим популяциям. И по этим признакам возможен отбор.

 

Человек как объект генетики

 

При изучении человека учёные сталкиваются с определёнными  трудностями.

Особенности изучения генетики человека:

1. Невозможность  направленных скрещиваний для  генетического анализа.

2. Невозможность  экспериментального получения мутаций.

3. Позднее  половое созревание.

4. Малочисленность  потомства.

5. Невозможность  обеспечения одинаковых и строго  контролируемых условий для развития  потомков от разных браков.

6. Недостаточная  точность регистрации наследственных  признаков и небольших родословных.

7. Сравнительно  большое число хромосом.

 

Методы генетики человека

 

Современная генетика располагает многими методами диагностики. Используются они как  для изучения наследования и изменчивости нормальных, так и мутантных генов.

Эти методы используются при медико-генетическом консультировании.

Генетические  исследования и диагностика заболеваний  проводятся в медико-генетических консультациях.

 

 Причины  обращения в консультации:

- рождение  ребенка с пороками;

- спонтанные  аборты и выкидыши;

- близкородственные  браки;

- работа  супругов на вредном производстве;

- наличие  наследственного заболевания у  родственников;

- несовместимость  по резус-фактору;

- возраст  женщины более 35 и мужчины более  40 лет;

- наличие  серьезных хронических болезней (цирроз, опухоли, гепатиты…)…

 

Современные методы диагностики делятся на пренатальные и постнатальные.

Методы пренатальной диагностики:

1. Биопсия  хориона и плаценты (8-12 недели  беременности) – исследование тканей  плода (цитогенетический метод)  – через крупный кровеносный  сосуд вводят зонд.

2. Определение  α-фетопротеина (АФП – белок, вырабатываемый клетками печени плода, обнаруживается в сыворотке крови матери, его концентрация возрастает при аномалиях развития – нервной трубки, с. Дауна, Эдвардса)(15-16 неделя).

3. Ультразвуковое исследование плода (17-23 неделя беременности) – строение плода (ЦНС, конечности, почки, сердце, ЖКТ).

4. Амниоцентез  (прокол околоплодного пузыря)(15-18 неделя – 8-10 мл жидкости) –  обмен веществ, эпителиальные  клетки плода.

5. Кордоцентез  (взятие крови из пуповины плода)(18-22 неделя) – изучение лейкоцитов  крови.

6. Фетоскопия  – строение плода (осуществляют  с помощью оптического зонда).

Методы постнатальной диагностики:

1. Генеалогический
2. Близнецовый
3. Цитогенетический
4. Популяционно-генетический
5. Биохимический
6. Молекулярно-генетический
7. Исследование соматических клеток.

 

Генеалогический метод. Основоположником метода считается Ф. Гальтон, а годом основания – 1865 год.

Генеалогический метод (метод составления родословной) позволяет установить:

1. Характер  заболевания: наследственный или  приобретенный

2. Тип наследования:

- аутосомно-доминантный – патология проявляется в каждом поколении

                                                 у большинства членов родословной;

- аутосомно-рецессивный – патология встречается не в каждом поколении,

                                               лишь у отдельных членов родословной;

- сцепленное с полом.

3. Генотипы  всех членов семьи.

4. Дать  прогноз на будущее.

 

Правила составления родословной

Условные  обозначения:

Лицо, для  которого строится родословная –  ПРОБАНД.

 

здоровые:      женщина                                больные:       женщина

                       мужчина                                                       мужчина

 

брак                                                внебрачная связь ------------

близкородственный брак

 

Родные  братья и сестры – СИПСЫ или  СИБЛИНГИ.

 

Слева указываются  старшие дети.

 

Близнецы:       однояйцевые

 

                        дизиготные

 

Умершие:

 

Здоровые  носители – 

 

Аборты (спонтанные или искусственные), выкидыш, мертворожденный (последовательно), бездетный  брак:

 

Каждому поколению на родословной отводится  одна горизонтальная строка, которая  нумеруется римской цифрой сверху вниз от старшего поколения к младшим.

Схема сопровождается описанием обозначений – легендой. Это указание ФИО, возраста, места рождения и проживания, национальности, профессии.

Этапы:

1. Сбор  информации по родственникам  – регистрация, составление родословной.

2. Оценка  генеалогического анамнеза.

Определяют  индекс отягощенности.

Y= ∑всех хронических заболеваний родственников, включая повторы/ ∑всех родственников, состояние здоровья которых учитывается.

Если  индекс равен 0,1 – 0,3, то анамнез благополучный, 

если 0,4 – 0,6, то условно благополучный,

если  больше 0,7 – неблагополучный.

 

Близнецовый метод. Основателем этого метода так же является Френсис Гальтон. Пытался разграничить влияние наследственных факторов и факторов внешней среды на развитие отдельных признаков человека.

В 1876 году предложил использовать метод анализа  близнецовых пар: моно- и дизиготных. Сравнивал их с общими показателями выборки обычной популяции.

Монозиготные  близнецы – это организмы, образующиеся из 1 зиготы, разделившейся на стадии дробления. Если разделение произошло  в более поздние сроки, то возможно появление сиамских близнецов (Сиам – Таиланд, 1811, Чанг и Энг).

Дизиготные  близнецы – оплодотворяются две  яйцеклетки разными сперматозоидами.

Монозиготная  беременность в среднем составляет 1% от всех беременностей.

Причины многоплодной беременности:

1. Крупная женщина.
2. Муж и жена из близнецовых пар.
3. Есть данные, что способность к рождению близнецов передается через цитоплазматические компоненты – по женской линии.
4. Возраст женщины – с возрастом вероятность рождения близнецов увеличивается.
5. Количество родов – тоже возрастает.
6. Сильные вибрации на стадии начала беременности.
7. Большое количество витамина Е.
8. Большая концентрация гонадотропина – полиовуляция.