3. Законы Менделя
1. Закон единообразия гибридов
первого поколения (закон
доминирования признаков)
2. Закон расщепления признаков (закон
чистоты гамет)
3. Закон независимого наследования
признаков
6. Хромосомная теория
наследственности
• Гены расположены линейно в хромосомах.
Каждый ген занимает в хромосоме строго
определённое место (локус).
• Группы генов, расположенных в одной
хромосоме, образуют группы сцепления.
• Между гомологичными хромосомами может
происходить обмен участками (кроссинговер).
• Расстояние между генами в хромосоме
пропорционально частоте кроссинговера
между ними.
7. Кроссинговер – обмен участками гомологичных
хромосом во время коньюгации в мейозе
Иллюстрация кроссинговера, Томас Хант Морган (1916)
7
8. 8
And half look like they got a mix of
both parents chromosomes…
Half look like they got a set of the
parents chromosomes…
If two genes are on different
chromosomes…
11. Two Point Cross Example
• Parent #1
– BbVv
• Grey with normal
wings
• Parent #2
– bbvv
• Black with vestigial
wings1
12. Two-Point Cross
BV bv Bv bV
bv BbVv bbvv Bbvv bbVv
Expected
Results
575 575 575 575
Actual
Results
965 944 206 185
• Calculations
– Parental Genotypes
• 965 (42%) +944 (41%) = 1909
• 1909/2300 = 83%
– Recombinant Genotypes
• 206 (9%)+185 (8%) = 391
• 391/2300 = 17%
– If independent assortment was
to occur, the percentages would
be 25% a piece.
– Based on the data, the
recombinants arose because of
crossing over
13. Генетическое картирование
• Анализ сцепления – основа генетического
картирования
• Измерение частоты рекомбинации между
сцепленными генами (частота рекомбинации
зависит от расстояния между генами)
• 1 сМ (сантиморган) = частота рекомбинации
1%
• В среднем у человека 1 Mb = 1,22 cM
20. Карта
– линейная схема расположения генов, регуляторных
элементов, а также генетических маркеров в хромосоме
• Генетические – карты сцепления
• Физические – реальное положение
различных последовательностей на
хромосоме
– Цитогенетические
– С использованием различных маркерных
последовательностей
– Полные последовательности ДНК
21. Маркеры генетического картирования,
приводящие к изменению фенотипа
• Морфологические – гены, мутации в которых
приводят к заметным морфологическим
изменениям
Drosophila melanogaster
• Биохимические – гены, мутации в которых
приводят к изменениям биохимических
процессов
Микроорганизмы
• и т.д.
22. Маркеры генетического картирования,
не приводящие к изменению фенотипа
• Restriction fragment length polymorphisms
(RFLPs)
• Single nucleotide polymorphisms (SNPs)
• Simple sequence length polymorphisms
(SSLPs)
23. RFLP
• Restriction-fragment length polymorphism
– Cut genomic DNA from two individuals with restriction
enzyme
– Run Southern blot
– Probe with different pieces of DNA
– Sequence difference creates different band pattern
GGATCC
CCTAGG
GTATCC
GATAGG
GGATCC
CCTAGG
200 400
GGATCC
CCTAGG
GCATCC
GGTAGG
GGATCC
CCTAGG
200 400*
*
200
400
600
1 2
**
2
1
24. SNP
• Single-nucleotide polymorphism
– One-nucleotide difference in sequence of two
organisms
– Example: Between any two humans, on average one
SNP every 1,000 base pairs
ATCGATTGCCATGAC
ATCGATGGCCATGAC2
1
SNP
25. SSLP/Microsatellites
Simple-sequence length polymorphism
• Most genomes contain repeats of three or four
nucleotides
• Length of repeat varies due to slippage in replication
• Use PCR with primers external to the repeat region
• On gel, see difference in length of amplified fragment
ATCCTACGACGACGACGATTGATGCT
12
18
1 2
2
1
ATCCTACGACGACGACGACGACGATTGATGCT
26. Физические карты
• Точное картирование маркеров на
хромосоме
• Разрешение может варьировать (до
единичных нуклеотидов)
• Недостатки генетических карт:
– ограниченная точность
– ограниченное разрешение
28. Рестрикционное картирование
• Составление карты сайтов узнавания
рестриктазами для отдельных фрагментов
генома
• Используется несколько разных рестриктаз
для создания карт фрагментов
• Из фрагментов можно собирать контиги за
счет перекрывания
29. Contigs from overlapping restriction
fragments
• Cut inserts with
restriction enzyme
• Look for similar pattern
of restriction fragments
– Known as
“fingerprinting”
• Line up overlapping
fragments
• Continue until a contig
is built
30. Contigs
• Contigs are groups of overlapping pieces of chromosomal
DNA
– Make contiguous clones
• “Minimum tiling path”
– Contig of smallest number of inserts that covers a region of
the chromosome
genomic DNA
contig
minimum
tiling path
31. STS - sequence-tagged site
(уникальные последовательности 60-1000 п.н.)
EST - expressed sequence tags
(короткие уникальные последовательности,
являются участками генов)
Позиции STS и EST детектируются ПЦР
или гибридизацией
37. Recombination hotspots
При более выском разрешении обнаруживаются «горячие точки» рекомбинации.
Гаплотип — совокупность аллелей на локусах одной хромосомы, обычно
наследуемых вместе.
39. Генеалогический анализ –метод
родословных
• Установление наследственного характера признака
• Выяснение типа передачи НБ
• Анализ пенетрантности и экспрессивности признака
• Сцепление признака с генетическими и молекулярными
маркерами
• Медико-генетическое консультирование
Пробанд - больной или его родственник,
с которого начинается составление родословной.
41. Аутосомно-доминантный (ахондроплазия, синдром Марфана,
нейрофиброматоз, миотоническая дистрофия, хорея
Гентингтона) – популяционная частота - 0,5-1,0%
• Прослеживается в родословных только по вертикали
• Соотношение больных и здоровых детей 1:1
• Здоровые дети от больных родителей имеют здоровое потомство
• Соотношение больных мальчиков и девочек одинаково
• Пациенты независимо от пола одинаково часто передают
болезнь
• У гомозигот болезнь нередко летальна
• Болезнь - часто результат спонтанных мутаций
42. Аутосомно-рецессивный (муковисцидоз, ФКУ, СМА,
АГС, мукополисахаридозы) - популяционная частота - 0,25%
• Родители клинически здоровы
• Соотношение больных и здоровых детей 1:3
• Если больны оба супруга – дети всегда больные
• Оба пола поражаются одинаково часто
• Не исключено кровное родство супругов
• В браке больного и носителя рождается 50% больных,
больного и здорового –рождаются только здоровые
43. Х-сцепленные заболевания
- популяционная частота 0,25%
Доминантное наследование (болезнь Ретта, витамин D
резистентный рахит)
• Поражаются мальчики в 2 раза чаще, чем девочки
• Женщины болеют менее тяжело, передают болезнь 50%
сыновьям и 50% дочерям
• Больные мужчины передают болезнь всем дочерям
44. Рецессивное наследование (миодистрофия Дюшенна,
гемофилии, синдромы Мартина-Белла, Леш-Нихана,
Хантера)
Болеют только мальчики,
2/3 случаев наследуются от матерей-носительниц, 1/3 -
спонтанных
Сестры больных братьев в 50% - носители мутации
Здоровые мужчины не передают заболевание
Х-сцепленные заболевания
- популяционная частота 0,25%
45. Другие типы наследования
Y-сцепленные (нарушения сперматогенеза, рост тела,
конечностей, зубов)
• Передаются только по мужской линии
• Болеют только мальчики
Митохондриальные болезни (атрофия
зрительного нерва Лебера, кардиомиопатии,
миоклоническая эпилипсия, митохондриальная миопатия,
прогрессирующая офтальмоплегия)
• Болезнь передается только по материнской линии
• Болеют мальчики и девочки
• Больные мужчины не передают болезнь потомству
46. Для анализа сцепления необходимы
информативные мейозы
А, B – неинформативные
C – информативный нерекомбинантный
D – информативный рекомбинантный
Можно сказать, произошла ли рекомбинация между
признаком и маркером
47. Phase known – известно, какая комбинация аллелей унаследована
от какого родителя
48. LOD score
• Статистический метод для анализа
неполных родословных
• LOD = логарифм отношения вероятности,
что гены сцеплены, к вероятности, что не
сцеплены
• Оценивается для набора значений
предполагаемых частот рекомбинации
• Предполагаемая частота рекомбинации с
наибольшим значением LOD считается
более вероятной
LOD = Z = Log10 probability of birth sequence with a given linkage
probability of birth sequence with no linkage
49. θ – принятая частота рекомбинации
Вероятность того, что мейоз был рекомбинантный = θ
Вероятность того, что мейоз был нерекомбенантный = (1- θ)
50.
51. • LOD > 3 считается
доказательством
сцепления
• LOD < -2 считается
доказательством
отсутствия сцепления
