С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Сформулируйте правило Чаргаффа. Что такое козффициеит пуклеотидиой (или аидовой) специфичности? 5. Сколько типов ДНК-полимераз содержится в клетке кищечпой палочки? б. Что такое фрагменты Оказакит ?. Какие пуриповые и пиримидииовые осиоваиия входят: а) в ДНК и б) в РНК. 3 что зто за уравиепие реакции и что а ием пропущено? л дАТФ дАМФ лдГТФ + ... — >- л дГМФ + 4л ФФ. лдЦТФ дЦ'МФ лдТТФ дТМФ К Учитывая, что ДНК-полимераза нарва!навет полидезоксирибонуклеотнд только в одном направлении, изобразите на схеме вилки репликацни: по какоа цепи пойдет непрерывный, а по какой — прерывистый синтез комплементарной цепи: 3' 5' 3' 10.
У каких организмов РНК выполняет роль генетического материала? Как это доказано? 11. Каким образом эксперимент М. Меэельсона н Ф. Ствля позволяет различить дисперсный и полуконсервативный механизмы реплнкацин ДНК? 12, Какие белки «работают» в вилке репликации Е. сори 13. Какие типы репарации: а) не нарупмют целостности двойной спирали ДНК? б) приводят к появлению одноцепочечнык участаов? 1К Какова функция гистона Н1? 1К Какие элененты необходимы для обеспечения стабильности хромосом? Достаточны ли эти элементы для нх стабильности? Глава 7 Механизмы рекомбинации Рекомбинацня генов осуществляется различными способами. Этот процесс может быть связан с перераспределением целых хромосом. Такой механизм в соответствии с третьим законом !". Менделя обеспечивает независимое наследование несцепленных генов и признаков.
В дальнейшем будет показана рекомбинация генов хромосом и нехромосомных генов !см. гл. !0). Чаще всего рекомбинацию в узком смысле слова связывают с кроссинговером, т. е. с перекомбинацией генов, локализованных в гомологичных хромосомах.
Этому типу рекомбинации в основном и посвящена настоящая глава. 7.1. Цитологическая демонстрация кроссинговера В профазе ! Мейоза на стадии диплотены у многих организмов хорошо различимы характерные фигуры, образуемые гомологичными хромосомами, — хиазмы (рис. 7.1; см. гл. 4). Еще в 1909 г. Рнс. 7.!.
Хна амм н лнплотене и одном нз онналентов у кутненнка (П. хокни- и, А. онпд!ьк, к. )атон!!и„!98!) Ф. Янссенс предположил, что образование хиазм связано с обменами гомологичными участками гомологичных хромосом. Позднее Т. Х. Морган связывал хиазмы с кроссннговером, происходящим согласно гипотезе К. Бриджеса (1915) по механизму разрыв-воссоединение, С. Дарлингтон, исходя из числа хиазм в пахитене, определил общую длину каждой из хромосом кукурузы. При этом он принял„ что одна хиазма образуется на участке в 50 сМ, Полученный на основании цнтологических данных результат хорошо согласовался с длинами групп сцепления, вычисленными обычным способом исходя из частот кроссинговера при гибридологическом анализе. Параллелизм событий, регистрируемых генетически и цитологически при рекомбинации сцепленных генов, был продемонстрирован в 1931 г.
для двух объектов, кукурузы и дрозофилы, В обоих случаях был использован следующий принц*ип; сопоставление результатов кроссинговера (появление рекомбинантных классов) с физическими обменами гомологичных участков гомологичных хромосом. Очевидно, для такой работы скрещиваемые формы должны быть дигетерозиготны как по генетическим, так и по цитологическим маркерам одной пары хромосом. Харриет Крейтон и Барбара МакКлинток решили эту проблему для кукурузы. Была исследована форма ди!етерозиготная по ге- !45 Скрещиоаемые растении Нерекомбинантное потомство с на ии нам (рис.
7.2): с (со(ог(еду)— бесцветный алейроновый слой эндосперма, рецессив; с '— окрашенный, доминант; )Рх (и аху) — эндосперм, а также пыльцевые зерна содержат амилопектин, вследствие чего окрашиваются иодом в красный цвет, рецессив; и х — эндосперм и пыльцевые зерна содержат амилозу, окрашиваемую иодом в синий цвет, доминант. Кроме того, исследованная форма на одном конце хромосомы несла блок (участок) гетерохроматина, а на другом — транслоцнрованный участок другой хромосомы. Второй гомолог этих морфо- логических отличии не имел.
В соответствии со схемой рис. 7.2 в потомстве отбираРекомбинантное потомство ли два рецнпрокных класса, рекомбинантных по с — их. Растения, выращенные нз с с сч семян этих рекомбинантов, ии ии иста и л исследовали цитологнчески и убедились в том, что у всех рекомбинантов по генетическим маркерам произошел физический обмен участками гомологичных хромосом (рис. 7.2). Сходным образом решил Р)к. ХХ Схема зкспевимевта Х. КРе"тон ту жс ПРОВЛЕМу К. ШтЕрН и Б. МакКликток, демонстрирующего соответстиие между рекамбинациейс генов и фи- для дрозофилы. Он исследозическими обменами участками гомологич- Вая раещЕПЛЕННЕ В ПОтоыетВЕ ных хромосом у кукурузы.
от скрещивания самок, дигеВнделени Мхоибннантннс «ласси аотонстм, тсрОЗНГОТНЫХ ПО Гспаы Х- н которых нсследолалн стРуктуР)' лроносон хромосомы: ег (сагпабоп) глаза цвета гвоздики, рецессии; сг ' — нормальная темно-красная окраска глаз, доминант; В (Ваг) полосковидные глаза, доминант: В ' — круглые глаза, рецессив. Эти же самки несли гетероморфные Х-хромосомы: одну сильно укороченную вследствие транслокации ее бесцентромерного участка на четвертую — микрохромосому, другую — Г-образную— вследствие транслокации на нее фрагмента у'-хромосомы.
Таких самок скрещивали с самцами, несущими рецессивные аллели ис- 146 С кроссингонером Без кроссннгоаера сг сг" В. В+ ст Рис. 7.3. Схема эксперимента К. Штерна, демонстрирующего соответствие между рекомбинадией генов и физическими обменами участкамн Х-хромосом у дрозофилм. В потомстве ат скрсщнвкння всследеванм тольке самке (см, ноя«венке в техсте) )47 4;Ф ©(с сг+ ~~~~, сг В .
В следуемых генов (сг, В' ) в Х-хромосоме обычной формы и имевшими обычную У-хромосому (рис. 7.3). Результат кроссинговера у самок в таком скрещивании — рекомбинантные классы — изучали цитологически. Для этой цели брали только самок, поскольку самцы имеют субметацентрическую, т. е. разноплечую У-хромосому, которую можно спутать с Г-образной Х-хромосомой. Все четыре класса самок-потомков отличались друг от друга по сгв сг Я фенотипу: нерекомбннантные:, и рекомбинантные ,сг Я сг В сг Я сг  — и, а также по структуре своих Х-хромосом (рис. 7.3). ° Я ° ЯБлагодаря этому, исследован 374 самки, К. Штерн показал, что кроссинговер между генами сг и В сопровождался физическим обменом между Х-хромосомами. Итак, эксперименты Х.
Крейтон и Б. МакКлинток с кукурузой, а К. Штерна с дрозофилой доказали, что в основе кроссинговера лежит реальный обмен участками гомологичных хромосом, однако механизм этого обмена оставался неясным. Наряду с гипотезой К. Бриджеса (механизм разрыв — слияние) рассматривался и другой механизм, предложенный Дж. Беллингом (1933), изучавшим мейоз у растений. Согласно этой гипотезе разрывов и перевоссоединения хромосом не происходит, а кроссинговер приурочен к стадии воспроизведения хромосом. При этом, как считал Дж. Беллинг, сначала воспроизводятся хромомеры, а затем их соединяют хромонемы.
Такое соединение может привести к рекомбинантным сочетаниям хромомеров. В 1930 г. Х. Винклером была предложена еще одна гипотеза, согласно которой в потомстве дигетерозиготы рекомбинантные классы могут появляться вследствие направленных изменений аллелей под влиянием друг друга — гипотеза конверсии: Аь ЯЯ ЯЬ ~ АВ Тетрадный анализ у грибов показал, что подобные изменения, как правило, не происходят. Не согласовывались с этой гипотезой и данные цитологического изучения результатов кроссинговера. Однако окончательное выяснение механизма реципрокных обменов и доказательство физического обмена участками родительских молекул ДНК при рекомбинации было получено значительно позже — в 1961 г. в эксперименте М.
Мезельсона и Дж. Уэйгла, изучавших рекомбинацию у бактериофага)'. В этом эксперименте использовали биологические (генетические) и физические (изотопы '~С и '~)4) маркеры, по которым контролировали физические обмены участками генетического ма- ыя териала при рекомбинации. (Подробнее этот материал излагается в курсе «Молекулярная генетика».) Доказательство справедливости гипотезы разрыв — воссоединение было получено также Дж. Тэйлором в 1967 г.
для кузнечика, которое будет приведено в следующем разделе. 7.2. Кроссингоаер на стадии четырех хроматид Теоретически допустимо, что кроссинговер происходит как до репликацни хромосом — на стадии двух нитей, так н после нх репликации — на стадии четырех нитей. Решить эту альтернативу позволяет тетрадный анализ, поскольку при этом подходе возможно исследование всех четырех продуктов каждого мейоза. Одним из наиболее удобных объектов для тетрадного анализа является гаплобионт хлебная плесень — Феигозрога сгалза (рис.
7.4). Особенность мейоза у этого объекта состоит в совпадении направления веретена 1 и П деления мейоза с длинной осью аска, или сумки, в которой располагаются затем гаплоидные аскоспоры. Четыре гаплоидных ядра после мейоза еще раз делятся митотическн, в результате чего в аске в ряд располагаются четыре пары гаплоидных спор, а генотип каждой пары спор идентичен. Бели бы кроссинговер происходил на стадии двух нитей, то в тетрадах (октадах) аскоспор нейроспоры, получаемых при дигибридном скрещивании, можно было бы ожидать расположения аскоспор, показанного на рис. 7.5, А, однако такие случаи при тесном сцеплении генов крайне редки и причина их появления связана с определенными типами двойных обменов, о чем будет сказано далее.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
