Страница защищена ожидающими изменениями
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья об общенаучном термине. Для научного журнала см. Генетика (журнал) .

Более доступное и менее техническое введение в эту тему можно найти в разделе Введение в генетику .

Часть серии по
Генетика
Гибридогенез в водных лягушках gametes.svg
 
Ключевые компоненты
История и темы
Исследование
Персонализированная медицина
Персонализированная медицина
Часть серии по
Биохимия
Myoglobin.png
Ключевые компоненты
История биохимии
  • Отрасли биохимии
  • Список биохимиков
Глоссарии
  • Глоссарий биологии
  • Глоссарий химии
Порталы: Биохимия
  • v
  • т
  • е

Генетика является отраслью биологии , связанной с изучением генов , генетической изменчивостью и наследственностью в организмах . [1] [2] [3]

Хотя наследственность наблюдалась на протяжении тысячелетий, Грегор Мендель , ученый и монах- августинец, работавший в 19 веке, был первым, кто изучил генетику с научной точки зрения. Мендель изучал «наследование черт», закономерности в том, как черты передаются от родителей к потомству. Он заметил, что организмы (растения гороха) наследуют признаки посредством дискретных «единиц наследования». Этот термин, который все еще используется сегодня, является несколько двусмысленным определением того, что называют геном.

Наследование признаков и молекулярные механизмы наследования генов по-прежнему являются основными принципами генетики в 21 веке, но современная генетика вышла за рамки наследования и занялась изучением функции и поведения генов. Структура и функции генов, вариации и распределение изучаются в контексте клетки , организма (например, доминирование ) и в контексте популяции. Генетика дала начало ряду подразделов, включая молекулярную генетику , эпигенетику и популяционную генетику . Организмы, изучаемые в широком диапазоне, охватывают сферы жизни ( археи , бактерии и эукарии).).

Генетические процессы работают в сочетании с окружающей средой и опытом организма, чтобы влиять на развитие и поведение , что часто называют природой против воспитания . Внутриклеточная или внеклеточная среда живой клетки или организма может переключиться транскрипцией генов или выключен. Классический пример - два семени генетически идентичной кукурузы: одно помещено в умеренный климат, а другое - в засушливый (без достаточного количества водопада или дождя). В то время как средняя высота двух стеблей кукурузы может быть генетически определена как равная, один в засушливом климате вырастает только до половины высоты, чем в умеренном климате из-за недостатка воды и питательных веществ в окружающей среде.

Этимология [ править ]

Слово генетика происходит от древнегреческого γενετικός genetikos, означающего «родительный падеж» / «порождающий», которое, в свою очередь, происходит от γένεσις genesis, означающего «происхождение». [4] [5] [6]

История [ править ]

Основная статья: История генетики

Наблюдение за тем, что живые существа наследуют черты своих родителей, использовалось с доисторических времен для улучшения сельскохозяйственных культур и животных путем селекции . [7] Современная генетика, стремящаяся понять этот процесс, началась с работ монаха- августинца Грегора Менделя в середине 19 века. [8]

До Менделя первым употребил слово «генетика» венгерский дворянин Имре Фештетич , живший в Кёсеге до Менделя. Он описал несколько правил генетической наследственности в своей работе «Генетический закон природы» (Die genetische Gesätze der Natur, 1819). Его второй закон совпадает с тем, что опубликовал Мендель. В своем третьем законе он разработал основные принципы мутации (его можно считать предшественником Гюго де Вриза ). [9]

Смешанное наследование приводит к усреднению каждой характеристики, что, как указал инженер Флиминг Дженкин , делает невозможной эволюцию путем естественного отбора.

Работам Менделя предшествовали и другие теории наследования. Популярной теорией XIX века, намекаемой на «Происхождение видов» Чарльза Дарвина 1859 г. , было смешанное наследование : идея о том, что люди наследуют плавное сочетание признаков от своих родителей. [10] В работе Менделя приводятся примеры, когда признаки определенно не смешивались после гибридизации, показывая, что признаки создаются комбинациями разных генов, а не непрерывным смешиванием. Смешение признаков в потомстве теперь объясняется действием нескольких генов с количественными эффектами . Другая теория, получившая некоторую поддержку в то время, была наследование приобретенных характеристик.: вера в то, что люди наследуют черты, усиленные их родителями. Эта теория (обычно ассоциируемая с Жан-Батистом Ламарком ), как теперь известно, ошибочна - опыт людей не влияет на гены, которые они передают своим детям, [11] хотя данные в области эпигенетики возродили некоторые аспекты теории Ламарка. . [12] Другие теории включали пангенезис из Чарльза Дарвина (который , как приобрел и унаследовал аспекты) и Фрэнсис Гальтон переформулировке «s пангенезиса как оба частиц и по наследству. [13]

Менделирующая и классическая генетика [ править ]

Наблюдение Морганом сцепленного с полом наследования мутации, вызывающей белые глаза у дрозофилы, привело его к гипотезе о том, что гены расположены на хромосомах.
Дополнительная информация: Мутационизм и современный синтез (20 век)

Современная генетика началась с исследований Менделя природы наследования растений. В своей статье « Versuche über Pflanzenhybriden » (« Эксперименты по гибридизации растений »), представленной в 1865 году Naturforschender Verein (Обществу исследований природы) в Брюнне , Мендель проследил закономерности наследования определенных черт у растений гороха и описал их математически. [14] Хотя этот образец наследования можно было наблюдать только для нескольких черт, работа Менделя предполагала, что наследственность была частичной, а не приобретенной, и что образцы наследования многих черт можно было объяснить с помощью простых правил и соотношений.

Важность работы Менделя не получила широкого понимания до 1900 года, после его смерти, когда Гуго де Фрис и другие ученые заново открыли для себя его исследования. Уильям Бейтсон , сторонник работы Менделя, придумал слово генетика в 1905 году [15] [16] (прилагательное генетическое , полученное от греческого слова генезис - γένεσις, «происхождение», предшествует существительному и впервые использовалось в биологическом смысле. в 1860 г. [17] ). Бейтсон одновременно выступал в качестве наставника, и ему в значительной степени помогли работы других ученых из Ньюнхэм-колледжа в Кембридже, в частности, работы Бекки Сондерс , Норы Дарвин Барлоу иМюриэль Велдейл Онслоу . [18] Бейтсон популяризировал использование слова « генетика» для описания изучения наследования в своей инаугурационной речи на Третьей Международной конференции по гибридизации растений в Лондоне в 1906 году. [19]

После повторного открытия работы Менделя ученые попытались определить, какие молекулы в клетке ответственны за наследование. В 1900 году Нетти Стивенс начала изучать мучного червя. [20] В течение следующих 11 лет она обнаружила, что у женщин есть только Х-хромосома, а у мужчин - Х- и Y-хромосомы. [20] Она смогла сделать вывод, что пол является хромосомным фактором и определяется мужчиной. [20] В 1911 году Томас Хант Морган утверждал, что гены находятся в хромосомах , основываясь на наблюдениях за сцепленной с полом мутацией белого глаза у плодовых мушек . [21] В 1913 году его ученик Альфред Стертевант использовал феноменгенетическая связь, чтобы показать, что гены расположены линейно на хромосоме. [22]

Молекулярная генетика [ править ]

ДНК , молекулярная основа биологической наследственности . Каждая нить ДНК представляет собой цепочку нуклеотидов , совпадающих друг с другом в центре, образуя нечто похожее на ступеньки на скрученной лестнице.

Хотя было известно, что гены существуют на хромосомах, хромосомы состоят как из белка, так и из ДНК, и ученые не знали, какой из двух отвечает за наследование. В 1928 году Фредерик Гриффит открыл феномен трансформации (см . Эксперимент Гриффита ): мертвые бактерии могут передавать генетический материал, чтобы «трансформировать» другие еще живые бактерии. Шестнадцать лет спустя, в 1944 году, эксперимент Эйвери-Маклауда-Маккарти определил ДНК как молекулу, ответственную за трансформацию. [23] Роль ядра как хранилища генетической информации у эукариот была установлена Хэммерлингом в 1943 году в его работе над одноклеточной водорослью.Ацетабулярия . [24] Херши-Чейз эксперимент в 1952 году подтвердилчто ДНК (а не белка) является генетическим материалом вирусовкоторые заражают бактерии, обеспечивая дальнейшее доказательствочто ДНК молекулы отвечает за наследование. [25]

Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик определили структуру ДНК в 1953 г., с помощью рентгеновской кристаллографии работы Розалинд Франклина и Maurice Wilkins , что указанной ДНК имеют спиральную структуру (т.е., в форме , как штопор). [26] [27] Их модель двойной спирали имела две цепи ДНК с нуклеотидами, направленными внутрь, каждая из которых соответствовала комплементарному нуклеотиду на другой цепи, образуя нечто похожее на ступеньки на скрученной лестнице. [28] Эта структура показала, что генетическая информация существует в последовательности нуклеотидов на каждой цепи ДНК. В структуре также предложен простой метод репликации.: если нити разделены, новые нити-партнеры могут быть реконструированы для каждой на основе последовательности старой нити. Это свойство придает ДНК ее полуконсервативный характер, когда одна цепь новой ДНК происходит от исходной родительской цепи. [29]

Хотя структура ДНК показала, как работает наследование, до сих пор не было известно, как ДНК влияет на поведение клеток. В последующие годы ученые пытались понять, как ДНК контролирует процесс производства белка . [30] Было обнаружено, что клетка использует ДНК в качестве матрицы для создания соответствующей информационной РНК , молекул с нуклеотидами, очень похожих на ДНК. Нуклеотидная последовательность информационной РНК используется для создания аминокислотной последовательности в белке; эта трансляция между нуклеотидными последовательностями и аминокислотными последовательностями известна как генетический код . [31]

С новым молекулярным пониманием наследования произошел взрыв исследований. [32] Известная теория возникла у Томоко Охта в 1973 году, когда она внесла поправку к нейтральной теории молекулярной эволюции, опубликовав почти нейтральную теорию молекулярной эволюции . В этой теории Охта подчеркивал важность естественного отбора и окружающей среды для скорости, с которой происходит генетическая эволюция. [33] Одним из важных достижений стало секвенирование ДНК с обрывом цепи в 1977 году Фредериком Сэнгером . Эта технология позволяет ученым считывать нуклеотидную последовательность молекулы ДНК. [34] В 1983 году Кэри Бэнкс Маллисразработали полимеразную цепную реакцию , обеспечивающую быстрый способ выделения и амплификации определенного участка ДНК из смеси. [35] Усилия Проекта генома человека , Министерства энергетики, NIH, и параллельные частные усилия Celera Genomics привели к секвенированию генома человека в 2003 году. [36] [37]

Особенности наследования [ править ]

Дискретное наследование и законы Менделя [ править ]

Основная статья: Менделирующее наследование
Punnett квадрата с изображением креста между двумя растениями гороха гетерозиготных фиолетовым (B) и белыми (B) цветами.

На самом фундаментальном уровне наследование в организмах происходит путем передачи дискретных наследуемых единиц, называемых генами , от родителей к потомству. [38] Это свойство впервые заметил Грегор Мендель , изучавший разделение наследственных признаков у растений гороха . [14] [39] В своих экспериментах по изучению признака окраски цветов Мендель заметил, что цветы каждого растения гороха были либо пурпурными, либо белыми, но никогда не являлись промежуточными между двумя цветами. Эти разные дискретные версии одного и того же гена называются аллелями .

В случае гороха, который является диплоидным видом, каждое отдельное растение имеет две копии каждого гена, по одной копии, унаследованной от каждого родителя. [40] Многие виды, в том числе люди, обладают таким типом наследования. Диплоидные организмы с двумя копиями одного и того же аллеля данного гена называются гомозиготными по этому локусу гена , а организмы с двумя разными аллелями данного гена называются гетерозиготными .

Набор аллелей данного организма называется его генотипом , а наблюдаемые признаки организма - его фенотипом . Когда организмы гетерозиготны по гену, часто один аллель называется доминантным, поскольку его качества доминируют над фенотипом организма, а другой аллель называется рецессивным, поскольку его качества уменьшаются и не наблюдаются. Некоторые аллели не имеют полного доминирования, а вместо этого имеют неполное доминирование за счет выражения промежуточного фенотипа или кодоминирования за счет одновременной экспрессии обоих аллелей. [41]

Когда пара организмов размножается половым путем , их потомство случайным образом наследует один из двух аллелей от каждого родителя. Эти наблюдения дискретного наследования и сегрегации аллелей в совокупности известны как первый закон Менделя или закон сегрегации.

Обозначения и схемы [ править ]

Диаграммы генетической родословной помогают отслеживать образцы наследования признаков.

Генетики используют диаграммы и символы для описания наследования. Ген представлен одной или несколькими буквами. Часто символ «+» используется для обозначения обычного немутантного аллеля гена. [42]

В экспериментах по оплодотворению и разведению (и особенно при обсуждении законов Менделя) родители упоминаются как поколение «P», а потомки - как поколение «F1» (первое сыновнее). Когда потомство F1 спаривается друг с другом, потомство называется поколением «F2» (вторым сыном). Одна из распространенных диаграмм, используемых для прогнозирования результата скрещивания, - это квадрат Пеннета .

При изучении генетических заболеваний человека генетики часто используют родословные, чтобы представить наследование признаков. [43] Эти диаграммы отображают наследование черты в генеалогическом древе.

Множественные взаимодействия генов [ править ]

Рост человека - это характеристика, имеющая сложные генетические причины. Данные Фрэнсиса Гальтона за 1889 год показывают взаимосвязь между ростом потомства как функцией среднего роста родителей.

У организмов есть тысячи генов, и у организмов, размножающихся половым путем, эти гены обычно сортируются независимо друг от друга. Это означает, что наследование аллелей желтого или зеленого горошка не связано с наследованием аллелей белого или пурпурного цветов. Это явление, известное как « второй закон Менделя » или «закон независимого распределения», означает, что аллели разных генов перемешиваются между родителями, образуя потомство с множеством различных комбинаций. (Некоторые гены не сортируются независимо, демонстрируя генетическую связь - тема, обсуждаемая позже в этой статье.)

Часто разные гены могут взаимодействовать таким образом, что влияет на одну и ту же черту. У Голубоглазой Марии ( Omphalodes verna ), например, существует ген с аллелями, определяющими цвет цветов: голубой или пурпурный. Другой ген, однако, контролирует, имеют ли цветы вообще цвет или белые. Когда у растения есть две копии этого белого аллеля, его цветки белые, независимо от того, имеет ли первый ген аллели синего или пурпурного цвета. Это взаимодействие между генами называется эпистазом , причем второй ген эпистатичен первому. [44]

Многие черты не являются отдельными чертами (например, фиолетовые или белые цветы), а являются непрерывными чертами (например, рост человека и цвет кожи ). Эти сложные черты являются продуктом многих генов. [45] Влияние этих генов в той или иной степени опосредовано окружающей средой, в которой находится организм. Степень, в которой гены организма способствуют формированию сложного признака, называется наследуемостью . [46]Измерение наследуемости признака является относительным - в более изменчивой среде окружающая среда имеет большее влияние на общую вариацию признака. Например, рост человека - это характеристика, имеющая комплексные причины. Его наследственность составляет 89% в США. Однако в Нигерии, где люди имеют более различный доступ к полноценному питанию и медицинскому обслуживанию , наследуемость роста составляет лишь 62%. [47]

Молекулярная основа наследования [ править ]

ДНК и хромосомы [ править ]

Основные статьи: ДНК и хромосома
Молекулярная структура ДНК. Основания образуют пару за счет водородных связей между нитями.
Последовательность ДНК

Молекулярная основа для генов дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). ДНК состоит из цепочки нуклеотидов , из которых есть четыре типа: аденин (A), цитозин (C), гуанин (G) и тимин (T). Генетическая информация существует в последовательности этих нуклеотидов, а гены существуют в виде участков последовательности вдоль цепи ДНК. [48] Вирусы являются единственным исключением из этого правила - иногда вирусы используют очень похожую молекулу РНК вместо ДНК в качестве своего генетического материала. [49] Вирусы не могут воспроизводиться без хозяина. и не подвержены влиянию многих генетических процессов, поэтому не считаются живыми организмами.

ДНК обычно существует в виде двухцепочечной молекулы, свернутой в виде двойной спирали . Каждый нуклеотид в ДНК предпочтительно спаривается со своим партнерским нуклеотидом на противоположной цепи: A пары с T, а C пары с G. Таким образом, в своей двухцепочечной форме каждая цепь эффективно содержит всю необходимую информацию, дублирующуюся со своей партнерской цепью. Эта структура ДНК является физической основой для наследования: репликация ДНК дублирует генетическую информацию путем разделения цепей и использования каждой цепи в качестве матрицы для синтеза новой цепи-партнера. [50]

Гены расположены линейно вдоль длинных цепочек последовательностей пар оснований ДНК. У бактерий каждая клетка обычно содержит один кольцевой генофор , в то время как ДНК эукариотических организмов (например, растений и животных) расположена в нескольких линейных хромосомах. Эти нити ДНК часто бывают очень длинными; например, самая большая хромосома человека имеет длину около 247 миллионов пар оснований . [51] ДНК хромосомы связана со структурными белками, которые организуют, уплотняют и контролируют доступ к ДНК, образуя материал, называемый хроматином ; у эукариот хроматин обычно состоит из нуклеосом , сегментов ДНК, намотанных вокруг ядер гистонабелки. [52] Полный набор наследственного материала в организме (обычно объединенные последовательности ДНК всех хромосом) называется геномом .

ДНК чаще всего находится в ядре клеток, но Рут Сагер помогла в открытии нехромосомных генов, обнаруженных вне ядра. [53] У растений они часто обнаруживаются в хлоропластах, а у других организмов - в митохондриях. [53] Эти нехромосомные гены все еще могут передаваться любым партнером при половом размножении, и они контролируют множество наследственных характеристик, которые воспроизводятся и остаются активными на протяжении поколений. [53]

В то время как гаплоидные организмы имеют только одну копию каждой хромосомы, большинство животных и многие растения являются диплоидными , содержащими по две хромосомы и, следовательно, по две копии каждого гена. [40] Два аллеля гена расположены в идентичных локусах двух гомологичных хромосом , каждый аллель унаследован от другого родителя.

Схема деления эукариотических клеток Вальтера Флемминга 1882 г. Хромосомы копируются, конденсируются и упорядочиваются. Затем, когда клетка делится, копии хромосом разделяются на дочерние клетки.

Многие виды имеют так называемые половые хромосомы, которые определяют пол каждого организма. [54] У людей и многих других животных Y-хромосома содержит ген, который запускает развитие специфических мужских качеств. В процессе эволюции эта хромосома потеряла большую часть своего содержимого, а также большую часть своих генов, в то время как Х-хромосома похожа на другие хромосомы и содержит множество генов. При этом Мэри Фрэнсис Лайон обнаружила, что во время размножения происходит инактивация Х-хромосомы, чтобы избежать передачи вдвое большего количества генов потомству. [55] Открытие Лиона привело к открытию других вещей, включая Х-сцепленные заболевания. [55] Х- и Y-хромосомы образуют сильно разнородную пару.

Воспроизведение [ править ]

Основные статьи: Бесполое размножение и половое размножение

Когда клетки делятся, их полный геном копируется, и каждая дочерняя клетка наследует одну копию. Этот процесс, называемый митозом , является простейшей формой размножения и является основой бесполого размножения . Бесполое размножение также может происходить у многоклеточных организмов, производя потомство, которое наследует свой геном от одного родителя. Потомство, генетически идентичное своим родителям, называют клонами .

Эукариотические организмы часто используют половое размножение для создания потомства, которое содержит смесь генетического материала, унаследованного от двух разных родителей. В процессе полового размножения чередуются формы, содержащие одиночные копии генома ( гаплоид ) и двойные копии ( диплоид ). [40] Гаплоидные клетки сливаются и объединяют генетический материал, чтобы создать диплоидную клетку с парными хромосомами. Диплоидные организмы образуют гаплоиды путем деления, без репликации своей ДНК, с образованием дочерних клеток, которые случайным образом наследуют одну из каждой пары хромосом. Большинство животных и многие растения диплоидны на протяжении большей части своей жизни, при этом гаплоидная форма сводится к одноклеточным гаметам, таким как сперматозоиды.или яйца .

Хотя они не используют гаплоидный / диплоидный метод полового размножения, у бактерий есть много методов получения новой генетической информации. Некоторые бактерии могут подвергаться конъюгации , передавая небольшой кольцевой фрагмент ДНК другой бактерии. [56] Бактерии также могут поглощать необработанные фрагменты ДНК, обнаруженные в окружающей среде, и интегрировать их в свои геномы, явление, известное как трансформация . [57] Эти процессы приводят к горизонтальному переносу генов , передаче фрагментов генетической информации между организмами, которые в противном случае не были бы связаны между собой. Естественная бактериальная трансформация происходит во многих бактериальныхвидов, и его можно рассматривать как половой процесс передачи ДНК от одной клетки к другой клетке (обычно того же вида). [58] Преобразование требует действи многочисленных бактериальных генных продуктов , а также его первичная адаптивная функция , как представляется, ремонт от повреждений ДНК в клетку - реципиент. [58]

Рекомбинация и генетическая связь [ править ]

Основные статьи: хромосомный кроссовер и генетическая связь
Иллюстрация Томаса Ханта Моргана 1916 года о двойном кроссовере между хромосомами.

Диплоидная природа хромосом позволяет генам на разных хромосомах сортироваться независимо или отделяться от их гомологичной пары во время полового размножения, при котором образуются гаплоидные гаметы. Таким образом, новые комбинации генов могут возникать у потомков от пары. Гены на одной хромосоме теоретически никогда не рекомбинируют. Однако они это делают благодаря клеточному процессу хромосомного кроссовера . Во время кроссовера хромосомы обмениваются участками ДНК, эффективно перемещая аллели генов между хромосомами. [59] Этот процесс хромосомного кроссовера обычно происходит во время мейоза , серии клеточных делений, которые создают гаплоидные клетки. Мейотическая рекомбинация, особенно у микробных эукариот , по-видимому, выполняет адаптивную функцию восстановления повреждений ДНК. [58]

Первая цитологическая демонстрация кроссинговера была проведена Харриет Крейтон и Барбарой Мак-Клинток в 1931 году. Их исследования и эксперименты с кукурузой предоставили цитологические доказательства генетической теории, согласно которой сцепленные гены на парных хромосомах действительно меняют места от одного гомолога к другому. [60]

Вероятность хромосомного кроссовера между двумя заданными точками хромосомы связана с расстоянием между точками. Для сколь угодно большого расстояния вероятность кроссовера достаточно высока, чтобы наследование генов фактически не коррелировало. [61] Однако для генов, которые расположены ближе друг к другу, более низкая вероятность кроссовера означает, что гены демонстрируют генетическое сцепление ; аллели двух генов обычно наследуются вместе. Степени сцепления между сериями генов можно объединить, чтобы сформировать линейную карту сцепления, которая примерно описывает расположение генов вдоль хромосомы. [62]

Экспрессия гена [ править ]

Генетический код [ править ]

Основная статья: Генетический код
Генетический код : Использование триплетного кода ДНК, через мессенджер РНК посредник, определяет белка.

Гены обычно выражают свой функциональный эффект через производство белков , которые представляют собой сложные молекулы, ответственные за большинство функций в клетке. Белки состоят из одной или нескольких полипептидных цепей, каждая из которых состоит из последовательности аминокислот , а последовательность ДНК гена (через промежуточную РНК) используется для получения конкретной аминокислотной последовательности . Этот процесс начинается с производства молекулы РНК с последовательностью, соответствующей последовательности ДНК гена, этот процесс называется транскрипцией .

Эта молекула информационной РНК затем служит для получения соответствующей аминокислотной последовательности посредством процесса, называемого трансляцией . Каждая группа из трех нуклеотидов в последовательности, называемая кодоном , соответствует либо одной из двадцати возможных аминокислот в белке, либо инструкции завершить аминокислотную последовательность ; это соответствие называется генетическим кодом . [63] Поток информации является однонаправленным: информация передается из нуклеотидных последовательностей в аминокислотную последовательность белков, но никогда не переносится из белка обратно в последовательность ДНК - феномен, который Фрэнсис Крик назвал центральной догмой молекулярной биологии.. [64]

Определенная последовательность аминокислот приводит к уникальной трехмерной структуре для этого белка, а трехмерные структуры белков связаны с их функциями. [65] [66] Некоторые из них представляют собой простые структурные молекулы, такие как волокна, образованные белком коллагеном . Белки могут связываться с другими белками и простыми молекулами, иногда действуя как ферменты , облегчая химические реакции внутри связанных молекул (без изменения структуры самого белка). Структура белка динамична; белок гемоглобин принимает несколько иные формы, поскольку он способствует захвату, транспортировке и высвобождению молекул кислорода в крови млекопитающих.

Единственное отличие нуклеотида в ДНК может привести к изменению аминокислотной последовательности белка. Поскольку белковые структуры являются результатом их аминокислотных последовательностей, некоторые изменения могут резко изменить свойства белка, дестабилизируя структуру или изменяя поверхность белка таким образом, чтобы изменить его взаимодействие с другими белками и молекулами. Например, серповидно-клеточная анемия - это генетическое заболевание человека, которое возникает из-за разницы в одном основании в кодирующей области для β-глобинового участка гемоглобина, вызывая изменение одной аминокислоты, которое изменяет физические свойства гемоглобина. [67]Серповидно-клеточные версии гемоглобина прилипают друг к другу, складываясь в волокна, которые искажают форму красных кровяных телец, несущих этот белок. Эти серповидные клетки больше не проходят гладко по кровеносным сосудам , имеют тенденцию засоряться или разлагаться, вызывая медицинские проблемы, связанные с этим заболеванием.

Некоторые последовательности ДНК транскрибируются в РНК, но не транслируются в белковые продукты - такие молекулы РНК называются некодирующими РНК . В некоторых случаях эти продукты складываются в структуры, которые участвуют в важнейших функциях клетки (например, рибосомная РНК и транспортная РНК ). РНК также может иметь регуляторные эффекты за счет гибридизационных взаимодействий с другими молекулами РНК (такими как микроРНК ).

Природа и воспитание [ править ]

Основная статья: Природа и воспитание
У сиамских кошек есть чувствительная к температуре мутация, вырабатывающая пигмент.

Хотя гены содержат всю информацию, которую организм использует для функционирования, окружающая среда играет важную роль в определении основных фенотипов, отображаемых организмом. Фраза « природа и воспитание » относится к этим взаимодополняющим отношениям. Фенотип организма зависит от взаимодействия генов и окружающей среды. Интересный пример - окраска шерсти сиамской кошки . В этом случае температура тела кошки играет роль окружающей среды. Кошачьи гены кодируют темные волосы, поэтому клетки кошки, производящие волосы, вырабатывают клеточные белки, в результате чего волосы темные. Но эти белки, производящие темные волосы, чувствительны к температуре (т.е. имеют мутацию, вызывающую температурную чувствительность) и денатурируют.в среде с более высокой температурой, неспособность производить пигмент темных волос в областях, где у кошки более высокая температура тела. Однако в низкотемпературной среде структура белка стабильна и обычно образует пигмент темных волос. Белок остается функциональным на более холодных участках кожи, таких как ноги, уши, хвост и морда, поэтому у кошки темная шерсть на конечностях. [68]

Окружающая среда играет важную роль в последствиях фенилкетонурии, генетического заболевания человека . [69] Мутация, вызывающая фенилкетонурию, нарушает способность организма расщеплять аминокислоту фенилаланин , вызывая токсическое накопление промежуточной молекулы, что, в свою очередь, вызывает серьезные симптомы прогрессирующей умственной отсталости и судорог. Однако, если человек с мутацией фенилкетонурии следует строгой диете, исключающей эту аминокислоту, он останется нормальным и здоровым.

Распространенный метод определения того, как гены и окружающая среда («природа и воспитание») влияют на фенотип, включает изучение однояйцевых и разнояйцевых близнецов или других братьев и сестер, рожденных от нескольких детей . [70] Идентичные братья и сестры генетически одинаковы, поскольку происходят от одной зиготы. Между тем, разнояйцевые близнецы генетически отличаются друг от друга так же, как и нормальные братья и сестры. Сравнивая, как часто определенное заболевание возникает у пары однояйцевых близнецов, с тем, как часто оно возникает у пары разнояйцевых близнецов, ученые могут определить, вызвано ли это заболевание генетическими или постнатальными факторами окружающей среды. Один известный пример связан с изучением четверки Genain , которые были идентичными четвероногими.всем поставлен диагноз шизофрения . [71] Однако такие тесты не могут отделить генетические факторы от факторов окружающей среды, влияющих на развитие плода.

Генная регуляция [ править ]

Основная статья: Регулирование экспрессии генов

Геном данного организма содержит тысячи генов, но не все эти гены должны быть активными в любой момент. Ген экспрессируется, когда он транскрибируется в мРНК, и существует множество клеточных методов контроля экспрессии генов, так что белки продуцируются только тогда, когда это необходимо клетке. Факторы транскрипции - это регуляторные белки, которые связываются с ДНК, способствуя или ингибируя транскрипцию гена. [72] В геноме бактерий Escherichia coli , например, существует ряд генов, необходимых для синтеза аминокислоты триптофана.. Однако, когда триптофан уже доступен для клетки, эти гены синтеза триптофана больше не нужны. Присутствие триптофана напрямую влияет на активность генов - молекулы триптофана связываются с репрессором триптофана (фактором транскрипции), изменяя структуру репрессора, так что репрессор связывается с генами. Репрессор триптофана блокирует транскрипцию и экспрессию генов, тем самым создавая регуляцию процесса синтеза триптофана по отрицательной обратной связи . [73]

Факторы транскрипции связываются с ДНК, влияя на транскрипцию связанных генов.

Различия в экспрессии генов особенно очевидны в многоклеточных организмах , где все клетки содержат один и тот же геном, но имеют очень разные структуры и поведение из-за экспрессии разных наборов генов. Все клетки в многоклеточном организме происходят из одной клетки, дифференцируясь на различные типы клеток в ответ на внешние и межклеточные сигналы и постепенно устанавливая разные паттерны экспрессии генов для создания различного поведения. Поскольку ни один ген не отвечает за развитие структур внутри многоклеточных организмов, эти паттерны возникают в результате сложных взаимодействий между многими клетками.

Внутри эукариот существуют структурные особенности хроматина, которые влияют на транскрипцию генов, часто в форме модификаций ДНК и хроматина, которые стабильно наследуются дочерними клетками. [74] Эти особенности называются « эпигенетическими », потому что они существуют «поверх» последовательности ДНК и сохраняют наследование от одного поколения клеток к следующему. Из-за эпигенетических особенностей разные типы клеток, выращенные в одной среде, могут сохранять очень разные свойства. Хотя эпигенетические особенности обычно динамичны в ходе развития, некоторые, например феномен парамутации, имеют наследование от нескольких поколений и существуют как редкие исключения из общего правила ДНК как основы для наследования. [75]

Генетические изменения [ править ]

Мутации [ править ]

Основная статья: Мутация
Дублирование генов позволяет диверсифицировать, обеспечивая избыточность: один ген может мутировать и терять свою первоначальную функцию, не причиняя вреда организму.

В процессе репликации ДНК иногда возникают ошибки при полимеризации второй цепи. Эти ошибки, называемые мутациями , могут влиять на фенотип организма, особенно если они возникают в последовательности, кодирующей белок, гена. Частота ошибок обычно очень низкая - 1 ошибка на каждые 10–100 миллионов оснований - из-за способности ДНК-полимераз "корректировать" . [76] [77] Процессы, которые увеличивают скорость изменений в ДНК, называются мутагенными : мутагенные химические вещества вызывают ошибки в репликации ДНК, часто вмешиваясь в структуру спаривания оснований, в то время как УФ-излучение вызывает мутации, вызывая повреждение структуры ДНК. . [78]Химическое повреждение ДНК также происходит естественным образом, и клетки используют механизмы восстановления ДНК для устранения несоответствий и разрывов. Однако ремонт не всегда восстанавливает исходную последовательность. Особенно важным источником повреждений ДНК являются активные формы кислорода [79], вырабатываемые аэробным дыханием клеток , и они могут приводить к мутациям. [80]

У организмов, которые используют кроссовер хромосом для обмена ДНК и рекомбинации генов, ошибки выравнивания во время мейоза также могут вызывать мутации. [81] Ошибки в кроссовере особенно вероятны, когда сходные последовательности заставляют хромосомы-партнеры принимать ошибочное выравнивание; это делает некоторые участки генома более склонными к таким мутациям. Эти ошибки вызывают большие структурные изменения в последовательности ДНК - дупликации , инверсии , делеции целых участков - или случайный обмен целыми частями последовательностей между разными хромосомами ( хромосомная транслокация ).

Это диаграмма, показывающая мутации в последовательности РНК. Рисунок (1) представляет собой нормальную последовательность РНК, состоящую из 4 кодонов. На рисунке (2) показана бессмысленная одноточечная немолкая мутация. На рисунках (3 и 4) показаны мутации сдвига рамки считывания , поэтому они сгруппированы вместе. На рис. 3 показана делеция второй пары оснований во втором кодоне. На рис. 4 показана вставка в третью пару оснований второго кодона. На рисунке (5) показано расширение повтора, когда дублируется весь кодон.

Естественный отбор и эволюция [ править ]

Основная статья: Эволюция
Дополнительная информация: Естественный отбор

Мутации изменяют генотип организма и иногда это вызывает появление различных фенотипов. Большинство мутаций мало влияют на фенотип, здоровье или репродуктивную способность организма . [82] Мутации, которые действительно имеют эффект, обычно вредны, но иногда некоторые могут быть полезными. [83] Исследования на мухе Drosophila melanogaster показывают, что если мутация изменяет белок, продуцируемый геном, около 70 процентов этих мутаций будут вредными, а остальные будут либо нейтральными, либо слабо полезными. [84]

Эволюционное дерево из эукариотических организмов, построенный путем сравнения нескольких ортологических генных последовательностей.

Популяционная генетика изучает распределение генетических различий внутри популяций и то, как эти распределения меняются с течением времени. [85] На изменения частоты аллеля в популяции в основном влияет естественный отбор , когда данный аллель обеспечивает селективное или репродуктивное преимущество для организма [86], а также другие факторы, такие как мутации , генетический дрейф , генетический автостоп , [87] искусственный отбор и миграция . [88]

На протяжении многих поколений геномы организмов могут значительно измениться, что приведет к эволюции . В процессе, называемом адаптацией , отбор полезных мутаций может заставить вид эволюционировать в формы, более способные выжить в окружающей среде. [89] Новые виды образуются в процессе видообразования , часто вызванного географическим разделением, которое не позволяет популяциям обмениваться генами друг с другом. [90]

Сравнивая гомологию между геномами разных видов, можно вычислить эволюционное расстояние между ними и время, когда они могли разойтись . Генетические сравнения обычно считаются более точным методом характеристики родства между видами, чем сравнение фенотипических характеристик. Эволюционные расстояния между видами можно использовать для формирования эволюционных деревьев ; эти деревья представляют собой общее происхождение и расхождение видов с течением времени, хотя они не показывают передачи генетического материала между неродственными видами (известный как горизонтальный перенос генов и наиболее часто встречается у бактерий). [91]

Модельные организмы [ править ]

Общая плодовая мушка ( дрозофилы ) является популярным модельным организмом в исследовании генетики.

Хотя генетики изначально изучали наследование у широкого круга организмов, исследователи начали специализироваться на изучении генетики определенного подмножества организмов. Тот факт, что для данного организма уже проводились серьезные исследования, побудит новых исследователей выбрать его для дальнейшего изучения, и поэтому в конечном итоге несколько модельных организмов стали основой для большинства генетических исследований. [92] Общие темы исследований в области генетики модельных организмов включают изучение регуляции генов и их участие в развитии и раке .

Отчасти организмы были выбраны из соображений удобства - короткое время генерации и простота генетических манипуляций сделали некоторые организмы популярными инструментами генетических исследований. Широко используемые модельные организмы включают кишечную бактерию Escherichia coli , растение Arabidopsis thaliana , пекарские дрожжи ( Saccharomyces cerevisiae ), нематоду Caenorhabditis elegans , обыкновенную плодовую муху ( Drosophila melanogaster ) и обыкновенную домашнюю мышь ( Mus musculus ).

Медицина [ править ]

Схема взаимосвязи биохимии , генетики и молекулярной биологии .

Медицинская генетика стремится понять, как генетические вариации связаны со здоровьем и болезнями человека. [93] При поиске неизвестного гена, который может быть вовлечен в заболевание, исследователи обычно используют генетические схемы сцепления и генетические родословные, чтобы найти место в геноме, связанное с заболеванием. На уровне популяции исследователи используют Менделирующую рандомизацию для поиска участков в геноме, связанных с заболеваниями, - метод, особенно полезный для мультигенных признаков, четко не определяемых одним геном. [94] После того, как ген-кандидат найден, часто проводятся дальнейшие исследования соответствующего (или гомологичного) гены модельных организмов. Помимо изучения генетических заболеваний, возросшая доступность методов генотипирования привела к области фармакогенетики : изучения того, как генотип может влиять на реакцию на лекарства. [95]

Лица различаются по своей наследственной склонности к развитию рака , [96] и рак является генетическим заболеванием. [97] Процесс развития рака в организме - это комбинация событий. Иногда при делении внутри клеток тела происходят мутации . Хотя эти мутации не передаются потомству, они могут влиять на поведение клеток, иногда заставляя их чаще расти и делиться. Существуют биологические механизмы, которые пытаются остановить этот процесс; Сигналы подаются ненадлежащим образом делящимся клеткам, которые должны вызывать гибель клеток , но иногда возникают дополнительные мутации, заставляющие клетки игнорировать эти сообщения. Внутренний процесс естественного отборапроисходит в организме, и в конечном итоге в клетках накапливаются мутации, способствующие их собственному росту, создавая злокачественную опухоль, которая разрастается и проникает в различные ткани тела.

Обычно клетка делится только в ответ на сигналы, называемые факторами роста, и прекращает рост после контакта с окружающими клетками и в ответ на сигналы, подавляющие рост. Затем он обычно делится ограниченное количество раз и умирает, оставаясь в эпителии, где он не может мигрировать в другие органы. Чтобы стать раковой клеткой, клетка должна накопить мутации в нескольких генах (от трех до семи). Раковая клетка может делиться без фактора роста и игнорирует тормозные сигналы. Кроме того, он бессмертен и может бесконечно расти, даже после контакта с соседними клетками. Он может выйти из эпителия и, в конечном итоге, из первичной опухоли.. Затем ускользнувшая клетка может пересечь эндотелий кровеносного сосуда и транспортироваться кровотоком, чтобы колонизировать новый орган, образуя смертельные метастазы . Хотя есть некоторые генетические предрасположенности в небольшой части раковых заболеваний, основная часть связана с набором новых генетических мутаций, которые первоначально появляются и накапливаются в одной или небольшом количестве клеток, которые будут делиться с образованием опухоли и не передаются в потомство ( соматические мутации ). Наиболее частыми мутациями являются потеря функции белка p53 , супрессора опухоли или пути p53, и усиление функциональных мутаций в белках Ras или других онкогенах .

Методы исследования [ править ]

Колонии из E.coli , получают путем клеточного клонирования . Подобная методология часто используется при молекулярном клонировании .

ДНК можно манипулировать в лаборатории. Рестрикционные ферменты - это обычно используемые ферменты, которые разрезают ДНК по определенным последовательностям, производя предсказуемые фрагменты ДНК. [98] Фрагменты ДНК можно визуализировать с помощью гель-электрофореза , который разделяет фрагменты в соответствии с их длиной.

Использование ферментов лигирования позволяет соединять фрагменты ДНК. Связывая («лигируя») фрагменты ДНК вместе из разных источников, исследователи могут создавать рекомбинантную ДНК , ДНК, часто связанную с генетически модифицированными организмами . Рекомбинантная ДНК обычно используется в контексте плазмид : короткие кольцевые молекулы ДНК с несколькими генами на них. В процессе, известном как молекулярное клонирование , исследователи могут амплифицировать фрагменты ДНК, вставляя плазмиды в бактерии и затем культивируя их на пластинах с агаром (для выделения клонов бактериальных клеток - «клонирование» также может относиться к различным средствам создания клонированных (" clonal ") организмов).

ДНК также можно амплифицировать с помощью процедуры, называемой полимеразной цепной реакцией (ПЦР). [99] Используя специфические короткие последовательности ДНК, ПЦР может изолировать и экспоненциально амплифицировать целевой участок ДНК. Поскольку он может амплифицироваться с очень малых количеств ДНК, ПЦР также часто используется для обнаружения наличия определенных последовательностей ДНК.

Секвенирование ДНК и геномика [ править ]

Секвенирование ДНК , одна из самых фундаментальных технологий, разработанных для изучения генетики, позволяет исследователям определять последовательность нуклеотидов во фрагментах ДНК. Техника секвенирования по окончанию цепи , разработанная в 1977 году группой под руководством Фредерика Сэнгера , до сих пор обычно используется для секвенирования фрагментов ДНК. [100] Используя эту технологию, исследователи смогли изучить молекулярные последовательности, связанные со многими заболеваниями человека.

Поскольку секвенирование стало дешевле, исследователи секвенировали геномы многих организмов, используя процесс, называемый сборкой генома , который использует вычислительные инструменты для сшивания последовательностей из множества различных фрагментов. [101] Эти технологии использовались для секвенирования генома человека в проекте « Геном человека», завершенном в 2003 году. [36] Новые технологии высокопроизводительного секвенирования значительно снижают стоимость секвенирования ДНК, и многие исследователи надеются снизить стоимость повторного секвенирования геном человека снизился до тысячи долларов. [102]

Секвенирование следующего поколения (или высокопроизводительное секвенирование) появилось из-за постоянно растущего спроса на дешевое секвенирование. Эти технологии секвенирования позволяют одновременно производить потенциально миллионы последовательностей. [103] [104] Большой объем доступных данных о последовательностях создал область геномики , исследования, в котором используются вычислительные инструменты для поиска и анализа закономерностей в полных геномах организмов. Геномику также можно рассматривать как подполе биоинформатики , которая использует вычислительные подходы для анализа больших наборов биологических данных . Общей проблемой для этих областей исследований является то, как управлять данными, касающимися человека иличная информация .

Общество и культура [ править ]

Смотрите также: Генетика в художественной литературе

19 марта 2015 года группа ведущих биологов призвала запретить во всем мире клиническое использование методов, в частности, использования CRISPR и цинкового пальца , для редактирования генома человека таким образом, чтобы его можно было унаследовать. [105] [106] [107] [108] В апреле 2015 года китайские исследователи сообщили о результатах фундаментальных исследований по редактированию ДНК нежизнеспособных человеческих эмбрионов с помощью CRISPR. [109] [110]

См. Также [ править ]

  • Размер бактериального генома
  • Криоконсервация генетических ресурсов животных
  • Евгеника
  • Эмбриология
  • Эволюция
  • Генетическое расстройство
  • Генетическое разнообразие
  • Генная инженерия
  • Генетическое улучшение
  • Указатель статей по генетике
  • Медицинская генетика
  • Молекулярные инструменты для изучения генов
  • Мутация
  • Нейроэпигенетика
  • Очерк генетики
  • Хронология истории генетики
  • Генетические ресурсы растений

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Генетика и организм: Введение» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  2. ^ Хартл D, Джонс E (2005)
  3. ^ "Определение генетики" . www.dictionary.com . Проверено 25 октября 2018 года .
  4. ^ "Genetikos (γενετ-ικός)" . Генри Джордж Лидделл, Роберт Скотт, греко-английский лексикон . Цифровая библиотека Персея, Университет Тафтса. Архивировано 15 июня 2010 года . Проверено 20 февраля 2012 года .
  5. ^ «Бытие (γένεσις)» . Генри Джордж Лидделл, Роберт Скотт, греко-английский лексикон . Цифровая библиотека Персея, Университет Тафтса. Архивировано 15 июня 2010 года . Проверено 20 февраля 2012 года .
  6. ^ "Генетический" . Интернет-словарь этимологии . Архивировано 23 августа 2011 года . Проверено 20 февраля 2012 года .
  7. ^ Наука: Окончательное визуальное руководство . Пингвин. 2009. с. 362. ISBN. 978-0-7566-6490-9.
  8. ^ Weiling F (июль 1991). «Историческое исследование: Иоганн Грегор Мендель 1822–1884». Американский журнал медицинской генетики . 40 (1): 1–25, обсуждение 26. doi : 10.1002 / ajmg.1320400103 . PMID 1887835 . 
  9. ^ Poczai Р, Н Белл, Hyvönen J (январь 2014). "Имре Фестетикс и Моравское общество овцеводов: забытая" исследовательская сеть " Менделя " . PLOS Биология . 12 (1): e1001772. DOI : 10.1371 / journal.pbio.1001772 . PMC 3897355 . PMID 24465180 .  
  10. Перейти ↑ Hamilton M (2011). Популяционная генетика . Джорджтаунский университет. п. 26. ISBN 978-1-4443-6245-9.
  11. Перейти ↑ Lamarck, JB (2008). В Encyclopdia Britannica . Получено из Encyclopædia Britannica Online 16 марта 2008 г.
  12. ↑ Singer E (4 февраля 2009 г.). "Возвращение ламаркистской эволюции?" . Обзор технологий . Проверено 14 марта 2013 года .
  13. ↑ Питер Дж. Боулер , Менделирующая революция: чрезвычайная ситуация с наследственными концепциями в современной науке и обществе (Балтимор: издательство Университета Джона Хопкинса, 1989): главы 2 и 3.
  14. ^ а б Блюмберг РБ. «Бумага Менделя на английском языке» . Архивировано 13 января 2016 года.
  15. ^ генетика, n. , Оксфордский словарь английского языка , 3-е изд.
  16. ^ Бейтсон В. "Письмо Уильяма Бейтсона Алану Седжвику в 1905 году" . Центр Джона Иннеса. Архивировано из оригинального 13 октября 2007 года . Проверено 15 марта 2008 года .Обратите внимание, что письмо было адресовано Адаму Седжвику, зоологу и «читателю по морфологии животных» из Тринити-колледжа в Кембридже.
  17. ^ генетический, прил. , Оксфордский словарь английского языка, 3-е изд.
  18. ^ Ричмонд ML (ноябрь 2007 г.). «Возможности для женщин в ранней генетике» . Природа Обзоры Генетики . 8 (11): 897–902. DOI : 10.1038 / nrg2200 . PMID 17893692 . S2CID 21992183 . Архивировано 16 мая 2008 года.  
  19. ^ Бейтсон W (1907). «Прогресс генетических исследований». В Уилксе, W (ред.). Отчет Третьей Международной конференции по генетике 1906 года: гибридизация (скрещивание родов или видов), скрещивание разновидностей и общая селекция растений . Лондон: Королевское садоводческое общество.: Первоначально называвшаяся «Международная конференция по гибридизации и селекции растений», название было изменено в результате выступления Бейтсона. См .: Cock AG, Forsdyke DR (2008). Дорожите своими исключениями: наука и жизнь Уильяма Бейтсона . Springer. п. 248 . ISBN 978-0-387-75687-5.
  20. ^ a b c "Нетти Стивенс: первооткрыватель половых хромосом" . Scitable . Природное образование . Проверено 8 июня 2020 .
  21. ^ Мур, Джон А. (1983). «Томас Хант Морган - генетик» . Интегративная и сравнительная биология . 23 (4): 855–65. DOI : 10.1093 / ICB / 23.4.855 .
  22. ^ Sturtevant AH (1913). «Линейное расположение шести сцепленных с полом факторов у дрозофилы, как показано их способом ассоциации» (PDF) . Журнал экспериментальной биологии . 14 : 43–59. CiteSeerX 10.1.1.37.9595 . DOI : 10.1002 / jez.1400140104 . Архивировано 27 февраля 2008 года (PDF) .  
  23. ^ Avery OT, Маклеод CM, МакКарти M (февраль 1944). "Исследования химической природы вещества, индуцирующего трансформацию пневмококков: индукция трансформации фракцией дезоксирибонуклеиновой кислоты, выделенной из пневмококка типа III" . Журнал экспериментальной медицины . 79 (2): 137–58. DOI : 10,1084 / jem.79.2.137 . PMC 2135445 . PMID 19871359 .  Перепечатка: Avery OT, MacLeod CM, McCarty M (февраль 1979 г.). «Исследования химической природы вещества, вызывающего трансформацию пневмококка. Индукция трансформации фракцией дезоксирибонуклеиновой кислоты, выделенной из пневмококка III типа» . Журнал экспериментальной медицины . 149 (2): 297–326. DOI : 10,1084 / jem.149.2.297 . PMC 2184805 . PMID 33226 .  
  24. Перейти ↑ Khanna P (2008). Клеточная и молекулярная биология . IK International Pvt Ltd. стр. 221. ISBN. 978-81-89866-59-4.
  25. ↑ Hershey AD, Chase M (май 1952 г.). «Независимые функции вирусного белка и нуклеиновой кислоты в росте бактериофага» . Журнал общей физиологии . 36 (1): 39–56. DOI : 10,1085 / jgp.36.1.39 . PMC 2147348 . PMID 12981234 .  
  26. ^ Джадсон H (1979). Восьмой день творения: создатели революции в биологии . Лабораторный пресс Колд-Спринг-Харбор. С. 51–169. ISBN 978-0-87969-477-7.
  27. ^ Ватсон JD Крик FH (апрель 1953). «Молекулярная структура нуклеиновых кислот; структура нуклеиновой кислоты дезоксирибозы» (PDF) . Природа . 171 (4356): 737–8. Bibcode : 1953Natur.171..737W . DOI : 10.1038 / 171737a0 . PMID 13054692 . S2CID 4253007 . Архивировано 4 февраля 2007 года (PDF) .   
  28. ^ Ватсон JD Крик FH (май 1953). «Генетические последствия структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты» (PDF) . Природа . 171 (4361): 964–7. Bibcode : 1953Natur.171..964W . DOI : 10.1038 / 171964b0 . PMID 13063483 . S2CID 4256010 . Архивировано 21 июня 2003 года (PDF) с оригинала.   
  29. ^ Stratmann С.А., ван Oijen AM (февраль 2014). «Репликация ДНК на уровне одной молекулы» (PDF) . Обзоры химического общества . 43 (4): 1201–20. DOI : 10.1039 / c3cs60391a . PMID 24395040 . S2CID 205856075 .   
  30. Перейти ↑ Betz F (2010). Управление наукой: методология и организация исследования . Springer. п. 76. ISBN 978-1-4419-7488-4.
  31. Перейти ↑ Rice SA (2009). Энциклопедия эволюции . Публикация информационной базы. п. 134. ISBN 978-1-4381-1005-9.
  32. Перейти ↑ Sarkar S (1998). Генетика и редукционизм . Издательство Кембриджского университета. п. 140. ISBN 978-0-521-63713-8.
  33. ↑ Ohta T (ноябрь 1973 г.). «Слегка вредные мутантные замены в эволюции». Природа . 246 (5428): 96–8. Bibcode : 1973Natur.246 ... 96O . DOI : 10.1038 / 246096a0 . PMID 4585855 . S2CID 4226804 .  
  34. ^ Sanger F, Никлен S, Коулсон AR (декабрь 1977). «Секвенирование ДНК с помощью ингибиторов обрыва цепи» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 74 (12): 5463–7. Bibcode : 1977PNAS ... 74.5463S . DOI : 10.1073 / pnas.74.12.5463 . PMC 431765 . PMID 271968 .  
  35. ^ Сайки РК, Scharf S, Faloona F, Маллис KB, Horn GT, Эрлих HA, Арнгейм N (декабрь 1985). «Ферментативная амплификация геномных последовательностей бета-глобина и анализ сайтов рестрикции для диагностики серповидноклеточной анемии». Наука . 230 (4732): 1350–4. Bibcode : 1985Sci ... 230.1350S . DOI : 10.1126 / science.2999980 . PMID 2999980 . 
  36. ^ a b «Информация о проекте генома человека» . Проект "Геном человека". Архивировано из оригинального 15 марта 2008 года . Проверено 15 марта 2008 года .
  37. ^ «Последовательность генома человека». Наука . 291 .
  38. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Паттерны наследования: Введение» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  39. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Эксперименты Менделя» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  40. ^ a b c Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Менделирующая генетика в жизненных циклах эукариот» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  41. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Взаимодействия между аллелями одного гена» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  42. ^ Чейни RW. «Генетическая нотация» . Университет Кристофера Ньюпорта. Архивировано из оригинального 3 -го января 2008 года . Проверено 18 марта 2008 года .
  43. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Генетика человека» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  44. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Взаимодействие генов и модифицированные дигибридные отношения» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  45. ^ Mayeux R (июнь 2005). «Картирование новых рубежей: сложные генетические нарушения» . Журнал клинических исследований . 115 (6): 1404–7. DOI : 10.1172 / JCI25421 . PMC 1137013 . PMID 15931374 .  
  46. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Количественная оценка наследственности» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  47. ^ Люк А, Го Х, Адейемо А.А., Уилкс Р., Форрестер Т., Лоу В. и др. (Июль 2001 г.). «Наследственность черт, связанных с ожирением, среди нигерийцев, ямайцев и чернокожих в США» . Международный журнал ожирения и связанных с ним метаболических нарушений . 25 (7): 1034–41. DOI : 10.1038 / sj.ijo.0801650 . PMID 11443503 . 
  48. ^ Пирсон H (май 2006 г.). «Генетика: что такое ген?». Природа . 441 (7092): 398–401. Bibcode : 2006Natur.441..398P . DOI : 10.1038 / 441398a . PMID 16724031 . S2CID 4420674 .  
  49. ^ Прескотт, L (1993). Микробиология . Wm. C. Brown Publishers. ISBN 978-0-697-01372-9.
  50. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Механизм репликации ДНК» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  51. ^ Грегори С.Г., Барлоу К.Ф., Маклей К.Э., Каул Р., Сварбрек Д., Данхэм А. и др. (Май 2006 г.). «Последовательность ДНК и биологическая аннотация хромосомы 1 человека» . Природа . 441 (7091): 315–21. Bibcode : 2006Natur.441..315G . DOI : 10,1038 / природа04727 . PMID 16710414 . 
  52. ^ Альбертс и др. (2002), II.4. ДНК и хромосомы: хромосомная ДНК и ее упаковка в хроматиновом волокне. Архивировано 18 октября 2007 г. в Wayback Machine.
  53. ^ a b c Редакторы Британской энциклопедии. «Рут Сэйджер» . Британника . Encyclopaedia Britannica, Inc . Проверено 8 июня 2020 .
  54. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Половые хромосомы и наследование, сцепленное с полом» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  55. ^ а б Растан, Сохаила. «Мэри Ф. Лайон (1925-2014)» . Природа . Springer Nature Limited . Проверено 8 июня 2020 .
  56. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Бактериальная конъюгация» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  57. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Бактериальная трансформация» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  58. ^ a b c Бернштейн Х, Бернштейн С, Мишод Р. Э. (2018). «Секс с микробными возбудителями». Заразить Genet Evol . 57 : 8–25. DOI : 10.1016 / j.meegid.2017.10.024 . PMID 29111273 . CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  59. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Природа кроссинговера» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  60. ^ Крейтон HB (1931). «Корреляция цитологического и генетического кроссинговера в Zea Mays» . Proc Natl Acad Sci USA . 17 (8): 492–497. Полномочный код : 1931PNAS ... 17..492C . DOI : 10.1073 / pnas.17.8.492 . PMC 1076098 . PMID 16587654 .  
  61. ^ Staub JE (1994). Кроссовер: концепции и приложения в генетике, эволюции и селекции . Университет Висконсин Press. п. 55. ISBN 978-0-299-13564-5.
  62. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Карты связи» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  63. ^ Берг JM, Tymoczko JL, Stryer L, Кларк ND (2002). «I. 5. ДНК, РНК и поток генетической информации: аминокислоты кодируются группами из трех оснований, начиная с фиксированной точки» . Биохимия (5-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. Архивировано 11 апреля 2006 года.
  64. ↑ Crick F (август 1970). «Центральная догма молекулярной биологии» (PDF) . Природа . 227 (5258): 561–3. Bibcode : 1970Natur.227..561C . DOI : 10.1038 / 227561a0 . PMID 4913914 . S2CID 4164029 . Архивировано 15 февраля 2006 года (PDF) .   
  65. ^ Альбертс и др. (2002), I.3. Белки: форма и структура белков
  66. ^ Альбертс и др. (2002), I.3. Белки: функция белка, архивная копия от 25 апреля 2006 г. в Wayback Machine.
  67. ^ "Как серповидные клетки вызывают болезнь?" . Бригам и женская больница: Информационный центр серповидно-клеточных и талассемических заболеваний. 11 апреля 2002 года. Архивировано 23 сентября 2010 года . Проверено 23 июля 2007 года .
  68. ^ Imes DL, Гири Л.А., Grahn Р.А., Lyons LA (апрель 2006). «Альбинизм у домашних кошек (Felis catus) связан с мутацией тирозиназы (TYR)» . Генетика животных . 37 (2): 175–8. DOI : 10.1111 / j.1365-2052.2005.01409.x . PMC 1464423 . PMID 16573534 .  
  69. ^ «MedlinePlus: фенилкетонурия» . NIH: Национальная медицинская библиотека. Архивировано 25 июля 2008 года . Проверено 15 марта 2008 года .
  70. ^ Например, Ridley M (2003). Природа через воспитание: гены, опыт и то, что делает нас людьми . Четвертое сословие. п. 73. ISBN 978-1-84115-745-0.
  71. ^ Розенталь D (1964). «Четверка Genain: исследование конкретного случая и теоретический анализ наследственности и окружающей среды при шизофрении». Поведенческая наука . 9 (4): 371. DOI : 10.1002 / bs.3830090407 .
  72. ^ Brivanlou AH, Дарнелл JE (февраль 2002). «Сигнальная трансдукция и контроль экспрессии генов». Наука . 295 (5556): 813–8. Bibcode : 2002Sci ... 295..813B . CiteSeerX 10.1.1.485.6042 . DOI : 10.1126 / science.1066355 . PMID 11823631 . S2CID 14954195 .   
  73. ^ Альбертс и др. (2002), II.3. Контроль экспрессии генов - репрессор триптофана - это простой переключатель, который включает и выключает гены у бактерий. Архивировано 29 июня 2007 г. в Wayback Machine.
  74. ^ Йениш R, Bird A (март 2003). «Эпигенетическая регуляция экспрессии генов: как геном объединяет внутренние и внешние сигналы». Генетика природы . 33 Дополнение (3с): 245–54. DOI : 10.1038 / ng1089 . PMID 12610534 . S2CID 17270515 .  
  75. Перейти ↑ Chandler VL (февраль 2007 г.). «Парамутация: от кукурузы к мышам». Cell . 128 (4): 641–5. DOI : 10.1016 / j.cell.2007.02.007 . PMID 17320501 . S2CID 6928707 .  
  76. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Спонтанные мутации» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  77. ^ Freisinger E, Гроллман А.П., Миллер Н, Kisker С (апрель 2004). «Поражение (в) толерантности показывает понимание верности репликации ДНК» . Журнал EMBO . 23 (7): 1494–505. DOI : 10.1038 / sj.emboj.7600158 . PMC 391067 . PMID 15057282 .  
  78. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Индуцированные мутации» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  79. Перейти ↑ Cadet J, Wagner JR (февраль 2013 г.). «Повреждение основания ДНК реактивными формами кислорода, окислителями и УФ-излучением» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 5 (2): a012559. DOI : 10.1101 / cshperspect.a012559 . PMC 3552502 . PMID 23378590 .  
  80. ↑ Jena NR (июль 2012 г.). «Повреждение ДНК реактивными видами: механизмы, мутации и восстановление». Журнал биологических наук . 37 (3): 503–17. DOI : 10.1007 / s12038-012-9218-2 . PMID 22750987 . S2CID 14837181 .  
  81. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Хромосомная мутация I: изменения в структуре хромосомы: введение» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  82. ^ Шехтер М (2009). Энциклопедия микробиологии . Академическая пресса. п. 551. ISBN. 978-0-12-373944-5.
  83. ^ Калвер М, Lymbery А, МакКомб Дж, Бэмфорд М (2009). Экологическая биология . Издательство Кембриджского университета. п. 118. ISBN 978-0-521-67982-4.
  84. ^ Sawyer С.А., Парш J, Zhang Z, Hartl DL (апрель 2007). «Преобладание положительного отбора среди почти нейтральных аминокислотных замен у Drosophila» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (16): 6504–10. Bibcode : 2007PNAS..104.6504S . DOI : 10.1073 / pnas.0701572104 . PMC 1871816 . PMID 17409186 .  
  85. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Вариация и ее модуляция» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  86. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Подборка» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  87. ^ Gillespie JH (ноябрь 2001). «Имеет ли значение размер популяции вида для его эволюции?» . Эволюция; Международный журнал органической эволюции . 55 (11): 2161–9. DOI : 10.1111 / j.0014-3820.2001.tb00732.x . PMID 11794777 . S2CID 221735887 .  
  88. ↑ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Случайные события» . Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  89. ^ Дарвин C (1859). О происхождении видов (1-е изд.). Лондон: Джон Мюррей. п. 1. ISBN 978-0-8014-1319-3. Архивировано 12 декабря 2006 года.
    Более ранние связанные идеи были признаны Дарвином C (1861). О происхождении видов (3-е изд.). Лондон: Джон Мюррей. xiii. ISBN 978-0-8014-1319-3. Архивировано 23 февраля 2011 года.
  90. ^ Гаврилец S (октябрь 2003). «Перспектива: модели видообразования: чему мы научились за 40 лет?». Эволюция; Международный журнал органической эволюции . 57 (10): 2197–215. DOI : 10.1554 / 02-727 . PMID 14628909 . S2CID 198158082 .  
  91. ↑ Вольф Ю.И., Рогозин И.Б., Гришин Н.В., Кунин Е.В. (сентябрь 2002 г.). «Геномные деревья и древо жизни». Тенденции в генетике . 18 (9): 472–9. DOI : 10.1016 / S0168-9525 (02) 02744-0 . PMID 12175808 . 
  92. ^ «Использование модельных организмов в обучении» . Университет Висконсина: Информационные модули Висконсина. Архивировано из оригинального 13 марта 2008 года . Проверено 15 марта 2008 года .
  93. ^ «NCBI: гены и болезни» . NIH: Национальный центр биотехнологической информации. Архивировано из оригинального 20 февраля 2007 года . Проверено 15 марта 2008 года .
  94. ^ Smith GD , Ebrahim S (февраль 2003). « « Менделирующая рандомизация »: может ли генетическая эпидемиология способствовать пониманию экологических детерминант болезней?» . Международный журнал эпидемиологии . 32 (1): 1–22. DOI : 10.1093 / ije / dyg070 . PMID 12689998 . 
  95. ^ "Информационный бюллетень по фармакогенетике" . NIH: Национальный институт общих медицинских наук. Архивировано из оригинального 12 мая 2008 года . Проверено 15 марта 2008 года .
  96. ↑ Франк С.А. (октябрь 2004 г.). «Генетическая предрасположенность к раку - выводы из популяционной генетики». Природа Обзоры Генетики . 5 (10): 764–72. DOI : 10.1038 / nrg1450 . PMID 15510167 . S2CID 6049662 .  
  97. Перейти ↑ Strachan T, Read AP (1999). Человеческая молекулярная генетика 2 (второе изд.). John Wiley & Sons Inc. Глава 18: Генетика рака. Архивировано 26 сентября 2005 г. в Wayback Machine.
  98. ^ Lodish et al. (2000), Глава 7: 7.1. Клонирование ДНК с плазмидными векторами. Архивировано 27 мая 2009 года на Wayback Machine.
  99. ^ Lodish et al. (2000), Глава 7: 7.7. Полимеразная цепная реакция: альтернатива клонированию
  100. Перейти ↑ Brown TA (2002). «Раздел 2, Глава 6: 6.1. Методология секвенирования ДНК» . Геномы 2 (2-е изд.). Оксфорд: Биос. ISBN 978-1-85996-228-2.
  101. ^ Браун (2002), Раздел 2, Глава 6: 6.2. Сборка смежной последовательность ДНК архивация 8 февраля 2007 года на Wayback Machine
  102. ^ Служба РФ (март 2006 г.). «Секвенирование генов. Гонка за геном за 1000 долларов». Наука . 311 (5767): 1544–6. DOI : 10.1126 / science.311.5767.1544 . PMID 16543431 . S2CID 23411598 .  
  103. Перейти ↑ Hall N (май 2007 г.). «Передовые технологии секвенирования и их более широкое влияние на микробиологию» . Журнал экспериментальной биологии . 210 (Pt 9): 1518–25. DOI : 10,1242 / jeb.001370 . PMID 17449817 . 
  104. ^ Церковь GM (январь 2006 г.). «Геномы для всех». Scientific American . 294 (1): 46–54. Bibcode : 2006SciAm.294a..46C . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0106-46 . PMID 16468433 . (требуется подписка)
  105. ↑ Wade N (19 марта 2015 г.). «Ученые добиваются запрета на метод редактирования генома человека» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано 19 марта 2015 года . Проверено 20 марта 2015 года .
  106. ↑ Pollack A (3 марта 2015 г.). «Новый мощный способ редактирования ДНК» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано 26 марта 2015 года . Проверено 20 марта 2015 года .
  107. ^ Балтимор Д., Берг П., Ботчан М., Кэрролл Д., Чаро Р. А., Черч Г. и др. (Апрель 2015 г.). «Биотехнология. Разумный путь вперед для геномной инженерии и модификации генов зародышевой линии» . Наука . 348 (6230): 36–8. Bibcode : 2015Sci ... 348 ... 36B . DOI : 10.1126 / science.aab1028 . PMC 4394183 . PMID 25791083 .  
  108. ^ Lanphier Е, Ж Урнов, НаесЬег С.Е., Вернер М, J Смоленского (март 2015). «Не редактируйте зародышевую линию человека» . Природа . 519 (7544): 410–1. Bibcode : 2015Natur.519..410L . DOI : 10.1038 / 519410a . PMID 25810189 . 
  109. ^ Kolata G (23 апреля 2015). "Китайские ученые редактируют гены эмбрионов человека, вызывая опасения" . Нью-Йорк Таймс . Архивировано 24 апреля 2015 года . Проверено 24 апреля 2015 года .
  110. ^ Liang P, Xu Y, Zhang X, Ding C, Huang R, Zhang Z и др. (Май 2015 г.). «CRISPR / Cas9-опосредованное редактирование генов в трехъядерных зиготах человека» . Белки и клетки . 6 (5): 363–372. DOI : 10.1007 / s13238-015-0153-5 . PMC 4417674 . PMID 25894090 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

Смотрите также: Библиография биологии § Генетика
  • Альбертс Б., Брей Д., Хопкин К., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2013). Essential Cell Biology, 4-е издание . Наука о гирляндах. ISBN 978-1-317-80627-1.
  • Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  • Хартл Д., Джонс Э (2005). Генетика: анализ генов и геномов (6-е изд.). Джонс и Бартлетт. ISBN 978-0-7637-1511-3.
  • Король Р.К., Маллиган П.К., Стэнсфилд В.Д. (2013). Словарь генетики (8-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-976644-4.
  • Лодиш Х, Берк А., Зипурски Л.С., Мацудаира П., Балтимор Д., Дарнелл Дж. (2000). Молекулярная клеточная биология (4-е изд.). Нью-Йорк: Книги Scientific American. ISBN 978-0-7167-3136-8.

Внешние ссылки [ править ]

Библиотечные ресурсы по
генетике
  • Интернет-книги
  • Ресурсы в вашей библиотеке
  • Ресурсы в других библиотеках
  • Генетика в наше время на BBC
  • Генетика в Curlie