Генетика - Genetics
Часть серия на |
Генетика |
---|
Ключевые компоненты |
История и темы |
Исследование |
Персонализированная медицина |
Персонализированная медицина |
Часть серии по |
Биохимия |
---|
Ключевые компоненты |
История биохимии |
Глоссарии |
Порталы: Биохимия |
Генетика это филиал биология озабочены изучением гены, генетическая вариация, и наследственность в организмы.[1][2][3]
Хотя наследственность наблюдалась тысячелетиями, Грегор Мендель, ученый и Августинец монах работая в 19 веке, был первым, кто изучал 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.
Черта наследование и молекулярный механизмы наследования генов по-прежнему являются основными принципами генетики в 21 веке, но современная генетика вышла за рамки наследования и занялась изучением функций и поведения генов. Структура и функции генов, вариации и распределение изучаются в контексте клетка, организм (например, господство ) и в контексте популяции. Генетика дала начало ряду подполей, в том числе молекулярная генетика, эпигенетика и популяционная генетика. Организмы, изучаемые в широком масштабе, охватывают области жизни (археи, бактерии, и эукария ).
Генетические процессы работают в сочетании с окружающей средой и опытом организма, чтобы влиять на развитие и поведение, часто называемый природа против воспитания. В внутриклеточный или же внеклеточный среда живой клетки или организма может включать или выключать транскрипцию гена. Классический пример - два семени генетически идентичной кукурузы: одно помещено в умеренный климат, а другое - в засушливый (без достаточного количества водопада или дождя). Хотя средняя высота двух стеблей кукурузы может быть генетически определена равной, засушливый климат вырастает только до половины высоты растения в умеренном климате из-за недостатка воды и питательных веществ в окружающей среде.
Этимология
Слово генетика проистекает из древнегреческий γενετικός генетикос означает «родительный падеж» / «порождающий», что, в свою очередь, происходит от γένεσις генезис что означает «происхождение».[4][5][6]
История
Наблюдение за тем, что живые существа наследуют черты от их родителей использовался с доисторических времен для улучшения сельскохозяйственных культур и животных с помощью селекция.[7] Современная генетика, стремящаяся понять этот процесс, началась с работ Августинец монах Грегор Мендель в середине 19 века.[8]
До Менделя Imre Festetics, а Венгерский благородный, живший в Кёсеге до Менделя, был первым, кто употребил слово «генетика». 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 Уго де Врис ).[9]
Работам Менделя предшествовали и другие теории наследования. Популярная теория XIX века, подразумеваемая Чарльз Дарвин 1859 год О происхождении видов, был смешанное наследование: идея о том, что люди наследуют плавное сочетание черт от своих родителей.[10] В работе Менделя приводятся примеры, когда признаки определенно не смешивались после гибридизации, показывая, что признаки создаются комбинациями отдельных генов, а не непрерывным смешиванием. Смешение признаков в потомстве теперь объясняется действием нескольких генов с количественные эффекты. 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 ассоциируется с Жан-Батист Ламарк ), как теперь известно, ошибочна - опыт людей не влияет на гены, которые они передают своим детям,[11] хотя доказательства в области эпигенетика возродил некоторые аспекты теории Ламарка.[12] Другие теории включали пангенезис из Чарльз Дарвин (которые имели как приобретенные, так и унаследованные аспекты) и Фрэнсис Гальтон переформулировка пангенезиса как частичного и унаследованного.[13]
Менделирующая и классическая генетика
Современная генетика началась с исследований Менделя природы наследования растений. В своей статье "Versuche über Pflanzenhybriden" ("Эксперименты по гибридизации растений "), подаренный в 1865 г. Naturforschender Verein (Общество исследований природы) в Brünn, Мендель проследил закономерности наследования определенных признаков 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 работ Менделя не получила широкого понимания до 1900 года, после его смерти, когда Уго де Врис и другие ученые заново открыли для себя его исследования. Уильям Бейтсон, сторонник работы Менделя, придумал слово генетика в 1905 г.[15][16] (прилагательное генетический, происходит от греческого слова генезис—Γένεσις, «происхождение», предшествует существительному и впервые был использован в биологическом смысле в 1860 году.[17]). Бейтсон одновременно выступал в роли наставника, и ему в значительной степени помогли работы других ученых из Ньюнхэм-колледжа в Кембридже, в частности, работа Бекки Сондерс, Нора Дарвин Барлоу, и Мюриэль Велдейл Онслоу.[18] Бейтсон популяризировал использование этого слова генетика описать изучение наследования в своей инаугурационной речи на Третьей Международной конференции по гибридизации растений в Лондон в 1906 г.[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 г. Томас Хант Морган утверждал, что гены включены хромосомы на основе наблюдений за связанными с полом белый глаз мутация в плодовые мошки.[21] В 1913 году его ученик Альфред Стертевант использовал феномен генетическая связь чтобы показать, что гены расположены на хромосоме линейно.[22]
Молекулярная генетика
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 г. Фредерик Гриффит открыл феномен трансформация (видеть Эксперимент Гриффита ): мертвые бактерии могут переноситься генетический материал «трансформировать» другие живущие бактерии. Шестнадцать лет спустя, в 1944 году, Эксперимент Эйвери – Маклауда – Маккарти идентифицировал ДНК как молекулу, ответственную за трансформацию.[23] Роль ядра как хранилища генетической информации у эукариот была установлена Hämmerling в 1943 г. в работе над одноклеточной водорослью Ацетабулярия.[24] В Эксперимент Херши – Чейза в 1952 году подтвердил, что ДНК (а не белок) является генетическим материалом вирусов, инфицирующих бактерии, предоставив дополнительные доказательства того, что ДНК является молекулой, ответственной за наследование.[25]
Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик определила структуру ДНК в 1953 г., используя Рентгеновская кристаллография работа Розалинд Франклин и Морис Уилкинс это указывает на то, что ДНК имеет спиральный структура (т.е. в форме штопора).[26][27] В их модели с двойной спиралью были две нити ДНК с нуклеотидами, направленными внутрь, каждая из которых соответствовала комплементарному нуклеотиду на другой нити, образуя нечто похожее на ступеньки на скрученной лестнице.[28] Эта структура показала, что генетическая информация существует в последовательности нуклеотидов на каждой цепи ДНК. Структура также предлагает простой метод для репликация: 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 производство белка.[30] Было обнаружено, что клетка использует ДНК в качестве шаблона для создания соответствия информационная РНК, молекулы с нуклеотиды очень похоже на ДНК. Нуклеотидная последовательность информационной РНК используется для создания аминокислота последовательность 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 из Томоко Охта в 1973 году с ее поправкой к нейтральная теория молекулярной эволюции путем публикации почти нейтральная теория молекулярной эволюции. В этой теории Охта подчеркивал важность естественного отбора и окружающей среды для скорости, с которой происходит генетическая эволюция.[33] Одним из важных событий стало прерывание цепочки Секвенирование ДНК в 1977 г. Фредерик Сэнгер. Эта технология позволяет ученым считывать нуклеотидную последовательность молекулы ДНК.[34] В 1983 г. Кэри Бэнкс Маллис разработал полимеразной цепной реакции, предоставляя быстрый способ выделить и амплифицировать определенный участок ДНК из смеси.[35] Усилия Проект "Геном человека", Министерство энергетики, NIH и параллельные частные усилия Celera Genomics привело к упорядочению человеческий геном в 2003 г.[36][37]
Особенности наследования
Дискретное наследование и законы Менделя
На самом фундаментальном уровне наследование в организмах происходит путем передачи дискретных наследуемых единиц, называемых гены, от родителей к потомству.[38] Это свойство впервые заметил Грегор Мендель, которые изучили сегрегацию наследственных черт в горох растения.[14][39] В своих экспериментах по изучению признака цвета цветка Мендель заметил, что цветы каждого растения гороха были либо пурпурными, либо белыми, но никогда не были промежуточными между двумя цветами. Эти разные дискретные версии одного и того же гена называются аллели.
В случае гороха, который является диплоид видов, каждое отдельное растение имеет две копии каждого гена, по одной копии, унаследованной от каждого родителя.[40] Многие виды, в том числе и люди, имеют этот образец наследования. Диплоидные организмы с двумя копиями одного и того же аллеля данного гена называются гомозиготный при этом генный локус, а организмы с двумя разными аллелями данного гена называются гетерозиготный.
Набор аллелей для данного организма называется его генотип, а наблюдаемые признаки организма называются его фенотип. Когда организмы гетерозиготны по гену, часто называют один аллель. доминирующий так как его качества доминируют над фенотипом организма, а другой аллель называется рецессивный поскольку его качества отступают и не наблюдаются. Некоторые аллели не имеют полного доминирования и вместо этого имеют неполное доминирование выражая промежуточный фенотип, или кодоминантность выражая сразу оба аллеля.[41]
Когда пара организмов размножаться половым путем, их потомки случайным образом наследуют 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
Генетики используют диаграммы и символы для описания наследования. Ген представлен одной или несколькими буквами. Часто символ "+" используется для обозначения обычных, немутантный аллель для 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 Площадь Пеннета.
При изучении генетических заболеваний человека генетики часто используют карты родословных для представления наследования черт.[43] Эти диаграммы отображают наследование черты в генеалогическом древе.
Множественные взаимодействия генов
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 ассортимента» означает, что аллели разных генов перетасовываются между родителями, образуя потомство с множеством различных комбинаций (некоторые гены не сортируются независимо, что демонстрирует генетическая связь, тема, обсуждаемая далее в этой статье.)
Часто разные гены могут взаимодействовать таким образом, что влияет на одну и ту же черту. в Голубоглазая Мэри (Омфалоды верны), например, существует ген с аллелями, определяющими окраску 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 эпистаз, причем второй ген эпистатичен первому.[44]
Многие черты характера не являются дискретными (например, фиолетовые или белые цветы), а являются непрерывными чертами (например, рост человека и цвет кожи ). Эти сложные черты являются продуктами многих генов.[45] Влияние этих генов в той или иной степени опосредовано окружающей средой, в которой находится организм. Степень, в которой гены организма вносят вклад в сложный признак, называется наследственность.[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 разнообразный доступ к полноценному питанию и здравоохранение, height имеет наследуемость только 62%.[47]
Молекулярная основа наследования
ДНК и хромосомы
В молекулярный основа для генов дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). ДНК состоит из цепочки нуклеотиды, из которых четыре типа: аденин (А), цитозин (С), гуанин (G) и тимин (Т). 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 как их генетического материала.[49] Вирусы не могут воспроизводиться без хозяин и не подвержены влиянию многих генетических процессов, поэтому не считаются живыми организмами.
ДНК обычно существует в виде двухцепочечной молекулы, свернутой в виде спирали. двойная спираль. 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 наследования: Репликация ДНК дублирует генетическую информацию, разделяя нити и используя каждую нить в качестве матрицы для синтеза новой цепи-партнера.[50]
Гены расположены линейно вдоль длинных цепочек последовательностей пар оснований ДНК. В бактерии, каждая ячейка обычно содержит один круговой генофор, пока эукариотический ДНК организмов (например, растений и животных) размещается в нескольких линейных хромосомах. Эти нити ДНК часто бывают очень длинными; самая большая хромосома человека, например, составляет около 247 миллионов пар оснований в длину.[51] ДНК хромосомы связана со структурными белками, которые организуют, уплотняют и контролируют доступ к ДНК, образуя материал, называемый хроматин; у эукариот хроматин обычно состоит из нуклеосомы, сегменты ДНК, намотанные вокруг ядер гистон белки.[52] Полный набор наследственного материала в организме (обычно объединенные последовательности ДНК всех хромосом) называется геном.
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]
Пока гаплоидный у организмов есть только одна копия каждой хромосомы, большинство животных и многие растения являются диплоид, содержащий по две хромосомы и, следовательно, по две копии каждого гена.[40] Два аллеля гена расположены на идентичных места из двух гомологичные хромосомы, каждый аллель унаследован от другого родителя.
Многие виды имеют так называемые половые хромосомы которые определяют пол каждого организма.[54] У людей и многих других животных Y-хромосома содержит ген, запускающий развитие специфических мужских качеств. В ходе эволюции эта хромосома потеряла большую часть своего содержимого, а также большую часть своих генов, в то время как Х хромосома похож на другие хромосомы и содержит много 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.
Размножение
Когда клетки делятся, их полный геном копируется, и каждый дочерняя ячейка наследует одну копию. Этот процесс, называемый митоз, является простейшей формой воспроизведения и является основой для бесполое размножение. Бесполое размножение также может происходить у многоклеточных организмов, производя потомство, которое наследует свой геном от одного родителя. Потомство, генетически идентичное своим родителям, называется клоны.
Эукариотический организмы часто используют половое размножение для создания потомства, содержащего смесь генетического материала, унаследованного от двух разных родителей. В процессе полового размножения чередуются формы, содержащие единичные копии генома (гаплоидный ) 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 по одной из каждой пары хромосом. Большинство животных и многие растения диплоидны на протяжении большей части своей жизни, при этом гаплоидная форма сокращается до одноклеточной гаметы Такие как сперма или же яйца.
Хотя они не используют гаплоидный / диплоидный метод полового размножения, бактерии есть много методов получения новой генетической информации. Некоторые бактерии могут подвергаться спряжение, передавая небольшой кольцевой фрагмент ДНК другой бактерии.[56] Бактерии также могут захватывать необработанные фрагменты ДНК, обнаруженные в окружающей среде, и интегрировать их в свои геномы - явление, известное как трансформация.[57] Эти процессы приводят к горизонтальный перенос генов, передача фрагментов генетической информации между организмами, которые в противном случае не были бы связаны между собой. Естественная бактериальная трансформация встречается во многих бактериальный вид, и может рассматриваться как половой процесс для передачи ДНК из одной клетки в другую (обычно одного вида).[58] Трансформация требует действия многочисленных бактериальных генные продукты, и его основная адаптивная функция, по-видимому, ремонт из Повреждения ДНК в ячейке получателя.[58]
Рекомбинация и генетическая связь
Диплоидная природа хромосом позволяет генам на разных хромосомах самостоятельно разбирать или быть отделенными 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 через клеточный процесс хромосомный кроссовер. Во время кроссовера хромосомы обмениваются участками ДНК, эффективно перемещая аллели генов между хромосомами.[59] Этот процесс хромосомного кроссовера обычно происходит во время мейоз, серия клеточных делений, которая создает гаплоидные клетки. Мейотическая рекомбинация, особенно в микробных эукариоты, 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 генетическая связь; аллели двух генов обычно наследуются вместе. Степени сцепления между сериями генов можно объединить, чтобы сформировать линейную карта связей это примерно описывает расположение генов вдоль хромосомы.[62]
Экспрессия гена
Генетический код
Гены вообще выражать их функциональный эффект за счет производства белки, 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 аминокислоты, а последовательность ДНК гена (через промежуточную РНК) используется для получения определенного аминокислотная последовательность. Этот процесс начинается с производства РНК молекула с последовательностью, соответствующей последовательности ДНК гена, процесс, называемый транскрипция.
Этот информационная РНК Затем молекула используется для получения соответствующей аминокислотной последовательности посредством процесса, называемого перевод. Каждая группа из трех нуклеотидов в последовательности, называемая кодон, соответствует либо одной из двадцати возможных аминокислот в белке, либо инструкция по завершению аминокислотной последовательности; это соответствие называется генетический код.[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. Фрэнсис Крик называется центральная догма молекулярной биологии.[64]
Конкретная последовательность аминокислот полученные результаты в уникальной трехмерной структуре этого белка, и трехмерные структуры белков связаны с их функциями.[65][66] Некоторые из них представляют собой простые структурные молекулы, такие как волокна, образованные белком. коллаген. 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 облегчает захват, транспорт и высвобождение молекул кислорода в крови млекопитающих.
А одиночная нуклеотидная разница внутри ДНК может вызвать изменение 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, серповидноклеточная анемия человек генетическое заболевание что является результатом единственной базовой разницы в пределах кодирующая область для β-глобиновой части гемоглобина, вызывая изменение одной аминокислоты, которое изменяет физические свойства гемоглобина.[67] Серповидноклеточные версии гемоглобина прилипают друг к другу, складываясь в волокна, искажающие форму красные кровяные тельца несущий белок. Эти серповидные клетки больше не проходят гладко через кровеносный сосуд, имеющий 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 некодирующая РНК. В некоторых случаях эти продукты складываются в структуры, которые участвуют в критических клеточных функциях (например, рибосомная РНК и переносить РНК ). РНК также может иметь регуляторные эффекты за счет гибридизационных взаимодействий с другими молекулами РНК (например, микроРНК ).
Природа и воспитание
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 дополнительным отношениям. Фенотип организма зависит от взаимодействия генов и окружающей среды. Интересным примером является окраска шерсти Сиамская кошка. В этом случае температура тела кошки играет роль окружающей среды. Гены кошки 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 мутации, вызывающие температурную чувствительность) и денатурировать 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 лицо, поэтому у кошек темная шерсть на конечностях.[68]
Окружающая среда играет важную роль в последствиях генетического заболевания человека. фенилкетонурия.[69] Мутация, вызывающая фенилкетонурию, нарушает способность организма расщеплять аминокислоту. фенилаланин, вызывая токсическое накопление промежуточной молекулы, которая, 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.
Обычный метод определения того, как гены и окружающая среда («природа и воспитание») влияют на фенотип, включает: изучение однояйцевых и разнояйцевых близнецов, или другие братья и сестры многоплодные роды.[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 то, 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 расстройство генетическими или постнатальными факторами окружающей среды. Один известный пример связан с изучением Genain четверки, кто где идентичные четверки всем поставлен диагноз шизофрения.[71]Однако такие тесты не могут отделить генетические факторы от факторов окружающей среды, влияющих на развитие плода.
Генная регуляция
Геном данного организма содержит тысячи генов, но не все эти гены должны быть активными в любой момент. Ген выразил 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 представляют собой регуляторные белки, которые связываются с ДНК, способствуя или ингибируя транскрипцию гена.[72] В геноме кишечная палочка бактерии, например, существует ряд генов, необходимых для синтеза аминокислоты триптофан. 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 репрессор триптофана (фактор транскрипции), изменяющий структуру репрессора так, что репрессор связывается с генами. Репрессор триптофана блокирует транскрипцию и экспрессию генов, тем самым создавая негативный отзыв регулирование процесса синтеза триптофана.[73]
Различия в экспрессии генов особенно очевидны внутри многоклеточные организмы, 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 постепенное установление различных паттернов экспрессии генов для создания различного поведения. Поскольку ни один ген не отвечает за разработка структур внутри многоклеточных организмов эти паттерны возникают в результате сложных взаимодействий между многими клетками.
В эукариоты, существуют структурные особенности хроматин которые влияют на транскрипцию генов, часто в форме модификаций ДНК и хроматина, которые стабильно наследуются дочерними клетками.[74] Эти функции называются "эпигенетический «потому что они существуют« поверх »последовательности ДНК и сохраняют наследование от одного поколения клеток к другому. Из-за эпигенетических особенностей разные типы клеток вырос в пределах одной среды может сохранять очень разные свойства. Хотя эпигенетические особенности обычно динамичны в процессе развития, некоторые, например, феномен парамутация, имеют наследование от нескольких поколений и существуют как редкие исключения из общего правила ДНК как основы для наследования.[75]
Генетическое изменение
Мутации
В процессе Репликация ДНК, при полимеризации второй цепи иногда возникают ошибки. Эти ошибки, называемые мутации, могут влиять на фенотип организма, особенно если они встречаются в кодирующей белок последовательности гена. Уровень ошибок обычно очень низок - 1 ошибка на каждые 10–100 миллионов базисов - из-за возможности «корректуры» ДНК-полимеразы.[76][77] Процессы, увеличивающие скорость изменений в ДНК, называются мутагенный: мутагенные химические вещества способствуют ошибкам 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 путем, и клетки используют Ремонт ДНК механизмы для устранения несовпадений и разрывов. Однако ремонт не всегда восстанавливает исходную последовательность. По-видимому, особенно важным источником повреждений ДНК является активные формы кислорода[79] произведено клеточное аэробное дыхание, и это может привести к мутациям.[80]
В организмах, которые используют хромосомный кроссовер для обмена ДНК и рекомбинации генов, ошибки в выравнивании во время мейоз также может 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 - дублирование, инверсии, удаления целых регионов - или случайный обмен целыми частями последовательностей между разными хромосомами (хромосомная транслокация ).
Естественный отбор и эволюция
Мутации изменяют генотип организма и иногда это вызывает появление различных фенотипов. Большинство мутаций мало влияют на фенотип, здоровье или репродуктивную функцию организма. фитнес.[82] Мутации, которые действительно имеют эффект, обычно вредны, но иногда некоторые могут быть полезными.[83] Исследования на лету Drosophila melanogaster предполагают, что если мутация изменяет белок, продуцируемый геном, около 70 процентов этих мутаций будут вредными, а остальные будут либо нейтральными, либо слабо полезными.[84]
Популяционная генетика изучает распределение генетических различий внутри популяций и то, как эти распределения меняются с течением времени.[85] Изменения в частота аллеля в популяции в основном находятся под влиянием естественный отбор, где данный аллель обеспечивает селективное или репродуктивное преимущество для организма,[86] а также другие факторы, такие как мутация, генетический дрейф, генетический автостоп,[87] искусственный отбор и миграция.[88]
На протяжении многих поколений геномы организмов могут значительно изменяться, в результате чего эволюция. В процессе называется приспособление, отбор на полезные мутации может привести к тому, что вид эволюционирует в формы, более способные выжить в окружающей среде.[89] Новые виды образуются в процессе видообразование, часто вызванные географическим разделением, которое не позволяет популяциям обмениваться генами друг с другом.[90]
Сравнивая гомология между геномами разных видов, можно рассчитать эволюционное расстояние между ними и 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 эволюционные деревья; эти деревья представляют собой общее происхождение и дивергенция видов с течением времени, хотя они не показывают передачи генетического материала между неродственными видами (известные как горизонтальный перенос генов и наиболее часто встречается у бактерий).[91]
Модельные организмы
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, в конечном итоге, некоторые модельные организмы стал основой большинства генетических исследований.[92] Общие темы исследований в области генетики модельных организмов включают изучение генная регуляция и участие генов в разработка и рак.
Отчасти организмы были выбраны из соображений удобства - короткое время генерации и легкость генетическая манипуляция сделали некоторые организмы популярными инструментами генетических исследований. Широко используемые модельные организмы включают кишечные бактерии. кишечная палочка, завод Arabidopsis thaliana, пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae ) нематода Caenorhabditis elegans, плодовая муха обыкновенная (Drosophila melanogaster ) и обыкновенная домовая мышь (Mus musculus ).
Лекарство
Медицинская генетика стремится понять, как генетическая изменчивость связана со здоровьем и болезнями человека.[93] При поиске неизвестного гена, который может быть вовлечен в заболевание, исследователи обычно используют генетическая связь и генетический карты родословных чтобы найти место в геноме, связанное с заболеванием. На популяционном уровне исследователи используют преимущества Менделирующая рандомизация для поиска участков в геноме, связанных с заболеваниями, метод, особенно полезный для мультигенные признаки четко не определяется одним геном.[94] Как только ген-кандидат найден, часто проводятся дальнейшие исследования соответствующего (или гомологичный ) гены модельных организмов. Помимо изучения генетических заболеваний, возросшая доступность методов генотипирования привела к появлению фармакогенетика: исследование того, как генотип может влиять на реакцию на лекарства.[95]
Люди различаются по наследственной склонности к развитию. рак,[96] а рак - это генетическое заболевание.[97] Процесс развития рака в организме - это совокупность событий. Мутации иногда возникают внутри клеток тела при их делении. 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 запускать смерть клетки, но иногда возникают дополнительные мутации, из-за которых клетки игнорируют эти сообщения. Внутренний процесс естественный отбор происходит в организме, и в конечном итоге в клетках накапливаются мутации, способствующие их собственному росту, создавая раковые опухоль который растет и проникает в различные ткани тела.
Обычно клетка делится только в ответ на сигналы, называемые факторы роста и перестает расти при контакте с окружающими клетками и в ответ на сигналы, подавляющие рост. Затем он обычно делится ограниченное количество раз и умирает, оставаясь в пределах эпителий 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 тормозящие 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 первичная опухоль. Затем ускользнувшая клетка может пересечь эндотелий кровеносного сосуда и транспортироваться кровотоком, чтобы колонизировать новый орган, образуя смертоносные метастаз. 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 частые мутации - потеря функции белок p53, а подавитель опухолей, или в пути p53, и усиление функциональных мутаций в Рас белки, или в другом онкогены.
Методы исследования
ДНК можно манипулировать в лаборатории. Ферменты рестрикции обычно используются ферменты которые разрезают ДНК по определенным последовательностям, производя предсказуемые фрагменты ДНК.[98] Фрагменты ДНК можно визуализировать с помощью гель-электрофорез, который разделяет фрагменты по длине.
Использование ферменты лигирования позволяет соединять фрагменты ДНК. Связывая («лигируя») фрагменты ДНК из разных источников, исследователи могут создавать рекомбинантная ДНК, ДНК часто ассоциируется с генетически модифицированные организмы. Рекомбинантная ДНК обычно используется в контексте плазмиды: короткие кольцевые молекулы ДНК с несколькими генами на них. В процессе, известном как молекулярное клонирование, исследователи могут амплифицировать фрагменты ДНК, вставляя плазмиды в бактерии, а затем культивируя их на пластинах с агаром (чтобы изолировать клоны бактериальных клеток - «клонирование» также может относиться к различным средствам создания клонированных («клональных») организмов).
ДНК также можно амплифицировать с помощью процедуры, называемой полимеразной цепной реакции (ПЦР).[99] Используя определенные 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
Секвенирование ДНК, одна из самых фундаментальных технологий, разработанных для изучения генетики, позволяет исследователям определять последовательность нуклеотидов во фрагментах ДНК. Техника секвенирование с окончанием цепи, разработанный в 1977 году командой под руководством Фредерик Сэнгер, 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 секвенировал геномы многих организмов с помощью процесса, называемого сборка генома, который использует вычислительные инструменты для объединения последовательностей из множества разных фрагментов.[101] Эти технологии использовались для секвенирования человеческий геном в Проект "Геном человека" завершено в 2003 году.[36] Новый высокопроизводительное секвенирование Технологии резко снижают стоимость секвенирования ДНК, и многие исследователи надеются снизить стоимость повторного секвенирования генома человека до тысячи долларов.[102]
Секвенирование нового поколения (или высокопроизводительное секвенирование) возникло 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 поле геномика, исследование, в котором используются вычислительные инструменты для поиска и анализа закономерностей в полных геномах организмов. Геномику также можно рассматривать как подполе биоинформатика, который использует вычислительные подходы для анализа больших наборов биологические данные. Общей проблемой для этих областей исследований является то, как управлять данными, касающимися человека и личная информация.
Общество и культура
19 марта 2015 года группа ведущих биологов призвала запретить во всем мире клиническое использование методов, в частности, CRISPR и цинковый палец, чтобы отредактировать человеческий геном способом, который можно унаследовать.[105][106][107][108] В апреле 2015 г. китайские исследователи сообщил Результаты фундаментальные исследования редактировать ДНК нежизнеспособных человеческие эмбрионы с использованием CRISPR.[109][110]
Смотрите также
- 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
Рекомендации
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Генетика и организм: Введение». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Хартл Д., Джонс Э (2005)
- ^ "определение генетики". www.dictionary.com. Получено 25 октября 2018.
- ^ "Генетикос (γενετ-ικός)". Генри Джордж Лидделл, Роберт Скотт, греко-английский лексикон. Цифровая библиотека Персея, Университет Тафтса. В архиве из оригинала 15 июня 2010 г.. Получено 20 февраля 2012.
- ^ "Бытие (γένεσις)". Генри Джордж Лидделл, Роберт Скотт, греко-английский лексикон. Цифровая библиотека Персея, Университет Тафтса. В архиве из оригинала 15 июня 2010 г.. Получено 20 февраля 2012.
- ^ "Генетический". Интернет-словарь этимологии. В архиве из оригинала 23 августа 2011 г.. Получено 20 февраля 2012.
- ^ Наука: полное наглядное руководство. Пингвин. 2009. с. 362. ISBN 978-0-7566-6490-9.
- ^ Вейлинг Ф. (июль 1991 г.). «Историческое исследование: Иоганн Грегор Мендель 1822–1884». Американский журнал медицинской генетики. 40 (1): 1–25, обсуждение 26. Дои:10.1002 / ajmg.1320400103. PMID 1887835.
- ^ Poczai P, Bell N, Hyvönen J (январь 2014 г.). Исследовательская сеть "Имре Фестетикс и Моравское общество овцеводов: забытые Менделя""". PLOS Биология. 12 (1): e1001772. Дои:10.1371 / journal.pbio.1001772. ЧВК 3897355. PMID 24465180.
- ^ Гамильтон М (2011). Популяционная генетика. Джорджтаунский университет. п. 26. ISBN 978-1-4443-6245-9.
- ^ Ламарк, J-B (2008). В Британская энциклопедия. Извлекаются из Энциклопедия Britannica Online 16 марта 2008 г.
- ^ Певица Е (4 февраля 2009 г.). "Возвращение ламаркистской эволюции?". Обзор технологий. Получено 14 марта 2013.
- ^ Питер Дж. Боулер, Менделирующая революция: актуальность наследственных концепций в современной науке и обществе (Балтимор: Johns Hopkins University Press, 1989): главы 2 и 3.
- ^ а б Блумберг РБ. «Бумага Менделя на английском языке». В архиве из оригинала от 13 января 2016 г.
- ^ генетика п., Оксфордский словарь английского языка, 3-е изд.
- ^ Бейтсон В. "Письмо Уильяма Бейтсона Алану Седжвику в 1905 году". Центр Джона Иннеса. Архивировано из оригинал 13 октября 2007 г.. Получено 15 марта 2008. Обратите внимание, что письмо было адресовано Адаму Седжвику, зоологу и «Читателю по морфологии животных» в Тринити-колледж, Кембридж
- ^ генетический прил., Оксфордский словарь английского языка, 3-е изд.
- ^ Ричмонд М.Л. (ноябрь 2007 г.). «Возможности для женщин в ранней генетике». Природа Обзоры Генетика. 8 (11): 897–902. Дои:10,1038 / nrg2200. PMID 17893692. S2CID 21992183. В архиве из оригинала 16 мая 2008 г.
- ^ Бейтсон В. (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. Видеть: Кок А.Г., Форсдайк Д.Р. (2008). Дорожите своими исключениями: наука и жизнь Уильяма Бейтсона. Springer. п.248. ISBN 978-0-387-75687-5.
- ^ а б c "Нетти Стивенс: первооткрыватель половых хромосом". Scitable. Природное образование. Получено 8 июн 2020.
- ^ Мур, Джон А. (1983). "Томас Хант Морган - генетик". Интегративная и сравнительная биология. 23 (4): 855–65. Дои:10.1093 / icb / 23.4.855.
- ^ Стертевант AH (1913). «Линейное расположение шести связанных с полом факторов у Drosophila, как показано их способом ассоциации» (PDF). Журнал экспериментальной биологии. 14: 43–59. CiteSeerX 10.1.1.37.9595. Дои:10.1002 / jez.1400140104. В архиве (PDF) из оригинала 27 февраля 2008 г.
- ^ Эйвери О. Т., Маклауд К. М., Маккарти М. (февраль 1944 г.). "Исследования химической природы вещества, индуцирующего трансформацию пневмококков: индукция трансформации фракцией дезоксирибонуклеиновой кислоты, выделенной из пневмококка типа III". Журнал экспериментальной медицины. 79 (2): 137–58. Дои:10.1084 / jem.79.2.137. ЧВК 2135445. PMID 19871359. Перепечатка: Эйвери О. Т., Маклауд К. М., Маккарти М. (февраль 1979 г.). «Исследования химической природы вещества, вызывающего трансформацию пневмококков. Индукция трансформации фракцией дезоксирибонуклеиновой кислоты, выделенной из пневмококка III типа». Журнал экспериментальной медицины. 149 (2): 297–326. Дои:10.1084 / jem.149.2.297. ЧВК 2184805. PMID 33226.
- ^ Ханна П. (2008). Клеточная и молекулярная биология. И.К. International Pvt Ltd. стр. 221. ISBN 978-81-89866-59-4.
- ^ Херши А.Д., Чейз М. (май 1952 г.). «Независимые функции вирусного белка и нуклеиновой кислоты в росте бактериофага». Журнал общей физиологии. 36 (1): 39–56. Дои:10.1085 / jgp.36.1.39. ЧВК 2147348. PMID 12981234.
- ^ Джадсон Х (1979). Восьмой день творения: создатели революции в биологии. Лабораторный пресс Колд-Спринг-Харбор. С. 51–169. ISBN 978-0-87969-477-7.
- ^ Уотсон Дж. Д., Крик Ф. Х. (апрель 1953 г.). «Молекулярная структура нуклеиновых кислот; структура нуклеиновой кислоты дезоксирибозы» (PDF). Природа. 171 (4356): 737–8. Bibcode:1953 г., природа. 171..737 Вт. Дои:10.1038 / 171737a0. PMID 13054692. S2CID 4253007. В архиве (PDF) из оригинала от 4 февраля 2007 г.
- ^ Уотсон Дж. Д., Крик Ф. Х. (май 1953 г.). «Генетические последствия структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты» (PDF). Природа. 171 (4361): 964–7. Bibcode:1953 г., природа. 171..964 Вт. Дои:10.1038 / 171964b0. PMID 13063483. S2CID 4256010. В архиве (PDF) из оригинала от 21 июня 2003 г.
- ^ Стратманн С.А., ван Ойен А.М. (февраль 2014 г.). «Репликация ДНК на уровне одной молекулы» (PDF). Обзоры химического общества. 43 (4): 1201–20. Дои:10.1039 / c3cs60391a. PMID 24395040. S2CID 205856075.
- ^ Бец Ф (2010). Управление наукой: методология и организация исследования. Springer. п. 76. ISBN 978-1-4419-7488-4.
- ^ Райс С.А. (2009). Энциклопедия эволюции. Публикация информационной базы. п. 134. ISBN 978-1-4381-1005-9.
- ^ Саркар С (1998). Генетика и редукционизм. Издательство Кембриджского университета. п. 140. ISBN 978-0-521-63713-8.
- ^ Охта Т (ноябрь 1973 г.). «Слегка вредные мутантные замены в эволюции». Природа. 246 (5428): 96–8. Bibcode:1973Натура.246 ... 96О. Дои:10.1038 / 246096a0. PMID 4585855. S2CID 4226804.
- ^ Сэнгер Ф, Никлен С, Колсон А.Р. (декабрь 1977 г.). «Секвенирование ДНК с помощью ингибиторов обрыва цепи». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 74 (12): 5463–7. Bibcode:1977ПНАС ... 74.5463С. Дои:10.1073 / pnas.74.12.5463. ЧВК 431765. PMID 271968.
- ^ Сайки Р.К., Шарф С., Фалуна Ф., Маллис КБ, Хорн Г.Т., Эрлих Х.А., Арнхейм Н. (декабрь 1985 г.). «Ферментативная амплификация геномных последовательностей бета-глобина и анализ сайтов рестрикции для диагностики серповидноклеточной анемии». Наука. 230 (4732): 1350–4. Bibcode:1985Научный ... 230.1350S. Дои:10.1126 / science.2999980. PMID 2999980.
- ^ а б "Информация о проекте" Геном человека ". Проект "Геном человека". Архивировано из оригинал 15 марта 2008 г.. Получено 15 марта 2008.
- ^ «Последовательность генома человека». Наука. 291.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Паттерны наследования: Введение». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Эксперименты Менделя». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ а б 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: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Взаимодействие между аллелями одного гена». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Чейни Р.У. «Генетическая нотация». Университет Кристофера Ньюпорта. Архивировано из оригинал 3 января 2008 г.. Получено 18 марта 2008.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Генетика человека». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Взаимодействие генов и модифицированные дигибридные отношения». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Mayeux R (июнь 2005 г.). «Картирование новых рубежей: сложные генетические нарушения». Журнал клинических исследований. 115 (6): 1404–7. Дои:10.1172 / JCI25421. ЧВК 1137013. PMID 15931374.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Количественная оценка наследственности». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: У. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Люк А., Го Х, Адейемо А.А., Уилкс Р., Форрестер Т., Лоу В. и др. (Июль 2001 г.). «Наследственность черт, связанных с ожирением, у нигерийцев, ямайцев и чернокожих американцев». Международный журнал ожирения и связанных с ним метаболических нарушений. 25 (7): 1034–41. Дои:10.1038 / sj.ijo.0801650. PMID 11443503.
- ^ Пирсон Х (май 2006 г.). «Генетика: что такое ген?». Природа. 441 (7092): 398–401. Bibcode:2006Натура.441..398П. Дои:10.1038 / 441398a. PMID 16724031. S2CID 4420674.
- ^ Прескотт, Л. (1993). Микробиология. Wm. C. Brown Publishers. ISBN 978-0-697-01372-9.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Механизм репликации ДНК». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ 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:2006Натура.441..315Г. Дои:10.1038 / природа04727. PMID 16710414.
- ^ Альбертс и др. (2002), II.4. ДНК и хромосомы: хромосомная ДНК и ее упаковка в хроматиновом волокне В архиве 18 октября 2007 г. Wayback Machine
- ^ а б c Редакторы Энциклопедии Британника. "Рут Сэйджер". Британика. Энциклопедия Britannica, Inc.. Получено 8 июн 2020.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Половые хромосомы и наследование, сцепленное с полом». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ а б Растан, Сохаила. "Мэри Ф. Лайон (1925-2014)". Природа. Springer Nature Limited. Получено 8 июн 2020.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Бактериальная конъюгация». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Бактериальная трансформация». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ а б c Бернштейн Х, Бернштейн С, Мишод Р. Э. (2018). «Секс с микробными возбудителями». Заразить Genet Evol. 57: 8–25. Дои:10.1016 / j.meegid.2017.10.024. PMID 29111273.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Природа кроссинговера». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: У. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ «Корреляция цитологического и генетического кроссинговера в Zea Mays». Proc Natl Acad Sci USA. 17.
- ^ Стауб JE (1994). Кроссовер: концепции и приложения в генетике, эволюции и селекции. Университет Висконсин Press. п. 55. ISBN 978-0-299-13564-5.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Карты связи». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: У. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Берг Дж. М., Тимочко Дж. Л., Страйер Л., Кларк Н. Д. (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: W.H. Фримен и компания. В архиве из оригинала от 11 апреля 2006 г.
- ^ Крик Ф (август 1970 г.). «Центральная догма молекулярной биологии» (PDF). Природа. 227 (5258): 561–3. Bibcode:1970Натура.227..561C. Дои:10.1038 / 227561a0. PMID 4913914. S2CID 4164029. В архиве (PDF) из оригинала 15 февраля 2006 г.
- ^ Альбертс и др. (2002), I.3. Белки: форма и структура белков
- ^ Альбертс и др. (2002), I.3. Белки: функция белков В архиве 25 апреля 2006 г. Wayback Machine
- ^ "Как серповидные клетки вызывают заболевание?". Бригам и женская больница: Информационный центр серповидно-клеточных и талассемических заболеваний. 11 апреля 2002 г. В архиве из оригинала 23 сентября 2010 г.. Получено 23 июля 2007.
- ^ Имес Д.Л., Гири Л.А., Гран Р.А., Лион Л.А. (апрель 2006 г.). «Альбинизм у домашних кошек (Felis catus) связан с мутацией тирозиназы (TYR)». Генетика животных. 37 (2): 175–8. Дои:10.1111 / j.1365-2052.2005.01409.x. ЧВК 1464423. PMID 16573534.
- ^ «МедлайнПлюс: фенилкетонурия». NIH: Национальная медицинская библиотека. В архиве из оригинала 25 июля 2008 г.. Получено 15 марта 2008.
- ^ Например, Ридли М (2003). Природа через воспитание: гены, опыт и то, что делает нас людьми. Четвертое сословие. п. 73. ISBN 978-1-84115-745-0.
- ^ Розенталь Д. (1964). «Четверка Genain: исследование конкретного случая и теоретический анализ наследственности и окружающей среды при шизофрении». Поведенческая наука. 9 (4): 371. Дои:10.1002 / bs.3830090407.
- ^ Бриванлоу А.Х., Дарнелл Дж. Э. (февраль 2002 г.). «Сигнальная трансдукция и контроль экспрессии генов». Наука. 295 (5556): 813–8. Bibcode:2002Наука ... 295..813B. CiteSeerX 10.1.1.485.6042. Дои:10.1126 / science.1066355. PMID 11823631. S2CID 14954195.
- ^ Альбертс и др. (2002), II.3. Контроль экспрессии генов - триптофановый репрессор - простой переключатель, который включает и выключает гены у бактерий В архиве 29 июня 2007 г. Wayback Machine
- ^ Jaenisch R, Bird A (март 2003 г.). «Эпигенетическая регуляция экспрессии генов: как геном объединяет внутренние и внешние сигналы». Природа Генетика. 33 Дополнение (3с): 245–54. Дои:10.1038 / ng1089. PMID 12610534. S2CID 17270515.
- ^ Чендлер В.Л. (февраль 2007 г.). «Парамутация: от кукурузы к мышам». Клетка. 128 (4): 641–5. Дои:10.1016 / j.cell.2007.02.007. PMID 17320501. S2CID 6928707.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Спонтанные мутации». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Фрайзингер Э., Гроллман А.П., Миллер Х., Кискер С. (апрель 2004 г.). «Поражение (не) толерантности показывает понимание верности репликации ДНК». Журнал EMBO. 23 (7): 1494–505. Дои:10.1038 / sj.emboj.7600158. ЧВК 391067. PMID 15057282.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Индуцированные мутации». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: У. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Кадет Дж., Вагнер-младший (февраль 2013 г.). «Повреждение оснований ДНК реактивными формами кислорода, окислителями и УФ-излучением». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии. 5 (2): a012559. Дои:10.1101 / cshperspect.a012559. ЧВК 3552502. PMID 23378590.
- ^ Йена Н.Р. (июль 2012 г.). «Повреждение ДНК реактивными видами: механизмы, мутации и восстановление». Журнал биологических наук. 37 (3): 503–17. Дои:10.1007 / s12038-012-9218-2. PMID 22750987. S2CID 14837181.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер 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: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Шехтер М (2009). Энциклопедия микробиологии. Академическая пресса. п. 551. ISBN 978-0-12-373944-5.
- ^ Калвер М., Лимбери А., МакКомб Дж., Бэмфорд М. (2009). Экологическая биология. Издательство Кембриджского университета. п. 118. ISBN 978-0-521-67982-4.
- ^ Сойер С.А., Парш Дж., Чжан З., Хартл Д.Л. (апрель 2007 г.). «Преобладание положительного отбора среди почти нейтральных аминокислотных замен у дрозофилы». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 104 (16): 6504–10. Bibcode:2007ПНАС..104.6504С. Дои:10.1073 / pnas.0701572104. ЧВК 1871816. PMID 17409186.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Вариация и ее модуляция». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Подборка». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: У. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Гиллеспи JH (ноябрь 2001 г.). «Имеет ли значение размер популяции вида для его эволюции?». Эволюция; Международный журнал органической эволюции. 55 (11): 2161–9. Дои:10.1111 / j.0014-3820.2001.tb00732.x. PMID 11794777. S2CID 221735887.
- ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, ред. (2000). «Случайные события». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-3520-5.
- ^ Дарвин С (1859). О происхождении видов (1-е изд.). Лондон: Джон Мюррей. п. 1. ISBN 978-0-8014-1319-3. В архиве из оригинала 12 декабря 2006 г.
Ранее связанные идеи были признаны в Дарвин С (1861). О происхождении видов (3-е изд.). Лондон: Джон Мюррей. xiii. ISBN 978-0-8014-1319-3. В архиве из оригинала от 23 февраля 2011 г. - ^ Гаврилец С (октябрь 2003 г.). «Перспектива: модели видообразования: чему мы научились за 40 лет?». Эволюция; Международный журнал органической эволюции. 57 (10): 2197–215. Дои:10.1554/02-727. PMID 14628909. S2CID 198158082.
- ^ 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. Дои:10.1016 / S0168-9525 (02) 02744-0. PMID 12175808.
- ^ «Использование модельных организмов в обучении». Университет Висконсина: Информационные модули Висконсина. Архивировано из оригинал 13 марта 2008 г.. Получено 15 марта 2008.
- ^ «NCBI: гены и болезнь». NIH: Национальный центр биотехнологической информации. Архивировано из оригинал 20 февраля 2007 г.. Получено 15 марта 2008.
- ^ Смит Г.Д., Ebrahim S (февраль 2003 г.). "'Менделирующая рандомизация: может ли генетическая эпидемиология способствовать пониманию экологических детерминант болезней? ". Международный журнал эпидемиологии. 32 (1): 1–22. Дои:10.1093 / ije / dyg070. PMID 12689998.
- ^ «Информационный бюллетень по фармакогенетике». NIH: Национальный институт общих медицинских наук. Архивировано из оригинал 12 мая 2008 г.. Получено 15 марта 2008.
- ^ Франк С.А. (октябрь 2004 г.). «Генетическая предрасположенность к раку - выводы из популяционной генетики». Природа Обзоры Генетика. 5 (10): 764–72. Дои:10,1038 / nrg1450. PMID 15510167. S2CID 6049662.
- ^ Страчан Т., Прочтите AP (1999). Молекулярная генетика человека 2 (второе изд.). John Wiley & Sons Inc. Глава 18: Генетика рака В архиве 26 сентября 2005 г. Wayback Machine
- ^ Lodish et al. (2000), Глава 7: 7.1. Клонирование ДНК с плазмидными векторами В архиве 27 мая 2009 г. Wayback Machine
- ^ Lodish et al. (2000), Глава 7: 7.7. Полимеразная цепная реакция: альтернатива клонированию
- ^ Браун Т.А. (2002). «Раздел 2, Глава 6: 6.1. Методология секвенирования ДНК». Геномы 2 (2-е изд.). Оксфорд: Биос. ISBN 978-1-85996-228-2.
- ^ Браун (2002), Раздел 2, Глава 6: 6.2. Сборка непрерывной последовательности ДНК В архиве 8 февраля 2007 г. Wayback Machine
- ^ Служба РФ (март 2006 г.). «Секвенирование генов. Гонка за геном за 1000 долларов». Наука. 311 (5767): 1544–6. Дои:10.1126 / science.311.5767.1544. PMID 16543431. S2CID 23411598.
- ^ Зал N (май 2007 г.). «Передовые технологии секвенирования и их более широкое влияние на микробиологию». Журнал экспериментальной биологии. 210 (Pt 9): 1518–25. Дои:10.1242 / jeb.001370. PMID 17449817.
- ^ Церковь GM (Январь 2006 г.). «Геномы для всех». Scientific American. 294 (1): 46–54. Bibcode:2006SciAm.294a..46C. Дои:10.1038 / scientificamerican0106-46. PMID 16468433.(требуется подписка)
- ^ Уэйд Н. (19 марта 2015 г.). «Ученые добиваются запрета на метод редактирования генома человека». Нью-Йорк Таймс. В архиве из оригинала 19 марта 2015 г.. Получено 20 марта 2015.
- ^ Pollack A (3 марта 2015 г.). «Новый мощный способ редактирования ДНК». Нью-Йорк Таймс. В архиве из оригинала 26 марта 2015 г.. Получено 20 марта 2015.
- ^ 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:2015Научный ... 348 ... 36B. Дои:10.1126 / science.aab1028. ЧВК 4394183. PMID 25791083.
- ^ Lanphier E, Urnov F, Haecker SE, Werner M, Smolenski J (март 2015). «Не редактируйте зародышевую линию человека». Природа. 519 (7544): 410–1. Bibcode:2015Натура.519..410л. Дои:10.1038 / 519410a. PMID 25810189.
- ^ Колата Г. (23 апреля 2015 г.). «Китайские ученые редактируют гены эмбрионов человека, вызывая опасения». Нью-Йорк Таймс. В архиве из оригинала 24 апреля 2015 г.. Получено 24 апреля 2015.
- ^ Лян П, Сюй И, Чжан Икс, Дин Ц, Хуанг Р., Чжан Зи и др. (Май 2015 г.). "CRISPR / Cas9-опосредованное редактирование генов в трипроядерных зиготах человека". Белки и клетки. 6 (5): 363–372. Дои:10.1007 / s13238-015-0153-5. ЧВК 4417674. PMID 25894090.
дальнейшее чтение
- 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: У. Х. Фриман. 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 по генетике (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.
внешняя ссылка
Библиотечные ресурсы о Генетика |
- Генетика на В наше время на BBC
- Генетика в Керли