Genetischen Kreuze

Genetics

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Summary

Sezieren genetische Prozesse oder Organismen mit neuen Suiten Eigenschaften erstellen, können Wissenschaftler genetische Kreuze oder die gezielte Paarung von zwei Organismen durchführen. Die Rekombination der elterlichen Erbgut in den Nachkommen erlaubt Forschern, die Funktionen, die Interaktionen und die Standorte von Genen abzuleiten.

Dieses Video wird prüfen, wie genetische Kreuze waren einflussreich bei der Entwicklung von Mendels drei Gesetze der Vererbung, bilden die Grundlage für unser Verständnis der Genetik. Eine genetische Kreuzung-Technik, die ursprünglich für einzellige Organismen wie Hefe, bekannt als Vierheit Analyse entwickelt werden dann im Detail, gefolgt von einige Beispiele für die Verwendung dieses klassischen Werkzeug in genetischen Studien heute vorgestellt.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Grundlagen der Genetik. Genetischen Kreuze. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Eine genetische Kreuzung ist die gezielte Paarung von zwei Individuen, die sich ergeben in der Kombination des genetischen Materials bei den Nachkommen. Kreuze in vielen Modellsystemen durchgeführt werden können – einschließlich Pflanzen, Hefe, fliegen und Mäusen – und kann verwendet werden, um genetische Prozesse zu sezieren oder Organismen mit neuen Eigenschaften zu schaffen.

Dieses Video wird decken einige der Grundsätze der genetischen Kreuze, eine Methode für die Durchführung von Kreuze bekannt als Vierheit Analyse untersuchen und mehrere Anwendungen dieser Technik zu diskutieren.

Zuerst lassen Sie uns vorstellen die Grundprinzipien der Vererbung, die genetische Kreuze möglich machen.

Phänotyp eines Organismus oder Zusammensetzung von Eigenschaften, deren Erbgut oder Genotyp beeinflusst. In sexuell reproduzieren Organismen, produziert die elterlichen Generation haploiden Gameten Zellen, die eine Kopie von jedem unterschiedliche Chromosom haben. Diese Sicherung dann während der Paarung um einen diploiden Nachkommen mit zwei homologen Kopien jedes Chromosoms zu erzeugen. Wenn beide Chromosomen das gleiche Allel oder Variante Form eines Gens enthalten, dann ist der Organismus "homozygot" bei dieser genetischen Locus; Ansonsten ist es "heterozygot."

Um den Zyklus neu zu beginnen, erzeugt der diploide Organismus wieder haploide Gameten über Meiose. Während dieses Prozesses durchlaufen die zwei Homologen Chromosomen "Rekombination", wo die Bits der gleichwertige Sequenzen zwischen den beiden ausgetauscht werden. Dabei mischt sich die elterlichen Allele von jedem nachkommen, wodurch ihre genetischen Vielfalt geerbt.

Einer der ersten Menschen, systematische genetische Kreuze durchzuführen war der "Vater der Genetik" Gregor Mendel. Mit der leicht manipulierbar Erbsenpflanze, und untersucht eine Reihe von Eigenschaften mit einheitlichen Muster der Vererbung, konnte Mendel drei grundlegende Gesetze der Vererbung ableiten, die die Grundlage der Genetik bilden würde.

Mendels erste Gesetz ist das Gesetz Einheitlichkeit, die besagt, dass die Heterozygote Nachkommen des ersten oder F1 Generation von zwei homozygoten Individuen haben wird der Phänotyp von nur einem Elternteil. Das Allel zur Gründung dieser Phänotyp wird "dominant" bezeichnet, während die "versteckte" Allel ist "rezessiv." Wir wissen jetzt, Dominanz Beziehungen sind oft weniger eindeutig, mit Fällen wie unvollständige Dominanz, wo heterozygoten einen blended Phänotyp ausdrücken; und Codominance, wo beide Phänotypen angezeigt werden.

Gesetz der Segregation besagt, dass ein Allel jedes Gamete nach dem Zufallsprinzip zugeordnet ist. Durch die Beobachtung, dass die F2-Nachkommen aus der Selbstbefruchtung Heterozygote F1 Individuen phänotypische Verhältnis 3:1 angezeigt, sondern zwei phänotypisch dominanten Personen tatsächlich heterozygot sind, Mendel abgeleitet werden, dass die beiden elterlichen Allele müssen separat vererbt werden. Heute wissen wir, dass Trennung während der Meiose, tritt auf, wenn die zwei Homologen Chromosomen der diploiden Eltern zufällig haploide Tochterzellen, jeweils eines der beiden Allele Erben unterteilt sind.

Mendels dritte Gesetz ist das Gesetz von unabhängigen Sortiment, die besagt, dass einzelne Merkmale unabhängig voneinander vererbt werden. Wir wissen jetzt, dass absoluter Unabhängigkeit existiert nur für Züge gesteuert durch Gene auf separaten Chromosomen in den haploiden Satz, die während der Meiose unabhängig an Tochterzellen verteilt werden. Für zwei Gene auf demselben Chromosom ist der Abstand zwischen ihnen umgekehrt proportional zu der Wahrscheinlichkeit, dass sie auf verschiedenen Homologen Chromosomen rekombiniert werden, und durch Verlängerung, wie wahrscheinlich sie zusammen bei den gleichen Nachkommen geerbt sind. Deshalb bietet analysieren die vier meiotische Produkte eines diploiden Organismus eine Möglichkeit für Wissenschaftler die Position von Genen zuordnen.

Nach der Überprüfung der Prinzipien hinter genetische Kreuze, werfen wir einen Blick auf ein Protokoll für die Vierheit Analyse.

Diese Technik wird in der Regel zu bestimmten einzelligen Algen oder Pilze, wie Hefe, sezieren die vier haploide meiotische Produkte oder Sporen, die in diesen Sorten zusammen als eine "Vierheit" innerhalb einer einzigen Zelle Körper bleiben.

Um Tetrade Analyse in der Hefe durchzuführen, werden die gewünschten Sorten zuerst auf geeigneten Medien angebaut. Hefezellen aus einzelnen Kolonien sind erlaubt, zu Paaren, zum Beispiel durch jede Belastung in einem Kreuzmuster auf einem neuen Teller ausstreichen. Diese Platte ist dann Replik-plattiert auf Selektivmedien, nur die diploide Produkt des Kreuzes zu isolieren.

Ausgewählten diploide Zellen werden auf nährstoffarmen Medien induzieren Sporenbildung und Tetrade Bildung angebaut. Das Asci, die sind die Strukturen, die die Tetraden der Sporen zu halten, sind in Lösungen, die das Enzym Zymolyase enthalten verdaut. Nach Verdauung werden einzelne ASKI manipuliert unter Verwendung eines Mikroskops Tetrade sezieren. Sie sind an bestimmten Orten auf eine Wachstumsfuge angeordnet und unterbrochen, um die einzelnen Sporen zu befreien. Diese können gestellt werden, in einem Gitter-Muster, wo jeder Spore eine einzelne Kolonie erzeugt, die weiter analysiert werden können.

Nun, Sie wissen, wie die Vierheit Analyse durchgeführt wird, betrachten wir einige der vielen Anwendungen oder Modifikationen dieser Technik.

Manuelle Zerlegung der Tetraden ist zeitaufwendig und Forscher haben Hochdurchsatz-Alternativen, wie Barcode-fähigen Sequenzierung der Tetraden entwickelt. Bei dieser Methode verwandelte die diploiden Nachkommen einer Hefe Kreuz mit einer Bibliothek von Plasmiden, jeweils eine kurze, eindeutige Sequenz enthalten, bekannt als "Barcode", der als Bezeichner für jeden Nachkommen fungiert. Auch Ausdruck der Plasmide GFP, so dass Hefen ASKI über Durchflusszytometrie ausgewählt und auf Agarplatten sortiert werden. Das Asci waren massenhaft auf den Tellern lysiert und die Sporen durften in kleinen Kolonien wachsen. Die Kolonien wurden dann nach dem Zufallsprinzip an 96-Well-Platten für die Genotypisierung verteilt. Die einzigartige Abfolge Barcode erlaubt Forschern, die vier Kolonien zu gruppieren, die Sporen von jeder Tetrade entstanden sind.

Auch einsetzbar genetische Kreuze, Hefezellen mit einer großen Anzahl von gen Streichungen zu generieren. Dabei grünes Monster sind haploid mutierten Hefe mit unterschiedlichen gen-Deletionen geprägt von GFP gedeckt und haben. Diese haploiden nachkommen, von die einige Streichungen von beiden Eltern geerbt tragen, werden per Fluoreszenz-aktivierte Durchflusszytometrie, sortiert wo GFP Intensität gezeigt wurde, korrelieren mit der Anzahl der Löschungen in bestimmten Hefestamm vorhanden. Die ausgewählten Zellen kultiviert und neu gekreuzt wurden. Wiederholen diesen Zyklus erzeugt Hefestämme mit zahlreichen Löschungen.

Zu guter Letzt wurden genetische Kreuze für den Einsatz in vielen Modellsysteme, wie die Malaria verursacht intrazelluläre Parasiten Plasmodiumangepasst. Da der Parasit nur innerhalb anderer Zellen reproduzieren kann, müssen alle Kreuzung Schritte bzw. bei Mäusen oder Mücken, die Parasiten natürliche Wirt und Vektor, durchgeführt werden. Hier wurden Mäuse mit zwei einzigartige Plasmodium Sorten Stadium der Blut-Parasiten infiziert. Die Parasiten wurden dann in Mücken übertragen, über Blut zu füttern, und einmal im Inneren, die sie zu Gameten, die zu Form diploiden Zygoten düngen würde gereift. Die Reife Sporozoiten wurden dann vom Moskito geerntet und verwendet, um naive Mäuse, infizieren wo wurden die Parasiten vermehrt für die Isolierung der kreuzen Nachkommen von Interesse.

Sie haben nur Jupiters Video auf genetische Kreuze gesehen. In diesem Video wir eingeführt, die Prinzipien der Vererbung, wie in einigen Organismen genetische kreuzt mit Tetrade Dissektion und ein paar aktuelle Anwendungen analysiert werden kann. Wie immer vielen Dank für das ansehen!

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