07.03.2008.
|
GENETIKA
Jelena Bošković i Vasilije Isajev
Izdanje Megatrend Univerzitet, Beograd
2007
|
U ovom udžbeniku su izloženi osnovni rezultati do kojih je savremena nauka došla u svetu i kod nas. Autori nisu imali pretenziju da izlože kompletnu osnovu i sve procese nasleđivanja, već da u sažetoj formi navedu najopštije elementarne principe. Izbor materije i način izlaganja nosi subjektivan pečat, što je sasvim razumljivo kada se ima u vidu da je savremena genetika kao jedna od najpropulzivnijih oblasti.
Prvo izdanje ovog udžbenika je, prema svom sadržaju i rasporedu materije, u osamnaest poglavlja prilagođeno nastavnim programima predmeta GENETIKA, koji se predaje na osnovnim, masters i doktorskim studijama na većem broju Fakulteta u Srbiji - Biološkim, Poljoprivrednim, Medicinskim, Veterinarskim i Šumarskom. Smatramo da će knjiga biti od pomoći i nastavnicima srednjih škola u ostvarivanju njihovih nastavnih pograma, koji jednim delom sadrže i materiju iz osnovnih oblasti genetike.
S obzirom na to, da genetska istraživanja kod nas u nizu područja imaju dinamičan tok razvoja, kao i to da su primene rezultata dobijenih u istraživanjima genetičara velike, smatramo da opšta genetika ne treba da bude samo teoretska, zbog čega su u tekstu predstavljeni i rezultati primenjenih genetskih principa i zakonitosti u biljnoj i životinjskoj proizvodnji, medicini, biotehnologiji.
U pojedinim poglavljima knjige date su osnove za primenu statističkih metoda u genetičkim istraživanjima, kao i veći broj primera, s ciljem boljeg razumevanja materije i većem osamostaljenju u radu onih koji ulažu napore da ovladaju ovim znanjima.
IZVODI IZ RECENZIJE
…….U knjizi su detaljno, razumljivo i na visokom profesionalnom nivou objašnjeni procesi nasleđivanja osobina živih organizama, od mikroorganizama do čoveka kao najvišeg stepena razvoja u evoluciji, što može da otkloni niz dilema u svakodnevnom životu populacije, bez obzira na to o kojem tipu organizma se radi. Poseban aspekt razumevanja nasledne osnove osobina i mehanizma njihovog ispoljavanja obavezuje sve uključene u proces obrazovanja na poštovanje etičkih principa kako u pripremi nastavnih programa, tako i tokom realizacije tih programa. Bioetika je oblast koja kao osnovu ima biološke principe, posebno u oblasti genetike.
Saznanja koja su prikazana u knjizi, i njihova interpretacija, stvaraju preduslove da studenti principe etike poštuju u celini, na način kako to autori udžbenika čine. Na osnovu navedenog, mislim da udžbenik GENETIKA autora prof. Jelene Bošković, uključene aktivno u nastavu na Megatrend univerzitetu, i prof. Vasilija Isajeva, redovnog profesora Univerziteta u Beogradu, zadovoljava sve kriterijume kvaliteta neophodnog u izvođenju nastave, uz posebnu napomenu da autori poseduju široko obrazovanje ne samo u osnovnim istraživanjima nego i u izvođenju eksperimenata, što je presudan uslov prilikom preciznog određivanja veoma visokog ciljnog nivoa znanja kako onih koji tek uče, tako i onog dela populacije koja koristi stečena i stalno uči kako da koristi nova znanja u profesionalnom radu.
Dr Kosana Konstantinov,
naučni savetnik
…………….Udžbenik GENETIKA, autora prof. dr Jelene Z. Bošković i prof. dr Vasilija V. Isajeva, čiji je izdavač Megatrend univerzitet, Beograd, organizovan je u 16 gradivnih poglavlja i tri posebne jedinice - iscrpan popis korištene literature (ukupno 344 jedinice), dvojezični, englesko–srpski rečnik (na ukupno 125 strana) i indeks pojmova. Rukopis u potpunosti zadovoljava, a često i prevazilazi obim nastavnog programa genetike na osnovnim, master i doktorskim studijama na većem broju fakulteta u Srbiji - biološkim, poljoprivrednim, medicinskim, veterinarskom i šumarskom. Autori su u pisanju ovog udžbenika ostvarili savršenu organizaciju gradiva i način izlaganja stručnog teksta. Korišćena terminologija je jasna i razumljiva, a činjenice, definicije i pojmovi su bazirani na principima naučnosti i objektivnosti. Materija koja se obrađuje u knjizi interpretirana je na najsavremeniji način, uz često korištenje primarnih izvora, o čemu svedoči i impresivan broj referenci naveden u popisu korištene literature. Ovakav pristup potvrda je najvišeg ekspertskog nivoa autora. Otuda se, prema poznavanju i korištenju naučnih publikacija, te uvrštavanju najnovijih saznanja u sva poglavlja ovaj udžbenik nesumnjivo svrstava u sam vrh svetske udžbeničke literature.
Prof. dr Aleksandar Ivanc
SADRŽAJ
UVOD 17
1.1 Pregled razvoja genetike 17
1.2 Genetika i biologija 23
1.3 Naučne discipline genetike 25
1.4 Genotip i fenotip 27
1.5 Genetika i organizam 27
1.6 Genetika i čovek 28
1.7 Eksperimentalna genetika 31
1.8 Ljudski odnos prema svetu i genetika 32
1.9 Rezime 32
2. CITOGENETIKA 35
2.1 Struktura i funkcija ćelija 35
2.2 Jedro – nosioc genetičkih informacija 37
2.3 Jedarce - nukleolus 39
2.4 Hromozomi 40
2.4.1 Vidljivi hromozomski znaci 43
2.4.2 Hemijski sastav hromozoma eukariota 46
2.4.3 Organizacija genetičkog materijala kod prokariota 51
2.4.4 Trodimenzionalna struktura nuklearnih hromozoma 52
2.5 Deobe ćelije i oplodnja 54
2.5.1 Mitoza – kariokineza (ekvaciona deoba) 54
2.5.2 Mejoza 56
2.6 Crossing – over 60
2.6.1 Mape vezivanja 61
2.6.2 Mapiranje primenom trihibridnog test ukrštanja 63
2.6.3 Interferencija 65
2.6.4 Primeri mapa povezanosti 66
2.6.5 Test . 2 66
2.6.6 Mitotički krosing – over 68
2.6.7 Mehanizam krosing – overa 68
3. REKOMBINACIJA GENA 71
3.1 Rekombinacija unutar gena 71
3.2 Rekombinacija između gena 72
3.3 Nezavisno kombinovanje gena 73
3.4 Samooplodnja dihribrida 75
4. CITOPLAZMA 77
4.1 Endoplazmatični retikulum 77
4.2 Goldžijev kompleks 78
4.3 Ribozomi 79
4.4 Mikrotubule 80
4.5 Mitohondrije 81
4.6 Lipozomi 81
4.7 Plastidi 81
4.8 Mehanizam za programirano izumiranje ćelije (Apoptozis) 82
4.8.1 Kaspaze 82
4.8.2 Kontrolisanje proliferacije ćelije i mehanizam odumiranja 83
4.8.3 Unutarćelijski signali 83
5. RAZVIĆE ORGANIZMA I GENETIČKI MATERIJAL – ONTOGENETIKA 85
5.1 Genetička kontrola morfo – fiziološke diferencijacije 85
5.2 Genetička kontrola procesa metabolizma 87
5.3 Priroda veze između gena i biohemijskih reakcija 90
5.4 Ontogenetska adaptacija 90
5.5 Ćelija i diferencijacija 91
5.5.1 Genetička kontrola diferencijacije ćelija 91
5.6 Tkivo i diferencijacija 94
5.6.2. Hibridizacija somatskih ćelija 95
5.7 Genetski materijal u diferencijaciji 95
5.8 Regulacija genetičke aktivnosti u toku razvića višećelijskih organizama 96
6. TRANSMISIONA GENETIKA 99
6.1 Odnosi feno – i genotipova u hibridnom potomstvu 99
6.2 Korišćenje ukrštanja – hibridizacije - kao metoda genetičke analize 99
6.3 Monohibridno nasleđivanje pri potpunom dominiranju 100
6.4 Analizirajuće i povratno ukrštanje 102
6.5 Monohibridno nasleđivanje pri nepotpunom dominiranju 103
6.6 Segregacija spora i tetradna analiza 105
6.7 Uzroci odstupanja odnosa fenotipova kod hibridnih ukrštanja 107
6.8 Dihibridno nasleđivanje pri potpunom dominiranju 107
6.9 Test ukrštanje dihibrida 110
6.10 Izračunavanje fenotipskih i genotipskih odnosa za nezavisno razdvajanje gena 111
6.11 Citološke osnove segregacije 112
6.12 Polihibridno nasleđivanje pri potpunom dominiranju osobina 113
6.13 Značaj Mendelovih otkrića za biologiju 114
6.14. Interakcija naslednih osnova 116
6.14.1 Komplementarno dejstvo gena 117
6.14.2 Plejotropija 119
6.14.3 Epistaza 120
6.14.4 Modifi kaciono delovanje gena 120
6.14.5 Nasleđivanje kvantitativnih osobina 121
6.14.6 Genski balans 124
7. NASLEĐIVANJE POLA 125
7.1 Obrazovanje polnih ćelija kod biljaka 127
7.1.1 Mikrosporogeneza i obrazovanje muškog gametofita 127
7.1.2 Makrosporogeneza i obrazovanje ženskog gametofita 128
7.2 Oplođenje kod biljaka 129
7.2.1 Mehanizam oplođenja golosemenica (Gymnospermae) 130
7.2.2 Mehanizam oplođenja skrivenosemenica (Angiospermae) 131
7.3 Spermato – i oogeneza kod životinja 134
7.4 Raznovrsnost i zastupljenost polova kod cvetnica 134
7.5 Mehanizmi genetičke determinacije pola 137
7.6 Hromozomsko objašnjenje mehanizma determinacije pola 138
7.7 Determinacija pola i partenogeneza kod opnokrilaca 142
7.8 Genski balans i određivanje pola po K. Bridžesu 142
7.9 Fiziološka determinacija pola po R. Goldšmitu 144
7.10 Diferencijacija i promena pola 145
7.11 Značaj polnog procesa 146
7.12 Genetičke karakteristike polnosti kod ljudi 147
7.13 Specifi čni primeri determinacije pola 149
7.14 Nasleđivanje vezano za polne hromozome 150
7.15 Nasleđivanje pod uticajem pola i ograničeno polom 151
8. VANHROMOZOMSKO ILI EKSTRANUKLEARNO NASLEĐIVANJE 153
8.1 Uloga citoplazme u vanhromozomskom nasleđivanju osobina 154
8.2 Uloga plastida u vanhomozomskom nasleđivanju 155
8.3 Uloga drugih organela u vanhromoZomskom nasleđivanju 158
8.4 Izazivanje vanhromozomskih promena 160
8.5 Značaj ekstranuklearnog nasleđivanja 161
9. OSNOVE BIOHEMIJSKE GENETIKE 163
9.1 Građa i funkcija nukleinskih kiselina 163
9.1.1 Hershey – Chase eksperiment 164
9.2 Replikacija (udvajanje, reprodukcija) DNK 166
9.3 Infrastruktura DNK 167
9.3.1 Ukupna količina DNK 168
9.3.2 Nukleinske kiseline mitohondrija 168
9.3.3 Nukleinske kiseline plastida 168
9.4 Transkripcija RNK po obrascu DNK 169
9.4.1 Genetički kod 169
9.4.2 Transkripcija - sinteza RNK 171
9.5 Tipovi RNK 175
9.5.1 Informaciona (messenger) RNK 175
9.5.2 Transportna (transfer) RNK 176
9.5.3 Ribozomalna RNK – rRNK 178
9.6 Sinteza proteina 180
9.7 Struktura proteina 182
9.8 Translacija 183
9.8.1 tRNK sa komplementarnom sekvencom prevodi kodon u aminokiselinu. 183
9.8.2 Ribozomi – fabrike proteina 185
9.9 Funkcija proteina i greške u ćeliji 187
9.9.1 Funkcija enzima 187
9.9.2 Greška u funkcionisanju alela 189
9.9.3 Kolinearnost gena i proteinske strukture 192
9.10 Uzrok genetskih oboljenja kod ljudi 193
9.11 Defektni proteini i dominantnost i recesivnost 194
9.12 Funkcionalna podela rada u setu gena 195
9.13 Rezime 197
10. MUTACIJE 199
10.1 mutacije broja hromozoma 201
10.1.1 Aneuploidija (heteroploidija) 201
10.1.2 Haploidija 206
10.2 Mutacije strukture hromozoma 207
10.2.1 Delecije i duplikacije 207
10.2.2 Translokacije 210
10.2.3 Inverzije 213
10.3 Molekularna osnova mutacije 215
10.3.1 Promene na nivou DNK 216
10.4 Mehanizmi indukovanja mutacije 218
10.5 Mehanizmi spontanih mutacije 223
10.6 Analiza mutacija 228
10.6.1 Somatske i germinalne mutacije 228
10.6.2 Mutacije unapred i unazad 230
10.6.2 Mutant fenotipovi 230
10.7 „P” elementi 231
10.8 Retrovirusi 232
10.9 Kontrolni elementi - transpozoni kod kukuruza 232
10.10 Eksperimenti Barbare MCClintock – Ds element 233
10.11 Lokus Wx 235
10.12 Opšte karakteristike kontrolnih elemenata (transpozona) 235
10.13 Pregled mobilnih elemenata kod eukariota 236
10.14 Rezime 237
11. MEHANIZMI IMUNOLOŠKE REAKCIJE 239
11.1 Genetička kontrola sinteze imunoglobulina 239
11.2 Teorije o obrazovanju antitela 241
11.3 Imunogenetika krvnih grupa kod čoveka 242
11.3.1 ABO sistem 243
11.3.2 Rh, MN i Ss sistemi 243
11.3.3 Krvne grupe i bolesti 245
11.4 Genetičke osnove transplantacije 247
11.5 Genetička osnova pojave kancera 248
11.5.1 Molekularna priroda kancera 249
11.6 Pojava kancera kod biljka 254
12. TEHNOLOGIJA REKOMBINANTNE DNK 257
12.1 Dobijanje rekombinantne dnk 257
12.1.1. Izolovanje DNK 259
12.1.2 Isecanje DNK 259
12.1.3 Spajanje DNK vektora i fragmenta koji se klonira 262
12.2 Amplifi kacija rekombinantne DNK 262
12.3 Kloniranje specifi čnog gena 262
12.3.1 Izbor vektora 264
12.3.2 Formiranje DNK biblioteke 267
12.3.3 Identifi kacija gena korišćenjem specifičnih proba 269
12.3.4 Identifi kacija specifi čnih klonova funkcionalnom dopunom 272
12.4 Poziciono kloniranje 274
12.5 Kloniranje gena obeležavanjem 275
12.6 Korišćenje klonirane DNK kao probe u eksperimentima identifi kacije
specifi čnog segmenta nukleinske kiseline 276
12.7 Određivanje DNK sekvence 279
12.8 Otkrivanje i amplifi kacija sekvenci pomoću PCR – a 280
12.9 Lociranje gena na restrikcionim mapama 281
12.10 Genetska ispitivanja alkaptonurije 285
12.11 Rezime 285
13. PRIMENA TEHNOLOGIJE REKOMBINANTNE DNK 287
13.1 Mutageneza in vitro 287
13.2 RFLP mapiranje 289
13.3 Rreverzibilna genetika 291
13.4 Ekspresija eukariotskih gena u bakterijama 292
13.5 Tehnologija rekombinantne DNK kod eukariota 293
13.5.1 Transgeni eukariotski organizmi 294
13.6 Primena genetičkog inženjeringa u pekarskom kvascu 295
13.7 Genetički inženjering biljaka 298
13.8 Transgene biljke useva 301
13.9 Genetički inženjering kod životinja 302
13.9.1 Oštećenje funkcije i zamena gena kod miševa. 304
13.10 Genska terapija 305
13.10.1 Genska terapija kod čoveka 306
13.11 Pprimena rekombinantne DNK za direktno otkrivanje alela nosioca obolJenja 308
13.11.1 Izmena restrikcionog mesta mutacijom 309
13.11.2 Utvrđivanje postojanja izmenjenih sekvenci 310
13.12 Rezime 310
14. KVANTITATIVNA GENETIKA 311
14.1 Kvantitativna svojstva 316
14.2 Neki osnovni statistički pojmovi 318
14.3 Distribucije 319
14.3.1 Statistička merenja 320
14.3.2 Genotipovi i fenotipska distribucija 321
14.3.2. Norma reakcije i fenotipske distribucije 324
14.3.3 Određivanje norme reakcije 325
14.4 Genetičke i fenotipske korelacije 326
14.5 Analiza varijanse i kovarijanse slučajnog blok sistema 327
14.6 Heritabilnost i koefi cijenti genetičke i fenotipske varijacije 335
14.6.1 Procena komponenata genetičke varijanse 336
14.7 Korišćenje h2 u selekciji 337
14.8 Genetičke i fenotipske korelacije iz faktorijalnih ogleda 338
14.9 Regresija (heritabilnost) roditelj – potomstvo 340
14.10 Linearna višestruka regresija i path coeffi cient 341
14.10.1 Path coeffi cient – opšti model 342
14.10.2 Path coeffi cient – sa dve nezavisno promenljive 343
14.11 Analiza efekta gena na osnovu proseka familija 346
14.12 Segregacija marker gena 349
14.12.1 Analiza ukopčanosti (linkage) 349
14.13 Inbriding – koefi cijent inbridinga i sistemi Inbridinga 350
14.13.1 Inbriding u populaciji 352
14.14. Rezime 353
15. POPULACIONA I EVOLUCIONA GENETIKA 355
15.1 Doprinos Darvinovog učenja razvoju populacione i evolucione genetike 355
15.2 Frekvencija gena i genotipova 356
15.3 Varijabilnost i njena prilagodljivost 358
15.3.1 Proučavanje varijabilnosti 358
15.3.2 Proračunavanje frekvencije alela 359
15.4 Polimorfi zam DNK sekvence 361
15.5 Varijabilnost unutar i između populacija 362
15.5.1 Kvantitativna varijabilnost 363
15.5.2 Efekat seksualne reprodukcije na varijabilnost 364
15.6 Hardy – Weinberg ravnoteža 364
15.7 Dominacija i frekvencija gena 369
15.8 Vezani lokusi 369
15.8.1 Polno vezana svojstva 369
15.8.2 Multipli aleli 370
15.9 Izvori varijabilnosti 370
15.9.1 Varijabilnost nastala mutacijama 371
15.9.2 Efekat mutacije na frekvenciju alela 371
15.9.3 Varijabilnost nastala rekombinacijama 372
15.9.4 Varijabilnost nastala migracijom gena 373
15.9.5 Efekti migracije na frekvenciju alela 374
15.9.6 Poreklo novih funkcija 374
15.10 Promene frekvencije gena u populaciji 374
15.10.1 Mutacije 375
15.10.2 Selekcija 377
15.10.3 Ekvilibrijum između mutacije i selekcije 383
15.10.4 Migracija 384
15.11 Genetsko opterećenje i genetička smrt 391
15.12 Rezime 391
16. LITERATURA 393
17. DICTIONARY - REČNIK 409
18. REGISTAR PRILOGA 521
19. INDEKS POJMOVA 529
|