Определение фенотип: Определение фенотипа гаптоглобина

Определение фенотипа гаптоглобина

Определение фенотипа гаптоглобина

Проблема сердечно-сосудистых и почечных осложнений, вызванных сахарным диабетом (СД) растет с каждым годом: лечение этих осложнений чрезвычайно дорого и требуется пожизненно. Цель данного диагностического теста — предоставить один раз в жизни информацию, имеет ли конкретный пациент с СД высокий риск этих диабетических осложнений и может ли быть полезно использование витамина Е в качестве профилактики осложнений.

 Гаптоглобин (Hp), острофазовый белок плазмы, основная физиологическая роль которого заключается в выведении из циркуляции свободного гемоглобина (Hb), мощного окислителя. Свободный Hb, высвобождаемый при гемолизе эритроцитов, способствует накоплению гидроксильных свободных радикалов, которые могут вызвать окислительное повреждение тканей. Hp действует как антиоксидант, сначала формируя комплексы с Hb, а затем удаляя комплексы из циркуляции путем поглощения с помощью рецептора макрофагов CD163. Hp у человека — полиморфный белок и встречается в виде одного из трех фенотипов: Hp 1-1, Hp 2-1 или Hp 2-2. Распространенность фенотипов Hp составляет 16% для Hp 1-1, 48% для Hp 2-1 и 36% для Hp 2-2. Весомые доказательства подтверждают патогенетическую роль фенотипа Hp 2-2.

Во-первых, удаление комплекса Hb/Hp представляет собой гаптоглобиновый фенотип-зависимый процесс, где комплексы Hp 1-1/Hb удаляются более эффективно, чем комплексы Hp 2- 2/Hb. Во-вторых, комплекс Hp 2-2/Hb является более слабым антиоксидантом по сравнению с комплексом Hp 1-1/Hb. В-третьих, Hp 1-1 более эффективен в предотвращении высвобождения гема из комплексов Hp/Hb, чем Hp 2-2, что может объяснить различия в антиоксидантной способности между различными типами Hp. Наконец, недавние исследования показывают нарушение обмена обратного транспорта холестерина (из макрофагов в печень) у диабетиков с генотипом Hp 2-2, предположительно из-за связывания комплексов Hp 2-2/Hb с липопротеинами высокой плотности

Установлено, что фенотип Hp 2-2 является независимым фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний у лиц с диабетом 1-го и 2-го типа. Предполагают, что у пациентов с диабетом гликозилирование гемоглобина и снижение числа макрофагов, экспрессирующих рецептор CD163, могут способствовать росту окислительного стресса и повреждения тканей. Было показано, что окисление липопротеинов низкой плотности гликозилированным гемоглобином не полностью блокируется связыванием с Hp, а нарушенное удаление комплексов приводит к их локализации в частицах липопротеинов высокой плотности. Это усиление окисления липопротеинов комплексами Hp 2-2/Hb, вероятно, способствует развитию сосудистых осложнений у диабетиков.

Недавние исследования показали, что у людей с СД и фенотипом Hp 2-2 использование витамина Е снижало частоту инфаркта миокарда и смерти от сердечно-сосудистых заболеваний на 43% и 55%, соответственно. В исследовании ICARE (1500 пациентов с СД с генотипом Hp 2-2) через год после начала исследования смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, инсульта и инфаркта миокарда снизилась более чем на 50% у лиц, получавших витамин Е, по сравнению с плацебо. Таким образом, фармакогенетический алгоритм, в соответствии с которым все пациенты с СД будут тестироваться на генотип Hp, позволит назначать терапию витамином E только лицам с фенотипом Hp 2-2.

 

Характеристики метода:

n=8046

Hp 2-2 (%)

Hp 2-1 (%)

Hp 1-1 (%)

чувствительность

99,0

97,4

92,8

специфичность

98,1

97,7

99,8

ППЦ*

97,5

97,2

98,8

ОПЦ**

99,3

97,9

99,0

 

*ППЦ — положительная прогностическая ценность теста

**ОПЦ — отрицательная прогностическая ценность теста

 

Преимущества метода:

Простота – иммуноферментный метод, нет необходимости в электрофорезе

Быстрый – 1.5 часа для 92 образцов

Точный – высокие чувствительность, специфичность, ППЦ и ОПЦ

Четкая интерпретация

Малый объем образца – достаточно 15 мкл сыворотки или плазмы

Возможность автоматизации

Выгоднее по времени, чувствительности, трудоемкости и стоимости по сравнению с аналогами (электрофорез и ПЦР)

 

Информация для заказа:

кат.№

Производитель

Наименование,

A-710-01M

Savyon

Набор для определения различных фенотипов гаптоглобина в сыворотке крови (Hp 1-1, Hp 2-1, Hp 2-2), 96

 

понятие, примеры, признаки и связь с генотипом

Время чтения 3 мин.Просмотры 1.5k.Обновлено

Определение: фенотип – выраженные физические черты организма, определенные генотипом, доминирующими генами, случайной генетической вариацией и воздействием окружающей среды.

Примеры: такие черты, как цвет, высота, размер, форма и поведение.

Взаимосвязь фенотипа и генотипа

Генотип организма определяет его фенотип. Все живые организмы имеют ДНК, которая дает инструкции для производства молекул, клеток, тканей и органов. ДНК содержит генетический код, который также отвечает за направление всех клеточных функций, включая митоз, репликацию ДНК, синтез белка и перенос молекул.

Фенотип организма (физические черты и поведение) определяются их унаследованными генами. Гены представляют собой определенные участки ДНК, которые кодируют структуру белков и определяют различные признаки. Каждый ген расположен на хромосоме и может существовать в более чем одной форме. Эти различные формы называются аллелями, которые располагаются в определенных местах на определенных хромосомах. Аллели передаются от родителей к потомству через половое размножение.

Диплоидные организмы наследуют два аллеля для каждого гена; один аллель от каждого родителя. Взаимодействие между аллелями определяют фенотип организма. Если организм наследует два одинаковых аллеля для определенного признака, он гомозиготный по этому признаку. Гомозиготные особи выражают один фенотип для данного признака. Если организм наследует два разных аллеля для определенного признака, он является гетерозиготным по этому признаку. Гетерозиготные особи могут выражать более одного фенотипа для данного признака.

Полное, неполное и кодоминирование

Черты могут быть доминирующими или рецессивными. В схемах наследования полного доминирования фенотип доминирующей черты полностью маскирует фенотип рецессивного признака. Имеются также случаи, когда отношения между разными аллелями не проявляют полного доминирования. При неполном доминировании доминирующая аллель полностью не маскирует другую аллель. Это приводит к фенотипу, который представляет собой смесь фенотипов, наблюдаемых в обеих аллелях. При кодоминировании оба аллеля полностью выражены. Это приводит к фенотипу, в котором оба признака наблюдаются независимо друг от друга.

Вид доминированияЧертаАллелиГенотипФенотип
Полное доминированиеЦвет R-красный, r-белый Rr красный цвет
Неполное доминированиеЦвет R-красный, r-белый Rr розовый цвет
КодоминированиеЦвет R-красный, r-белый Rr красно-белый цвет

Фенотип и генетическое разнообразие

Генетическое разнообразие может влиять на фенотипы. Оно описывает изменения генов организмов в популяции. Эти изменения могут быть результатом мутаций ДНК. Мутации являются изменениями последовательностей генов в ДНК.

Любое изменение последовательности генов может изменить фенотип, выраженный в унаследованных аллелях. Поток генов также способствует генетическому разнообразию. Когда новые организмы попадают в популяцию, вводятся новые гены. Введение новых аллелей в генофонд делает возможными новые комбинации генов и различные фенотипы.

Во время мейоза образуются различные комбинации генов. В мейозе гомологичные хромосомы случайным образом разделяются на разные клетки. Передача гена может происходить между гомологичными хромосомами через процесс пересечения. Эта рекомбинация генов может создавать новые фенотипы в популяции.

Гугломаг

Спрашивай! Не стесняйся!

Задать вопрос

Мне нравитсяНе нравится

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

Определение фенотипа резус-фактора и антигена К системы Келл

Исследование включает в себя определение наличия на исследуемых эритроцитах наиболее клинически значимых антигенов системы Rh (C, E, c, e) и Kell (K).

Наличие или отсутствие определенных белков на мембране эритроцитов (фенотип антигенов) преимущественно определяется наследованием от родителей и не меняется в течение жизни. Люди, у которых отсутствует какой-либо конкретный антиген, могут развивать иммунный ответ с образованием антител при попадании в организм эритроцитов, несущих этот антиген. Такая ситуация возможна при переливаниях донорской крови или при прохождении эритроцитов плода в кровь матери во время беременности. Клиническими следствиями появления таких «аллоантител» являются 

гемолитические реакции при переливании крови, которая содержит эритроциты, несущие соответствующий антиген, и гемолитическая болезнь новорождённых вследствие прохождения через плаценту материнских IgG-антител, направленных против эритроцитарных антигенов плода. В результате воздействия аллоантител, направленных против эритроцитарных антигенов, эритроциты разрушаются (происходит гемолиз эритроцитов). Риск появления аллоиммунных антител повышен при сенсибилизации предыдущими переливаниями крови, выкидышами с трансплацентарным кровотечением, предыдущими беременностями с иммунологическим конфликтом при отсутствии соответствующей терапии.

Когда назначается исследование?

  • Обследования перед планирующимися гемотрансфузиями в целях снижения частоты трансфузионных реакций.
  • Дополнительные обследования во время беременности в целях оценки статуса по системе Rh и Kell.
  • Диагностика, оценка риска возникновения гемолитической болезни новорождённых и решение о своевременном адекватном лечении данной патологии.
  • Обследование всех доноров крови в соответствии с приказом МЗ РФ № 183н от 02.04.2013 г. «Об утверждении правил клинического использования донорской крови и (или) ее компонентов».

 

Стоимость исследования

Антигены системы Rh (C, E, c, e), Kell – фенотипирование

Исследование включает в себя определение наличия на исследуемых эритроцитах наиболее клинически значимых антигенов системы Rh (C, E, c, e) и Kell (K).

Синонимы русские

Анализ крови на фенотип, риск гемотрансфузионных осложнений, анализ крови на эритроцитарные антигены.

Синонимы английские

Antigens of Rh (C ,E, c, e) system, Kell – phenotyping.

Метод исследования

Реакция агглютинации.

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

  • Исключить из рациона жирную пищу в течение 24 часов до исследования.
  • Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

На поверхности красных кровяных телец-эритроцитов находится более 250 антигенов, которые разделяются на 29 генетических систем. Каждая система кодируется собственным геном (или группой генов). Значение этих антигенов состоит в том, что они способны образовывать комплексы с антителами, с исходом в образование реакции агглютинации эритроцитов. Такие комплексы могут возникнуть при иммунном ответе во время переливании крови у реципиента с отсутствием какого-либо антигена, если у донора данный антиген присутствует. Наибольшее клиническое значение групп крови, основанных на наличии различных антигенов, находится в области трансфузиологии и акушерстве (так как могут возникать реакции антиген-антитело при разном антигенном статусе крови матери и плода).

Резус-фактор (Rh) – одна из систем групп крови, считается наиболее важной после самой известной системы — ABO. Основным антигеном системы Rh считается антиген — (именно по его наличию или отсутствию выставляется «положительный или отрицательный резус-фактор»), однако выделяют также антигены С и с и E и e. Два гена: RHD и RHCE кодируют Rh-белки, первый кодирует D-антиген, а второй кодирует CE антигены в различных комбинациях (ce, cE, Ce, CE).

C-антиген имеет приблизительную частоту встречаемости 68% в белой популяции, с-антиген – 80%. Частота С -антигена выше в Восточной Азии, и намного ниже у населения Африки. Оба антигена (С и с) имеют значительно меньшую иммуногенность, чем D-антиген.

Е и е антигены кодируются аллелями гена RHCE и являются кодоминантными. Во всех популяциях е встречается чаще, чем Е (примерно 30% белого населения имеют Е и 98% имеют е-антигены). Е имеет более сильные иммуногенные свойства, чем е. В редких случаях может быть наследование инактивированных или частично неактивных генов RHCE, которые не кодируют Е- и е-антигены и/или не кодируют С- и с-антигены.

Система Kell также является одной из наиболее важных групп крови в транфузиологии и в акушерской практике. Антитела Kell считаются значительно иммуногенными. Система группы крови Kell содержит 35 антигенов, из которых K/k (KEL1/KEL2), Kpa/Kpb (KEL3/KEL4), Jsa/Jsb (KEL5/KEL6) являются наиболее важными.

Исследование системы Rh (С, Е, с, е) и Kell успешно проводится методами реакции с моноклональными антителами и гель-фильтрацией. В первом методе используются специальные моноклональные смеси, предназначенные только для прямого тестирования и не используются в антиглобулиновом тесте. Rh-типирование также выполняется с использованием гель-фильтрации. Антисыворотка распределяется равномерно по всем частицам гелем. Антиген-положительные эритроциты реагируют с антисывороткой, при этом агглютинины связываются и не могут высвободиться из геля при центрифугировании.

Когда назначается исследование?

  • Обследования перед планирующимися гемотрансфузиями в целях снижения частоты трансфузионных реакций.
  • Дополнительные обследования во время беременности в целях оценки статуса по системе Rh и Kell.
  • Диагностика, оценка риска возникновения гемолитической болезни новорождённых и решение о своевременном адекватном лечении данной патологии.
  • Обследование всех доноров крови в соответствии с приказом МЗ РФ № 183н от 02.04.2013 г. «Об утверждении правил клинического использования донорской крови и (или) ее компонентов».

Что означают результаты?

Референсные значения: «отрицательно» для всех компонентов исследования.

Система Rh имеет пять разновидностей антигенов: C, D, E, c, e. Наиболее иммуногенным является антиген D. Иммуногенность других антигенов системы «резус» существенно ниже и убывает в следующем ряду: с > Е > С > е. Фактор Kell (K) стоит на втором месте после фактора D в шкале трансфузионно опасных антигенов эритроцитов.

Наличие или отсутствие определенных белков на мембране эритроцитов (фенотип антигенов) преимущественно определяется наследованием от родителей и не меняется в течение жизни. Люди, у которых отсутствует какой-либо конкретный антиген, могут развивать иммунный ответ с образованием антител при попадании в организм эритроцитов, несущих этот антиген. Такая ситуация возможна при переливаниях донорской крови или при прохождении эритроцитов плода в кровь матери во время беременности. Клиническими следствиями появления таких «аллоантител» являются гемолитические реакции при переливании крови, которая содержит эритроциты, несущие соответствующий антиген, и гемолитическая болезнь новорождённых вследствие прохождения через плаценту материнских IgG-антител, направленных против эритроцитарных антигенов плода. В результате воздействия аллоантител, направленных против эритроцитарных антигенов, эритроциты разрушаются (происходит гемолиз эритроцитов). Риск появления аллоиммунных антител повышен при сенсибилизации предыдущими переливаниями крови, выкидышами с трансплацентарным кровотечением, предыдущими беременностями с иммунологическим конфликтом при отсутствии соответствующей терапии.

Фенотип антигенов эритроцитов и индекс сенсибилизации у доноров компонентов крови и пациентов г. Астаны

Ж.К. Буркитбаев, Р.Б. Меирбекова, Е.Н. Курганская, Л.Л. Карп, Р.З. Магзумова

Научно-производственный центр трансфузиологии, г. Астана, Казахстан

 

Трансфузиология №2, 2013

 

Резюме

В результате проведенного исследования установлено большое разнообразие фенотипов в системе Резус, а также достаточно высокая степень сенсибилизации у реципиентов и высокий индекс сенсибилизации населения города Астаны.

Ключевые слова: антигенный состав эритроцитов.

Введение

Исследование распространенности у доноров основных клинически значимых антигенов эритроцитов, определение индекса аллоиммунизации является непременным условием адекватной профилактики посттрансфузионных реакций и осложнений гемолитического типа. Определение группы крови, резус-принадлежности и типирование антигенов эритроцитов имеет большое значение при проведении гемотрансфузий для подбора совместимых пар донор-реципиент и профилактики наиболее опасных для жизни реципиентов посттрансфузионных осложнений гемолитического типа [1–16]. Методика агглютинации в геле была разработана с целью стандартизации реакций гемагглютинации и получения достоверных результатов. Тестирование на индивидуальную совместимость крови донора и реципиента по антигенам эритроцитов не заменяет обязательное иммуногематологическое исследование, а лишь дополняет его. Использование гелевой системы позволяет также снизить риск заражения персонала даже при работе с потенциально инфицированными образцами [2]. Благодаря высокой чувствительности, стандартности и хорошей воспроизводимости результатов, методы агглютинации в геле получили широкое распространение [3].

Цель и задачи исследования

Целью работы явилось изучение частоты встречаемости антигенов эритроцитов и определение уровня сенсибилизации населения г. Астаны.

Материал и методы исследования

Материалом исследования служили 119882 образцов крови доноров и 6313 реципиентов за период 2010–2012 гг. Возраст доноров колебался от 18 до 60 лет. Средний возраст доноров составил 43,4±5,1 года. Возраст больных колебался от 0 до 77 лет. Средний возраст больных составил 37,9±9,5 года. Среди доноров было 64736 мужчин (54,0%) и 55146 – женщин (46,0%). Среди реципиентов мужчины составили 66,9%, женщины – 33,1%. Контингент обследованных пациентов: реципиенты, в анамнезе которых многократные трансфузии; беременные, входившие в группу риска по аллоиммунизации; дети с гемолитической болезнью новорожденных. Все образцы крови доноров исследовались на групповую принадлежность по системе АВО перекрестным методом с использованием моноклональных антител, стандартных эритроцитов, а также методом микроколоночной агглютинации с использованием кассет ORTHO BioVue. Образцы крови реципиентов исследовались на групповую принадлежность по системе АВО с применением гелевой методики Scangel. А нтиген D с истемы Р езус выявляли с помощью Цоликлона АнтиD Супер (ООО «Гематолог», Москва) и с применением метода микроколоночной агглютинации с использованием кассет ORTHO BioVue, дополнительно все RH(D)-отрицательные доноры (3464 из 119 тысяч) исследовались на наличие вариантных и слабых форм антигена D с помощью моноклональных антител анти-Rh2(D)/ RhW1 в реакции Кумбса с применением гелевой методики Scangel (Карты Scangel Кумбс анти-IgG, C3d), «BioRad Laboratories», США). Все образцы крови доноров тестировались на наличие антигена К системы Кell с использованием моноклональных антител анти-К Супер (ООО «Гематолог», Москва) и с помощью метода микроколоночной агглютинации с использованием ORTHO BioVue анти-К. Все RH(D)-отрицательные доноры, а также «кадровые» RH(D)-положительные доноры были фенотипированы по антигенам С, с, Е, е системы Резус с использованием метода микроколоночной агглютинации с использованием кассет RH/K ORTHO BioVue, все реципиенты были фенотипированы по антигенам С, с, Е, е системы Резус с помощью гелевого метода с использованием карт Scangel Моноклональные RH/Kell производст- ва «Bio-Rad Laboratories», США. Во всех образцах крови доноров и реципиентов был проведен скрининг антиэритроцитарных аллоантител с помощью реакции Кумбса, выполненной с применением гелевой методики Scangel (Карты Scangel Кумбс анти-IgG, C3d), с эритроцитами Scangel I-II-III производства фирмы «Bio-Rad Laboratories», США-Франция). При положительных результатах скрининга проводилась идентификация анти- тел с эритроцитами ScanPanel из 10 линий клеток, «Bio-Rad laboratories», США.

Результаты и обсуждения

Нами было проанализировано распределение групп крови системы АВО у доноров и реципиентов (таблица 1).

Полученные данные свидетельствуют о том, что распределение групп крови по системе АВО у доноров и пациентов сходны. Преобладающими являются O и А группы крови. Выявленная нами частота встречаемости антигена А2 в группе крови А и АВ составляет для доноров 0,32%, а для пациентов 3,2%. Выявленное нами соотношение Rh(D)-положительных и Rh(D)-отрицательных лиц среди пациентов составило 94,39 и 5,6% соответственно. Для доноров это соотношение составило 92,43% Rh(D)-положительных и 7,57% Rh(D)-отрицательных (табл. 2).

Полученные нами данные выявили значительно больший процент антигена D вариантного у пациентов. Возможно, это является результатом ослабления антигена D при заболеваниях. Изучение антигенного состава эритроцитов кадровых доноров и пациентов показало, что наиболее распространенным фенотипом среди Rh(D)-положительных лиц является фенотип CCDee-, далее следуют фенотипы CcDee-, CcDEe- и ccDEe- (табл. 3).

Наибольшую опасность представляют в трансфузионном отношении гомозиготные сочетания антигенов системы Резус (СС, сc, ЕЕ и ее), которые встречаются у 86% резус-положительных (D+). Всем донорам и реципиентам независимо от групповой и резус- принадлежности предварительно проводился скрининг на наличие антиэритроцитарных антител. При оценке антиэритроцитарных антител у 13,3% пациентов обнаружены иммунные антитела различной специфичности. В связи с тем, что среди контингента обследованных в лаборатории лиц превалировали беременные, входившие в группу риска по аллоиммунизации, а также больные получившие многократные трансфузии, – индекс сенсибилизации у пациентов оказался высоким. Антитела к антигенам эритроцито системы Резус появляются в организме в результате трансфузий эритроцитов доноров, содержащих антигены, отсутствующие у реципиента, а также при иммунизации матери эритроцитами плода. Частота встречаемости аллоантител к антигенам эритроцитов системы Резус различна и определяется иммуногенностью антигена и частотой встречаемости в популяции. В 31% случаев антитела не идентифицировали, что связано с сочетанной специфичностью антител или наличием антител к широко распространенным в популяции антигенам. При изучении частоты аллосенсибилизации среди RH(D)-положительных и RH(D)-отрицательных лиц, было обнаружено, что RH(D)-отрицательные люди иммунизируются в 2–2,5 раза чаще, чем RH(D)-положительные. Антитела к минорным антигенам эритроцитов чаще встречаются у резус-положительных лиц, чем у резус-отрицательных. У доноров встречаемость аллоантител составила 0,46% (табл. 4).

Проблема гемолитической болезни новорожденных (ГБН) для города Астана актуальна. Наиболее часто ГБН развивается вследствие конфликта по антигенам системы Резус и АВ0 (табл. 5).

Генетические алгоритмы — математический аппарат

Генетические алгоритмы предназначены для решения задач оптимизации. Примером подобной задачи может служить обучение нейросети, то есть подбора таких значений весов, при которых достигается минимальная ошибка. При этом в основе генетического алгоритма лежит метод случайного поиска. Основным недостатком случайного поиска является то, что нам неизвестно сколько понадобится времени для решения задачи.

Для того, чтобы избежать таких расходов времени при решении задачи, применяются методы, открытые при изучении эволюции и происхождения видов. Как известно, в процессе эволюции выживают наиболее приспособленные особи. Это приводит к тому, что приспособленность популяции возрастает, позволяя ей лучше выживать в изменяющихся условиях.

Впервые подобный алгоритм был предложен в 1975 году Джоном Холландом (John Holland) в Мичиганском университете. Он получил название «репродуктивный план Холланда» и лег в основу практически всех вариантов генетических алгоритмов. Однако, перед тем, как мы его рассмотрим подробнее, необходимо остановится на том, каким образом объекты реального мира могут быть закодированы для использования в генетических алгоритмах.

Представление объектов

Из биологии мы знаем, что любой организм может быть представлен своим фенотипом, который фактически определяет, чем является объект в реальном мире, и генотипом, который содержит всю информацию об объекте на уровне хромосомного набора. При этом каждый ген, то есть элемент информации генотипа, имеет свое отражение в фенотипе.

Таким образом, для решения задач нам необходимо представить каждый признак объекта в форме, подходящей для использования в генетическом алгоритме. Все дальнейшее функционирование механизмов генетического алгоритма производится на уровне генотипа, позволяя обойтись без информации о внутренней структуре объекта, что и обуславливает его широкое применение в самых разных задачах.

В наиболее часто встречающейся разновидности генетического алгоритма для представления генотипа объекта применяются битовые строки. При этом каждому атрибуту объекта в фенотипе соответствует один ген в генотипе объекта. Ген — битовая строка, чаще всего фиксированной длины, которая представляет собой значение этого признака.

Кодирование признаков (целые числа)

Для кодирования таких признаков можно использовать самый простой вариант — битовое значение этого признака. Тогда нам будет весьма просто использовать ген определенной длины, достаточной для представления всех возможных значений такого признака. Но, к сожалению, такое кодирование не лишено недостатков.

Основной недостаток заключается в том, что соседние числа отличаются в значениях нескольких битов, так например числа 7 и 8 в битовом представлении различаются в 4-х позициях, что затрудняет функционирование генетического алгоритма и увеличивает время, необходимое для его сходимости. Для того, чтобы избежать эту проблему лучше использовать кодирование, при котором соседние числа отличаются меньшим количеством позиций, в идеале значением одного бита.

Таким кодом является код Грея, который целесообразно использовать в реализации генетического алгоритма. Значения кодов Грея рассмотрены в таблице ниже:

Таблица 1. Соответствие десятичных кодов (слева) и кодов Грея (справа)

Таким образом, при кодировании целочисленного признака мы разбиваем его на тетрады и каждую тетраду преобразуем по коду Грея.

В практических реализациях генетических алгоритмов обычно не возникает необходимости преобразовывать значения признака в значение гена. На практике имеет место обратная задача, когда по значению гена необходимо определить значение соответствующего ему признака.

Таким образом, задача декодирования значения генов, которым соответствуют целочисленные признаки, тривиальна.

Кодирование признаков (действительные числа)

Самый простой способ кодирования, который лежит на поверхности – использовать битовое представление, хотя такой вариант имеет те же недостатки, что и для целых чисел. Поэтому на практике обычно применяют следующую последовательность действий:

  1. Разбивают весь интервал допустимых значений признака на участки с требуемой точностью.
  2. Принимают значение гена как целочисленное число, определяющее номер интервала (используя код Грея).
  3. В качестве значения параметра принимают число, являющиеся серединой этого интервала.

Рассмотрим вышеописанную последовательность действий на примере.

Допустим, что значения признака лежат в интервале [0, 1]. При кодировании использовалось разбиение участка на 256 интервалов. Для кодирования их номера нам потребуется, таким образом, 8 бит. Допустим, значение гена: 00100101bG (заглавная буква G показывает, что используется кодирование по коду Грея). Для начала, используя код Грея, найдем соответствующий ему номер интервала:

25hG->36h->54d.

Теперь посмотрим, какой интервал ему соответствует… После несложных подсчетов получаем интервал [0.20703125, 0.2109375]. Значит значение нашего параметра будет (0.20703125+0.2109375)/2=0.208984375.

Кодирование нечисловых данных

При кодировании нечисловых данных необходимо предварительно преобразовать их в числа.

Определение фенотипа по генотипу

Для того чтобы определить фенотип объекта (то есть значения признаков, описывающих объект) нам необходимо только знать значения генов, соответствующим этим признакам, то есть генотип объекта. При этом совокупность генов, описывающих генотип объекта, представляет собой хромосому. В некоторых реализациях ее также называют особью.

Таким образом, в реализации генетического алгоритма хромосома представляет собой битовую строку фиксированной длины. При этом каждому участку строки соответствует ген. Длина генов внутри хромосомы может быть одинаковой или различной. Чаще всего применяют гены одинаковой длины.

Рассмотрим пример хромосомы и интерпретации ее значения. Допустим, что у объекта имеется 5 признаков, каждый закодирован геном длинной в 4 элемента. Тогда длина хромосомы будет 5*4=20 бит:

Теперь мы можем определить значения признаков:

Основные генетические операторы

Как известно, в теории эволюции важную роль играет то, каким образом признаки родителей передаются потомкам. В генетических алгоритмах за передачу признаков родителей потомкам отвечает оператор, который называется скрещивание (его также называют кроссовер или кроссинговер). Этот оператор определяет передачу признаков родителей потомкам.

Действует он следующим образом:

  1. из популяции выбираются две особи, которые будут родителями;
  2. определяется (обычно случайным образом) точка разрыва;
  3. потомок определяется как конкатенация части первого и второго родителя.

Рассмотрим функционирование этого оператора:

Допустим, разрыв происходит после 3-го бита хромосомы, тогда:

Затем с вероятностью 0.5 определяется одна из результирующих хромосом в качестве потомка.

Следующий генетический оператор предназначен для того, чтобы поддерживать разнообразие особей с популяции. Он называется оператором мутации. При использовании данного оператора каждый бит в хромосоме с определенной вероятностью инвертируется.

Кроме того, используется еще и так называемый оператор инверсии, который заключается в том, что хромосома делится на две части, и затем они меняются местами. Схематически это можно представить следующим образом:

В принципе для функционирования генетического алгоритма достаточно этих двух генетических операторов, но на практике применяют еще и некоторые дополнительные операторы или модификации данных операторов.

Например, кроссовер может быть не одноточечный (как было описано выше), а многоточечный, когда формируется несколько точек разрыва (чаще всего две). Кроме того, в некоторых реализациях алгоритма оператор мутации представляет собой инверсию только одного случайно выбранного бита хромосомы.

Схема функционирования

Теперь, зная как интерпретировать значения генов, перейдем к описанию функционирования генетического алгоритма. Рассмотрим схему функционирования генетического алгоритма в его классическом варианте:

  1. Инициировать начальный момент времени t=0. Случайным образом сформировать начальную популяцию, состоящую из k особей B_0={A_1,A_2,…,A_k}
  2. Вычислить приспособленность каждой особи F_{A_i}=fit(A_i), i=1…k и популяции в целом F_t=fit(B_t) (также иногда называемую термином фитнес). Значение этой функции определяет насколько хорошо подходит особь, описанная данной хромосомой, для решения задачи.
  3. Выбрать особь A_c из популяции A_c=Get(B_t).
  4. С определенной вероятностью (вероятностью кроссовера P_c) выбрать вторую особь из популяции A_{c_1}=Get(B_t) и произвести оператор кроссовера A_c=crossing(A_c,A_{c_1}).
  5. С определенной вероятностью (вероятностью мутации P_m) выполнить оператор мутации A_c=mutation(A_c).
  6. С определенной вероятностью (вероятностью инверсии P_i) выполнить оператор инверсии A_c=inversion(A_c).
  7. Поместить полученную хромосому в новую популяцию insert(B_{t+1},A_c).
  8. Выполнить операции, начиная с пункта 3, k раз.
  9. Увеличить номер текущей эпохи t=t+1.
  10. Если выполнилось условие останова, то завершить работу, иначе переход на шаг 2.

Теперь рассмотрим подробнее отдельные этапы алгоритма.

Наибольшую роль в успешном функционировании алгоритма играет этап отбора родительских хромосом на шагах 3 и 4. При этом возможны различные варианты. Наиболее часто используется метод отбора, называемый рулеткой. При использовании такого метода вероятность выбора хромосомы определяется ее приспособленностью, то есть P_{Get{A_i}}=Fit(A_i)/Fit(B_t). Использование этого метода приводит к тому, что вероятность передачи признаков более приспособленными особями потомкам возрастает.

Другой часто используемый метод — турнирный отбор. Он заключается в том, что случайно выбирается несколько особей из популяции (обычно 2) и победителем выбирается особь с наибольшей приспособленностью.

Кроме того, в некоторых реализациях алгоритма применяется так называемая стратегия элитизма, которая заключается в том, что особи с наибольшей приспособленностью гарантировано переходят в новую популяцию. Использование элитизма обычно позволяет ускорить сходимость генетического алгоритма. Недостаток использования стратегии элитизма в том, что повышается вероятность попадания алгоритма в локальный минимум.

Другой важный момент – определение критериев останова. Обычно в качестве них применяются или ограничение на максимальное число эпох функционирования алгоритма, или определение его сходимости, обычно путем сравнивания приспособленности популяции на нескольких эпохах и остановки при стабилизации этого параметра.

 

Другие материалы по теме:

Loginom Community Edition — аналитика, доступная каждому

Новые возможности Loginom 6.4. Вебинар

ИММУНОМЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ФЕНОТИПЫ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ У МУЖЧИН | Калинина

1. Авдеев С.Н. Синопальников А.И., Каплан А. Терапия ХОБЛ: все ли мы делаем для оптимального контроля заболевания? // Эффективная фармакотерапия. 2013. № 10. С. 21-28. [Avdeev S.N. Sinopal`nikov A.I., Kaplan A. Terapiya HOBL: vse li my delaem dlya optimal`nogo kontrolya zabolevaniya? [COPD therapy: Did we do everything for the optimal control of the disease?]. Effektivnaya farmakoterapiya = Effective Pharmacotherapy, 2013, no. 10, pp. 21-28.]

2. Авдеев С.Н. Определение клинических фенотипов хронической обструктивной болезни легких – новый подход к терапии заболевания // Терапевтический архив. 2011. № 3. С. 66-74. [Avdeev S.N. Opredelenie klinicheskikh fenotipov khronicheskoy obstruktivnoy bolezni legkikh – novyy podkhod k terapii zabolevaniya [Defining clinical phenotypes of chronic obstructive pulmonary disease – a new approach to the treatment of the disease]. Terapevticheskiy arkhiv = Therapeutic Archive, 2011, no. 3, pp. 66-74.]

3. Всемирная организация здравоохранения. Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) // Информационный бюллетень. 2011. № 315. URL: http://www.who.int.mediacentre.factsheets.fs315.ru. [Vsemirnaya organizatsiya zdravookhraneniya. Hronicheskaya obstruktivnaya bolezn` legkikh (HOBL) [World Health Organization. Chronic obstructive pulmonary disease (COPD)]. Informatsionnyy byulleten` = Informational Bulletin, 2011, no. 315. URL: http://www.who.int.mediacentre.factsheets.fs315.ru.]

4. Зарембо И.А. Хроническая обструктивная болезнь легких: распространенность и смертность // Аллергология. 2006. № 1. С. 39-43. [Zarembo I.A. Hronicheskaya obstruktivnaya bolezn` legkikh: rasprostranennost` i smertnost` [Chronic obstructive pulmonary disease: prevalence and mortality]. Allergologiya = Allergology, 2006, no. 1, pp. 39-43.]

5. Калинина Е.П., Лобанова Е.Г. Особенности цитокинового профиля у больных хронической обструктивной болезнью легких // Медицинская иммунология. 2012. Т. 14, № 6. С. 501-506. [Kalinina E.P., Lobanova E.G. Osobennosti tsitokinovogo profilya u bol`nykh khronicheskoy obstruktivnoy bolezn`yu legkikh [Features of cytokine profile in patients with chronic obstructive pulmonary disease]. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology, 2012, vol. 14, no. 6, pp. 501-506.]

6. Новгородцева Т.П., Эндакова Э.А., Янькова В.И. Руководство по методам исследования параметров системы «перекисное окисление липидов – антиоксидантная защита» в биологических жидкостях. Владивосток, 2003. 80 с. [Novgorodtseva T.P., Endakova E.A., Yan`kova V.I. Rukovodstvo po metodam issledovaniya parametrov sistemy «perekisnoe okislenie lipidov – antioksidantnaya zashchita» v biologicheskikh zhidkostyakh [Guidance on how to study the parameters of the «lipid peroxidation – antioxidant protection» in biological fluids]. Vladivostok, 2003. 80 p.]

7. Сидоренко Г.И., Зборовский Э.И., Левина Д.И. Атравматический метод исследования поверхностно-активных свойств лёгкого (сурфактанта). Минск: б/и, 1984. 11 с. [Sidorenko G.I., Zborovskiy E.I., Levina D.I. Atravmaticheskiy metod issledovaniya poverkhnostnoaktivnykh svoystv liogkogo (surfaktanta) [Atraumatic method of investigation of surface properties of the lung (surfactant)]. Minsk, b/i, 1984. 11 p.]

определение фенотипа в Медицинском словаре

фенотип

[fe´no-tīp]

1. внешнее видимое выражение наследственной конституции организма.

2. индивидуум, проявляющий определенный фенотип; признак, выраженный в фенотипе. прил., прил. фенотип.

Энциклопедия и словарь Миллера-Кина по медицине, сестринскому делу и смежным вопросам здравоохранения, седьмое издание. © 2003 Saunders, выходная информация Elsevier, Inc.Все права защищены.

phe · no · type

(fē’nō-tīp),

Наблюдаемые характеристики человека на физическом, морфологическом или биохимическом уровне, определяемые генотипом и окружающей средой.

[Г. phainō, для отображения, + опечаток, модель ]

Farlex Partner Medical Dictionary © Farlex 2012

фенотип

(fē′nə-tīp ′) n. 1.

а. Наблюдаемые физические или биохимические характеристики организма, определяемые как генетическим составом, так и влиянием окружающей среды.

б. Выражение определенного признака, такого как рост или группа крови, основанное на генетических факторах и влиянии окружающей среды.

2. Индивид или группа организмов, проявляющих определенный фенотип.


phe’no · typ′ic (-tĭp′ĭk), phe′no · typ′i · cal (—kəl) прил.

пенно · типичный · кал · ли нар.

Медицинский словарь American Heritage® Авторские права © 2007, 2004, компания Houghton Mifflin.Опубликовано компанией Houghton Mifflin. Все права защищены.

фенотип

Генетика

1. Любая наблюдаемая или идентифицируемая структурная или функциональная характеристика организма.

2. Сумма структурных / физических и функционально-биохимических и физиологических характеристик организма, определенных генетикой, измененных окружающей средой. См. Фенотип Бомбея, Мутация, Нулевой фенотип, Фенотип Пара-Бомбея, Фенотип клеток Swarmer, Признак. Cf Генотип.

Краткий словарь современной медицины МакГроу-Хилла. © 2002 McGraw-Hill Companies, Inc.

phe · no · тип

(fē’nō-tīp)

Проявление генотипа или комбинированное проявление нескольких разных генотипов. Различительная способность фенотипа в идентификации генотипа зависит от его уровня тонкости; таким образом, специальные методы обнаружения носителей отличают их от нормальных субъектов, от которых они неотделимы при простом физическом осмотре. Фенотип — непосредственная причина генетического заболевания и объект генетического отбора.

[Г. phainō, для отображения, + опечаток, модель ]

Медицинский словарь для медицинских профессий и сестринского дела © Farlex 2012

Фенотип

1. Наблюдаемый внешний вид организма, который является результатом взаимодействия его генетическая конституция и его последующий экологический опыт.

2. Любая идентифицируемая структурная или функциональная особенность организма. Сравните ГЕНОТИП.

Медицинский словарь Коллинза © Роберт М.Youngson 2004, 2005

фенотип

наблюдаемые особенности отдельного организма, которые являются результатом взаимодействия между ГЕНОТИПОМ и окружающей средой, в которой происходит развитие. Взаимодействие между природой и воспитанием. Изменения, обусловленные природой, являются унаследованными аспектами организма, генотипом, в то время как воспитание означает (обычно не унаследованное) воздействие окружающей среды на организм.

Иногда два разных генотипа дают один и тот же фенотип из-за ДОМИНАНТА (1), маскирующего рецессивный АЛЛЕЛЬ.Однако справедливо сказать, что чем ближе мы смотрим на эффект аллеля, тем больше вероятность того, что мы обнаружим особый фенотип, разоблаченный доминированием. Например, аллель может кодировать нефункциональный фермент и, таким образом, быть скрытым в гетерозиготе (классифицируя аллель как рецессивный), но его эффекты могут быть обнаружены такими методами, как ЭЛЕКТРОФОРЕЗ, который может идентифицировать различные формы белка.

Биологический словарь Коллинза, 3-е изд. © У. Г. Хейл, В. А. Сондерс, Дж. П. Маргам 2005

Фенотип

1) Полный физический, биохимический и физиологический состав человека, в отличие от генотипа.2) Экспрессия одного гена или пары генов.

Медицинская энциклопедия Гейла. Copyright 2008 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

фенотип

Наблюдаемые характеристики (например, цвет глаз, рост) человека, которые являются результатом взаимодействия между генами и окружающей средой. См. выразительность; генотип.

Миллодот: Словарь оптометрии и визуальных наук, 7-е издание. © 2009 Butterworth-Heinemann

phe · no · type

(fē’nō-tīp)

Наблюдаемые характеристики на физическом, морфологическом или биохимическом уровне человека.

[Г. phainō, для отображения, + опечаток, модель ]

Медицинский словарь для стоматологов © Farlex 2012

Обсуждение фенотипа пациента

В. Может ли кто-нибудь с опытом помочь мне узнать, каков клинический фенотип аутизма является? Я новичок в медицине и уже 3 месяца здесь. Может ли кто-нибудь с опытом помочь мне узнать, каков клинический фенотип аутизма?

A. Приветствую вас на моем любимом выборе.Это поле действительно приносит большое удовлетворение, пока мы служим другим во благо. Из-за сходства и различий между людьми с разными формами аутизма специалисты здравоохранения теперь рассматривают аутизм как имеющий более широкий клинический фенотип, чем когда-то считалось. Расширенный фенотип выходит за рамки стандартного определения аутизма и включает, как утверждает DSM-IV, ряд нарушений, а не абсолютное присутствие или отсутствие определенного поведения или симптома (DSM 1994). «Всеобъемлющее расстройство развития (PDD)» и «расстройство аутистического спектра (ASD)» для описания пяти вариантов аутистического поведения; Международная классификация болезней (МКБ), опубликованная Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), включает восемь вариантов PDD.

Дополнительные обсуждения фенотипа

Этот контент предоставляется iMedix и регулируется Условиями iMedix. Вопросы и ответы не одобряются и не рекомендуются и предоставляются пациентами, а не врачами.

Фенотип — обзор | ScienceDirect Topics

CIMP при колоректальном раке

CIMP является прогностическим признаком высокой вероятности MSI, и эта корреляция была продемонстрирована в нескольких исследованиях [53,54]. Фактически, 70-80% колоректального рака со спорадической микросателлитной нестабильностью (т.е. не связанных с семейным синдромом HNPCC) возникают в опухолях CIMP из-за гиперметилирования промотора и подавления гена репарации ошибочного спаривания MLh2 [55].Этот биомаркер CIMP также позволяет прогнозировать мутационный профиль опухоли, поскольку почти все опухоли, являющиеся мутантом BRAF / KRAS дикого типа, также являются CIMP-положительными [54]. Оба эти гена участвуют в пути EGFR и влияют на ответ на таргетную терапию ингибиторами EGFR . Наконец, CIMP является прогностическим признаком некоторых фенотипических характеристик рака толстой кишки. CIMP-положительный рак толстой кишки с большей вероятностью возникает у пожилых женщин, в правой толстой кишке, имеет муцинозную гистологию, плохо дифференцируется и содержит больше инфильтрирующих лимфоцитов [56].Опухоли CIMP также с большей вероятностью возникают по отдельному пути, отличному от традиционного канцерогенеза, через канальцевые или ворсинчатые аденомы, поскольку эти CIMP-положительные поражения возникают из-за предшественников поражения сидячих зубчатых аденом [57-59]. Все эти данные привели к выводу, что колоректальные опухоли CIMP — это не просто опухоли, которые имеют более высокую степень метилирования, но фактически образуют отдельный подтип рака толстой кишки, который прогрессирует по определенному генетическому и эпигенетическому пути онкогенеза.

Было показано, что с точки зрения исходов заболевания, CIMP и тесно связанный статус MSI имеют прогностическое значение. Было показано, что статус MSI независимо коррелирует с улучшением выживаемости при колоректальном раке [60–62]. Однако сам по себе CIMP в целом является негативным прогностическим фактором. Недавний метаанализ CIMP при колоректальном раке показал значительно более короткие DSF и OS для CIMP-позитивных или CIMP высоких колоректальных раков по сравнению с не-CIMP раками [63]. Кроме того, из-за смешивающего влияния статуса MSI на исходы CIMP, этот метаанализ показал, что при рассмотрении только опухолей MSS положительность CIMP все еще была связана с худшим OS [63].Исследование Dahlin et al. оценка CIMP и MSI как независимых переменных у 574 пациентов с колоректальным раком дала аналогичные результаты, заключая, что у пациентов с MSS с высоким уровнем CIMP (CIMP1) значительно снизилась выживаемость, связанная с конкретным заболеванием [56]. Помимо CIMP-высокого и CIMP-отрицательного, это исследование также включало третью группу, CIMP-low (CIMP2), которая ранее предлагалась как отдельный подтип колоректального рака [64,65], хотя это все еще несколько противоречиво. Эта подгруппа CIMP-low содержит более низкую степень гиперметилирования CpG-островков по всему геному, чем CIMP-high, и наблюдаемое метилирование может быть результатом более связанных с возрастом эпигенетических изменений [56].Он также связан с мутационным профилем K-RAS / B-RAF дикого типа и мужским полом [64,65]. Dahlin et al. обнаружили, что опухоли MSI с низким CIMP имели значительно худшую DFS, чем опухоли с CIMP-отрицательным и высоким MSI с CIMP, которые показали лучшую выживаемость. Таким образом, для прогноза необходимо рассматривать состояние как CIMP, так и MSI вместе.

Также был поднят вопрос о прогностической значимости локализации колоректальной опухоли по отношению к статусу CIMP и MSI.Недавнее исследование Bae et al. оценивали CIMP и MSI независимо на основании локализации опухоли в толстой кишке [66]. Они обнаружили, что положительность CIMP не коррелировала с выживаемостью в проксимально расположенных опухолях, но значительно снижала как DFS, так и OS в более отдаленных местах. Напротив, опухоли MSI показали лучшую выживаемость в проксимальных местах, но не коррелировали с выживаемостью в дистальном направлении [66]. Однако Ahn et al. обнаружили, что пациенты с CIMP1 имели значительно более короткую DFS после резекции в проксимальных местах, но не в дистальных [67].Эти результаты не согласуются с исследованием Bae et al .; однако дизайн исследований отличается от того, что Ahn et al. оценивали только рак толстой кишки III стадии после резекции и подразделяли на CIMP1, CIMP2 и CIMP-отрицательные, в то время как Bae et al. использовали только CIMP-положительную и CIMP-отрицательную классификацию и включили все стадии рака, включая неоперабельных пациентов, что, возможно, привело к противоречивым результатам. Тем не менее, очевидно, что оценка как CIMP, так и MSI важна наряду с отношением к местоположению опухоли для прогноза.Ahn et al. также продемонстрировали в этом исследовании, что гипометилирование LINE-1 показало худший прогноз в проксимальных, но не в дистальных местах [67]. Значение этого открытия и гипометилирования LINE-1 при раке будет дополнительно обсуждено в другом разделе.

Было проведено большое количество исследований, оценивающих прогностическую ценность CIMP в терапевтических исходах колоректального рака с помощью различных препаратов. Большинство этих исследований были сосредоточены на препаратах, наиболее часто используемых в терапии колоректального рака: 5-фторурацил (5-FU) и иринотекан (IFL).Что касается лечения 5-ФУ, результаты были противоречивыми в отношении прогностической ценности CIMP. Некоторые показали улучшенную выживаемость у CIMP-положительных онкологических пациентов, которым была проведена операция и 5-FU, по сравнению с только хирургическим вмешательством, в то время как другие показали отсутствие разницы или худшую выживаемость и худший ответ на 5-FU, чем при CIMP-отрицательных раковых опухолях [68–72] .

Недавнее исследование может пролить дополнительный свет на эти противоречивые результаты. Shiovitz et al. оценивали статус CIMP и MSI в образцах опухолей от пациентов с колоректальным раком III стадии, которые были включены в исследование CALBG и рандомизированы для получения либо 5-ФУ / лейковорин (LV) отдельно, либо в комбинации с IFL [73].CIMP-положительные опухоли MSI показали отличный ответ на 5-FU / LV с 5-летней выживаемостью 80%, а CIMP-отрицательные пациенты с MSS показали аналогичные результаты с 5-летней выживаемостью 79%. Напротив, CIMP-положительные опухоли MSS имели плохой ответ на 5-FU / LV с 5-летней выживаемостью 46%. Однако при лечении IFL 5-летняя выживаемость CIMP-положительной группы MSS увеличилась до 66% с 46% с 5-FU / LV, в то время как группы, которые преуспели с 5-FU / LV (CIMP-положительные MSI и CIMP -отрицательный MSS) сделал то же самое или чуть хуже.Таким образом, эти результаты предполагают, что использование CIMP в качестве эпигенетического маркера рака толстой кишки для прогнозирования ответа на лечение и оптимальной терапии требует учета множества факторов, включая статус CIMP и MSI. Наконец, недавнее исследование Diaz et al. показали впечатляющие ответы на терапию иммунными контрольными точками при колоректальном раке MSI [74]. Хотя CIMP не исследовался в этом исследовании, некоторые опухоли были спорадическими MSI и, следовательно, вероятно, с высоким уровнем CIMP.

Необходимы дальнейшие исследования, изучающие CIMP, MSI и роль локализации как прогностических и прогностических маркеров, особенно в крупных рандомизированных клинических испытаниях, чтобы установить их роль.

CIMP в других раках

CIMP наиболее широко изучен при раке толстой кишки, где он признан отдельной клинической единицей с репрезентативным патогенезом и фенотипом. Однако подтип гиперметилирования при различных других злокачественных новообразованиях, часто обозначаемый как CIMP, также был предложен и исследован на предмет диагностической и прогностической значимости. Некоторые исследования определили CIMP или фенотип гиперметилирования путем создания панелей генов, специфичных для этого типа рака, как это было сделано Toyota et al.и Wiesenberger et al. [53,54]. Хотя панели генов различались в разных исследованиях, некоторые гены часто встречаются на панелях с разными типами рака, включая p14 , p15 , p16 , SFRP1 , CDh2 , RUNX3 , DLC1 и МЛх2 [54,75–79]. В других исследованиях были реализованы анализы метилирования, которые оценивают CpG-островки на уровне всего генома.

Несмотря на то, что он менее устойчив, чем при раке толстой кишки, для лейкемии, гепатоцеллюлярной карциномы, светлоклеточной почечно-клеточной карциномы, НМРЛ, аденокарциномы двенадцатиперстной кишки и плоскоклеточного рака пищевода существуют доказательства наличия фенотипа CIMP, который является отрицательным прогностическим фактором для DFS и OS [ 75–78,80–82].Однако во многих из этих исследований было обнаружено, что CIMP сильно коррелирует с клиническими факторами, которые независимо друг от друга дают худший прогноз, такими как метастазы в лимфатические узлы и отдаленные метастазы. Поэтому неясно, является ли CIMP значимым прогностическим маркером для многих из этих видов рака, независимо от стадии опухоли или других факторов. Это поднимает вопрос о том, является ли CIMP при этих раковых заболеваниях маркером отдельного подтипа, который прогрессирует по отдельному патофизиологическому пути, зависящему от гиперметилирования промотора, как при раке толстой кишки, или вторичным результатом поздних стадий рака, последовательно накапливающих гиперметилирование промотора во время прогрессирования. туморогенеза.

В глиомах подтип CIMP, обозначенный G-CIMP, был распознан и хорошо определен, что фактически дает улучшенный прогноз, в отличие от исходов вышеупомянутых видов рака. Было показано, что этот фенотип G-CIMP чаще встречается в глиомах низкой степени злокачественности, чем в глиобластомах (глиома стадии IV, GBM) [83]. Однако даже при стратификации по стадиям опухоли G-CIMP по-прежнему является предиктором улучшения выживаемости как в глиомах низкой степени злокачественности, так и в GBM [83]. G-CIMP также сильно коррелирует с мутацией IDh2 , которая является еще одним положительным прогностическим маркером, и почти все пациенты с мутацией IDh2 также являются G-CIMP-положительными [83,84].Было высказано предположение, что мутация IDh2 может быть драйвером развития G-CIMP из-за доказательств того, что эта мутация вызывает накопление 2-гидроксиглутарата, который ингибирует TET2 и деметилирование гистонов [84,85]. Кроме того, G-CIMP также связан с гиперметилированием промотора MGMT, что является положительным прогностическим фактором для лечения алкилирующими химиотерапевтическими агентами, такими как темозоломид [86]. MGMT кодирует фермент репарации ядер, который функционирует как алкилтрансфераза, и подавление этого гена может сделать клетки более чувствительными к алкилирующим агентам [84].

Наконец, при объединении двух концепций прогноза эпигенетических биомаркеров, было проведено исследование, в котором оценивали пациентов с меланомой послеоперационной стадии IIIC и использовали массивы полногеномного метилирования для создания сигнатуры метилирования всего генома [87]. Они разделили пациентов на два признака: высокое метилирование (HM) и низкое метилирование (LM) [87]. Подобно CIMP, была разработана панель из 17 генов, которая представляла HM и LM. У пациентов с HM ОС была значительно хуже, чем у пациентов с LM (10,4 месяца против 31.5 месяцев) [87]. Этот подход полногеномного метилирования сравнивали с уровнями метилирования LINE-1 в образцах опухолей, и хотя гиперметилирование LINE-1 также было значимым маркером повышенного риска смерти, HM был лучшим маркером для прогнозирования выживаемости [87]. Важно отметить, что эта ассоциация гиперметилирования LINE-1 с худшими результатами на самом деле противоречит тому, что пришло к выводу в большинстве литературных источников при оценке метилирования LINE-1 как прогностического биомаркера, как будет объяснено позже.

Определение фенотипа в социологии, биологии, психологии.

Примеры фенотипов в следующих темах:

  • Дополнение

    • Если при скрещивании этих штаммов друг с другом у некоторых потомков наблюдается восстановление фенотипа дикого типа , говорят, что они демонстрируют «генетическую комплементацию».
    • Поскольку мутации рецессивные, потомство будет демонстрировать фенотип дикого типа .
    • Комплементация возникает из-за того, что потеря функции генов, ответственных за разные этапы одного и того же метаболического пути, может привести к одному и тому же фенотипу .
    • Поскольку мутации рецессивные, происходит восстановление функции в этом пути, поэтому потомство восстанавливает фенотип дикого типа .
    • Таким образом, тест используется для определения того, вызваны ли два независимо полученных фенотипа рецессивного мутанта мутациями в одном и том же гене или в двух разных генах.
  • Фенотипы и генотипы

    • Наблюдаемые признаки, выраженные организмом, называются его фенотипом , а лежащая в его основе генетическая структура называется его генотипом.
    • Наблюдаемые признаки, выраженные организмом, обозначаются как его фенотип .
    • Эксперименты по гибридизации Иоганна Грегора Менделя (1822–1884) демонстрируют разницу между фенотипом и генотипом .
    • То есть гибридное потомство было фенотипически, на идентично истинному родителю с фиолетовыми цветками.
    • В своей публикации 1865 года Мендель сообщил о результатах своих скрещиваний с участием семи различных фенотипов , каждый с двумя противоположными признаками.
  • Альтернативы доминированию и рецессивности

    • Однако фенотип гетерозиготы иногда действительно оказывается промежуточным между двумя родителями.
    • Шиншилла фенотип , cchcch, выражается в виде белого меха с черными кончиками.
    • Гималайский фенотип , фенотип , chch, имеет черный мех на конечностях и белый мех в других местах.
    • Наконец, альбинос, или «бесцветный» фенотип , cc, выражается в виде белого меха.
    • Альтернативно, один мутантный аллель может доминировать над всеми другими фенотипами , включая дикий тип.
  • Стабилизирующий, направленный и диверсифицирующий выбор

    • Результатом этого типа отбора является сдвиг генетической изменчивости популяции в сторону нового, подходящего фенотипа .
    • Иногда естественный отбор может выбрать два или более различных фенотипа , каждый из которых имеет свои преимущества.
    • В этих случаях промежуточные фенотипы часто менее подходят, чем их крайние аналоги.
    • Диверсифицирующий отбор может также происходить, когда изменения окружающей среды благоприятствуют индивидуумам на любом конце фенотипического спектра .
    • Различные типы естественного отбора могут влиять на распределение фенотипов в популяции. При (а) стабилизирующем отборе предпочтение отдается среднему фенотипу . При (б) направленном отборе изменение окружающей среды сдвигает спектр наблюдаются фенотипы .В (c) диверсифицирующем отборе выбираются два или более крайних фенотипа , в то время как средний фенотип выбирается против.
  • Эпистаз

    • В некоторых случаях несколько генов могут вносить вклад в аспекты общего фенотипа без прямого взаимодействия их генных продуктов.
    • Следовательно, все генотипы AAcc, Aacc и aacc продуцируют один и тот же фенотип albino .
    • Наконец, эпистаз может быть реципрокным: любой ген, когда присутствует в доминантной (или рецессивной) форме, экспрессирует один и тот же фенотип .
    • Имейте в виду, что любая отдельная характеристика, которая приводит к фенотипическому соотношению , которое в сумме составляет 16, типична для взаимодействия двух генов.
    • Вспомните фенотипический образец наследования для дигибридного скрещивания Менделя, в котором учитывались два невзаимодействующих гена: 9: 3: 3: 1.
  • Выбор в зависимости от частоты

    • При частотно-зависимом отборе фенотипа , которые являются либо общими, либо редкими, выбираются естественным отбором.
    • В результате популяции ящериц с боковыми пятнами циклируют в распределении этих фенотипов .
    • Отрицательный частотно-зависимый отбор служит для увеличения генетической изменчивости популяции путем отбора редких фенотипов , тогда как положительный частотно-зависимый отбор обычно уменьшает генетическую дисперсию путем отбора общих фенотипов .
    • Частотно-зависимый отбор позволяет как обычным, так и редким фенотипам популяции появляться в частотном цикле.
    • Положительный частотно-зависимый отбор усиливает общий фенотип , потому что хищники избегают отчетливой окраски.
  • Закон господства Менделя

    • Вместо обоих аллелей, вносящих вклад в фенотип , будет экспрессироваться исключительно доминантный аллель.
    • По определению, термины «доминантный» и «рецессивный» относятся к генотипическому взаимодействию аллелей при производстве фенотипа гетерозиготы.
    • Однако это может легко привести к путанице в понимании концепции фенотипической .
    • Например, утверждение, что «зеленый горошек» доминирует над «желтым горошком», сбивает с толку унаследованные генотипы и выражает фенотипа .
    • Это впоследствии запутает обсуждение молекулярной основы фенотипического различия .
  • Нет идеального организма

    • Естественный отбор также ограничен, потому что он действует на фенотипа индивидуумов, а не на аллели.
    • Некоторые аллели могут с большей вероятностью передаваться с аллелями, которые обеспечивают благоприятный фенотип из-за их физической близости к хромосомам.
    • Естественный отбор воздействует на чистый эффект этих аллелей и соответствующую приспособленность фенотипа .
    • Однако промежуточный фенотип средней окраски шерсти очень вреден для мышей: они не могут сливаться ни с песком, ни с камнями и будут более уязвимы для хищников.
    • Это просто сумма различных сил и их влияния на генетическую и фенотипическую дисперсию популяции.
  • Подход с использованием квадрата Пеннета для моногибридного креста

    • Если тип наследования (доминантный или рецессивный) известен, можно также сделать вывод о фенотипических соотношениях и .
    • Следовательно, две возможные гетерозиготные комбинации производят потомство, которое является генотипически и фенотипически идентичным, несмотря на их доминантные и рецессивные аллели, происходящие от разных родителей.
    • Кроме того, поскольку потомство YY и Yy имеет желтые семена и фенотипически идентичны, применяя правило суммы вероятностей, мы ожидаем, что потомство будет демонстрировать фенотипическое соотношение 3 желтого: 1 зеленый.
    • В поколении P растения гороха, которые являются истинными селекционерами доминантного желтого фенотипа , скрещиваются с растениями с рецессивным зеленым фенотипом .
    • Это скрещивание дает гетерозиготы F1 с желтым фенотипом .
  • Закон Менделя о независимом ассортименте

    • Независимый ассортимент позволяет рассчитывать соотношения генотипов и фенотипов на основе вероятности отдельных комбинаций генов.
    • Из этих генотипов мы делаем вывод о соотношении фенотипа : 9 круглых / желтых: 3 круглых / зеленых: 3 морщинистых / желтых: 1 морщинистых / зеленых.
    • Из-за независимого ассортимента и доминирования соотношение 9: 3: 3: 1 дигибрида фенотипическое может быть сведено к двум отношениям 3: 1, характерным для любого моногибридного скрещивания, которое следует доминантному и рецессивному образцу.
    • Круглое / зеленое и морщинистое / желтое потомство также можно рассчитать с использованием правила произведения, поскольку каждый из этих генотипов включает один доминантный и один рецессивный фенотип .
    • Для тригибридного скрещивания фенотипическое соотношение F2 составляет 27: 9: 9: 9: 3: 3: 3: 1.

Что такое фенотип? — Определение из максимальной доходности

Что означает фенотип?

В то время как генотип растения — это внутренне закодированная наследуемая информация, фенотип — это внешнее и физическое проявление организма.

Генотип — это сохраненная информация, которая используется как план или набор инструкций по созданию и содержанию растения. С другой стороны, фенотип — это физические части, такие как атомы, молекулы, клетки, ткани и все остальное, что является частью наблюдаемой структуры, функции или поведения организма.

С точки зрения выращивания каннабиса важен фенотип растения, поскольку он определяет вкус, внешний вид, активность и многое другое.

Когда мужское растение оплодотворяет женское растение, семена, производимые двумя родительскими растениями этого штамма, будут включать генетические фенотипы обоих родительских растений.Поскольку людям нравятся разные черты разных сортов, производители могут выращивать определенные сорта на основе предпочтительных характеристик.

Максимальный урожай объясняет фенотип

Вариации фенотипов — важная и наблюдаемая часть эволюционного процесса. У растений, животных и людей фенотип — это то, что вы видите; это видимое, наблюдаемое выражение результатов генов (генотипов) в сочетании с влиянием окружающей среды на внешний вид или поведение организма.

Фенотип растения — это в основном физическое выражение его генетической структуры. Это определяется генотипом, но также могут быть некоторые серьезные различия в фенотипе, хотя на самом деле генотип почти такой же. Когда говорят о запахе, вкусе, цвете, форме и активности (особенно в отношении количества производимой смолы), всегда имеет значение фенотип. Фенотип растения может быть определен и затронут окружающей средой произрастания растения.

Генотип или генетический код — это не то, что высечено в камне. Скорее, он определяет определенный диапазон возможных генетических составов. В основном это зависит от среды, в которой живет организм, в зависимости от того, какие конкретные фрагменты генотипа будут активированы. Взаимодействие между генотипом и окружающей средой приводит к фенотипу. Таким образом, окружающая среда может вызвать физическую экспрессию определенных генов (фенотип). Простое уравнение, которое помогает объяснить это: «генотип + среда + взаимодействие генотипа и среды = фенотип».

Каждый культиватор знает, что ни один штамм не может развиться из семян двух родительских растений. Например, может расти 25 растений, но 10 — сатива, а остальные 15 — индика. Штамм может выражать разные фенотипы, когда окружающая среда не меняется, потому что каждое семя каннабиса имеет свой уникальный генотип. Таким образом, культиватору было бы бесполезно менять своих поставщиков семян.

Что такое фенотип? | Центр здоровья опорно-двигательного аппарата штата Индиана

Классическое определение фенотипа — это физическое проявление генотипа.Однако с увеличением знаний об эпигенетических, экологических и молекулярных изменениях слово «фенотип» эволюционировало и получило множество определений. Способность разрабатывать генотипы фенотипов на нескольких уровнях — молекулярном, функциональном, морфологическом или их комбинации — способствует персонализированной медицине.

Одним из препятствий на пути к разработке эффективных терапевтических средств является то, что многие пациенты с общими скелетно-мышечными симптомами (боль, неподвижность) от разнородных заболеваний, имеющих разные механизмы, могут лечиться одинаковым образом, что снижает эффективность их лечения.Дизайн и проведение клинических испытаний требует оптимизированных критериев включения и исключения для отбора пациентов, которые имеют общую патофизиологию, реагирующую на тестируемое лечение, но достаточно обобщаемую для внедрения в клиническую практику.

На другом конце спектра клинических исследований использование омиков для понимания молекулярных или генетических причин заболеваний требует соответствующих биологических образцов для анализа. Если начинать с хорошо разработанных фенотипов, это улучшит способность определять новые цели с помощью атомных технологий, которые будут иметь более широкое клиническое применение.Повышение специфичности фенотипов имеет решающее значение для точной медицины. Если исследователи не могут определить группу пациентов с определенной молекулярной или генетической причиной заболевания, они не могут нацелить этот молекулярный или генетический механизм. Большие данные, будь то в форме электронных медицинских карт, опубликованной литературы или баз данных omics, являются основой четко определенных фенотипов, которые позволяют продвигать медицинские методы лечения. Центр клинических исследований в области опорно-двигательного аппарата штата Индиана использует эти данные и ресурсы кампуса для улучшения клинических исследований заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Вычислимый фенотип

Используя два взаимодополняющих подхода, это ядро ​​характеризует компьютерные фенотипы, что оптимизирует дизайн клинических испытаний, исследование клинических результатов, разработку биомаркеров и терапевтические открытия. Первый подход использует электронные медицинские карты (HER) и медицинскую информатику для фенотипа нарушений опорно-двигательного аппарата. Менеджеры данных помогают исследователям определять, проверять и уточнять вычислимые фенотипы, получая доступ к многочисленным источникам клинических данных в центральной Индиане, организованным и интегрированным Институтом Regenstrief.Второй подход объединяет и гармонизирует опубликованные фенотипы опорно-двигательного аппарата и возникающие в результате клинические симптомы посредством анализа текстов на основе медицинской литературы и поиска знаний.

Молекулярный фенотип

Последние технологические достижения расширили наши возможности по анализу крови и тканей человека за пределы геномного, до протеомики, транскриптомики (включая микроРНК) и метаболомики. Генетические исследования сложных признаков вряд ли полностью объяснят полученный фенотип.Полное понимание системной биологии и определение регуляторных путей требует интеграции различных омиков в качестве переменных-предикторов, чтобы позволить создание молекулярного фенотипа, который затем может быть связан с генотипом или использован в качестве биомаркера. Разработка новых методов для интеграции различных анализов омики, результатом которой является более целостное понимание патологических состояний, ведущих к скелетно-мышечной дисфункции. Кроме того, анализы выявляют новые метаболические пути для нацеливания лекарств и циркулирующих биомаркеров для использования в диагностических или мониторинговых целях.

Фенотип и генотип — определение, 10 основных различий, примеры

Главная »Разница между» Фенотип и генотип — определение, 10 основных различий, примеры

Изображение создано с помощью biorender.com

Определение фенотипа
  • Фенотип — это термин, используемый в генетике для обозначения всех наблюдаемых признаков у организмов в результате взаимодействия генотипа с окружающей средой.
  • Термин «фенотип» в «фенотипе» относится к «наблюдаем», и, таким образом, фенотип используется для обозначения наблюдаемых характеристик организмов, таких как его рост и цвет.
  • Фенотип организма охватывает морфологию, физическую форму и структуру организма, его развитие и поведение, его биологические и физиологические свойства и даже продукты организма.
  • Таким образом, фенотипы используются, чтобы различать различия в последовательностях ДНК между людьми с различиями в таких признаках, как рост.
  • Фенотип организма зависит от двух факторов; экспрессия генома или его генотипа и его взаимодействие с факторами окружающей среды.
  • Один или оба фактора могут влиять на фенотип организма.
  • Изменения фенотипа наблюдаются даже у индивидуума из-за экологических, физиологических и морфологических изменений, связанных с возрастом.
  • Изменчивость фенотипа формирует основу естественного отбора, когда окружающая среда благоприятствует выживанию более приспособленных особей по сравнению с другими.
  • Этот феномен четко прослеживается в случае близнецов, когда люди с идентичными генотипами могут выражать разные фенотипы, если каждый человек сталкивается с разной средой.
  • Таким образом, без фенотипической изменчивости эволюция путем естественного отбора была бы невозможна.
  • Концепция вариации фенотипа может действовать ниже генетической структуры человека. Примером этого являются молчащие мутации, которые не изменяют аминокислотные последовательности, но изменяют частоту пар оснований гуанин-цитозин.
  • Это изменение влияет на содержание G-C в геноме, что, в свою очередь, вызывает повышение термической стабильности, позволяя организму жить в высокотемпературной среде.
  • Примеры фенотипов, наблюдаемых у различных организмов, включают группу крови, цвет глаз и текстуру волос, а также генетические заболевания у людей, размер стручка и цвет листьев, клюв птиц и т. Д.

Определение генотипа
  • Генотип — это термин, используемый в генетике для обозначения генетического состава индивидуума, состоящего из наследуемых генов.
  • Термин «генотип» также относится к двум аллелям, которые унаследованы от конкретного гена.
  • Генотипы представлены буквами алфавита, например Bb, где B обозначает доминантный аллель, а b обозначает рецессивный аллель.
  • Физические характеристики человека, называемые фенотипами, являются результатом экспрессии этих генов.
  • Однако генотип — не единственный фактор, ответственный за различие в фенотипе, и на фенотип также влияют другие факторы, такие как наследственная эпигенетика и факторы окружающей среды.
  • Таким образом, ни все люди с одним и тем же генотипом не выглядят одинаково, ни все люди, которые похожи друг на друга, не имеют одного и того же генотипа.
  • На генотипы организмов влияют различные факторы, такие как мутации, которые изменяют частоту пар оснований или структуру последовательностей ДНК.
  • Однако гены, образованные в результате соматических мутаций, которые приобретаются, а не наследуются, не считаются генотипом человека. Эти мутации также не вызывают никаких изменений генотипов.
  • Экспрессия генотипов в организмах зависит от состава генотипа. При наличии доминантного аллеля потомство обязательно наследует доминантные признаки независимо от другого аллеля.
  • Генотип персонажа полностью зависит от последовательностей генов, за исключением случайных наследственных мутаций.
  • Таким образом, генотип остается неизменным на протяжении всей жизни человека, если только он не затронут мутациями.
  • Точно так же фенотипические изменения у индивидуума не вызывают никаких изменений генотипа индивидуума, поскольку на генотип не влияет фенотип.
  • Генотипы, как и фенотипы, не наблюдаются извне. Вместо этого должны выполняться такие процессы, как генотипирование.
  • Процесс определения генотипа индивидуума называется генотипированием, которое может использоваться для различных целей, таких как ПЦР, секвенирование ДНК и полиморфизм длины рестрикционных фрагментов (ПДРФ).
  • Примеры генотипов, наблюдаемых у разных животных, включают TT как гомозиготный аллель роста, Tt как гетерозиготный аллель роста и BB как гомозиготный аллель цвета глаз.

Ключевые различия (фенотип и генотип)

Основа для сравнения

Фенотип

Генотип
Определение Фенотип — термин, используемый в генетике для обозначения всех наблюдаемых признаков у организмов в результате взаимодействия генотипа с окружающей средой. Генотип — это термин, используемый в генетике для обозначения генетического состава человека, состоящего из наследуемых генов.
Наблюдаемый Фенотипы — это наблюдаемые черты, которые можно увидеть на теле организма. Генотипы присутствуют в хромосомах людей и поэтому не могут быть обнаружены.
Унаследовано Фенотипы не передаются по наследству. Генотипы частично передаются от человека к потомству как один из двух аллелей во время полового размножения.
Состоит из Фенотип состоит из различных черт, таких как физическая форма и структура, его развитие и поведение, его биологические и физиологические свойства и даже продукты организма. Генотип состоит из наследственных характеристик организма, которые могут или не могут быть выражены в следующем поколении.
Затронуты На фенотип влияет генотип организма и другие условия окружающей среды. На генотип влияет генетический состав особи, который, в свою очередь, зависит от полового размножения. Наследственные мутации также могут повлиять на генотип организма.
Отношение Один и тот же фенотип может или не может быть выражен из одного и того же генотипа. Один и тот же генотип всегда приводит к одному и тому же фенотипу, за исключением наследственных мутаций.
Определяется по Фенотипы можно легко определить, наблюдая за организмом. Генотипы определяются в процессе генотипирования с помощью различных научных методов, таких как полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ПДРФ.
Факторы окружающей среды На фенотипы влияют факторы окружающей среды. На генотипы не влияют факторы окружающей среды.
Изменения Фенотипы могут меняться в течение жизни человека, как и цвет волос. Генотипы остаются неизменными на протяжении всей жизни человека.
Примеры Примеры фенотипов, наблюдаемых у различных организмов, включают группу крови, цвет глаз и текстуру волос, а также генетические заболевания у людей, размер стручка и цвет листьев, клюв птиц и т. Д. Примеры генотипов, наблюдаемых у разных животных, включают TT как гомозиготный аллель роста, Tt как гетерозиготный аллель роста и BB как гомозиготный аллель цвета глаз.

Примеры фенотипа

Производство меланина
  • Производство меланина в организме человека контролируется определенными генами; Таким образом, различие в производстве меланина связано с различиями в генотипах организмов.
  • Хотя разные гены контролируют распределение меланина по телу, существует один ген, который влияет на его выработку.
  • Таким образом, люди с определенным генотипом могут вообще не иметь выработки меланина, что приводит к альбинизму.
  • Таким образом, люди с альбинизмом обычно имеют кожу белого или розового цвета.
  • Альбинизм — это фенотип, являющийся результатом определенного генотипа, и поскольку генофонд альбинизма довольно велик, случаи альбинизма наблюдаются во многих популяциях.
  • Альбинизм может быть даже распространен у некоторых животных.

Mendels ’Peas
  • В рамках своих исследований Мендель изучил ряд фенотипов гороха. Почти все сделанные им открытия были основаны на этих фенотипах.
  • В случае цвета гороха изучали зеленый и желтый горох. Он обнаружил, что селекция гороха желтого и зеленого цвета привела к получению половины желтого и половины зеленого горошка с некоторыми вариациями в некоторых поколениях.
  • На основании этого он определил соотношение разных фенотипов в разных поколениях.
  • Окраска гороха кодируется определенным геном, который приводит к желтому цвету. В отсутствие этого гена цвет гороха становился зеленым.
  • Таким образом, желтый цвет является доминантным аллелем, а зеленый — рецессивным аллелем.

Примеры генотипа

Цвет глаз
  • Доминирующим генетическим признаком цвета глаз является коричневый, который представлен генотипом BB.
  • Таким образом, у гомозиготных людей генотип цвета глаз будет BB или bb.
  • Все остальные цвета глаз от синего до зеленого и серого являются рецессивными признаками, которые проявляются только в том случае, если генотип гомозиготно-рецессивный, bb.
  • Если генотип гомозиготный, гены цвета глаз в локусах двух хромосом должны быть идентичными.
  • Фенотип индивида, то есть цвет глаз у индивида, зависит от результирующего генотипа этого персонажа.

Вьющиеся волосы
  • Если мы рассматриваем генотип для типа волос как H для доминантного признака и h для рецессивного признака, генотип для вьющихся волос будет HH или Hh.
  • Этот генотип кодирует белок, который делает волосы вьющимися.
  • Если генотип HH, у человека будут вьющиеся волосы, но при наличии гетерозиготного генотипа волосы будут волнистыми, то есть между вьющимися и прямыми волосами.
  • Чтобы волосы были прямыми, генотип должен быть hh, поскольку прямые волосы являются рецессивным признаком.
  • Полное преобладание вьющихся волос наблюдается у лиц с гетерозиготным состоянием.

Ссылки и источники
  • 2% — https://biodifferences.com/difference-between-phenotype-and-genotype.html
  • 1% — https://www.britannica.com/science/phenotype
  • 1% — https://www.biologyonline.com/dictionary/phenotype
  • 1% — https://en.wikipedia.org/wiki/Phenotype
  • 1% — https: // ru.wikipedia.org/wiki/Genotype
  • 1% — https://byjus.com/biology/genotype-and-phenotype-difference/
  • <1% - https://www.spectrumnews.org/news/genetics-identical-twins-not-so-similar/
  • <1% - https://www.slideshare.net/SRMegh/silent-mutation-2
  • <1% - https://www.researchgate.net/publication/329214501_Biparental_Inheritance_of_Mitochondrial_DNA_in_Humans
  • <1% - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3563493/
  • <1% - https: // www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK7908/
  • <1% - https://quizlet.com/361810829/chapter-22-and-23-darwin-flash-cards/
  • <1% - https://quizlet.com/3578/genetics-ch-1-flash-cards/
  • <1% - https://quizlet.com/25549586/genetics-flash-cards/
  • <1% - https://quizlet.com/114950720/ch-15-ch-16-study-guide-flash-cards/
  • <1% - https://curlybetty.wordpress.com/2011/05/10/curly-hair-genetics-heredity/
  • <1% - https: // biologywise.com / гомозиготный-против-гетерозиготный
Категории Разница между, Генетика Теги Генотип, Фенотип, Фенотип и генотип, Фенотип и генотип Навигация по сообщениям

Фенотип: определение, типы, примеры | Sciencing

Фенотипы — это все наблюдаемые характеристики организма.

Например, размер, цвет волос, брачное поведение и характер движений — все это черты определенного фенотипа. Фенотипы могут изменяться в результате факторов окружающей среды , или их черты могут изменяться по мере развития или адаптации организма.

Фенотип групп организмов может изменяться вместе, если меняются их кормовая база, тип пищи или вид хищников.

Хотя влияние окружающей среды играет роль и может влиять на фенотип, наблюдаемые черты организма основаны на его ДНК или генетическом коде . Признаки возникают из-за наличия одного или нескольких генов в ДНК. Если гены экспрессируются, то есть копируются и используются для синтеза белков, то в организме появляются соответствующие характеристики.

Генотип лежит в основе признаков фенотипа, но эти признаки влияют на внешний вид организма и его наблюдаемое поведение.

В результате фенотип во многом определяет, насколько успешно организм выживает и спаривается. Успех организма позволяет ему иметь много потомков, но он передает свой генотип, а не фенотип.

Взаимодействие фенотип / генотип может привести к появлению организмов, лучше адаптированных к окружающей среде.

Фенотипы зависят от многих факторов

Набор генов в ДНК организма составляет основу фенотипа организма, но действует множество других факторов.Все клетки в организме имеют одинаковую ДНК, но многие клетки разные.

Различия зависят от того, какие части ДНК клетка использует в процессе, называемом экспрессией генов. На экспрессию генов могут влиять факторы окружающей среды, а влияние окружающей среды может в дальнейшем влиять на фенотип другими способами.

Основные факторы, которые могут влиять на фенотип:

  • Генотип: Фенотип ограничен генотипом. Организм не может отображать характеристику, если для нее нет гена.
  • Эпигенетика: Эпигенетика влияет на экспрессию генов. Если ген присутствует, но не экспрессируется, организм не может отображать соответствующую характеристику.
  • Окружающая среда: Окружающая среда может влиять на черты напрямую, изменяя поведение или внешний вид организма, в то время как соответствующий ген остается неизменным. Факторы окружающей среды также могут влиять на экспрессию генов.

Гены и варианты генов генотипа определяют возможные признаки фенотипа

Хотя присутствие гена в генетическом коде ДНК делает возможным, что фенотип может включать соответствующий признак, сам признак может существенно различаться.Организмы, размножающиеся половым путем, получают по одному набору генов от каждого родителя. Их генетический состав будет содержать два немного разных набора генов, и ген в каждом наборе может быть доминантным или рецессивным.

Поскольку два гена признака всегда немного отличаются, наличие двух доминантных генов или доминантного и рецессивного гена означает, что возможный признак организма — это тот, который продуцируется доминантной вариацией гена.

Организм с двумя рецессивными копиями гена демонстрирует признак, продуцируемый вариантом рецессивного гена .Два варианта гена приводят к образованию немного разных белков и могут давать разные фенотипы.

Например, у человека есть несколько генов, влияющих на цвет глаз. Варианты генов, приводящие к темному цвету глаз, являются доминирующими, а варианты генов светлого цвета глаз являются рецессивными. У человека с двумя доминантными наборами генов темного цвета глаз или с одним доминантным набором темного цвета глаз и одним рецессивным набором светлых глаз будут темные глаза.

Люди с двумя наборами генов светлого цвета глаз будут иметь светлые глаза.Один и тот же ген с двумя разными вариантами дает два фенотипа.

Эпигенетика помогает определить, какие из возможных фенотипов отображаются.

Генотип организма определяет возможные признаки фенотипа, но соответствующие гены должны быть активными, чтобы признак проявился. Epigenetics изучает экспрессию генов в клетках, при этом многие гены неактивны.

Различные факторы, такие как доступные питательные вещества, возраст организма и сигналы, посылаемые другими клетками, определяют, экспрессирует клетка ген или нет.

Для экспрессии гена клетка должна сначала сделать копию гена из исходного кода ДНК в ядре клетки. Генетический код копируется в информационную РНК, которая выходит из ядра и находит клетку рибосому , чтобы синтезировать соответствующий белок из кодированной последовательности.

Белок придает клетке характеристику, свойство или способность, которые приводят к фенотипическому признаку в организме. Клетка может блокировать или регулировать этот процесс, чтобы производить больше, меньше или не производить белка.

Процесс экспрессии гена означает, что фенотип, такой как цвет волос, может меняться в течение жизни организма, даже если генетический код остается прежним. Исходный набор генов для определенного цвета волос остается на месте, но некоторые из генов в наборе экспрессируются более или менее сильно, поскольку клетка регулирует экспрессию гена вверх или вниз.

Что касается цвета волос, то рассматриваемый ген может напрямую влиять на темный цвет волос или вызывать выработку гормона или фермента, влияющего на цвет волос.

Факторы окружающей среды влияют на фенотипы напрямую или через экспрессию генов

Окружающая среда может влиять на внешний вид и поведение организмов и изменять их фенотип. Например, у некоторых пушных зверей, таких как сиамские кошки, кожа чувствительна к температуре . На более холодной коже растет темный мех, а на более теплой — светлый. Когда температура окружающей среды меняется, цвет и фенотип меха также могут измениться.

Помимо прямого изменения фенотипов, факторы окружающей среды могут влиять на признаки, влияя на экспрессию генов.Доступность питательных веществ и другого связанного с клетками сырья может способствовать или предотвращать экспрессию определенных генов.

Создание копий генов и синтез белков требует энергии, которую клетки получают из пищи, которую переваривает организм. Если питательных веществ недостаточно, экспрессия генов может замедлиться, и признаки могут стать менее выраженными.

Фенотипы и генотипы влияют на развитие организма

В то время как генотип является планом для организма, фенотип отражает то, как кодирование воплощается в реальность .В зависимости от факторов окружающей среды и жизненного опыта организма некоторые части генетического кода могут не понадобиться, а другие части могут быть выражены более или менее сильно. Фенотип описывает то, что на самом деле происходит с организмом.

Например, у человека могут быть гены, предрасполагающие его к развитию определенного типа заболевания. Для развития болезни должны присутствовать дополнительные факторы, вызванные влиянием окружающей среды. Человеку приходится либо вести себя вредно, либо непреднамеренно подвергаться воздействию вредных факторов.

Фенотип человека, подверженного заболеванию, может включать ожирение или высокое кровяное давление. Поведенческие факторы могут включать курение сигарет или чрезмерное употребление алкоголя. Чтобы вызвать болезнь, человеку, возможно, придется подвергнуться воздействию токсичных химикатов или обычно безвредного количества радиации. В каждом случае присутствует генетическая предрасположенность, но если человек не ест, не пьет и не курит слишком много, болезнь вряд ли будет спровоцирована.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.