МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЬГЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЬГЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ ЕСТЕСТВЕННЫХ И СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ НАУК
КАФЕДРА ЗООЛОГИИ И МОБ
ПРОГРАММА
ПО ГЕНЕТИКЕ
ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «БИОЛОГИЯ»
НОВОСИБИРСК -2010
Пояснительная записка.
1.1. Цель и задачи.
Цель. Формирование у студентов комплекса знаний, умений
навыков по генетике.
Задачи.
1. Сформировать представление о наследственности и
изменчивости организмов.
2. Изучить основные закономерности наследственности и
изменчивости.
3. Выяснить особенности передачи наследственной информации
у прокариот и эукариот.
4. Показать возможность применения генетических знаний в
практической деятельности человека.
5. Рассмотреть
генетическую
опасность
загрязнения
окружающей среды мутагенами.
1.2. Требования к знаниям и умениям.
В ходе изучения курса генетики студент должен:
1. Приобрести систему знаний по генетике.
2. Овладеть системой знаний о механизмах наследственности и
изменчивости организмов.
3. Владеть понятийно-категориальным аппаратом генетики и
смежных дисциплин.
4. Уметь применять знания генетики в исследовательской
деятельности.
5. Владеть приемами и методами преподавания раздела генетики
в курсе общей биологии общеобразовательной школы.
1.3. Принципы построения программы.
Программа
построена
в
соответствии
с
общими
дидактическими принципами. Последовательность изложения
материала отражает основные этапы развития генетики. В
программе
учтены
новейшие
достижения
генетики
ее
стремительное развитие на современном этапе. Все разделы
программы предполагают наряду с фундаментальными знаниями
усвоение студентами возможности применения этих знаний в
практической деятельности человека. Практические занятия
направлены на закрепление студентами теоретического материала
путем решения задач и постановки генетических экспериментов.
1.4. Основные методические и методологические положения.
Методология курса основывается на представлении
материальности органического мира. Изучение курса производится
в лекционно-семинарской и групповой форме. Самостоятельная
работа студентов направлена на активизацию познавательного
процесса, закрепление, углубление и расширение знаний по
генетике.
Введение. Предмет и задачи генетики. Генетика как наука о
наследственности и изменчивости. Основные разделы современной
генетики и ее место среди биологических наук. Значение генетики
для сельского хозяйства, биохимической промышленности,
медицины, педагогики. Место генетики в курсе общей биологии
общеобразовательной школы и в классах углубленным изучением
биологии.
Основные этапы развития генетики. Представления о
наследственности до Г. Менделя. Переворот в представлениях о
наследственности, совершенный Г. Менделем. Хромосомная теория
наследственности. Эволюция представлений о химической природе
гена. Создание «центральной догмы молекулярной биологии».
Особенности развития генетики в России. Генетика в России после
Октябрьской революции до середины 30-х годов и классики этого
периода. Разгром генетики на сессии ВАСХНИЛ 1948 г. Причины
лысенковщины. Официальное признание генетики. Современные
проблемы генетики и ее важнейшие достижения в настоящее время.
Методы генетических исследований. Гибридологический
метод как основной метод генетики. Использование в генетических
исследованиях методов других наук (цитологии, биохимии,
математики и т.д.).
Классические объекты генетики. Дрозофила как объект
генетики. Правила постановки опытов с дрозофилой.
Материальные основы наследственности. ДНК как
носитель наследственной информации. Строение ДНК и механизм
ее репликации. Особенности строения наследственного аппарата и
передачи наследственной информации у вирусов, прокариот и
эукариот.
Хромосомы
эукариот,
их
химический
состав,
ультраструктурная организация и уровни упаковки. Клеточный
цикл и изменения, происходящие в нем с хромосомами. Митоз как
механизм бесполого размножения у эукариот. Кариотип и его
видовая специфичность. Эндомитоз и политения. Политенная
хромосома как модель интерфазной хромосомы эукариот. Методы
окрашивания хромосом и их значение в анализе кариотипа.
Многоцветная FISH- окраска хромосом.
Цитологические основы полового размножения. Мейоз, его
фазы и стадии. Биологическое значение мейоза. Место мейоза в
цикле развития.
Гаметогенез и оплодотворение у животных. Спорогенез,
гаметогенез и оплодотворение у растений. Особенности жизненных
циклов у эукариотических микроорганизмов.
Закономерности наследования признаков и принципы
наследственности. Особенности наследования при бесполом
размножении. Наследование при моногибридном скрещивании.
Гибридологический метод, разработанный Г. Менделем. Закон
единообразия гибридов первого поколения. Закон расщепления.
Статистический характер расщепления. Расщепление по фенотипу
и генотипу. Гомозиготность и гетерозиготность. Гипотеза чистоты
гамет и ее цитологические основы. Гаметическое расщепление и
тетрадный анализ. Типы скрещиваний в генетике: анализирующее,
возвратное, реципрокное.
Наследование при полигибридном скрещивании. Закон
независимого наследования признаков и его цитологические
основы.
Наследование при взаимодействии генов. Взаимодействие
аллельных
генов
(полное
доминирование,
неполное
доминирование,
кодоминирование,
сверхдоминирование).
Плейотропия.
Множественные
аллели.
Взаимодействие
неаллельных генов. Комплементарность. Эпистаз. Полимерия и
наследование количественных признаков. Расщепления по
фенотипу при различных типах взаимодейсивия генов. Генымодификаторы. Пенетрантность и экспрессивность.
Генетика пола. Хромосомный механизм определения пола.
Гомогаметный и гетерогаметный пол. Балансовая теория
определения пола. Гинандроморфизм и интерсексуальность.
Половой хроматин. Сцепленное с полом наследование.
Сцепление генов и кроссинговер (закон Т. Моргана).
Генетическое доказательство кроссинговера. Одинарный и
множественные перекресты. Интерференция. Группы сцепления.
Генетические
карты.
Цитологическое
доказательство
кроссинговера. Определение локализации гена в хромосоме.
Цитологические карты хромосом и их сопоставление с
генетическими. Основные положения хромосомной теории
наследственности.
Нехромосомное наследование и его основные особенности.
Наследование через пластиды и митохондрии. Особенности
организации генома пластид и митохондрий. Цитоплазматическая
мужская стерильность. Взаимодействие ядерных и внеядерных
генов. Наследование через инфенцию.
Особенности генетического анализа у микроорганизмов.
Микроорганизмы как объекты генетики. Особенности строения и
передачи наследственной информации у бактерий и вирусов.
Сексдукция. Трансформация. Трансдукция. Ауксотрофные мутанты
и их значение при изучении цепей биосинтеза. Гипотеза «1 ген – 1
фермент». Практическое использование достижений молекулярной
генетики. Генная инженерия.
Изменчивость, ее причины и методы изучения.
Классификация изменчивости. Наследственная и ненаследственная
изменчивость. модификационная изменчивость и методы ее
изучения.
Норма
реакции.
Значение
модификационной
изменчивости для эволюции и селекции.
Мутационная
изменчивость.
Классификация
мутаций.
Спонтанный и индуцированный мутагенез. Факторы, вызывающие
индуцированные мутации. Генеративные и соматические мутации и
их значение в эволюции. Классификация мутаций по характеру
изменения генотипа. Генные мутации и их молекулярная природа.
Метод ClB.
Хромосомные перестройки и их типы. Особенности мейоза у
гетерозигот
по
нехваткам,
дупликациям,
инверсиям
и
транслокациям. Значение хромосомных перестроек в эволюции.
Геномные мутации. Полиплоидия в природе и опыте.
Аллополиплоиды и их генетические особенности. Причины
стерильности отдаленных гибридов и способы их преодоления.
Опыты Г. Д. Карпеченко. Синтез и ресинтез видов. Значение
полиплоидии в эволюции и селекции. Анеуплоидия. Трисомики,
моносомики, тетрасомики и нуллисомики. Особенности мейоза у
анеуплоидов. Жизнеспособность и плодовитость анеуплоидов.
Цитоплазматические мутации и их особенности.
Генетическая опасность загрязнения окружающей среды
мутагенами.
Природа гена. Эволюция представлений о гене. Ген в
классическом понимании. Современные представления о структуре
гена и аллелизме. Молекулярные механизмы реализации
наследственной информации.
Генетический
код
и
его
основные
свойства.
Экспериментальная
расшифровка
генетического
кода
и
доказательства его универсальности.
Биосинтез белка в клетке. Транскрипция и трансляция.
Регуляция транскрипции у прокариот. Регуляция работы генов у
эукариот. Особенности генов эукариот. Интроны и экзоны.
Искусственный синтез гена.
Генетические
основы
онтогенеза.
Механизмы
дифференцировки. Действие и взаимодействие генов. Генотип и
фенотип. Стадии и критические периоды онтогенеза.
Генетика популяций и генетические основы эволюции.
Панмиктические популяции и популяции с самооплодотворением.
Генетическая
структура
и
динамика
популяции
самооплодотворяющихся организмов. Генетическое равновесие в
панмиктической популяции. Закон Гарди-Вайнберга. Факторы
генетической динамики популяций. Значение генетики в развитии
эволюционной теории.
Генетика человека. Основные методы генетики человека
(генеалогический,
цитогенетический,
близнецовый,
популяционный,
биохимический).
Проблемы
медицинской
генетики. Наследственные болезни человека, их классификация и
распространение в популяциях. Иммуногенетика человека. Болезни
обмена веществ. Кариотип человека в норме и патологии.
Хромосомные болезни человека и методы их диагностики. Задачи
медико-генетических консультаций. Роль наследственности и
среды в обучении и воспитании.
Генетические основы селекции. Селекция как наука и как
технология. Предмет и задачи селекции. Понятие о породе, сорте,
штамме. Учение об исходном материале в селекции. Центры
происхождения культурных растений по Н. И. Вавилову. Закон
гомологических рядов в наследственной изменчивости и его
использование в селекции.
Отбор и его творческая роль. Источники изменчивости для
отбора. Комбинативная изменчивость. Принципы подбора пар для
скрещивания. Мутационная изменчивость. Индуцированный
мутагенез. Методы отбора. Индивидуальный и массовый отбор.
Сиб-селекция.
Системы скрещивания в селекции растений и животных.
Инбридинг и аутбридинг. Гетерозис и гипотезы о его механизме.
Использование простых и двойных линейных гибридов в
растениеводстве. Производство гибридных семян на основе
цитоплазматической мужской стерильности.
Полиплоидия и отдаленная гибридизация в селекции.
Клеточная, хромосомная и генная инженерия как новейшие методы
селекции. Генетически модифицированные (трансгенные) растения
и животные. Трансгенные продукты. Аргументы «за» и «против»
производства и использования трансгенных продуктов.
Примерные темы курсовых работ.
1. Методики изготовления микропрепаратов для демонстрации в
школе хромосом, митоза и мейоза.
2. Организация дрозофильного практикума в школе.
3. Изучение частот встречаемости мутантных аллелей в
популяциях кошек.
4. Множественные аллели в популяциях белого клевера.
5. Модификационная изменчивость у сортов садовой земляники.
6. Определение загрязненности окружающей среды мутагенами.
7. Кариотип человека в норме и патологии.
8. Наследственные болезни человека и их распространение в
популяциях.
9. Хромосомные болезни человека.
10. Генетическая инженерия.