ОПД.Ф.14 Генетика и эволюция_Генетика и селекция

Реклама
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Мурманский государственный педагогический университет»
(МГПУ)
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
СД.13 ГЕНЕТИКА
ДС.10 ГЕНЕТИКА
ОПД.Ф.14 ГЕНЕТИКА И ЭВОЛЮЦИЯ: ГЕНЕТИКА И СЕЛЕКЦИЯ
Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности
(специальностям)
050102 Биология
050102.00 Биология с дополнительной специальностью География
050103.00 География с дополнительной специальностью Биология
020201.65 Биология
(код и наименование специальности/тей)
Утверждено на заседании кафедры
биологии и химии
естественно-географического факультета
(протокол № 13 от 02 апреля 2008 г.)
Зав. кафедрой
______________________М.Н. Харламова
РАЗДЕЛ 1. Программа учебной дисциплины.
Структура программы учебной дисциплины
1.1 Автор программы: ст. преподаватель каф. биологии и химии Икко Н.В.
1.2 Рецензенты: д.б.н., профессор каф. биологии и химии Василевская Н.В.
д.б.н., зав. лабораторией альгологии ММБИ КНЦ Воскобойников Г.М.
1.3 Пояснительная записка:
Генетика – наука о наследственности и изменчивости живых организмов. Благодаря тому,
что универсальные законы наследственности и изменчивости справедливы для всех живых
организмов, генетика представляет собой основу современной биологической науки. Методы
генетики применимы к любым биологическим исследованиям, так как сама эта наука занимает
пограничное положение между различными областями биологических знаний. Поэтому курс
«Генетика» является одним из базовых при подготовке по специальности «Биология».
Курс «Генетика» предназначен для студентов дневного отделения естественноэкологического факультета МГПУ по специальности «Биология-география», «Биологияэкология». Предлагаемая программа составлена с учетом профессиональной ориентации
студентов на педагогическую деятельность.
Цель курса – дать представление об универсальности закономерностей наследственности
и изменчивости живых организмов, о взаимосвязи влияния генотипа и факторов среды на
развитие организма, о генетических процессах в популяциях живых организмов, о роли генетики
в развитии современной теории эволюции и практическом значении этой науки для медицины,
экологии и селекции.
Программа лекционного курса включает в себя 11 разделов, содержащих сведения о
материальных основах наследственности, закономерностях наследования признаков и законах
наследственности, об изменчивости живых организмов, о генетических основах онтогенеза, о
генетике популяций и генетических основах эволюции. Изучаются молекулярные механизмы
процессов, лежащих в основе передачи наследственной информации и изменчивости
генетического материала, основы генетики микроорганизмов. Значительное место отводится
изучению генетики человека и проблемам генетической безопасности, а также изучению
методов селекции животных, растений и микроорганизмов.
Программа практических и лабораторных занятий направлена на закрепление студентами
теоретического материала в процессе постановки и анализа генетического эксперимента с
дрозофилой (Drosophila melanogaster), а также путем решения задач.
Программа курса рассчитана на 140 часов (50 – лекционных, 14 – лабораторных, 26 –
практических). 50 часов отводится на внеаудиторную работу, которая выражается в подготовке к
практическим и лабораторным занятиям, семинарам, а также в самостоятельном решении
генетических задач и самостоятельном изучении студентами ряда тем лекционного курса.
В программе предусмотрено проведение двух контрольных работ, семинара по теме
«Рекомбинация генетического материала у эукариотических и прокариотических организмов»,
коллоквиума по теме «Митоз. Мейоз. Гаметогенез и оплодотворение у животных и растений».
В результате изучения курса студенты должны:
1) знать основные закономерности наследственности и изменчивости живых организмов;
2) иметь представление о молекулярных механизмах, лежащих в основе передачи
наследственной информации и изменчивости генетического материала;
3) иметь представление о генетических основах индивидуального развития организмов и
эволюционных процессов в популяциях;
4) иметь представление о значении генетики для медицины, педагогики, сельского
хозяйства, биохимической промышленности и охраны природы;
5) свободно владеть основными понятиями и терминами современной генетики;
6) освоить метод гибридологического анализа;
7) уметь применять методы математической статистики при анализе экспериментальных
данных и решении задач;
8) уметь решать теоретические задачи по генетике.
Программа составлена на основе программы, разработанной К.В. Ватти, М.М.
Тихомировым, П.Я. Шварцман, Н.А. Топорниной и В.А. Полуновским для Московского
педагогического государственного университета.
1.4 Извлечение (в виде ксерокопии) из ГОС ВПО специальности (направления), содержащее
требования к обязательному минимуму содержания дисциплины и общее количество часов
(выписка).
Предмет и задачи генетики. Основные этапы развития. Методы генетических
исследований. Материальные основы наследственности. Механизмы размножения прокариот.
Клеточный цикл. Митоз как механизм бесполого размножения у эукариот. Цитологические
основы полового размножения. Закономерности наследования признаков и принципы
наследственности. Наследование при моно- и полигибридном скрещивании. Наследование при
взаимодействии генов. Генетика пола. Сцепление генов. Нехромосомное наследование.
Особенности генетического анализа у микроорганизмов. Изменчивость, ее причины и методы
изучения. Мутационная изменчивость, классификация. Спонтанный и индуцированный
мутагенез. Модификационная изменчивость. Природа гена. Эволюция представлений о гене.
Молекулярные механизмы реализации наследственной информации. Генетические основы
онтогенеза, механизмы дифференцировки, действия и взаимодействия генов, генотип и фенотип,
стадии и критические периоды онтогенеза. Генетика популяций и генетические основы
эволюции. Популяция и ее генетическая структура, факторы генетической динамики популяций.
Генетика человека: методы изучения, проблемы медицинской генетики. Генетические основы
селекции. Селекция как наука и как технология. Источники изменчивости для отбора, системы
скрещивания растений и животных, методы отбора. 140 ч.
1.5 Объем дисциплины и виды учебной работы (для всех специальностей, на которых читается
данная дисциплина):
№
1.
2.
3.
Шифр и
Курс
Семес Виды учебной работы в часах
тр
Всего ЛК
ТрудоПР/
емкость ауди
СМ
т.
ЛБ
Сам.
работа
Вид
итогового
контроля (форма
отчетности)
4
4
7, 8
7, 8
140
140
86
26
50
18
24
4
12
4
54
114
экзамен
экзамен
4
7, 8
150
90
40
30
20
60
экзамен
4
7,8
100
56
30
12
14
44
экзамен
4
7, 8
120
66
40
10
16
54
экзамен
п наименование
/ специальности
п
050102 Биология
050102
Биология
ОЗО
050103.00 География
с
дополнительной
специальностью
Биология
050102 Биология с
дополнительной
специальностью
География
020201.65 Биология
1.6 Содержание дисциплины.
1.6.1 Разделы дисциплины и виды занятий (в часах). Примерное распределение учебного времени:
№
п/п
Наименование
раздела, темы
Количество часов
Вариант 1
Вариант 2
Вариант 3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Вс
ег
о
ау
д.
Введение. Предмет, 2
задачи,
методы,
история развития.
Место
генетики
среди
биологических
наук.
Материальные
8
основы
наследственности.
Закономерности
28
наследования
признаков.
Генетика
4
микроорганизмов
Изменчивость, ее 14
причины и методы
изучения.
Основы
8
молекулярной
генетики.
Генетика
2
определения пола
Генетические
3
основы онтогенеза.
Генетика
7
популяций
и
генетические
основы эволюции.
Генетика человека. 6
Генетические
4
основы селекции.
Итого:
86
Л
К
П
Р/
С
М
Л
Б
Са
м.
ра
б.
2
Вс
ег
о
ау
д.
2
2
2
4
4
2
12
10
6
28
10
Л
К
П
Р/
С
М
Л
Б
Са
м.р
аб.
2
6
4
4
6
2
2
10
4
П
Р/
С
М
Л
Б
Сам
.раб
.
2
20
8
2
2
4
4
2
20
40
12
14
14
24
2
2
10
14
8
4
16
6
4
2
4
2
2
4
2
2
3
Л
К
2
4
8
Вс
ег
о
ау
д.
2
4
2
2
10
2
2
8
4
3
4
6
2
2
12
8
2
6
4
4
4
2
2
2
2
2
2
12
12
5
3
3
3
2
4
4
50
24
54
26
18
40
30
12
4
4
114 90
20
60
Примечание: Вариант 1 для специальности – 050102 Биология. Очное отделение
Вариант 2 для специальности – 050102 Биология. Заочное отделение
Вариант 3 для специальности – 050103.00 География с дополнительной специальностью Биология
№
п/п
Наименование
раздела, темы
Количество часов
Вариант 4
Вс Л П Л
ег К Р/ Б
о
С
ау
М
д.
Вариант 5
Са Вс Л П
м. ег К Р/
ра о
С
б. ау
М
д.
Л
Б
Са
м.р
аб.
Вариант 6
Вс Л П
ег К Р/
о
С
ау
М
д.
Л
Б
Сам
.раб
.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Введение. Предмет,
задачи,
методы,
история развития.
Место
генетики
среди
биологических
наук.
Материальные
основы
наследственности
Закономерности
наследования
признаков.
Генетика
микроорганизмов
Изменчивость, ее
причины и методы
изучения.
Основы
молекулярной
генетики.
Генетика
определения пола
Генетические
основы онтогенеза.
Генетика
популяций
и
генетические
основы эволюции.
Генетика человека.
Генетические
основы селекции.
Итого:
2
2
2
2
26
8
2
2
10
6
8
2
10
2
2
2
4
2
2
6
30
12
2
2
2
6
12
8
10
4
4
2
2
2
2
2
2
2
4
2
2
6
2
6
6
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
6
12
28
2
2
10
4
2
2
6
2
56 30 12 14 44 66
40 10 16 54
Вариант 4 для специальности - 050102 Биология с дополнительной специальностью География
Вариант 5 для специальности - 020201 Биология
1.6.2 Содержание разделов дисциплины.
Введение.
Предмет, основные этапы развития, методы генетики. Роль отечественных ученых в развитии
генетики и селекции. Основные разделы современной генетики. Место генетики среди
биологических наук, ее практическое значение.
II.
Материальные основы наследственности.
1. Цитологические основы бесполого размножения.
Механизмы бесполого размножения прокариот. Клеточный цикл. Митоз как механизм бесполого
размножения эукариотических организмов. Фазы митоза. Генетическое значение митоза.
Эндомитоз.
2. Строение и функционирование хромосом.
Хромосомы вирусов, прокариот и клеточных органоидов эукариот. Хромосомы высших эукариот.
Компактизация хроматина. Эухроматин и гетерохроматин. Строение метафазных хромосом.
Кариотип, идиограмма. Дифференциальная окраска хромосом и ее значение в анализе кариотипа. Вхромосомы. Хромосомы типа «ламповых щеток». Политенные хромосомы, их использование в
генетическом анализе. Цитологические карты хромосом.
3. Цитологические основы полового размножения.
I.
Мейоз как цитологическая основа образования и развития гамет. Фазы и стадии редукционного и
эквационного деления мейоза. Конъюгация гомологичных хромосом, синаптонемный комплекс,
биваленты. Принципиальные отличия поведения хромосом в митозе и мейозе. Генетическое
значение мейоза.
4. Жизненные циклы эукариотических организмов.
Гаплоидное и диплоидное число хромосом. Чередование гаплофазы и диплофазы в жизненных
циклах животных, растений и эукариотических микроорганизмов. Гаметогенез у животных,
спорогенез и гаметогенез у растений. Оплодотворение у растений и животных. Несовместимость
у растений. Нерегулярные типы полового размножения: партеногенез и апомиксис, гиногенез,
андрогенез.
III. Закономерности наследования признаков.
1. Моногибридное скрещивание.
Гибридологический метод как основа генетического анализа. Моногибридное скрещивание.
Первый закон Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения. Доминантный и
рецессивный признаки. Второй закон Менделя – закон расщепления. Гомозиготность,
гетерозиготность. Генотип, фенотип. Цитологические основы закона расщепления. Правило
«чистоты» гамет. Метод тетрадного анализа. Статистический характер расщепления.
Анализирующее, возвратное скрещивания. Понятие о генах и аллелях. Множественный
аллелизм. Взаимодействие аллельных генов: доминирование, неполное доминирование,
кодоминирование.
2. Полигибридное скрещивание.
Наследование при дигибридном скрещивании. Третий закон Менделя – закон независимого
наследования признаков. Цитологические основы независимого наследования признаков.
Закономерности полигибридного скрещивания. Построение решетки Пеннета. Анализ
наследования при неполном доминировании.
3. Взаимодействие генов.
Типы взаимодействия генов: комплементарность, эпистаз, полимерия. Гены-модификаторы,
плейотропия. Влияние факторов среды на реализацию генотипа: пенетрантность,
экспрессивность, норма реакции. Понятие о целостности и дискретности генотипа.
4. Сцепленное с полом наследование.
Хромосомная теория наследственности. Наследование признаков, сцепленных с полом.
Реципрокное скрещивание. Наследование крест-накрест (крисс-кросс). Гемизиготы.
Наследование при нерасхождении половых хромосом. Наследование, частично сцепленное с
полом. Наследование ограниченных полом и зависимых от пола признаков.
5. Сцепленное наследование и кроссинговер.
Явление сцепления генов. Линейное расположение генов в хромосоме. Генетическое
доказательство кроссинговера. Частота кроссинговера. Одинарный и множественный
кроссинговер. Понятие интерференции и коинциденции. Генетические карты. Цитологическое
доказательство кроссинговера. Мейотический и митотический кроссинговер. Неравный
кроссинговер. Факторы, влияющие на кроссинговер.
6. Нехромосомное наследование.
Роль ядра и цитоплазмы в наследовании. Особенности нехромосомного наследования и методы
его изучения. Наследование через пластиды и митохондрии. Цитоплазматическая мужская
стерильность у растений. Наследование паразитов и симбионтов. Наследование вирусов и
экстрахромосомные элементы. Предетерминация цитоплазмы (матроклиния).
IV. Генетика микроорганизмов.
Эукариотические и прокариотические микроорганизмы, их строение и жизненные циклы. Методы
генетического анализа микроорганизмов. Прототрофность и ауксотрофность. Процессы,
ведущие к рекомбинации генетического материала у прокариотических микроорганизмов:
трансформация, конъюгация, трансдукция. Генетическое картирование у бактерий.
Внехромосомные генетические элементы микроорганизмов: эписомы и плазмиды. Вирусы,
бактериофаги как объекты генетики.
V. Изменчивость генетического материала.
1. Мутационная изменчивость.
Виды изменчивости. Мутационная теория. Закон гомологических рядов наследственной
изменчивости Н.И.Вавилова. Принципы классификации мутаций. Спонтанные и
индуцированные мутации. Условные мутации. Методы учета мутаций.
2. Генные (точковые) мутации.
Виды генных мутаций. Причины возникновения мутаций. Молекулярные механизмы мутагенеза.
3. Хромосомные перестройки.
Внутрихромосомные и межхромосомные перестройки. Механизмы возникновения хромосомных
перестроек. Эффект положения гена. Цитологические методы обнаружения хромосомных
перестроек. Значение хромосомных перестроек для анализа генотипа. Роль хромосомных
перестроек в эволюции.
4. Геномные мутации.
Полиплоидия. Мейоз и наследование у автополиплоидов и аллополиплоидов. Полиплоидные
ряды. Искусственное получение полиплоидов. Значение полиплоидии в эволюции и селекции
растений. Полиплоидия у животных. Анеуплоидия (гетероплоидия): нуллисомики, моносомики,
полисомики. Гаплоидия. Методы получения и значение гаплоидов.
5. Модификационная изменчивость.
Типы модификаций. Свойства модификаций. Механизмы возникновения модификаций. Норма
реакции. Методы изучения модификационной изменчивости. Взаимосвязь модификационной и
наследственной изменчивости. Значение модификаций.
VI. Основы молекулярной генетики.
1. Молекулярные основы наследственности.
Генетическая роль ДНК. Строение ДНК. Полуконсервативный механизм репликации ДНК.
Ферменты репликации. Особенности репликации у прокариот и эукариот. Репарация ДНК.
Механизмы рекомбинации ДНК.
2. Структура и функции гена.
Эволюция представлений о гене. Критерии аллелизма. Ступенчатый аллеломорфизм.
Псевдоаллелизм. Межаллельная комплементация. Современные представления о строении гена.
Оперонный принцип организации генов у прокариот. Структурные и регуляторные гены.
Расположение генов в хромосомах эукариот. Транскрипция ДНК. Типы РНК в клетке. РНКполимераза. Обратная транскрипция, ревертаза. Трансляция иРНК. Генетический код, его
свойства.
3. Структура и организация генома.
Геномика. Структура генома прокариотических и эукариотических организмов. Уникальные и
повторяющиеся последовательности ДНК. Мобильные элементы генома. Псевдогены.
4. Генная и клеточная инженерия.
Задачи и основные направления генной инженерии. Современные методы молекулярной генетики,
используемые в генной инженерии: получение генов, клонирование генов, создание геномных
библиотек, скрининг банка генов, рестрикционное картирование, секвенирование ДНК и др.
Перенос генов в клетки других организмов. Экспрессия чужеродных генов. Геномная
инженерия. Гибридизация соматических клеток растений и животных. Клонирование животных.
Животные химеры. Достижения генной инженерии.
VII. Генетика определения пола.
Хромосомный механизм определения пола. Гомогаметный и гетерогаметный пол. Балансовая
теория определения пола. Компенсация дозы генов. Генетическая бисексуальность организмов.
Первичные и вторичные половые признаки. Интерсексуальность, гинандроморфизм,
гермафродитизм и другие половые отклонения. Дифференциация и переопределение пола в
онтогенезе. Соотношение полов в природе.
VIII. Генетические основы онтогенеза.
Преформизм и эпигенез. Роль клеточного ядра в развитии. Тотипотентность генома. Процессы
детерминации и дифференцировки клеток в организме. Регуляция действия генов в онтогенезе.
Функциональные изменения генетического материала в онтогенезе. Диминуция хроматина и
хромосом. Апоптоз. Методы изучения действия генов. Дискретность онтогенеза. Управление
онтогенезом. Онтогенетическая изменчивость. Генетика поведения.
IX. Генетика популяций.
Возникновение и этапы развития генетики популяций. Учение В.Йогансена о популяциях и
чистых линиях. Популяция и ее генетическая структура. Закон Харди-Вайнберга. Генетическая
гетерогенность и полиморфизм природных популяций. Факторы генетической динамики
популяций: мутационное давление, действие отбора, генетический дрейф, миграция,
генетическая изоляция. Генетический гомеостаз и его механизмы. Значение генетики популяций
в развитии теории эволюции. Значение генетики популяций для экологии и природоохранной
деятельности.
X. Генетические основы селекции.
Селекция как наука и как технология. Предмет и методы исследования в селекции. Учение об
исходном материале в селекции. Центры происхождения культурных растений по Н.И.Вавилову.
Источники изменчивости для отбора. Методы отбора в селекции. Наследуемость и коэффициент
наследуемости. Системы скрещивания, применяемые в селекции. Гетерозис. Основные
достижения и перспективы развития селекции животных, растений и микроорганизмов.
Новейшие методы селекции.
XI. Генетика человека.
Человек как объект генетики. Методы изучения генетики человека. Кариотип человека. Геном
человека и методы его изучения. Международная программа «Геном человека». Проблемы
медицинской генетики. Наследственные болезни. Значение диагностики и лечение
наследственных болезней. Медико-генетическое консультирование. Генетические механизмы
канцерогенеза. Иммуногенетика. Проблемы генетической безопасности.
1.6.3 Темы для самостоятельного изучения.
№
Наименование раздела
п дисциплины.
/ Тема.
п
1.
Митоз. Мейоз. Гаметогенез.
Оплодотворение.
2.
Моногибридное скрещивание.
3.
Взаимодействие
аллельных
генов.
4.
Полигибридное скрещивание.
5.
Взаимодействие
неаллельных
генов.
6.
Наследование
признаков,
сцепленных с полом.
7.
Сцепленное наследование и
кроссинговер.
8.
Жизненные
циклы.
Рекомбинация генетического
материала у прокариот и
эукариот.
9.
Мутационная изменчивость.
10.
Модификационная
изменчивость.
11.
Генетика популяций.
Итого:
Форма самостоятельной Кол-во Форма
контроля
работы
час
выполнения
ов
самостоятельной
работы
Подготовка
к
6
Коллоквиум.
коллоквиуму.
Решение задач.
4
Проверка тетрадей.
Решение задач.
4
Проверка тетрадей.
Решение задач.
4
Проверка тетрадей.
Решение задач.
4
Проверка тетрадей.
Решение задач.
4
Проверка тетрадей.
Решение задач.
4
Проверка тетрадей.
Подготовка к семинару.
8
Семинар.
Решение задач.
4
Проверка тетрадей.
Решение задач.
4
Проверка тетрадей.
Решение задач.
4
50
Проверка тетрадей.
1.7 Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.
1.7.1
Тематика и планы аудиторной работы студентов по изученному материалу (планы
последовательного проведения занятий: ПР, СМ, ЛБ) по предлагаемой схеме:
Лабораторная работа № 1. Тема: «Цитологические основы бесполого и полового размножения».
Материалы: микропрепараты продольного среза кончика корешка лука, микрофотографии,
личинки мотыля Chirononomus sp., схемы, микрофотографии мейоза в клетках пыльника лука и
семенника кузнечика.
Оборудование: настольные лупы, микроскопы с осветителями, предметные и покровные стекла,
препаровальные иглы, пипетки, ацеторсеин, фильтровальная бумага.
План работы:
Задание 1. Определить и зарисовать все стадии митоза, рассматривая препарат «Митоз в кончиках
корешка лука» и пользуясь схемой митоза и микрофотографиями.
Задание 2. Рассмотреть и зарисовать цитокинез в растительных и животных клетках
(микрофотографии).
Задание 3. Рассмотреть и зарисовать кариотипы разных видов живых организмов (микрофотографии
метафазных пластинок).
Задание 4. Ознакомиться с различными методами окраски метафазных хромосом
(микрофотографии).
Задание 5. Приготовить, рассмотреть и зарисовать препарат гигантских хромосом из слюнных желез
личинок мотыля.
Задание 6. Ознакомиться и зарисовать отдельные стадии мейоза, используя схему и
микрофотографии.
Задание 7. Сопоставить цитогенетические события, происходящие в митозе и мейозе, заполнить
таблицу.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1.Основные события, происходящие в клетке в интерфазе и на различных этапах митоза.
2. Строение метафазных хромосом.
3. Методы дифференциальной окраски хромосом и их значение для анализа кариотипа.
4. Биологическое значение митоза.
1. Фазы редукционного и эквационного деления мейоза и основные события, происходящие в
клетке.
2. Конъюгация хромосом и ее значение.
3. Возникновение хиазм и их значение.
4. Независимое поведение негомологичных хромосом в мейозе.
5. Биологическое значение мейоза.
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» - М., 1972,
стр.4-20.
2. Лобашев М.Е. «Генетика» – Л., 1967, стр.27-99.
Лабораторная работа № 2. Тема: «Гаметогенез у животных, спорогенез и гаметогенез у
растений. Процесс оплодотворения».
Материалы: микропрепараты поперечного среза через яичник млекопитающего и мазка спермы
млекопитающего; микрофотографии поперечного среза через семенник мыши, слияния двух
пронуклеусов у аскариды, сперматозоида, яйцеклетки и направительного тельца человека,
прорастающего пыльцевого зерна ландыша, зародышевого мешка пшеницы и дельфиниума.
Оборудование: микроскопы с осветителями.
План работы:
Задание 1. Изучить этапы сперматогенеза у животных, пользуясь схемой и микрофотографиями.
Задание 2. Рассмотреть строение сперматозоида млекопитающего на препарате и зарисовать его.
Задание 3. Ознакомиться с этапами оогенеза животных по схеме; зарисовать отдельные этапы с
препарата поперечного среза яичника кролика.
Задание 4. Зарисовать процесс оплодотворения у животных, пользуясь микрофотографией яйца
аскариды.
Задание 5. Рассмотреть схему развития женских и мужских половых клеток у растений; зарисовать
этапы мегагаметогенеза и строение прорастающего пыльцевого зерна, пользуясь
микрофотографиями.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Процесс двойного оплодотворения у растений.
2. Сравнительная характеристика гаметогенеза животных и спорогенеза и гаметогенеза растений.
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М., 1972,
стр.21-30.
2. Лобашев М.Е. «Генетика» – Л.,1967, стр.64-99.
Лабораторная работа № 3. Тема: “ Дигибридное скрещивание».
Материалы: на каждого студента – четыре пробирки: по одной с мухами материнской линии с
темным телом и редуцированными крыльями, отцовской линии с серым телом и нормальными
крыльями, гибридов F1, гибридов F2.
Оборудование: на каждого студента – набор для работы с дрозофилой.
План работы:
Задание 1. Провести анализ наследования двух пар признаков (цвет тела – форма крыльев) у
дрозофил по отдельности и одновременно:
а) рассмотреть цвет тела у мух родительских линий, проанализировать наследование цвета глаз у
гибридов первого и второго поколений, результаты занести в таблицу;
б) рассмотреть форму крыльев у мух родительских линий, проанализировать наследование формы
крыльев у гибридов первого и второго поколений, результаты занести в таблицу;
в) произвести одновременный анализ наследования цвета глаз и формы крыльев у гибридов первого
и второго поколений, результаты занести в таблицу.
Задание 2. Составить две схемы скрещивания: с помощью решетки Пеннета и посредством
фенотипического радикала.
Задание 3. Провести статистическую обработку полученных всеми студентами результатов и
доказать случайный характер отклонения.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Основные закономерности наследования признаков при полигибридном скрещивании.
2. Фенотипический радикал, решетка Пеннета.
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
стр.50-61.
2. Лобашев М.Е. «Генетика» – Л.,1967, стр.125-149.
3. Дубинин Н.П. «Общая генетика» – М.,1986, стр.62-70.
Лабораторная работа № 4. Тема: «Наследование при взаимодействии генов (комплементарное
действие генов)».
Материалы: на подгруппу из трех студентов – девять пробирок: по одной пробирке с мухами
родительских линий (с красными, коричневыми и ярко-красными глазами), гибридов F1 и F2
первого скрещивания, гибридов F1 и F2 второго скрещивания, гибридов F1 и F2 третьего
скрещивания.
Оборудование: на каждого студента – набор для работы с дрозофилой.
План работы:
Задание 1. Провести анализ результатов скрещиваний трех линий дрозофил, различающихся
цветом глаз:
а) проанализировать гибриды F1 и F2 первого скрещивания, установить доминирование, результаты
занести в таблицу;
б) проанализировать гибриды F1 и F2 второго скрещивания, установить доминирование, результаты
занести в таблицу;
в) проанализировать гибриды F1 и F2 третьего скрещивания, установить характер взаимодействия,
результаты занести в таблицу.
Задание 2. Составить три схемы скрещивания:
а) красноглазых мух с яркоглазыми;
б) красноглазых мух с коричневоглазыми;
в) мух, имеющих ярко-красные глаза и коричневые глаза.
Задание 3. Провести статистическую обработку полученных всеми студентами результатов.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Типы аллельного и неаллельного взаимодействия генов.
2. Характер расщепления среди гибридов второго поколения при разных типах взаимодействия
генов.
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
2. Лобашев М.Е. «Генетика» – Л.,1967,
3. Дубинин Н.П. «Общая генетика» – М.,1986, стр. 72-84.
Лабораторная работа № 5. Тема: «Наследование признаков, сцепленных с полом».
Материалы: на подгруппу из двух студентов – шесть пробирок: по одной пробирке с мухами
исходных линий (с красными и белыми глазами), гибридов F1 и F2 прямого скрещивания,
гибридов F1 и F2 обратного скрещивания.
Оборудование: на каждого студента – набор для работы с дрозофилой.
План работы:
Задание 1. Провести анализ прямого скрещивания (красноглазой самки с белоглазым самцом):
ознакомиться с мухами исходных линий, проанализировать гибридов первого и второго
поколений, результаты занести в таблицу.
Задание 2. Провести анализ обратного скрещивания (белоглазой самки с красноглазым самцом):
ознакомиться с мухами исходных линий, проанализировать гибриды первого и второго
поколений, результаты занести в таблицу.
Задание 3. Записать две схемы скрещиваний, провести аналогию между наследованием признака и
поведением половых хромосом.
Задание 4. Провести статистическую обработку полученных всеми студентами результатов.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Определение пола у дрозофилы.
2. Признаки, сцепленные с полом.
3. Реципроктные скрещивания, крисс-кросс наследование.
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
2. Лобашев М.Е. «Генетика» – Л.,1967,
Лабораторная работа № 6. Тема: «Сцепленное наследование и кроссинговер.
Генетический анализ кроссинговера. Построение генетической карты».
Материалы: на каждого студента – четыре пробирки: по одной пробирке с мухами исходной линии
с серым телом, красными глазами, нормальными крыльями; исходной линии с черным телом,
киноварными глазами и редуцированными крыльями; гибридов F1; гибридов Fb.
Оборудование: на каждого студента – набор для работы с дрозофилой.
План работы:
Задание 1. Провести анализ результатов скрещивания двух линий дрозофил, отличающихся по трем
парам признаков (цвет глаз – цвет тела – форма крыльев):
А) ознакомиться с мухами исходных линий, взятых в скрещивание;
Б) проанализировать гибриды первого поколения, установить доминирование;
В) проанализировать гибриды анализирующего скрещивания: разбить всех мух на 8 фенотипических
классов, подсчитать мух в каждом классе, результаты занести в таблицу.
Задание 2. Составить схему скрещивания.
Задание 3. Провести анализ наследования каждых двух пар признаков у гибридов анализирующего
скрещивания (см. предыдущее занятие): окраска глаз – окраска тела, окраска глаз – форма
крыльев, окраска тела – форма крыльев. Сделать вывод о сцеплении этих признаков.
Задание 4. Провести одновременный анализ наследования всех трех пар признаков, результаты
занести в таблицу.
Задание 5. Провести статистический анализ данных.
Задание 6. Составить общую схему скрещивания.
Задание 7. Рассчитать частоты кроссинговера между исследуемыми генами.
Задание 8. Построить участок генетической карты для трех исследуемых генов.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Явление сцепленного наследования; группы сцепления.
2. Причины нарушения закона сцепленного наследования.
3. Независимое и сцепленное наследование признаков, полное и неполное сцепление.
4. Одинарный и двойной кроссинговер.
5. Интерференция и ее влияние на величину кроссинговера.
6. Генетическая карта и метод ее построения.
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
2. Лобашев М.Е. «Генетика» – Л.,1967.
Лабораторная работа № 7. Тема: «Мутационная изменчивость. Множественный аллелизм.
Хромосомные перестройки».
Материалы: коллекция линий дрозофилы, различающихся по окраске глаз; на каждого студента –
по три пробирки: в одной от скрещивания мух с красными и абрикосовыми глазами, в другой –
от скрещивания мух с белыми и киноварными глазами, в третьей – от скрещивания мух с
абрикосовыми и киноварными глазами; микрофотографии гигантских хромосом личинок
дрозофилы с хромосомными перестройками.
Оборудование: на каждого студента – набор для работы с дрозофилой.
План работы:
Задание 1. Ознакомиться с коллекцией линий дрозофилы, различающихся по цвету глаз: wа –
абрикосовые, w – белые, w+ - красные, дикий тип, cn - киноварные (явление множественного
аллелизма).
Задание 2. Провести анализ результатов трех скрещиваний мух с разной окраской глаз
(абрикосовоглазых мух с белоглазыми, киноварноглазых с абрикосовоглазыми, киноварноглазых
с белоглазыми): ознакомиться с мухами исходных линий, проанализировать наследование у
гибридов первого поколения, сделать выводы об аллельности генов.
Задание 3. Идентифицировать и зарисовать различные типы хромосомных перестроек, рассматривая
микрофотографии гигантских хромосом слюнных желез дрозофилы.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Явление изменчивости генетического материала и принципы ее классификации.
2. Критерии аллелизма: функциональный и рекомбинационный.
3. Типы хромосомных перестроек.
4. Методы изучения мутаций.
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
2. Лобашев М.Е. «Генетика» – Л.,1967,
3. Дубинин Н.П. «Общая генетика» – М.,1986, стр. 85-96.
План последовательного проведения практических работ.
Практическая работа № 1. Тема: «Цитологические основы наследственности»
План занятия:
1. Решение задач по теме «Митоз. Мейоз».
2. Решение задач по теме «Развитие половых клеток у растений и животных. Оплодотворение».
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Опишите разницу между профазой митоза и профазой 1 мейоза, между анафазой митоза и
анафазой 2 мейоза.
2. Перечислите элементы сходства в процессах оогенеза у животных и мегаспорогенеза у растений.
3. Назовите характерные особенности оплодотворения у цветковых растений.
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
стр.12-13, 19-20, 29-30.
2. Мюнтцинг А. «Генетика» – М.,1967, стр. 21-40.
3. ТопорнинаН.А., Стволинская Н.С. «Генетика человека (практикум)» - М.,2001.
Практическая работа № 2. Тема: «Моногибридное скрещивание. Взаимодействие аллельных
генов».
План занятия:
1. Ознакомление с генетической символикой.
2. Решение задач по теме.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Какое скрещивание называют моногибридным?
2. Сформулируйте правило чистоты гамет.
3. Что означают следующие термины: гомозигота, гетерозигота, аллель, возвратное скрещивание,
анализирующее скрещивание?
4. Перечислите типы аллельного взаимодействия генов.
5. Объясните явление межаллельной комплементации.
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
стр.44-50.
2. Максимов Г.В., Степанов В.Н., Василенко В.Н. «Сборник задач по генетике» – М., 2001, стр.3-27.
Практическая работа № 3. Тема: «Статистический характер расщепления».
План занятия:
1. Решение задач по теме.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Почему закономерности наследования носят статистический характер?
2. Перечислите методы математической обработки данных, используемые в генетике.
3. От чего зависит величина выборки изучаемых объектов?
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
стр.43-44.
2. Ивантер Э.В. «Основы биометрии» - 1992.
Практическая работа № 4. Тема: «Полигибридное скрещивание при независимом
наследовании признаков».
План занятия:
1. Решение задач по теме.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Какое скрещивание называют полигибридным?
2. Каков характер расщепления признаков среди гибридов второго поколения дигибридного
скрещивания при полном доминировании признаков? при неполном доминировании в одной из
аллельных пар генов? в обеих аллельных парах генов?
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
стр.57-60.
2. Мюнтцинг А. «Генетика» – М., 1967, стр.51-60.
Практическая работа № 5. Тема: «Взаимодействие неаллельных генов».
План занятия:
1. Решение задач по теме.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Перечислите типы неаллельного взаимодействия генов.
2. Каков характер расщепления среди гибридов второго поколения при разных типах взаимодействия
генов?
3. Приведите примеры модифицирующего действия генов.
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
стр.61-72.
2. Дубинин Н.П. «Генетика» – М., 1985.
3.Максимов Г.В., Степанов В.Н., Василенко В.Н. «Сборник задач по генетике» – М., 2001, стр.38-52.
Практическая работа № 6. Тема: «Наследование признаков, сцепленных с полом».
План занятия:
1. Решение задач по теме.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Какие признаки называют сцепленными с полом?
2. Опишите известные механизмы определения пола у животных и растений.
3. Признаки, ограниченные полом.
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
стр.81-84.
2.Максимов Г.В., Степанов В.Н., Василенко В.Н. «Сборник задач по генетике» – М., 2001, стр.53-63.
3. Дубинин Н.П. «Общая генетика» – М.,1986, стр. 118-125.
Практическая работа № 7. Тема: «Сцепленное наследование и кроссинговер».
План занятия:
1. Решение задач по теме.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Объясните понятия: сцепленное наследование, группа сцепления.
2. Назовите свойства генетической карты.
3. Что означают понятия: интерференция, коинциденция?
Список литературы:
1. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
стр.90-93.
2. Максимов Г.В., Степанов В.Н., Василенко В.Н. «Сборник задач по генетике» – М., 2001, стр.64-75.
Практическая работа № 8. Тема: «Жизненные циклы и рекомбинация: низшие эукариоты,
растения, животные».
План занятия:
1. Ознакомление с жизненным циклом хламидомонады, мхов, папоротников, покрытосеменных
растений и животных.
2. Ознакомление с жизненным циклом дрожжей, изучение метода тетрадного анализа на примере
скрещивания двух штаммов дрожжей.
3. Изучение метода картирования и установления сцепления ген – центромера при митотической
рекомбинации на примере гетерокариона аспергилла.
4. Решение задач по теме.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Опишите парасексуальный процесс у низших эукариот.
2. Перечислите типы нерегулярного полового размножения.
Практическая работа № 9. Тема: «Процессы, ведущие к рекомбинации генетического материала
у эукариотических и прокариотических организмов». /семинар/.
Вопросы:
1. Типы рекомбинации (гомологичная, специфическая, случайная). Генная конверсия.
2. Мейотический и митотический кроссинговер.
3. Молекулярный механизм кроссинговера.
4. Факторы, влияющие на кроссинговер.
5. Процессы, ведущие к рекомбинации генетического материала у одноклеточных эукариот: грибов,
водорослей, простейших.
6. Метод тетрадного анализа: механизм возникновения различных типов тетрад, влияние
кроссинговера на соотношение типов тетрад.
7. Генетический анализ при парасексуальном процессе.
8. Реорганизация ядерного аппарата у простейших в процессе конъюгации и автогамии.
9. Несовместимость у растений.
10. Процессы, ведущие к объединению и рекомбинации генетического материала у бактерий:
конъюгация, трансформация, трансдукция.
Список литературы:
1. Айала Ф., Кайгер Дж. «Современная генетика» – М., 1988, т.2, стр. 132-166.
2. Дубинин Н.П. «Генетика» – М., 1985, стр.148-190.
3. Дубинин Н.П. «Общая генетика» – М., 1986, стр. 130-177.
4. Инге-Вечтомов С.Г. «Генетика с основами селекции» – М., 1989, стр.144-209.
1. Лобашев М.Е. «Генетика» – М., 1967, стр. 258-284, 416-449.
Практическая работа № 10. Тема: «Мутационная изменчивость».
План занятия:
1. Решение задач по теме «Генные мутации».
2. Решение задач по теме «Хромосомные перестройки».
3. Решение задач по теме «Полиплоидия».
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Дайте определение понятий «мутация», «мутант».
2. Перечислите способы классификации мутаций.
3. Перечислите типы генных мутаций, хромосомных перестроек, геномных мутаций.
4. Охарактеризуйте методы учета мутаций: а) у дрозофилы; б) у высших животных; в) у
микроорганизмов.
Список литературы:
1. Инге-Вечтомов С.Г. «Генетика с основами селекции» – М.,1989, стр.290-369.
2. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
стр.107-130.
2. Дубинин Н.П. «Генетика» – М., 1985, стр.230-252, 272-305.
Практическая работа № 11. Тема: «Молекулярные основы наследственности».
План занятия:
1. Решение задач по теме.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Строение ДНК. Репликация.
2. Строение РНК. Типы РНК. Транскрипция.
3. Строение белка. Трансляция.
1. Генетический код, его свойства.
Список литературы:
1.Айала Ф., Кайгер Дж. «Современная генетика» – М.,1988,стр.7-130.
2. Горбунова В.Н. «Молекулярные основы медицинской генетики» – СПб.,1999, стр.176-194.
3. Дубинин Н.П. «Генетика» - М.,1985, стр.321-333.
4.Максимов Г.В., Степанов В.Н., Василенко В.Н. «Сборник задач по генетике» – М., 2001,
стр.76-90.
Практическая работа № 12. Тема: «Популяционная генетика».
План занятия:
1.Ознакомление с методикой нахождения частот аллелей и генотипов, вычисления частот фенотипов
и определения структуры популяции при отборе.
2. Решение задач по теме.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Генетическая структура популяции. Панмиктическая популяция.
2. Особенности наследования в самооплодотворяющихся популяциях.
3. Закон Харди-Вайнберга. Генетическое равновесие в популяции.
Список литературы:
1. Айала Ф., Кайгер Дж. «Современная генетика» – М., 1988, т.2, стр.33-80.
2. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
стр.147-159.
3. Инге-Вечтомов С.Г. «Генетика с основами селекции» – М.,1989, стр.454-475.
4.Максимов Г.В., Степанов В.Н., Василенко В.Н. «Сборник задач по генетике» – М., 2001, стр.104121.
Практическая работа № 13. Тема: «Модификационная изменчивость».
План занятия:
1. Ознакомление с методами статистической обработки при изучении модификационной
изменчивости.
2. Решение задач по теме.
Вопросы для коллективного обсуждения:
1. Типы модификационных изменений.
2. Норма реакции, пенетрантность, экспрессивность.
3. Статистические закономерности, отражающие модификационную изменчивость.
4. Генетические механизмы модификации.
Список литературы:
1. Айала Ф. «Введение в популяционную и эволюционную генетику» – М.,1984, стр.194-202.
2. Ватти К.В., Тихомирова М.М. «Руководство к практическим занятиям по генетике» – М.,1972,
стр.131-146.
3. Инге-Вечтомов С.Г. «Генетика с основами селекции» – М.,1989,стр.438-453.
4. Дубинин Н.П. «Генетика» – М., 1985, стр.120-135.
5. Мюнтцинг А. «Генетика» - М.,1967, стр.86-92, 341-350.
1.8 Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
1.8.1 Рекомендуемая литература учебные издания: учебники и учебные пособия, включая (при
наличии) их электронные версии:
Основная:
1. Алтухов Ю. П. Генетические процессы в популяциях: учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по
направл. "Биология" / Ю.П. Алтухов; отв. ред. Л.А. Животовский. - Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Академкнига, 2003. - 431 с.
2. Генетика развития растений: Учебник для студ. вузов, обуч. по спец."Ботаника", "Генетика" /
Л.А. Лутова, Н.А. Проворов, О.Н. Тиходеев и др.; Под ред. С.Г. Инге-Вечтомова. - СПб.:
Наука, 2000. - 538 с.
3. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика: Учеб. пособие для вузов / И.Ф. Жимулев;
Отв. ред. Е.С. Беляева, А.П. Акифьев. - 2.изд., стер. - Новосибирск: Сибирское унив. изд-во,
2003. - 479 с.
4. Карманова Е.П. Практикум по генетике: учеб. пособие для студ. вузов / Е.П. Карманова, А.Е.
Болгов; М-во образования и науки РФ, Гос. образоват. учреждение высш. проф. образования
"Петрозаводский гос. ун-т". - Петрозаводск: ПетрГУ, 2004. - 204 с.
5. Никольский В. И. Генетика : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. "Биология" /
Никольский В. И. - М. : Академия, 2010. - 248, [1] с.
6. Сборник задач по генетике: для студ. биол. фак. / Н. П. Максимова и др. - Минск: БГУ, 2008. 167 с.
7. Топорнина Н.А. Генетика человека: Практикум для вузов / Н.А. Топорнина, Н.С.
Стволинская. - М.: ВЛАДОС, 2003. - 96 с.
8. Щипков В. П. Общая и медицинская генетика : Учеб.пособие для студ.мед.вузов / Щипков В.
П., Кривошеина Г. Н. - М. : Академия, 2003. - 256 с.
Дополнительная:
1. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. – М., 1987-1988, т. 1-3.
2. Айала Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику. – М., 1984.
3. Бочков Н.П., Захаров А.Ф., Иванов В.И. Медицинская генетика. – М., 1984.
4. Ватти К.В., Тихомирова М.М. Руководство к практическим занятиям по генетике. – М., 1972.
5. Гайсинович А.Е. Зарождение и развитие генетики. – М., 1988.
6. Георгиев Г.П. Гены высших организмов и их экспрессия. – М., 1989.
7. Гердон Дж. Регуляция функции генов в развитии животных. – М., 1976.
8. Горбунова В.Н. Молекулярные основы медицинской генетики. – СПб, 1999.
9. Гужов Ю.Л. Генетика и селекция – сельскому хозяйству. – М., 1984.
10. Дубинин Н.П. Горизонты генетики. – М., 1970.
11. Дубинин Н.П. Генетика. – Киев, 1985.
12. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. – Новосибирск, 2002.
13. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. – М., 1989.
14. Йоганссон И., Рендель Я., Граверт О.Генетика и разведение домашних животных. – М., 1970.
15. Кайданов Л.З. Генетика популяций. – М.1986.
16. Киселева З.С., Мягкова А.Н. Генетика. – М., 1983.
17. Корочкин Л.И. Взаимодействие генов в развитии. – М., 1977.
18. Ли Ч. Введение в популяционную генетику. – М., 1978.
19. Лобашев М.Е. Генетика. – ЛГУ, 1967.
20. Меттлер Л., Грегг Т. Генетика популяций и эволюция. – М., 1972.
21. Мюнтцинг А. Генетика. – М., 1967.
22. Нейфах А.А., Лозовская Е.Р. Гены и развитие организма. – М., 1984.
23. Петров Р.В. Иммунология. – М., 1987.
24. Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии. – СПб, 1999.
25. Спирин А.С. Структура рибосом и биосинтез белка. – Пушкино, 1984.
26. Топорнина Н.А., Стволинская Н.С. Генетика человека (практикум). – М., 2001.
27. Хагеман Р. Плазматическая наследственность. – М., 1962.
28. Хесин Р.Б. Непостоянство генома. – М. 1984.
Материально-техническое обеспечение дисциплины (учебные и учебно-методические
средства дистанционного обучения: специализированные учебники с мультимедийными
сопровождениями, электронные учебно-методические комплексы, включающие электрон-ные
учебники, учебные пособия, тренинговые компьютерные программы, компьютерные
лабораторные практикумы, контрольно-теститирующие комплекты, учебные видеофильмы,
аудиозаписи, иные материалы, предназначенные для передачи по телекоммуникационным
каналам связи).
1.9.1 Перечень используемых технических средств: графопроектор, компьютер.
1.9.2 Перечень используемых пособий: прозрачные пленки со схемами, рисунками; презентации.
1.9.3 Перечень видео- и аудиоматериалов программного обеспечения: нет.
1.9
1.10 Примерные зачетные тестовые задания.
Вариант 1
Для каждого утверждения выберите одно или несколько соответствий.
1. Укажите, какие из названных состояний генотипа соответствуют перечисленным
диплоидным организмам:
1) доминантной гомозиготе;3) гетерозиготе
2) гемизиготе;
А) в гомологичных аутосомах находятся разные аллели данного гена;
Б) в обеих Х-хромосомах женского организма находятся одинаковые доминантные аллели данного
гена;
В) аллель данного гена находится в Х-хромосоме мужского организма;
Г) в гомологичных аутосомах находятся одинаковые доминантные аллели данного гена;
Д) в обеих Х-хромосомах женского организма находятся разные аллели данного гена;
Е) организм, гетерозиготный по двум разным генам;
Ж) организм, гетерозиготный по двум разным генам, причем оба гена обязательно находятся в одной
хромосоме;
3) организм, гетерозиготный по двум разным генам, причем оба гена обязательно находятся в
негомологичных хромосомах;
И) в гомологичных аутосомах находятся одинаковые рецессивные аллели данного гена
К) в обеих Х-хромосомах женского организма находятся одинаковые рецессивные аллели данного
гена.
2.
Установите соответствие между соотношением фенотипических классов и видом
скрещивания:
1) 3:1
2) 1:1
А) расщепление (по генотипу и по фенотипу) в анализирующем скрещивании, если анализируемая
особь является дигетерозиготной;
Б) расщепление (по фенотипу и по генотипу) в F2 в том случае, когда доминантные гомозиготы
нежизнеспособны (плейотропный летальный эффект);
В) расщепление по фенотипу в F2 при дигибридном скрещивании;
Г) расщепление по генотипу в F2 при дигибридном скрещивании;
Д) расщепление (по генотипу и по фенотипу) в F2 при дигибридном скрещивании в случае неполного
доминировании по обоим признакам;
Е) расщепление по фенотипу при скрещивании двух дигетерозигот в случае взаимодействия
неаллельных генов по механизму рецессивного эпистаза;
Ж) расщепление по генотипу в F2 при моногибридном скрещивании;
3) расщепление (по генотипу и по фенотипу) в F2 при моногибридном скрещивании в случае
неполного доминирования;
И) расщeпление по фенотипу в F2 при моногибридном скрещивании;
К) расщепление (по генотипу и по фенотипу) в анализирующем скрещивании в том случае, когда
анализируемая особь является гетерозиготной.
3. Установите соответствие между типом скрещивания и соотношением генотипов в потомстве
первого поколения:
1)
2)
ААхАА
Аа х Аа
А) 100%АА,0%Аа,0%аа
Б) 50% АА, 50% Аа, 0% аа
В) 0%АА, 100%Аа,0%аа
Г) 25% АА, 50% Аа, 25% аа
Д) 0% АА, 50% Аа, 50% аа
4. У морских свинок длинная шерсть (В) доминирует над короткой (в), а черная окраска (С)
над белой (с). В результате анализирующего скрещивания:
1)
самка № 1 дала потомство, состоящее из свинок с длинной шерстью, половина которых имела
черную, а половина белую окраску;
2) самка № 2 дала потомство, состоящее из свинок с черной шерстью, половина которых имела
длинную, а половина короткую шерсть;
3) самка № 3 дала потомство, состоящее только из свинок с черной длинной шерстью;
4) самка № 4 дала потомство, состоящее из 1/4 свинок с черной длинной шерстью, 1/4 свинок с
белой длинной шерстью, 1/4 свинок с черной короткой шерстью и 1/4 свинок с белой короткой
шерстью.
Определите генотипы самок по результатам анализирующего скрещивания.
А) ВВСС; Б) ВВСс; В) ВВсс; Г) ВвСС; Д) ВвСс; Е) Ввсс; Ж) ввСС; 3) ввСс; И) ввсс; К) установить
генотип самки по этим данным невозможно.
5. Установите соответствия между фамилиями ученых и сделанными ими открытиями:
1) Г. Де Фриз;
2) Т. Морган;
А) Сформулирована хромосомная теория наследственности;
Б) Сформулирована мутационная теория;
В) Открыто явление двойного оплодотворения у растений;
Г) Сформулировано правило чистоты гамет;
Д) Расшифрован генетический код;
Е) Открыт индуцированный мутагенез;
Ж) Установлены центры происхождения культурных растений;
3) Открыто явление сцепленного наследования;
И) Обоснован принцип «один ген – один фермент»;
К) Предложен гибридологический метод изучения наследования признаков.
6. Установите соответствия между типом брака и соотношением генотипов потомства при
наследовании, сцепленном с полом:
1) ХАХА х XAY
2) ХАХА х Xa Y
А) девочки: нет ХАХА ; 50% ХАХа ; 50% ХаХа; мальчики: 50% ХА Y: 50% ХаY;
Б) девочки: 50% ХАХА; 50% ХАХа; нет ХаХа; мальчики: 50% ХА Y: 50% ХаY;
В) девочки: нет ХАХА; 100% ХАХа; нет ХаХа; мальчики: 100% XAY; нет ХаY;
Г) девочки: нет ХАХА; 100% ХАХа; нет ХаХа; мальчики: нет ХА Y; 100% ХaY;
Д) девочки: 100% ХАХА; нет ХАХа; нет ХаХа; мальчики 100%ХАУ;нетХаУ;
Е) девочки: нет ХАХА; нет ХАХа; 100% ХаХа; мальчики: нет XAY; 100% ХаY;
Ж) 50% ХАХА; нет ХАХа; нет ХаХа; 50% XAY; 50% XаY;
3) девочки: нет ХАХА; 50% ХАХа; 50% ХаХа; мальчики: нет XAY. 100%XaY;
И) девочки: нет ХАХА; 100% ХАХа; нет ХаХа; мальчики: 50% XAY: 50% XаY;
К) девочки: 100% ХАХА; нет ХАХа; нет ХаХа; мальчики: 50% XAY; 50% XaY.
7. Установите соответствие между генотипами родителей по группам крови и возможными
группами крови детей:
1) IAIA x IBi
2) ii x IAIB
A) 100% II (А);
Б) 100% III (B);
B) 100% IV (АВ);
Г) 50% II (A); 50% IV (АВ);
Д) 50% I (O), 50% IV (AB);
E) 50% I (O), 50% III (B);
Ж) 25% I (O), 25% II (A), 25% III (B), 25% IV (AB);
3) 50% I (0), 25% II (A), 25% III (В);
И) 50% II (A), 50% III (В);
К) 25% II (A) 25% III (B), 50% IV (AB).
8. Установите соответствие между формой взаимодействия аллелей разных генов и схемами
скрещивания:
1)
рецессивный эпистаз; 3)
комплементарность;
2)
доминантный эпистаз;4)
полимерия.
A)
Б)
B)
Г)
Д)
Е)
Ж)
3)
И)
К)
при скрещивании двух разных сортов душистого горошка с белыми цветками в первом
поколении (F1) появились гибриды с пурпурными цветками, а во втором (F2) —два
фенотипических класса в пропорции 9:7;
при скрещивании растения пастушьей сумки с треугольной формой стручка и растения с
овальной формой стручка в первом поколении (F1) все потомки имели стручки треугольной
формы, а во втором поколении (F2) появились растения с треугольной и с овальной формой
плодов в соотношении 15:1;
при скрещивании краснозерной пшеницы с белозерной, появление в первом поколении (F1)
появились розовозерные гибриды, а во втором (F2) — пять фенотипических классов в пропорции
1:4:6:4:1;
при скрещивании двух разных пород белых кур во втором поколении (F2) появились белые и
окрашенные куры в пропорции 13:3;
при скрещивании двух дрозофил с коричневыми и ярко-красными глазами в первом поколении
(F1) появились дрозофилы с темно-красными глазами, а во втором (F2) — четыре фенотипических класса в пропорции 9 с темно-красными глазами : 3 с ярко-красными глазами : 3 с
коричневыми глазами : 1 с белыми глазами;
при скрещивании двух разных пород волнистых попугайчиков с голубым и желтым оперением в
первом поколении (F1) все гибриды оказались с зеленым оперением, а во втором (F2)
образовалось четыре фенотипических класса в пропорции 9 зеленых : 3 голубых : 3 желтых : 1 с
белым оперением;
при скрещивании черной мыши и белой все потомки в первом поколении (F1) будут иметь
окраску агути (рыжевато-серая окраска), а во втором (F2) образовалось три фенотипических
класса: 9/16 агути; 3/16 черных; 4/16 белых;
от браков темнокожих мужчин и белых женщин рождаются мулаты. В браках между мулатами
вероятность рождения негра 1/16, темного мулата - 4/16, мулата 6/16, светлого мулата 4/16 и
белого 1/16.
при скрещивании двух разных пород кур с гороховидным и розовидным гребнями в первом
поколении (F1) все гибриды оказались с ореховидным гребнем, а во втором (F2) образовалось
четыре фенотипических класса: 9/16 с ореховидным гребнем; 3/16 с гороховидным гребнем; 3/16
с розовидным гребнем и 1/16 с простым листовидным гребнем;
при скрещивании гомозиготной серой лошади с рыжей в первом поколении (F1) все гибриды
оказались серыми, а во втором (F2) на каждые 16 лошадей в среднем появляются 12 серых, 3
вороных и одна рыжая.
1.11 Примерный перечень вопросов к зачету (экзамену).
1. Место генетики в системе естественных наук: предмет, методы, задачи, этапы развития,
теоретическое и практическое значение.
2. Гибридологический метод как основа генетического анализа. Принципы гибридологического
анализа.
3. Генетическая роль ДНК. Строение ДНК. Доказательство полуконсервативного механизма
репликации ДНК.
4. Компактизация ДНК и структура хроматина. Политенные хромосомы и хромосомы типа «ламповых
щеток»: их применение в генетических исследованиях.
5. Митоз как механизм бесполого размножения эукариот. Фазы митоза. Биологическое значение митоза.
Амитоз.
6. Строение метафазных хромосом. Кариотип и идиограмма. Дифференциальная окраска хромосом и ее
значение в анализе кариотипа.
7. Мейоз как цитологическая основа полового размножения. Фазы первого и второго деления мейоза.
Биологическое значение мейоза.
8. Фазы гаметогенеза у животных. Спорогенез и гаметогенез у растений.
9. Общие и специфические черты процесса оплодотворения у животных и растений. Нерегулярные
типы полового размножения.
10. Моногибридное скрещивание. Закон единообразия гибридов первого поколения и закон
расщепления Г.Менделя. Анализирующее скрещивание. Правило чистоты гамет.
11. Понятие о генах и аллелях. Множественный аллелизм. Взаимодействие аллельных генов.
12. Закон независимого наследования Г. Менделя. Закономерности наследования при полигибридном
скрещивании.
13.Наследование при взаимодействии генов. Типы неаллельного взаимодействия генов.
14.Наследование признаков, сцепленных с полом. Реципрокное скрещивание, крисс-кросс
наследование.
15. Хромосомная теория определения пола. Половые хромосомы. Наследование при нерасхождении
половых хромосом.
16. Балансовая теория определения пола. Бисексуальность и интерсексуальность.
17.Дифференциация и переопределение пола в онтогенезе. Соотношение полов.
сцепления генов и кроссинговер. Генетическое доказательство кроссинговера. Построение
генетических карт.
18.Цитологическое доказательство кроссинговера. Мейотический и митотический кроссинговер.
Факторы, влияющие на кроссинговер.
19.Нехромосомное наследование и методы его изучения.
20.Рекомбинация у бактерий: трансформация, трансдукция.
21. Рекомбинация у бактерий: конъюгация. Построение генетических карт бактерий.
22.Формы наследственной и ненаследственной изменчивости. Мутационная теория. Закон
гомологических рядов Н.И.Вавилова.
23.Принципы классификации мутаций. Методы изучения мутаций.
24.Спонтанный и индуцированный мутагенез. Типы генных мутаций. Причины возникновения генных
мутаций.
25.Хромосомные перестройки, их эволюционное значение и возможные механизмы возникновения.
Цитологические и генетические методы изучения хромосомных перестроек.
26.Транспозиции. Мигрирующие генетические элементы прокариот и эукариот. Эффект положения
гена.
27.Геномные мутации, причины их возникновения и методы получения. Полиплоидные ряды.
28.Особенности мейоза и генетического анализа у геномных мутантов. Геномный анализ, ресинтез
видов и синтез новых видов. Значение геномных мутаций в эволюции и селекции растений.
29.Типы и механизмы модификационной изменчивости. Методы изучения модификаций. Норма
реакции. Значение модификаций.
30.Развитие теории гена. Критерии аллелизма. Ступенчатый аллеломорфизм. Псевдоаллелизм.
31.Современные представления о тонкой структуре гена. Колинеарность гена и его белкового продукта.
Генетический код и его свойства.
32.Генетические основы процессов детерминации и дифференцировки клеток в организме. Изменения
генетического материала в онтогенезе.
33.Генетическая структура популяции. Закон Харди – Вайнберга.
34. Учение В. Йогансена о популяциях и чистых линиях. Генетическая гетерогенность природных
популяций.
35. Факторы генетической динамики популяций. Отбор как направляющий фактор эволюции
популяций.
36.Человек как объект генетики. Методы генетики человека.
37. Проблемы медицинской генетики. Наследственные болезни, их диагностика и лечение.
38.Предмет, методы и задачи селекции. Учение об исходном материале в селекции.
39.Источники изменчивости для искусственного отбора. Методы отбора.
40.Системы скрещивания в генетике. Гетерозис. Наследуемость.
1.12 Комплект экзаменационных билетов (утвержденный зав. кафедрой до начала сессии):
имеется на кафедре.
1.13 Примерная тематика рефератов.
1. Генетические и цитологические карты хромосом.
2. Нехромосомное наследование и методы его изучения.
3. Методы анализа мутаций у микроорганизмов.
4. Развитие теории гена и ее современное состояние.
5. Спонтанный и индуцированный мутагенз.
6. Мигрирующие генетические элементы прокариот и эукариот и их значение.
7. Генетические основы процессов детерминации и дифференцировки клеток в организме.
8. Гомеозисные гены и их роль в развитии организмов.
9. Балансовая теория определения пола. Дифференциация и переопределение пола в онтогенезе.
10. Генетические основы поведения.
1.14 Примерная тематика курсовых работ: не предусмотрены.
1.15 Примерная тематика квалификационных (дипломных) работ: не предусмотрены.
1.16 Методика(и) исследования (если есть): не предусмотрены.
1.17 Балльно-рейтинговая система, используемая преподавателем для оценивания знаний
студентов по данной дисциплине: не применяется.
РАЗДЕЛ 2. Методические указания по изучению дисциплины (или её разделов) и
контрольные задания для студентов заочной формы обучения.
Курс генетики насыщен большим количеством специальных генетических терминов. Для
их усвоения необходимо выписать незнакомые генетические термины и дать им объяснения. В
рекомендуемых учебниках приводится краткий словарь генетических терминов, можно
пользоваться также генетическими или биологическими словарями.
В контрольной работе в письменном виде необходимо дать ответы на поставленные
вопросы я привести решение задач. Ответы должны быть краткими, но достаточно полно
освещать современное понятие состояния вопроса. Решения генетических задач должны
сопровождаться схемами и ход решения полностью записываться в тетради.
Внимательно изучите приведенные примеры решения генетических задач по отдельным
темам. При решении всех генетических задач сначала нужно думать и сопоставлять, а затем
уже писать и вычислять.
Порядок действий при решении задач по классической генетике.
1. Прочитав условия задачи, прежде всего установите характер наследования признака
(моногенное, дигенное или полигенное; имеет место независимое наследование или сцепленное
наследование признаков, имеет ли место взаимодействие генов или обнаруживается сцепление с
полом). Установить характер наследования можно по числу фенотипических классов и их
соотношению среди гибридов второго поколения F2.
2.
Вторым шагом является введение обозначений для генов и аллелей согласно характеру
наследования. Если в задаче не указано доминирование, то прежде, чем ввести обозначение
генов и аллелей, нужно установить, какой признак является доминантным. Доминирование
можно определить по фенотипам потомков или по фенотипам предыдущих поколений.
3.
Следующий шаг – определение генотипов родителей. Записывать генотип организма
рекомендуется с обозначением хромосом, содержащих анализируемые гены.
4. Далее необходимо записать схему скрещивания.
5. Выписать все типы гамет каждой родительской формы. Если родительские организмы являются
не диплоидами, а полиплоидами или полисомиками, то при этом необходимо рассчитать
числовое соотношение всех типов гамет.
6. Построить решетку Пеннета.
7. Проанализировать по решетке Пеннета потомство.
8. Ответить на вопросы задачи.
Генетические расщепления, по которым можно определить характер наследования признаков.
Наследование одного признака. В данном случае важно установить, определяется ли данный
признак одним, двумя или несколькими генами.
Если анализируемый признак определяется одним геном (моногенное наследование), то среди
гибридов второго поколения F2 будет два фенотипических класса в соотношении 3:1 или три
фенотипических класса в соотношении 1:2:1.
Если признак определяется двумя генами, то среди гибридов второго поколения F2 будет
наблюдаться расщепление 9:7; 9:3:4; 9:6:1; 9:3:3:1 (при комплементарном взаимодействии
генов); 13:3 или 12:3:1 (при эпистазе); 15:1 или 1:4:6:4:1 (при полимерии).
При сцеплении с полом в одном из направлений скрещивания (когда обладателем рецессивного
признака является мать) все самки F1 похожи на отца, а все самцы F1 похожи на мать (крисскросс наследование). Во втором поколении F2 будет наблюдаться расщепление по фенотипам 1:1
как среди самок, так и среди самцов (1♀:1♀:1♂:1♂). В реципрокном скрещивании (когда
обладателем рецессивного признака является отец) отмечается единообразие первого поколения.
Во втором поколении F2 будет наблюдаться расщепление 3:1 (2♀:1♂:1♂).
Наследование двух и более признаков. В этом случае всегда следует сначала определить характер
наследования первого гена, затем определить характер наследования второго гена и лишь затем
решать вопрос о том, независимо они наследуются или сцепленно. Отсюда можно сделать
вывод и о доминировании признаков (полное или неполное).
Сцепленное наследование признаков.
1. Приступая к решению задач на сцепленное наследование, прежде всего необходимо
проанализировать характер совместного наследования каждой пары признаков по отдельности.
Если среди потомков от анализирующего скрещивания Fа будет наблюдаться расщепление
1:1:1:1, то это свидетельствует о независимом наследовании признаков. Если расщепление будет
отклоняться от такового, то это свидетельствует о сцеплении генов.
2. Далее необходимо определить, какие гаметы являются кроссоверами, а какие – некроссоверами.
Отсюда можно выяснить, входили гены в скрещивание в состоянии притяжения (на одной
хромосоме - аллели А и В, на другой – а и b) или в состоянии отталкивания (на одной хромосоме
– аллели А и b, на другой – а и В). Это дает возможность определить, от каких родителей
произошли гетерозиготы.
3. Следующий шаг – определение расстояния между генами.
4. Определение порядка расположения генов в хромосоме, построение генетической карты.
5. Определение коинциденции и интерференции.
РАЗДЕЛ
3.
Содержательный
компонент
теоретического материала.
Лекция № 1. Предмет и методы генетики.
1. Генетика – наука о наследственности и изменчивости.
2. Основные этапы развития.
3. Роль отечественных ученых в развитии генетики и селекции.
4. Методы генетики.
5. Основные разделы современной генетики.
6. Место генетики среди биологических наук, ее практическое значение.
Вопросы для самопроверки
1. Что изучает генетика и каково ее место среди других биологических наук.
2. Охарактеризуйте основные этапы развития генетики.
3. Какова роль отечественных ученых в развитии генетики.
4. Каково значение генетики в предотвращении мутагенного загрязнения окружающей среды.
5. Основные методы генетики, их значение и область применения.
Лекция № 2. Цитологические основы наследственности.
1. Митоз как основа бесполого размножения.
2. Хромосомы вирусов, прокариот и клеточных органоидов эукариот.
3. Хромосомы высших эукариот.
4. Политенные хромосомы, их использование в генетическом анализе.
5. Мейоз как основа полового размножения.
Вопросы для самопроверки
1. Строение клетки и функции ее органоидов.
2. Хромосомы – материальная основа наследственности.
3. Кариотип, видовое постоянство числа, величины и формы хромосом, парность и диплоидный
набор хромосом.
4. Состав хромосом – белки и ДНК. Способы упаковки ДНК в хромосому.
5. Митотический цикл, современное представление об интерфазе и процессах, происходящих в С1,
S, С2.
6. Процессы, происходящие в разные фазы митоза, биологическое значение митоза.
7. Отличие мейоза от митоза. Кроссинговер, его биологическое значение.
8. Биологическое значение мейоза.
9. Гаметогенез у растений и животных.
10. Регулярные и нерегулярные типы полового размножения. Бесполое размножение.
11. Опыление и оплодотворение у растений, биохимическая сущность двойного оплодотворения.
12. В чем заключается явление ксенийности?
Лекция № 3. Моногибридное скрещивание. Аллельное взаимодействие генов.
1. Закон единообразия гибридов первого поколения.
2. Закон расщепления. Цитологические основы закона расщепления.
3. Правило «чистоты» гамет. Метод тетрадного анализа.
4. Анализирующее, возвратное скрещивания.
5. Понятие о генах и аллелях. Множественный аллелизм.
6. Взаимодействие аллельных генов: доминирование, неполное доминирование, кодоминирование.
Вопросы для самопроверки
1.Сущность метода гибридологического анализа, разработанного Г. Менделем.
2.Закон доминирования и единообразия гибридов первого поколения. I закон Менделя.
3.Расщепление гибридов F2 и последующих поколений при моногибридном скрещивании. II закон Г.
Менделя.
4.Правило чистоты гамет.
Лекция № 4. Полигибридное скрещивание.
1. Закон независимого наследования признаков.
2. Цитологические основы независимого наследования признаков.
3. Закономерности полигибридного скрещивания.
4. Анализ наследования при неполном доминировании.
Вопросы для самопроверки
5.Расщепление гибридов F2 при дигибридном скрещивании.
6.Закон независимого комбинирования признаков (неаллельных генов). III закон Менделя.
7.Цитологические основы и вероятностный характер расщепления.
Лекция № 5. Взаимодействие неаллельных генов.
1. Типы взаимодействия генов: комплементарность, эпистаз, полимерия.
2. Гены-модификаторы, плейотропия.
3. Влияние факторов среды на реализацию генотипа: пенетрантность, экспрессивность, норма
реакции.
4. Понятие о целостности и дискретности генотипа.
Вопросы для самопроверки
1.Особенности наследования признаков при комплементарном действии генов.
2.Особенности наследования признаков при доминантном и рецессивном эпистазе.
3.Особенности наследования признаков при кумулятивной и некумулятивной полимерии.
4.Чем занимается количественная генетика?
5.Какие признаки называют количественными и качественными?
Лекция № 6. Наследование признаков, сцепленных с полом.
1. Закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.
2. Наследование при нерасхождении половых хромосом.
3. Наследование, частично сцепленное с полом.
4. Наследование ограниченных полом и зависимых от пола признаков.
Вопросы для самопроверки
1. Какие признаки называют сцепленными с полом?
2. Какие скрещивания называют реципрокными?
3. В чем проявляется наследование крест-накрест?
4. Какие организмы называют гемизиготными?
Лекция № 7. Сцепленное наследование и кроссинговер.
1. Явление сцепления генов.
2. Генетическое доказательство кроссинговера.
3. Частота кроссинговера.
4. Хромосомная теория наследственности.
5. Одинарный и множественный кроссинговер. Понятие интерференции и коинциденции.
6. Генетические карты.
Вопросы для самопроверки
1.Основные положения хромосомной теории наследственности.
2.Сцепленное наследование, число групп сцепления.
3.Кроссинговер, механизм перекреста и обмена гомологичных хромосом в профазе редукционного
деления.
4.Линейное расположение генов и частота кроссинговера.
5.Расщепление гибридов в F2 при независимом комбинировании генов, полном и неполном
сцеплении.
Лекция № 8. Сцепленное наследование и кроссинговер.
1. Цитологическое доказательство кроссинговера.
2. Механизм кроссинговера.
3. Мейотический и митотический кроссинговер.
4. Неравный кроссинговер.
5. Факторы, влияющие на кроссинговер.
Вопросы для самопроверки
1. Какие эксперименты послужили цитологическим доказательством кроссинговера?
2. К каким последствиям может привести митотический кроссинговер?
3. Значение генетических и цитологических карт хромосом.
Лекция № 9. Нехромосомное наследование.
1. Роль ядра и цитоплазмы в наследовании.
2. Особенности нехромосомного наследования и методы его изучения.
3. Наследование через пластиды и митохондрии.
4. Цитоплазматическая мужская стерильность у растений.
5. Наследование паразитов и симбионтов.
6. Наследование вирусов и экстрахромосомные элементы.
7. Предетерминация цитоплазмы (матроклиния).
Вопросы для самопроверки
1. Какие эксперименты доказывают роль ядра в наследственности?
2. Какие методы применяют для изучения нехромосомного наследования?
3. Основные критерии нехромосомного наследования.
Лекция № 10. Процессы, ведущие к рекомбинации у эукариотических микроорганизмов.
1. Эукариотические и прокариотические микроорганизмы, их строение и жизненные циклы.
2. Методы генетического анализа микроорганизмов.
3. Особенности генетического анализа у одноклеточных водорослей, грибов, простейших.
Вопросы для самопроверки
1. Каковы основные отличительные признаки прокариот и эукариот?
2. Понятие жизненного цикла, вариации жизненных циклов у разных групп организмов.
3. Генетический анализ при парасексуальном процессе.
4. Реорганизация ядерного аппарата у простейших в процессе конъюгации и автогамии.
5. Несовместимость у растений.
Лекция № 11. Процессы, ведущие к рекомбинации у прокариот.
1. Трансформация, конъюгация, трансдукция.
2. Генетическое картирование у бактерий.
3. Внехромосомные генетические элементы микроорганизмов: эписомы и плазмиды.
4. Вирусы, бактериофаги как объекты генетики.
Вопросы для самопроверки
1. Какие процессы приводят к рекомбинации генетического материала у прокариот?
2. Какие виды трансдукции вы знаете?
3. Характеристика внехромосомных генетических элементов прокариот.
4. Методы генетического каритирования у бактерий и вирусов?
5. Применение вирусов и плазмид для трансформации живых организмов.
Лекция № 12. Мутационная теория. Генные мутации.
1. Виды изменчивости.
2. Мутационная теория.
3. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И.Вавилова.
4. Принципы классификации мутаций.
5. Генные мутации, причины их возникновения и методы изучения.
Вопросы для самопроверки
1. Перечислите основные положения мутационной теории.
2. Значение закона гомологических рядов наследственной изменчивости для теории и практики.
3. Спонтанные и индуцированные мутации.
4. Условные мутации.
Лекция № 13. Хромосомные перестройки.
1. Виды хромосомных мутаций.
2. Механизмы возникновения хромосомных перестроек.
3. Эффект положения гена.
4. Цитологические и генетические методы обнаружения хромосомных перестроек.
5. Значение хромосомных перестроек для анализа генотипа.
6. Роль хромосомных перестроек в эволюции.
Вопросы для самопроверки
1. К каким последствиям приводят делеции, дефишенси, транслокации, инверсии?
2. Какие методы применяют для изучения хромосомных перестроек?
3. В чем состоит суть метода дифференциального окрашивания хромосом?
4. Как используют цитологические карты для изучения хромосомных перестроек?
Лекция № 14. Геномные мутации.
1. Полиплоидия. Полиплоидные ряды.
2. Мейоз и наследование у автополиплоидов и аллополиплоидов.
3. Искусственное получение полиплоидов.
4. Значение полиплоидии в эволюции и селекции растений.
5. Полиплоидия у животных.
6. Анеуплоидия (гетероплоидия): нуллисомики, моносомики, полисомики.
7. Гаплоидия. Методы получения и значение гаплоидов.
Вопросы для самопроверки
1. Понятие о полиплоидии и полиплоидных рядах.
2. Автополиплоиды, методы их получения, использование в селекции.
3. Аллополиплоиды и их роль в селекции.
4. Значение работ Г. Д. Карпеченко по отдаленной гибридизации и восстановлению
плодовитости межродовых гибридов.
5. Причины нескрещиваемости отдаленных видов и родов и бесплодия гибридов от отдаленных
скрещиваний.
6. Методы преодоления нескрещиваемости отдаленных форм и бесплодия гибридов, полученных
от этих скрещиваний.
7. Особенности формообразования в потомстве отдаленных гибридов. Синтез и ресинтез видов.
Геномный анализ.
8. Анеуплоиды и их использование в генетике и селекции.
9. Заболевания человека, вызванные анеуплоидией.
Лекция № 15. ДНК как носитель наследственной информации. Репликация.
1. Генетическая роль ДНК.
2. Строение ДНК.
3. Полуконсервативный механизм репликации ДНК.
4. Ферменты репликации.
5. Особенности репликации у прокариот и эукариот.
Вопросы для самопроверки
1. Какие эксперименты доказали, что именно ДНК является носителем генетической информации?
2. Основные параметры строения молекулы ДНК.
3. Опишите механизм репликации по типу катящегося кольца.
Лекция № 16. Теория гена. Структура и функция гена.
1. Эволюция представлений о гене.
2. Критерии аллелизма.
3. Ступенчатый аллеломорфизм.
4. Псевдоаллелизм.
5. Межаллельная комплементация.
6. Современные представления о строении гена.
7. Оперонный принцип организации генов у прокариот. Структурные и регуляторные гены.
8. Расположение генов в хромосомах эукариот.
Вопросы для самопроверки
1. В чем суть функционального и рекомбинационного критериев аллелизма?
2. Понятия транскриптон, оперон.
3. Химический и ферментативный синтез генов. Выделение генов.
4. Современное представление о гене.
Лекция № 17. Основные этапы реализации генетической информации.
1. Транскрипция ДНК. РНК-полимераза.
2. Типы РНК в клетке.
3. Обратная транскрипция, ревертаза.
4. Генетический код, его свойства.
5. Трансляция иРНК.
Вопросы для самопроверки
1. Транскрипция и трансляция.
2. Генетический код и его свойства.
3. Регуляция белкового синтеза.
Лекция № 18. Структура и организация генома.
1. Геномика.
2. Структура генома прокариотических и эукариотических организмов.
3. Уникальные и повторяющиеся последовательности ДНК.
4. Мобильные элементы генома.
5. Псевдогены.
Вопросы для самопроверки
1. Перечислите основные типы мобильных элементов генома прокариот и эукариот.
2. Каковы механизмы перемещения мобильных элементов по геному?
3. Каково значение мобильных элементов в эволюции живых организмов?
Лекция № 19. Генетические основы онтогенеза.
1. Преформизм и эпигенез.
2. Роль клеточного ядра в развитии.
3. Тотипотентность генома. Процессы детерминации и дифференцировки клеток в организме.
4. Регуляция действия генов в онтогенезе.
5. Функциональные изменения генетического материала в онтогенезе.
6. Диминуция хроматина и хромосом.
7. Апоптоз.
Вопросы для самопроверки
1.Онтогенез и генетическая программа его развития.
2.Дифференциальная активность генов в онтогенезе.
3.Регуляция действия генов в онтогенезе: на уровне транскрипции, процессинга РНК, трансляции
и пострансляционной модификации.
4.Принципы управления онтогенезом.
Лекция № 20. Модификационная изменчивость.
1. Типы модификаций. Свойства модификаций.
2. Механизмы возникновения модификаций.
3. Методы изучения модификационной изменчивости.
4. Взаимосвязь модификационной и наследственной изменчивости.
5. Значение модификаций.
Вопросы для самопроверки
1. Морфозы и фенокопии.
2. что такое норма реакции?
3. Какие методы применяют для изучения модификационной изменчивости?
Лекция № 21. Генетика популяций.
1. Учение В.Йогансена о популяциях и чистых линиях.
2. Популяция и ее генетическая структура.
3. Закон Харди-Вайнберга.
4. Генетическая гетерогенность и полиморфизм природных популяций.
5. Факторы генетической динамики популяций: мутационное давление, действие отбора,
генетический дрейф, миграция, генетическая изоляция.
Вопросы для самопроверки
1.Сформулируйте представление о виде и популяции.
2.В чем заключается учение Иоганнсена о популяциях и чистых линиях?
3.Понятие о панмиктической популяции.
4.Значение работ С.С. Четверикова по генетике популяций.
5.Закон Харди-Вайнберга.
6.Влияние инбридинга и аутбридинга на генетическую и генотипическую структуру популяции.
7.Сбалансированный полиморфизм.
Лекция № 22. Молекулярные основы эволюции.
1. Проблема избыточной ДНК у эукариот. Интрон-экзонная структура генов эукариот.
2. Основные тенденции в эволюции генов.
3. Возникновение хроматина, митоза, мейоза, усложнение регуляции.
4. Возникновение новых генов и механизмы их дальнейшей эволюции.
5. Эволюция вирусов.
Вопросы для самопроверки
1. Перечислите основные тенденции в эволюции генов.
2. Какими способами могут возникать новые гены?
3. Что такое псевдогены?
4. Какие гипотезы предлагаются для объяснения феномена избыточной ДНК?
Лекция № 23. Генетика пола.
1. Хромосомный механизм определения пола. Гомогаметный и гетерогаметный пол.
2. Балансовая теория определения пола. Генетическая бисексуальность организмов.
3. Интерсексуальность, гинандроморфизм, гермафродитизм и другие половые отклонения.
4. Компенсация дозы генов.
5. Дифференциация и переопределение пола в онтогенезе. Соотношение полов в природе.
Вопросы для самопроверки
1. Какие типы хромосомного определения пола вам известны?
2. В чем проявляется генетическая бисексуальность организмов?
3. Какие механизмы компенсации дозы генов вам известны?
Лекция № 24. Генетика человека.
1. Человек как объект генетики. Методы изучения генетики человека. Кариотип человека.
2. Геном человека и методы его изучения. Международная программа «Геном человека».
3. Проблемы медицинской генетики. Наследственные болезни.
4. Значение диагностики и лечение наследственных болезней. Медико-генетическое
консультирование.
5. Генетические механизмы канцерогенеза. Проблемы генетической безопасности.
Вопросы для самопроверки
1. Принципы классификации наследственных заболеваний.
2. Особенности человека как объекта генетики.
3. Генная терапия.
Лекция № 25. Генетические основы селекции.
1. Селекция как наука и как технология. Предмет и методы селекции.
2. Учение об исходном материале в селекции. Центры происхождения культурных растений по
Н.И.Вавилову. Источники изменчивости для отбора.
3. Методы отбора в селекции.
4. Наследуемость и коэффициент наследуемости.
5. Системы скрещивания, применяемые в селекции. Гетерозис.
6. Основные достижения и перспективы развития селекции животных, растений и микроорганизмов.
Новейшие методы селекции.
Вопросы для самопроверки
4.Перспективы гибридизации соматических клеток отдаленных видов и родов, культуры клеток
и тканей и генетической инженерии в процессе отдаленной гибридизации.
5.Значения отдаленной гибридизации в селекции растений.
6.Инбридинг и аутбридинг, их генетическая сущность.
7.Гетерозис, его особенности. Теории гетерозиса.
8.Практическое использование гетерозиса у различных сельскохозяйственных растений в системе
ЦМС-ВФ (восстановление фертильности).
9.Коэффициент инбридинга, его вычисление и генетическое значение.
РАЗДЕЛ 4. Словарь терминов (Глоссарий).
Лекция № 1. Предмет и методы генетики.
Генетика – наука о наследственности и изменчивости живых организмов.
Генетический анализ - совокупность методов изучения наследственных свойств организмов. Г. а.
включает: 1) Гибридологический метод, изучающий законы наследственности, а также строение
и поведение наследственных структур с помощью специальных видов скрещиваний (см.
Гибридологический анализ). 2) Цитогенетический метод, развившийся на стыке генетики и
цитологии. Главная его задача — установление связи между закономерностями наследования и
строением и функциями хромосом (составление цитологических карт хромосом, геномный
анализ и др.). 3) Молекулярно-генетический метод, получивший развитие в связи с новыми
биохимическими и физико-химическими методами анализа наследственных структур. С его
помощью изучается связь между молекулярным строением генов и синтезируемыми в
соответствии с заложенной в них информацией белками.
Генотип - совокупность всех наследственных задатков (генов), которыми обладает организм.
Гибридологический анализ - способ изучения наследственных свойств организма путём
скрещивания (гибридизации) его с родственной формой и последующим анализом признаков у
потомства.
Изменчивость – процесс возникновения различий между особями по ряду признаков (размеры,
форма, химический состав и пр.) и функций.
Наследственность – свойство живых организмов обеспечивать материальную и функциональную
преемственность между поколениями, а также обусловливать специфический характер
индивидуального развития в определенных условиях внешней среды.
Наследование – процесс передачи наследственно детерминированных признаков и свойств
организма в процессе размножения.
Фенотип – совокупность свойств и признаков организма, которые являются результатом
взаимодействия генотипа особи и окружающей среды.
Лекция № 2. Цитологические основы наследственности.
Гаметогенез – процесс образования зрелых половых клеток.
Гаметофит — гаплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле растений и водорослей,
развивающаяся из гаплоидных спор и производящая половые клетки, или гаметы.
Гомологичные хромосомы — парные хромосомы, нормально конъюгирующие между собой в пахитене
мейоза, у которых одинаковые локусы расположены в одной и той же линейной последовательности.
Соответствующие локусы могут нести как одинаковые, так и разные аллели одних и тех же генов. В
диплоидном хромосомном наборе гомологичные хромосомы представлены парами, одна из которых
привнесена мужской, а другая - женской гаметой.
Идиограмма – схема, на которой хромосомы расположены в порядке убывания их длины. На
идиограмма принято изображать по одной из каждой пары гомологичных хромосом.
Кариотип — совокупность признаков, по которым можно идентифицировать данный набор хромосом
(число хромосом, их размер, форма, наличие вторичных перетяжек, спутников и пр.).
Конъюгация хромосом – сближение гомологичных хромосом в профазе I мейоза.
Кроссинговер – взаимный обмен генетическим материалом между гомологичными хромосомами,
приводящий к новой комбинации аллелей. В основе кроссинговера лежит механизм "разрывавоссоединения" хроматид. Кроссинговер является основой комбинативной изменчивости и обычно
происходит в мейозе.
Локус - место расположения определенного гена (конкретных его аллелей) на хромосоме или внутри
сегмента геномной ДНК.
Мейоз – особый способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение)
числа хромосом и переход клеток из диплоидного состояние в гаплоидное; основное звено
гаметогенеза. Мейоз состоит из двух последовательных делений ядра, в процессе которых
удвоение количества ДНК происходит один раз.
Митоз, непрямое деление – основной способ деления эукариотных клеток, сопровождаемый
формированием митотического веретена деления. В процессе митоза условно выделяют
несколько стадий, постепенно и непрерывно переходящих друг в друга: профазу, метафазу,
анафазу и телофазу. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении
редуплицированных хромосом между дочерними клетками, что обеспечивает образование
генетически равноценных клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений.
Нуклеоид - область клетки прокариот, содержащая ДНК. Нуклеоид - аналог ядра эукариотной
клетки, хотя не имеет ядерной мембраны. Нуклеоиды имеются также в митохондриях и
пластидах.
Спорогенез – процесс формирования спор у растений; процесс образования микроспор, или пыльцевых
зерен, - микроспорогенез; процесс образования мегаспор – мегаспорогенез.
Спорофит — диплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле растений и водорослей,
развивающаяся из оплодотворенной яйцеклетки, или зиготы, и производящая споры.
Хиазма, перекрест - визуальное проявление кроссинговера, образование характерной фигуры перекреста
конъюгирующих хромосом в мейозе.
Химера - мозаичный организм, включающий клетки, ткани или органы разных организмов (разных видов
или генотипов в пределах одного вида).
Хромосомы — структурные элементы клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие
наследственные свойства клеток и организмов. Способны к самовоспроизведению, обладают
структурной и функциональной индивидуальностью и сохраняют ее в ряду поколений. Основу
хромосом составляет нуклеопротеид хроматин.
Лекция № 3. Моногибридное скрещивание. Аллельное взаимодействие генов.
Аллели - различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках, или
локусах, гомологичных (парных) хромосом. Аллели определяют варианты развития одного и
того же признака.
Аллели множественные - несколько состояний одного локуса хромосомы, возникших путем
мутаций и различающихся по своему проявлению. Например, гены A и B могут мутировать
соответственно в а, a1, a2, a3 ... an; b, b1, b2, b3 ... bn.
Аллозимы, аллоферменты - аллельные формы ферментов, или энзимов, разделяемые
электрофоретически.
Анализирующее скрещивание – скрещивание испытуемого организма с другим, являющимся по
данному признаку рецессивной гомозиготой, что позволяет установить генотип испытуемого.
Возвратное скрещивание - скрещивание особей первого поколения с одной из родительских форм.
Ген – единица наследственности, определяющая развитие отдельного признака.
Гетерозигота – организм, произошедший от слияния гамет, несущих разные аллели одного гена.
Гибрид – потомок от скрещивания двух особей с различной наследственностью.
Гомозигота – организм, произошедший от слияния гамет, несущих две одинаковые аллели одного
гена.
Доминантность - участие только одного аллеля в определении признака у гетерозиготной особи.
Как правило, доминантность свойственна аллелям дикого типа. У некоторых генов
доминантность может отсутствовать (как следствие кодоминантности или по др. причинам).
Доминантность может быть полной (Pisum-тип) или неполной (Zea-тип).
Доминантный признак – признак, проявляющийся у гибридов первого поколения и подавляющий
развитие другого признака.
Изоферменты, изоэнзимы, изозимы - множественные формы одного фермента, которые
катализируют одну и ту же реакцию, но различаются по их первичной последовательности,
физико-химическим свойствам и регуляции. Изозимы состоят из нескольких специфичных
полипептидных цепей в случайной комбинации. Например, лактатдегидрогеназы являются
тетрамерами полипептидной цепи А и В, которые образуют 5 комбинаций: АААА, АААВ,
ААВВ, АВВВ и ВВВВ.
Кодоминантность, кодоминирование — тип взаимодействия аллелей одного гена, при котором у
гетерозиготы проявляются признаки, характерные для обеих форм (аллелей) гена.
Компаунд – гибрид, гетерозиготный по разным рецессивным аллелям одного гена.
Комплементация в генетике - дополняющее друг друга действие двух форм (аллелей) одного гена
или разных генов одного хромосомного набора. Межаллельная комплементация связана с
синтезом у гетерозигот двух разных, но близких по своим функциям белковых молекул вместо
одной у каждой из гомозигот.
Моногибридное скрещивание – скрещивание, в котором родительские формы отличаются по
аллелям одного гена.
Неполное доминирование – тип взаимодействия аллелей одного гена, при котором у гетерозигот
наблюдается промежуточное проявление признака по сравнению с гомозиготными родителями.
Полное доминирование – тип взаимодействия аллелей одного гена, при котором фенотип
гетерозиготы Аа соответствует фенотипу гомозиготы АА.
Признак, свойство – условное обозначение единицы морфологической, физиологической или
биохимической дискретности организма.
Рецессивность - отсутствие фенотипического проявления одного из аллелей у гетерозиготной особи.
Рецессивный признак – признак, отсутствующий у гибридов первого поколения.
Лекция № 4. Полигибридное скрещивание.
Полигибридное скрещивание – скрещивание, при котором родительские формы различаются по
аллелям нескольких генов.
Полигетерозигота – гибрид, гетерозиготный по нескольким генам.
Комбинативная изменчивость – наследственная изменчивость, возникающая в результате
перекомбинации генов и перекомбинации хромосом.
Лекция № 5. Взаимодействие неаллельных генов.
Генотипическая среда, генетический фон - совокупность генов, оказывающих влияние на
проявление в фенотипе данного гена. Термин предложен советским генетиком С. С.
Четвериковым в 1926 г.
Комплементарное действие генов – взаимодействие двух неаллельных генов, которое при
совместном их действии в генотипе обусловливает развитие нового признака.
Модифицирующее действие генов выражается в действии генов-модификаторов на развитие
признака одновременно с генами основного действия – олигогенами.
Норма реакции генотипа - размах изменчивости признака и/или степени его выражения под
влиянием изменяющихся условий окружающей среды, который контролируется генотипом.
Пенетрантность - количественный показатель фенотипической изменчивости проявления гена.
Измеряется (обычно в %) отношением числа особей, у которых данный ген проявился в
фенотипе, к общему числу особей, в генотипе которых этот ген присутствует в необходимом для
его проявления состоянии (гомозиготном — в случае рецессивных генов или гетерозиготном —
в случае доминантных генов).
Плейотропия - множественное действие гена, способность одного наследственного фактора — гена
— воздействовать одновременно на несколько разных признаков организма.
Полимерия - явление, при котором несколько неаллельных генов одинаковым образом влияют на
развитие одного и того же признака. Различают некумулятивную полимерию, когда для полного
проявления признака достаточно наличие доминантного аллеля одного из полигенов, и
некумулятивную, когда степень выраженности признака зависит от доминантных аллелей
полимерных генов.
Экспрессивность – степень проявления варьирующего признака. Выражается количественно в
зависимости от уклонения признака от дикого типа.
Эпистаз - взаимодействие двух неаллельных (т. е. относящихся к разным локусам) генов, при
котором один ген, называемый эпистатичным, подавляет действие другого гена, называемого
гипостатичным. Эпистаз может быть рецессивным, когда эпистатируют рецессивные аллели, и
доминантным, когда эпистатируют доминантные аллели.
Лекция № 6. Наследование признаков, сцепленных с полом.
Аутосомы - все хромосомы, кроме половых.
Гетерогаметный пол – пол, дающий два сорта гамет по половым хромосомам.
Гинандроморфы – организмы, совмещающие в себе части тела разных полов.
Гомогаметный пол – пол, дающий один сорт гамет по половым хромосомам.
Крисс-кросс наследование, наследование крест-накрест – наследование, при котором дочери
наследуют признак отца, а сыновья – признак матери.
Мозаицизм, мозаичность - одновременное присутствие в организме двух или нескольких сортов
однотипных клеток, различающихся по генетической структуре — генотипу и (или) по
проявлению генов в фенотипе.
Наследование, сцепленное с полом – наследование признаков, гены которых находятся в половых
хромосомах.
Пол организмов - совокупность морфологических и физиологических особенностей организма,
обеспечивающих половое размножение, сущность которого сводится в конечном итоге к
оплодотворению.
Половые хромосомы – пара хромосом, по которой женский пол отличается от мужского.
Признаки, зависимые от пола – признаки, характер доминирования которых зависит от пола,
например, плешивость.
Признаки, ограниченные полом – признаки, гены которых находятся в хромосомах обоих полов,
но проявляются лишь у одного из них, например, яйценоскость у птиц, молочность у коров.
Реципрокные скрещивания - система двух скрещиваний, при которой каждая из генотипически
различных родительских форм используется один раз в качестве материнской формы, а другой
раз - в качестве отцовской.
Лекция № 7. Сцепленное наследование и кроссинговер.
Генетическая карта хромосом – схема относительного положения генов, находящихся в одной
группе сцепления.
Группа сцепления – группа генов, проявляющих сцепленное наследование. В более узком смысле –
группа генов, расположенных в одной хромосоме.
Интерференция - влияние кроссинговера, произошедшего в одной части хромосомы, на протекание
кроссинговера в другой ее части.
Коинциденция - генетический количественный показатель, характеризующий степень совпадения
наблюдаемого числа перекрестов с ожидаемым, учитывающим интерференцию, который
выражается отношением числа фактически произошедших двойных перекрестов к теоретически
ожидаемому их числу.
СантиМорган (сМ) – единица измерения генетического расстояния между генами. Два гена,
локализованные в одной хромосоме, находятся на расстоянии 1 сМ друг от друга, если вероятность
рекомбинации между ними в процессе мейоза составляет 1 %.
Сцепление генов - совместная передача двух или более генов от родителей потомкам. Объясняется
тем, что эти гены лежат в одной хромосоме,
Хромосомная теория наследственности - теория, согласно которой хромосомы, заключённые в
ядре клетки, являются носителями генов и представляют собой материальную основу
наследственности.
Цитологические карты хромосом - схематическое изображение хромосом с указанием мест
фактического размещения отдельных генов, полученное с помощью цитологических методов.
Лекция № 9. Нехромосомное наследование.
Материнское наследование - передача признаков, кодируемых цитоплазматическими факторами
(митохондриальным либо хлоропластным геномами или долгоживущими молекулами мРНК),
т.е. попадающих к потомкам только от материнского организма.
Матроклония, предетерминация цитоплазмы – явление, при котором наследование признаков
связано с особенностями цитоплазмы, возникающими в процессе индивидуального развития
организма либо под влиянием факторов внешней среды (онтогенетическая или фенотипическая
предетерминация), либо под влиянием генотипа (генотипическая предетерминация).
Плазмоген - носитель цитоплазматической наследственности.
Хромосомное наследование – наследование, определяемое хромосомами.
Цитоплазматическая мужская стерильность, ЦМС – стерильность пыльцы, контролируемая
взаимодействием генетических факторов цитоплазмы и генов ядра. ЦМС возникает вследствие
специфических мутаций плазмогенов и наследуется только по материнской линии.
Цитоплазматическая наследственность – внеядерная наследственность, которая осуществляется с
помощью молекул ДНК, расположенных в пластидах и митохондриях. Генетическое влияние
цитоплазмы проявляется, как следствие взаимодействия плазмона с ядерными генами. Признак,
определяемый цитоплазмой, передается только по материнской линии.
Цитоплазмон - совокупность всех цитоплазматических носителей наследственности.
Лекция № 10. Процессы, ведущие к рекомбинации у эукариотических микроорганизмов.
Ауксотрофные микроорганизмы – микроорганизмы, нуждающиеся для своего роста в каких-либо
компонентах полной среды.
Гетерокарион - клетка, содержащая два или более гаплоидных ядра разных генотипов. Образуется
при слиянии гиф грибов в парасексуальном цикле.
Конъюгация у инфузорий - половой процесс, заключающийся во временном соединении двух
особей и обмене частями их ядерного аппарата.
Микроорганизмы – это сборная группа живых существ, включающая бактерии, актиномицеты,
настоящие грибы.
Минимальная среда – среда, в которой содержатся только соли и сахара.
Парасексуальный процесс – аналог полового процесса, при котором происходит слияние
вегетативных клеток, содержащих генетически разнородные ядра (образование гетерокарионов),
возникновение гетерозиготных диплоидов за счет слияния ядер
в гетерокарионах и
последующего митотического расщепления диплоидов (появление гаплоидных и диплоидных
рекомбинантов). Встречается у некоторых грибов.
Полная среда – среда, в которую добавлен возможно более полный набор метаболитов.
Прототрофные микроорганизмы – микроорганизмы, способные синтезировать все необходимые
для их жизнедеятельности вещества.
Рекомбинация - перераспределение генетического материала родителей, приводящее к
наследственной комбинативной изменчивости. В общем смысле под рекомбинацией понимают
создание новой комбинации генов при соединении гамет родителей, более узко рекомбинация –
обмен участками хроматид и хромосом в процессе клеточного деления. У прокариот
рекомбинация осуществляется в процессе конъюгации, трансформации либо трансдукции, у
вирусов – при смешанной инфекции. У эукариот, как правило, рекомбинация характерна для
мейоза (мейотическая рекомбинация), но иногда имеет место и в митозе (соматическая
рекомбинация).
Селективная среда – полная среда без какого-либо определенного метаболита, на которой могут
расти только клетки определенного генотипа.
Лекция № 11. Процессы, ведущие к рекомбинации у прокариот.
Капсид - белковая оболочка вирусной частицы. Форма капсида, образуемого капсомерами,
генетически детерминирована и является таксономическим признаком.
Компетентность — способность клетки к восприятию экзогенной ДНК в процессе трансформации.
Конъюгация у бактерий — способ обмена генетической информацией у бактерий, при котором
вследствие физического контакта между клетками происходит перенос клеточной, плазмидной
или транспозонной ДНК из донорной клетки в реципиентную.
Лизис — распад клетки, вызванный разрушением её оболочки.
Лизогения — явление носительства бактериальными клетками фага в виде профага.
Профаг — внутриклеточное состояние фага в условиях, когда его литические функции подавлены.
Трансдукция - передача (перенос) генетической информации от одной бактериальной клетки
(донора) к другой (реципиенту) с помощью бактериофага.
Трансформация - перенос генетической информации в бактериальные клетки при помощи
изолированной ДНК с участием или без плазмид, но всегда без участия вирусов. Трансформация
обнаружена у большинства прокариот, а в последние годы – и у эукариот, включая высшие
растения и млекопитающих.
Умеренный фаг — бактериофаг, способный лизогенизовать клетку и в виде профага находиться
внутри бактериальной хромосомы или в плазмидном состоянии.
Лекция № 12. Мутационная теория. Генные мутации.
Ген-мутатор - ген, увеличивающий частоту мутаций других независимых генов.
Миссенс–мутации – это генные мутации, которые приводят к замене аминокислотного остатка в
составе полипептида.
Молчащая мутация, нейтральная мутация - мутация, не имеющая фенотипического выражения.
Мутагены – это разнообразные факторы, которые повышают частоту мутаций. При определенных
условиях мутагены оказывают канцерогенное и тератогенное действие.
Мутации – это качественные изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или
иных признаков организма.
Мутации без сдвига рамки считывания – это генные мутации в результате замены нуклеотидных
пар, при этом общая длина ДНК не изменяется.
Мутации генные (точковые) – это изменения структуры отдельных участков ДНК.
Мутации геномные – это мутации, связанные с изменением числа хромосом.
Мутации со сдвигом рамки считывания (фреймшифты) – это генные мутации в результате
вставки или потери нуклеотидных пар, при этом общая длина ДНК изменяется. Процесс
образования вставок называется инсерционным мутагенезом.
Мутации хромосомные – это видимые изменения структуры хромосом.
Мутационная изменчивость – возникновение новых дискретных единиц генетического материала,
прежде всего – аллелей.
Мутационная теория - теория, исходящая из того, что резкие, внезапные мутации являются
решающим фактором эволюции, ведущими к возникновению новых видов без творческой роли
естественного отбора или при его второстепенном значении.
Наследственная изменчивость, генотипическая изменчивость - изменчивость, связанная с
изменением самого генетического материала.
Нонсенс-мутация – точковая мутация, ведущая к образованию нонсенс-кодона и, соответственно, к
преждевременной остановке трансляции с образованием аномального полипептида.
Ревертант - мутантный организм, у которого в результате обратной или супрессорной мутации
полностью или частично восстанавливаются признаки исходного (дикого) организма.
Сеймсенс–мутации – это генные мутации без замены аминокислотного остатка в составе
полипептида вследствие избыточности генетического кода.
Супрессия - полное или частичное подавление первой (прямой) мутации второй (супрессорной)
мутацией, возникшей в том же геноме.
Физиологическая мутация - мутация, обусловливающая понижение или повышение
продуктивности или жизнеспособности особи, устойчивости или восприимчивости к болезням и
факторам внешней среды.
Лекция № 13. Хромосомные перестройки (хромосомные аберрации).
Амплификация – многократное повторение одного и того же участка хромосомы.
Делеции, или нехватки внутренних участков – потери участков хромосом, не затрагивающие
теломеры. Утраченные участки, лишенные центромер, обычно образуют кольцевые ацентрики,
которые также утрачиваются.
Дефишенси, или концевые нехватки – потери концевых, теломерных участков хромосом. В
результате образуются линейные фрагменты, лишенные центромеры (линейные ацентрики).
Ацентрики не участвуют в делении клетки и утрачиваются.
Дупликации – удвоения участков хромосом. В результате возникают тандемные
последовательности генов, например: abcabc. Дупликации – один из путей возникновения новых
генов.
Инверсии – повороты участков хромосом на 180°. Различают перицентрические инверсии
(инвертированный участок включает центромеру) и парацентрические (инвертированный
участок лежит в одном из плеч хромосомы вне центромеры). У гетерозигот при перекресте
нормальных и инвертированных хромосом возникают ацентрики и дицентрики; в результате
возникают неполноценные клетки, и продукты кроссинговера не переходят в последующие
поколения (поэтому инверсии образно называют «запирателями кроссинговера»). Таким
образом, инверсии способствуют сохранению целых блоков генов – супергенов. Если инверсии
сочетаются с дупликациями, то могут возникать палиндромы, например: abccba.
Робертсоновские транслокации, или слияния – особый тип транслокаций, когда две
телоцентрические хромосомы сливаются в области центромеры, образуя метацентрическую
хромосому. Приводят к уменьшению числа хромосом.
Транслокация – перемещение части одной хромосомы на другую, не гомологичную ей.
Транспозиции – изменение локализации небольших участков генетического материала,
включающих один или несколько генов.
Эффект положения гена – изменение проявления активности гена при перемещении его в другой
участок хромосомы.
Лекция № 14. Геномные мутации.
Автополиплоидия – это многократное повторение одного и того же генома, или основного числа
хромосом.
Аллополиплоидия – это многократное повторение двух и более разных гаплоидных хромосомных
наборов, которые обозначаются разными символами. Полиплоиды, полученные в результате
отдаленной гибридизации, то есть от скрещивания организмов, принадлежащих к различным
видам, и содержащие два и более набора разных хромосом, называются аллополиплоиды.
Анеуплоидия (гетерополиплоидия) – это изменение числа хромосом в клетках, некратное основному
хромосомному числу. Частными случаи анеуплоидии – моносомии и трисомии.
Гаплоид - организм, имеющий в соматических клетках гаплоидный (одинарный) набор хромосом.
Диплоид - организм, клетки тела которого имеют двойной (диплоидный; 2n) набор хромосом.
Моносомия – частный случай анеуплодии, связанный с утратой одной хромосомы (из двух
гомологичных хромосом сохраняется одна).
Полиплоидия – изменение числа хромосом в клетках, кратное гаплоидному набору.
Трисомия – частный случай анеуплодии, связанный с появлением лишней хромосомы (вместо двух
гомологов обнаруживается три).
Лекция № 15. ДНК как носитель наследственной информации. Репликация.
ДНК-полимераза—фермент комплементарного синтеза ДНК.
Дисперсный механизм репликации ДНК – механизм, при котором материал исходной молекулы
ДНК случайным образом распределяется в обеих дочерних молекулах.
Затравка, праймер - короткий олигонуклеотид ДНК или РНК, комплементарный участку более
длинной молекулы ДНК или РНК. К его 3’-OH-концу ДНК-полимераза может добавлять
нуклеотиды в растущую цепь ДНК в 5’→3’-направлении.
Килобаза (кб) — единица измерения длины молекулы ДНК, равная тысяче пар оснований.
Комплементарность оснований – свойство оснований специфически спариваться друг с другом:
гуанин с цитозином и аденин с тимином (в РНК или гибридных ДНК/РНК-дуплексах – аденин с
урацилом).
Консервативный механизм репликации ДНК – механизм, при котором новые молекулы не
содержат материала родительской ДНК.
Отстающая цепь, запаздывающая цепь - цепь дочерней ДНК, на которой синтез комплементарной
цепи во время репликации осуществляется посредством соединения фрагментов Оказаки.
Полуконсервативный механизм репликации ДНК – механизм, при котором новая молекула ДНК
представлена одной родительской и одной вновь синтезированной цепями.
Репликация, редупликация – процесс самовоспроизведения макромолекул нуклеиновых кислот,
обеспечивающий точное копирование генетической информации и передачу ее от поколения к
поколению.
Фрагменты Оказаки - фрагменты ДНК размером в несколько тысяч (бактерии) или несколько
сотен (эукариоты) нуклеотидов, вновь синтезирующиеся в период ДНК-репликации с
запаздывающей нити.
Лекция № 16. Теория гена. Структура и функция гена.
Ген — основная физическая и функциональная единица наследственности, несущая информацию от
одного поколения к другому. Ген представляет собой специфическую последовательность
нуклеотидов в ДНК, а у некоторых вирусов - в РНК, детерминирующих или нуклеотидную
последовательность транспортных РНК (тДНК), или рибосомных РНК (рДНК), или
последовательность аминокислот в белках (структурные гены).
Интрон — не кодирующая область гена, вырезаемая в процессе сплайсинга при образовании мРНК из
первичного РНК-транскрипта.
Мутон - наименьший участок генетического материала, изменение которого приводит к
улавливаемой перемене фенотипа и нарушению нормальной функции какого-либо гена
Псевдоаллели - гены, проявляющиеся как истинные аллели в тестах на аллелизм, но разделяющиеся
в процессе кроссинговера.
Псевдоаллелизм - явление, характеризующееся наличием псевдоаллелей; теория псевдоаллелизма
разработана в 50-х гг. К.Оливером, М.Грином и рядом др. авторов.
Сайт—определенное место в молекуле ДНК.
Ступенчатый аллеломорфизм - система взаимоотношений субгенов, составляющих комплексный
локус (например, ген scute у дрозофил) или серию комплементарных аллелей (псевдоаллелей).
При ступенчатом аллеломорфизме каждый из субгенов определяет свою долю в выражении
признака.
Цистрон – генетическая единица функции, выявляемая с помощью цис-транс-теста мутаций на
аллелизм. Термин введен С. Бензером в 1957 г., является синонимом термина «ген» и редко
используется в литературе.
Цис-транс-тест – метод генетического анализа, позволяющий определить принадлежность двух
рецессивных мутаций, имеющих сходное фенотипическое проявление, к одному или разным
генам. Предложен Э. Льюисом в 1951 г.
Экзон — кодирующий участок гена.
Лекция № 17. Основные этапы реализации генетической информации.
Антикодон тРНК – это распознающий триплет тРНК, в котором последовательность нуклеотидов
комплементарна по отношению к определенному кодону мРНК.
Кодон — последовательность из трех нуклеотидов в молекуле мРНК, соответствующая аминокислоте или
сигналу терминации трансляции.
Транскрипция – биосинтез молекул РНК на соответствующих участках ДНК; первый этап
реализации генетической информации в живых клетках. У эукариот осуществляется в ядре.
Трансляция – синтез полипептидных цепей белков по матрице информационной РНК согласно
генетическому коду; второй этап реализации генетической информации в живых клетках. В
процессе трансляции информация о специфическом строении будущего белка, записанная в виде
последовательности нуклеотидов в молекулах иРНК, переводится с нуклеотидного кода в
определенную последовательность аминокислот в синтезируемых белках. Осуществляется в
цитоплазме на рибосомах.
Триплет мРНК – это последовательность из трех пар нуклеотидов (точнее, рибонуклетотидов),
которая является кодоном.
РНК-полимераза — фермент, осуществляющий транскрипцию ДНК.
Экспрессия гена — активированное состояние гена, то есть способность к транскрипции и
трансляции.
Лекция № 18. Структура и организация генома.
Геном — полная генетическая система клетки, определяющая характер онтогенетического развития
организма и наследственную передачу в ряду поколений всех структурных и функциональных
признаков.
Кластер генов - 1. Группа генов, входящих в семью мультигенов. 2. Повторы одного и того же или
родственных генов, расположенных на хромосоме рядом.
Мобильные элементы генома - последовательности ДНК, способные перемещаться внутри генома
живых организмов.
Оперон — у прокариот совокупность совместно транскрибируемых генов, обычно контролирующих
родственные биохимические функции, экспрессия которых находится под контролем общего
регуляторного элемента.
Перекрывающиеся гены - гены с перекрывающимися последовательностями нуклеотидов (напр., у
фага φХ174 ген Е перекрывается с геном D). Перекрывающиеся гены продуцируют два
различных полипептида, потому что соответствующие иРНК транслируются в двух различных
рамках считывания.
Плазмиды — небольшие кольцевые двухцепочечные молекулы ДНК, способные к автономной
репликации, которые могут присутствовать в различном числе копий в бактериальных клетках;
часто используются в качестве векторных молекул.
Псевдоген — мутационно измененная последовательность ДНК, имеющая высокую степень
гомологии с функциональным геном, но не способная транскрибироваться или продуцирующая
неактивный генный продукт.
Сателлитные повторы — короткие, не превышающие 200 пар оснований высокоповторяющиеся
последовательности ДНК, расположенные тандемными блоками и занимающие около 10%
генома.
Лекция № 19. Генетические основы онтогенеза.
Детерминация клетки – включение генетической программы направленной дифференцировки
клетки.
Диминуция хроматина – потеря части генетического материала в раннем эмбриональном развитии.
Дифференциальная экспрессия генов – включение одной генетической информации и выключение
другой в ходе индивидуального развития организма, являющееся основой дифференцировки
клеток и тканей.
Дифференцировка клеток и тканей -- процесс развития и повышения уровня организации клетки
или ткани. Дифференцировка клеток сопровождается появлением у них способности к
выполнению специализированных функций. Наибольшим потенциалом к делению и
дифференцировке обладают стволовые клетки.
Потентность - спектр возможных направлений дифференцировок стволовых клеток.
- тотипотентность – способность сформировать весь организм. Тотипотентность показана для
зиготы и клеток меристемы растений и не показана для стволовых клеток позвоночных, в том
числе человека.
- плюрипотентность – способность формировать клетки всех типов, включая первичные половые
клетки и клетки экстраэмбриональных тканей.
- мультипотентность – способность формировать клетки многих клеточных типов, которые
формируют разные ткани и органы. Примерами таких клеток являются гемопоэтические и
мезенхимальные стволовые клетки.
- олигопотентность - способность формировать клетки двух или более клеточных типов. Примером
таких клеток являются нейрональные стволовые клетки способные формировать нейроны
головного мозга.
- унипотентность - способность формировать клетки одного клеточного типа. Примером таких
клеток являются сперматогониальные стволовые клетки ответственные за появление
сперматозоидов.
Стволовая клетка – уникальный тип клеток организма, способных к многократному делению и
дифференцировке в компоненты различных органов и тканей.
Лекция № 20. Модификационная изменчивость.
Модификационная изменчивость – способность организмов изменяться в пределах нормы
реакции, заданной генотипом.
Модификации – внешние различия между организмами с одинаковым генотипом, которые
обусловлены только влиянием среды.
Морфозы – ненаследственные изменения (модификации), вызванные экстремальными или
необычными для вида факторами внешней среды. Характерная особенность морфозов – их
ненаследуемый, неадаптивный и, как правило, необратимый характер.
Норма реакции – свойство данного генотипа обеспечивать в определенных пределах изменчивость
онтогенеза в зависимости от меняющихся условий среды.
Фенокопия - ненаследственное изменение фенотипа организма, вызванное действием определённых
условий среды и копирующее проявление какого-либо известного наследственного изменения –
мутации – у этого организма.
Лекция № 21. Генетика популяций.
Аллелофонд популяции – это совокупность аллелей в популяции. В простейших моделях
рассматриваются только моногенные диаллельные системы, например: А–а. Если
рассматриваются два аллеля одного гена: А и а, то структура аллелофонда описывается
уравнением: pA + qa = 1. В этом уравнении символом pA обозначается относительная частота
аллеля А, символом qa – относительная частота аллеля а.
Генетический груз - наличие в популяции и в виде летальных и других отрицательных мутаций,
вызывающих при переходе в гомозиготное состояние гибель особей или снижение их
жизнеспособности.
Генофонд – это совокупность всех генов в популяции.
Мутационный процесс - возникновение спонтанных мутаций и их комбинаций при скрещивании,
вызывающие наследственные изменения в популяциях. Мутационный процесс является одним
из факторов эволюции; служит поставщиком начального эволюционного материала как резерва
наследственной изменчивости.
Популяции клональные – это популяции, в которых воспроизведение происходит только
вегетативным путем или с помощью спор бесполого размножения (например, конидий); частным
случаем клонирования является полиэмбриония – развитие нескольких зародышей из одной
зиготы.
Популяция – это минимальная самовоспроизводящаяся группировка особей одного вида, более или
менее изолированная от других подобных группировок, населяющая определенный ареал в
течение длительного ряда поколений, образующая собственную генетическую систему и
формирующая собственную экологическую нишу.
Популяция генетическая – это множество особей, объединенных достаточно высокой степенью
родства; это исторически сложившаяся генетическая система.
Популяция экологическая – совокупность особей одного вида в пределах одного биоценоза
(фитоценоза), то есть целостная внутривидовая группировка, которой соответствует
минимальная реализованная экологическая ниша; это множество особей одного вида,
объединенных в пространственно-временном и экологическом отношении.
Лекция № 22. Молекулярные основы эволюции.
Лекция № 23. Генетика пола.
Вторичные половые признаки – признаки, непосредственно не обеспечивающие процессы
гаметогенеза и оплодотворения, но играющие роль в половом размножении.
Гермафродитизм – наличие органов мужского и женского пола у одной и той же особи.
Диморфизм половой – различия между мужскими и женскими особями раздельнополых видов.
Половой диморфизм служит для опознавания половой принадлежности особей в пределах вида,
а при совместном сосуществовании множества близких видов способствует опознаванию особей
своего вида, что повышает степень межвидовой изоляции.
Первичные половые признаки – те морфологические и физиологические особенности организма,
которые обеспечивают образование гамет и их соединение в процессе оплодотворения, а также
различия в строении внутренних и наружных органов размножения.
Пол - совокупность морфологических и физиологических особенностей организма, обеспечивающих
половое размножение, сущность которого сводится к оплодотворению, то есть слиянию мужских
и женских половых клеток (гамет) в зиготу, из которой развивается новый организм.
Фримартинизм, ложный гермафродитизм - аномалия развития полового аппарата самок,
выражающаяся переразвитием клитора при недоразвитии влагалища и др. частей половых
органов. Встречается у крупного рогатого скота при рождении разнополых двоен, значительно
реже у свиней, овец и коз. Тёлочки приобретают быкообразный вид и не пригодны для
воспроизводства; используются главным образом для откорма.
Лекция № 24. Генетика человека.
Близнецы однояйцевые (монозиготные, идентичные) возникают на самых ранних стадиях дробления
зиготы, когда два или четыре бластомера сохраняют способность при обособлении развиться в
полноценный организм. Поскольку зигота делится митозом, генотипы однояйцевых близнецов, по
крайней мере, исходно, совершенно идентичны. Однояйцевые близнецы всегда одного пола, в
период внутриутробного развития у них одна плацента.
Близнецы разнояйцевые (дизиготные, неидентичные) возникают при оплодотворении двух или
нескольких одновременно созревших яйцеклеток. Таким образом, они имеют около 50% общих
генов. Другими словами, они подобны обычным братьям и сестрам по своей генетической
конституции и могут быть как однополыми, так и разнополыми.
Болезни
—врожденные—присутствуют у ребенка с момента рождения.
—моногенные—обусловлены дефектом одного гена.
—аутосомные — обусловлены дефектом гена, локализованного в аутосоме.
—доминантные—болезни, для развития которых достаточно присутствия одного мутантного аллеля в
гетерозиготном
состоянии.
—рецессивные—болезни, для развития вторых необходимо присутствие двух доз мутантного аллеля в
гомозиготном состо -нии или в состоянии компаунда.
сцепленные с полом — обусловленные дефектом гена, локализованного в Х-хромосоме.
—мультифакториальные — имеющие в своей основе как генетическую, так и средовую компоненту.
—наследственные — имеющие в своей основе только генетическую компоненту.
—хромосомные—обусловленные нарушениями кариотипа.
—экспансии — обусловленные динамическими мутациями.
Генная терапия — лечение путем введения в ткани или в клетки пациента смысловых
последовательностей ДНК с целью коррекции генных дефектов, либо придания клеткам новых
функций, способствующих устранению патологических процессов.
Серповидноклеточная анемия – это заболевание обусловлено мутацией в гене бетагемоглобина: HbA → HbS, которая приводит к замене одной из аминокислот в молекуле
гемоглобина (глутаминовая кислота заменяется на валин). На клеточном уровне эта болезнь
проявляется в том, что эритроциты приобретают форму серпа и теряют способность к
нормальному транспорту кислорода. Гомозиготы HbS/HbS умирают в раннем детстве. Зато
гетерозиготы HbA/HbS характеризуются слабо измененными эритроцитами. При этом изменение
формы эритроцитов значительно повышает устойчивость гетерозигот к малярии. Поэтому в тех
регионах Земли, где свирепствует малярия (например, в Африке), отбор действовал в пользу
гетерозигот. Таким образом, серповидноклеточная анемия – это пример относительности
«полезности» и «вредности» мутаций.
Синдром Дауна (болезнь Дауна, БД) – трисомия по 21-й хромосоме (кариотип 47, +21). Больные
дети с синдромом Дауна рождаются с достаточно высокой частотой – 1:750. В 80% случаях
непосредственной причиной является нерасхождение хромосом в I делении мейоза. Главным
морфологическим признаком болезни Дауна можно считать монголоидный тип лица, однако
более важно отметить умственную отсталость, проявляющуюся в широком диапазоне от полной
идиотии до сравнительно легких степеней дебильности. При синдроме Дауна описаны пороки
сердца и крупных сосудов, органов пищеварительного тракта, снижение продолжительности
жизни в 5…10 раз, черты преждевременного старения, отклонения в дерматоглифике, высокая
частота злокачественных опухолей (особенно лейкозов), иммунодефицитные состояния,
многочисленные врожденные уродства, нарушения репарации первичных молекулярных
повреждений ДНК.
Синдром Кляйнфельтера – дисомия по Х–хромосоме при наличии Y–хромосомы (кариотип 47,
XXY). Мужчины, в соматических клетках которых наблюдается одно тельце Барра. Реже
встречаются кариотипы: 48, XXYY, 48, XXXY. Замедленное половое развитие, бесплодие,
высокий рост с нарушенными пропорциями тела (удлиненные конечности, узкая грудная
клетка), часто умственная отсталость. Частота – 1:700 новорожденных.
Синдром Шерешевского–Тёрнера – моносомия по Х–хромосоме (кариотип 45, Х0). Фенотип
женский, но в соматических клетках тельца Барра отсутствуют. Замедленное половое развитие,
бесплодие, задержка в росте. Частота – 1:5.000 новорожденных.
Тератогены – это факторы, провоцирующие развитие различных аномалий, уродств.
Лекция № 25. Генетические основы селекции.
Биотехнология –
область человеческой деятельности, которая характеризуется широким
использованием биологических систем всех уровней в самых разнообразных отраслях науки,
промышленного производства, медицины, сельского хозяйства и других сферах. Биотехнология
отличается от технологий сельского хозяйства, в первую очередь, широким использованием
микроорганизмов: прокариот (бактерий, актиномицетов), грибов и водорослей. Это связано с
тем, что микроорганизмы способны осуществлять самые разнообразные биохимические реакции.
Гетерозис - ускорение роста, увеличение размеров, повышение жизнестойкости и плодовитости
гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами растений или животных.
Обычно во втором и последующих поколениях гетерозис затухает.
Гибридизация – скрещивание организмов, различающихся по генотипу.
Инбредная депрессия - снижение жизнеспособности и продуктивности у животных и растений,
полученных путем инбридинга. Инбредная депрессия вызывается переходом большинства генов
в гомозиготное состояние.
Инбридинг – близкородственное скрещивание у животных; инцухт – близкородственное
скрещивание у растений; инцест (кровосмешение) – близкородственное скрещивание у человека.
Индивидуальная селекция - селекция, основанная на оценке животных по индивидуальным
качествам (генотипу).
Искусственный отбор - сознательный или бессознательный отбор особей с нужными человеку
хозяйственными признаками для последующего разведения. Искусственный отбор - основной
фактор возникновения и эволюции домашних животных и культурных растений.
Исходный материал - линии, сорта, виды, роды культурных или диких растений или животных,
обладающие ценными хозяйственными качествами или экстерьером.
Клеточная инженерия – это один из основных разделов современной биотехнологии, основанный
на выделении и культивировании тканей и клеток высших многоклеточных организмов.
Культивирование тканей и клеток происходит вне организма – in vitro («в пробирке, в колбе, в
стеклянной посуде»), в специально подобранных условиях.
Клоновое сортоводство - выведение путем отбора и гибридизации ценных форм растений с
последующим вегетативным размножением лучших экземпляров.
Линия - размножающиеся половым путем родственные организмы, которые происходят от одного
предка или одной пары общих предков и воспроизводят в ряду поколений одни и те же
наследственные устойчивые признаки. Скрещивание линий дает генетические обедненные, но
высокопродуктивные гибриды в растениеводстве и животноводстве.
Микробиологический синтез (МБС) – это синтез самых разнообразных веществ с помощью
микроорганизмов.
Мутагенез - метод в селекции высших растений и микроорганизмов, который позволяет
искусственно получать мутации. Основой мутагенеза являются изменения в молекулах
нуклеиновых кислот.
Порода – искусственная популяция домашних животных с определенным генофондом, обладающая
определенными хозяйственно-полезными признаками.
Породная группа – совокупность особей, сходных по внешним признакам, имеющих общих
предков; но в отличие от породы, в породных группах отсутствует сложившийся генофонд,
отсутствуют общепризнанные стандарты.
Реверсия - в селекции - возвращение спорта к состоянию прототипа.
Селекция – наука о методах создания высокопродуктивных сортов растений, пород животных и
штаммов микроорганизмов.
Семейная селекция - отбор животных, при котором в качестве селекционного критерия служит
среднее значение в семье.
Соматическая гибридизация – это слияние клеток, принадлежащих к разным биологическим
видам.
Сорт – это искусственная популяция растений или клон, прошедшие сортоиспытания и
предназначенные для выращивания в определенных районах при соблюдении соответствующей
агротехники.
Топкросс - в растениеводстве - метод скрещивания для определения комбинационной способности
инцухт-линий или сортов в селекции на гетерозис.
Штамм – это длительно сохраняемый клон микроорганизмов, характеризующийся собственными
генетически устойчивыми признаками.
РАЗДЕЛ 5.
Практикум по решению задач
(практических ситуаций) по темам
лекций (одна из составляющих частей итоговой государственной аттестации).
 Примеры решения задач (практических ситуаций) по темам, на которые предложены
аналогичные задания в экзаменационных (зачетных) билетах.
Моногибридное скрещивание
Задача 1. От скрещивания растений раннеспелого сорта ячменя с растениями позднеспелого в F1
было получено 18 раннеспелых растений, в F2 124 растения.
1.Сколько растений в F1 было гетерозиготных?
2.Сколько разных генотипов и фенотипов может образоваться в F2 и в каком числовом
отношении происходит расщепление?
3.Сколько растений в F2 будут позднеспелыми?
4. Сколько раннеспелых растений в F2 могут дать нерасщепляющееся потомство?
1.
2.
Начать решать задачу необходимо с выделения доминантных и рецессивных признаков и
обозначить гены, определяющие эти признаки буквенными символами. Поскольку все
растения в F 1 были раннеспелые, следовательно, раннеспелость — доминантный признак
и ген, обусловливающий этот признак, обозначим буквой — А, а ген, обусловливающий
рецессивный признак — позднеспелость, обозначим буквой — а.
Далее следует записать схему скрещивания. Для записи генотипов родителей исходим из
условия задачи, что в первом поколении не было расщепления, следовательно, родители
были гомозиготны. Тогда схему скрещивания можно записать так:
♀ АА × ♂ аа
♀
или
×♂
у каждого
родителя
по одному
типу гамет
А
а
А
а
Гаметы Р
Аа
или
А
а
все
18
раннеспелых
растений
потомства
гетерозиготы
3. Как известно, чтобы получить второе гибридное потомство, необходимо самоопылить растения
первого гибридного потомства, либо их скрестить друг с другом. Схематически это можно
записать так:
♀ Аа × ♂ Аа
Гаметы
А
а
А
♀
или
а
А
или
× ♂
а
А
а
- у каждого родителя образуется по
два типа гамет
F2
АА,
Аа,
Аа,
1
Как видно из схемы скрещиваний, 4
2
аа
или
часть потомства будет гомозиготна по доминантному
признаку (АА), 4 части потомства будут гетерозиготны (Аа) и — часть потомства будет
гомозиготна по рецессивному признаку (аа).
Для удобства анализа потомства можно пользоваться также решеткой Пеннета, тогда запись
можно произвести так:
Таблица 1
♀ Аа × ♂ Аа
Гаметы
♀
А
♂
А
а
АА
Аа
F2
а
Аа
аа
По результатам анализа скрещиваний можно сформулировать ответы задачи.
1.В F1 все 18 растений были гетерозиготны, поскольку скрещиваемые родительские формы были
гомозиготны: одна по доминантному, а другая по рецессивному признаку и образуемые ими
гаметы несли разные аллели, которые при скрещивании образовывали гетерозиготу.
2.В F2 образовалось три генотипа со следующей частотой встречаемости:
1АА+2Аа+1аа
Но поскольку генотип АА и Аа визуально не отличимы, то фенотипических классов будет два со
следующей встречаемостью в потомстве:
3 части потомства (АА + 2Аа) будут раннеспелыми и 1 часть (аа) — позднеспелые.
1
3.
4.
Позднеспелых растений будет 4 часть, или 124:4=31 растение.
Только 31 раннеспелое гомозиготное по доминантному признаку (АА) растение даст
нерасщепляющееся потомство, а у 62 раннеспелых гетерозиготных (Аа) растений потомство
будет расщепляться.
Дигибридное скрещивание
Задача 2. У пшеницы две пары признаков — устойчивость и восприимчивость к головне,
безостость и остистость наследуются независимо. Устойчивость доминирует над
восприимчивостью, а безостость — над остистостью. Гомозиготное устойчивое к головне
безостое растение скрестили с гомозиготным растением, которое было восприимчиво к
головне и имело остистый колос. В F1 получено 22 растения, которые были устойчивы к
головне и имели безостые колосья. В F2 получили 144 растения.
1.Сколько разных генотипов и фенотипов может быть в F1 . Защитите фенотипы с помощью
фенотипических радикалов или формул фенотипов.
2.Сколько растений в F2 могут иметь остистые колосья и быть устойчивые к головне?
3.Сколько растений в F2 могут иметь остистые колосья и быть восприимчивые к головне?
Решаем задачу в следующей последовательности.
1. Поскольку в задаче указано, что родительские формы были гомозиготны и указаны
доминантные и рецессивные признаки, то, согласно условиям задачи, генотипы родительских
форм и схему скрещивания можно записать так:
♀ ААВВ × ♂ аавв
АВ
Гаметы
ав
×♂
АВ
ав
гомозиготные
родители
независимо
от
рассматриваемого
числа генов будут
иметь по одному
типу гамет
или
АаВв
F1
♀
или
2. Для получения F2 скрещиваем друг с другом гетерозиготные растения (или самоопыляем их).
А
АаВв × АаВв или а
В
в
А
× а
В
в
Теперь следует вспомнить, что при независимом наследовании у обоих дигетерозиготных родителей
(АаВв) ген А может с равной вероятностью встретиться и отойти вместе в гамету как с геном В,
так и с геном в; равно как и ген а может с равной вероятностью встретиться и отойти вместе в
гамету с геном В и геном в, и в результате образуется четыре типа гамет: АВ Ав аВ и ав.
3.Используя решетку Пеннета, запишем материнские и отцовские гаметы и определим
генотипы зигот (табл. 2).
4.Из решетки Пеннета выберем и сгруппируем генотипы и фенотипы зигот и частоту их
встречаемости (табл. 3).
Таблица 2
♀ АаВв ×
♂ АаВв
♂
Гаметы
АВ
♀
Ав
аВ
ав
АВ
ААВВ
ААВв
АаВВ
АаВв
Ав
ААВв
ААвв
АаВв
Аавв
аВ
АаВВ
АаВв
ааВВ
ааВв
ав
АаВв
Аавв
ааВв
аавв
Таблица 3
Типы и частота встречаемости зигот в F2
Тип
КолиГенотип
зигот
чество
1
2
3
Гомозигота по двум парам доминантных генов
ААВВ 1
Фенотип
4
Устойчив к головне с
безостыми колосьями
ААВв
2
ААвв
1
АаВВ
2
АаВв
4
Гомозигота по первой паре доминантных генов и
гетерозигота по второй паре генов
Гомозигота по первой паре доминантных генов и по
второй паре рецессивных генов.
Гетерозигота по первой паре и гомозигота по второй
паре доминантных генов
Дигетерозигота
Аавв
2
Гетерозигота по первой паре и гомозигота по второй
паре рецессивных генов
ааВВ
1
Гомозигота по первой паре рецессивных генов и
гомозигота по второй паре доминантных генов
ааВв
2
Гомозигота по первой паре рецессивных генов и
гетерозигота по второй паре генов
аавв
1
Гомозигота по двум парам рецессивных генов
То же самое
Устойчив к головне с
остистыми колосьями
Устойчивые к головне
с
безостыми
колосьями
Устойчивые к головне
с
безостыми
колосьями
Устойчивые к головне
с
остистыми
колосьями
Восприимчивый
к
головне с безостыми
колосьями
Восприимчивые
к
головне с безостыми
колосьями
Восприимчивый
к
головне с остистыми
колосьями
Ответы: 1. В F2 девять генотипов и четыре фенотипа: А-В-;(устойчивые к головне с безостыми
колосьями)
А-вв;(устойчивые к головне с остистыми колосьями) ааВ-(восприимыивые к
головне с безостыми колосьями); аавв (восприимчивые к головне с остистыми колосьями).
27 всех растений (или 3/16 часть от 144) могут иметь восприимчивость к головне и безостые
колосья.
9 всех растений (или 1/16 часть от 144) могут иметь восприимчивость к головне и остистые
колосья.
Сцепленное наследование. Кроссинговер
Задача 3. У кукурузы устойчивость к ржавчине — доминантный признак (А), а восприимчивость
— рецессивный (а); нормальные листья — доминантный признак (В), узкие листья —
рецессивный (в). Наследование сцепленное.
Произвели скрещивание растения кукурузы гомозиготного по обеим парам доминантных генов с
растением гомозиготным по рецессивным генам и получили первое гибридное поколение F1.
Затем произвели возвратное анализирующее скрещивание, т.е. скрестили дигетерозиготное
растение F1 с исходной родительской формой гомозиготной по обеим парам рецессивных генов.
В потомстве анализирующего скрещивания (Fа) получили:
70 растений — устойчивых к ржавчине с нормальными листьями;
18 растений устойчивых к ржавчине с узкими листьями;
20 растений — восприимчивых к ржавчине с нормальными листьями;
68 растений — восприимчивых к ржавчине с узкими листьями.
1.Как записать генотип дигетерозиготных растений АаВв и чем запись отличается от
дигетерозигот при независимом наследовании?
2.Сколько процентов составляют кроссоверные растения: устойчивые к ржавчине с узкими
листьями (А-вв) и восприимчивые к ржавчине с нормальными листьями (ааВ-)?
3.Сколько процентов составляют некроссоверные растения: устойчивые к ржавчине с
нормальными листьями (А-В-) и восприимчивые к ржавчине с узкими листьями (аавв)?
4. Каково расстояние между генами А и В?
Для решения задачи по сцепленному наследованию следует вспомнить распределение генов в
гаметы при свободном наследовании и сравнить их с механизмом расхождения генов при
сцепленном наследовании.
В обоих случаях при скрещивании двух дигомозигот (доминантной ААВВ и рецессивной — аавв) в
F1 получим дигетерозиготу — АаВв. Однако в зависимости от того, в негомологичных или
гомологичной паре хромосом находятся рассматриваемые две пары генов, будет зависеть их
механизм расхождения в мейозе в гаметы. Изобразим это схематически так:
При свободном наследовании
При сцепленном наследовании
Р
Гаметы
♀
×
А В
♂
×
а в
АВ
АВ
АВ
ав
F1
Итак, обе дигетерозиготы F1 содержат две пары аллельных генов в гетерозиготном
состоянии Аа и Вв, но они находятся в хромосомах по-разному.
При свободном наследовании каждая пара аллельных генов расположена в разных парах
хромосом и при образовании гамет они могут в мейозе вместе с хромосомами свободно
комбинироваться и независимо расходиться в гаметы, образуя
четыре типа гамет:
АВ
Ав
аВ
ав
с равновероятной частотой встречаемости.
При сцепленном наследовании гены АВ находятся в одной хромосоме, гены ав тоже в одной
хромосоме, то есть при полном сцеплении в мейозе каждая пара разойдется в гаметы вместе
со своей хромосомой и сможет образоваться только два типа гамет:
АВ
ав
Ав
АВ
аВ
, а гамет с рекомбинантным сочетанием генов
не будет.
Однако в нашей задаче говорится о наличии в Fа небольшого числа рекомбинантных зигот,
следовательно, при образовании гамет у гибридов .F1 образовались в небольшом количестве и
рекомбинантные гаметы в результате перекреста (кроссинговера) парных хромосом при их
конъюгации в мейозе.
Запишем схематически анализирующее скрещивание согласно условиям задачи.
♀
АВ
Ав
аВ
ав
АВ
ав
Ав
ав
аВ
ав
ав
ав
Гаметы
Fa
Число
%
× ♂
70
39,8 10,2
18
20
11,4
ав
68
38,6
Ответы:
А В
АВ
1. ав и а в
2. 10 и 11%.
3. 39,8 и 38,6%.
4. Расстояние между генами А и В составляет 21,6% (10,% + 11,4%) кроссинговера или морганид.
Генетическая структура популяций
Задача 5. Апробацией посева подсолнечника установлено, что в его посевах 4% семянок не
имеют панцирного слоя. Наличие у семянок панцирного слоя — доминантный признак,
беспанцирность — рецессивный, обозначим их соответственно буквами А и а.
Ставится задача вычислить частоту доминантного и рецессивного генов в популяции и определить ее
генетическую структуру.
Решение задачи:
Известно, что согласно закону Харди-Вайнберга частота генотипов в популяции выражается
уравнением: p2АА+2pqАа+qаа2 = 1, где р — частота доминантного гена (A), q — частота
рецессивного гена (а), а сумма частот этих генов равна единице, т. е. pА+qа=1.
По условиям задачи известна также частота в популяции рецессивных гомозиготных генотипов—q2.
Она равна q2= 4%, что в долях единицы соответствует 0,04.
1. Определим частоту встречаемости в данной популяции рецессивного гена - q.
2
Если q2= 0,04, то q= q или q= 0,04= 0,2 , или 20%.
2. Определим частоту доминантного гена — р.
Если p+q=1, то р=1-q, что в нашем случае соответствует р=1-0,2 = 0,8, или 80%.
Зная частоту в популяции генов — доминантного 0,8 и рецессивного 0,2, а также рецессивных
гомозиготных генотипов, можно определить остальные составные части данной структуры
популяции.
3. Теперь следует определить среди фенотипически одинаковых семянок, имеющих панцирный
слой, частоту генотипов гомозигот (АА) и гетерозигот (Аа).
Если р=0,8, то р2 = 0,8×0,8 = 0,64. Это и есть частота гомозиготных генотипов — АА = 0,64, или 64%.
Частота гетерозиготных генотипов — Аа =2pq=2×0,8×0,2=32, или 32%.
Таким образом, генетическая структура данной популяции подсолнечника следующая:
АА — 64% (0,64)
А—80% (08)
Аа — 32% (0,32)
а —20% (0,2)
аа — 4% (0,04)
 Тексты задач для самостоятельного решения при подготовке к итоговой аттестации.
Моногибридное скрещивание.
1. Признак укороченных ног у кур (К) доминирует над длинноногостью (к). У гомозиготных по
коротконогости цыплят клюв настолько мал, что они не могут пробить яичную скорлупу и
гибнут, не вылупившись из яйца. В хозяйстве, разводящем только коротконогих кур, получено
7000 цыплят. Сколько среди них будет коротконогих?
2. У тонкорунных овец встречаются особи с укороченными ушами (стреловидные), корноухие
(безухие) и с нормально развитой ушной раковиной (длинноухие). Причем от скрещивания
гомозиготных длинноухих овец с гомозиготными безухими рождаются особи с укороченными
ушами, а при разведении F1 в себе происходит расщепление потомства по фенотипу в
соотношении: 1 часть длинноухих : 2 стреловидных : 1 часть безухих. Как наследуется этот
признак?
Полигибридное скрещивание.
3. Мужчина, имеющий резус-отрицательную кровь IV группы, женился на женщине с резусположительной кровью III группы. В семье имеется два ребенка, один из которых внебрачный:
первый – с резус-отрицательной кровью III группы, второй – с резус-положительной кровью I
группы. Определите, по какой из двух пар аллелей исключается отцовство?
4. Кареглазая женщина с I группой крови, обладающая нормальным зрением, отец которой имел
голубые глаза, II группу крови и страдал цветовой слепотой, выходит замуж за голубоглазого
мужчину с IV группой крови, имеющего нормальное зрение. Какое потомство можно ожидать от
этой пары?
Взаимодействие генов.
5. Белое оперение у кур определяется двумя парами несцепленных генов. В одной паре
доминантная аллель определяет окрашенное оперение, рецессивная – белое. В другой паре
доминантная аллель подавляет проявление окраски, рецессивная – не влияет на проявление
окраски. При скрещивании белых кур было получено 1680 цыплят, из них 315 окрашенных, а
остальные – белые. Определите генотипы белых и окрашенных цыплят.
6. От брака негров и белых рождаются мулаты. Анализ потомства большого числа браков между
мулатами дал расщепление 1 : 4 : 6 : 4 : 1. Фенотипически это были черные и белые потомки,
мулаты, а также темные и светлые мулаты. Определите количество генов, обусловливающих
окраску кожи, характер их взаимодействия, генотипы родителей и потомков. Может ли от брака
белой женщины с мулатом или африканским негром родиться совершенно черный ребенок –
негр? Почему?
Наследование признаков, сцепленных с полом.
7. У человека дальтонизм обусловлен сцепленным с Х-хромосомой рецессивным геном. Талассемия
наследуется как аутосомный доминантный признак и наблюдается в двух формах: у гомозигот
тяжелая, часто смертельная, у гетерозигот менее тяжелая. Какое потомство получится от брака
женщины с нормальным зрением, но с легкой формой талассемии со здоровым мужчиной, но
дальтоником?
8. У индеек бронзовой породы наблюдается наследственный признак своеобразного дрожания
(«вибрирование»), обусловленный рецессивным геном v, сцепленным с полом.
Жизнеспособность такой птицы нормальная. При спаривании нормальной индейки с
«вибрирующим» индюком получено 36 потомков. Все потомки женского пола аномальны, а
потомки мужского пола нормальны. Каковы их генотипы? Как объяснить это явление?
Сцепленное наследование и кроссинговер.
9. У кролика один из типов пятнистости доминирует над сплошной окраской, а нормальная шерсть
– над ангорской. Скрещивают пятнистого нормальношерстного кролика со сплошь окрашенной
ангорской крольчихой. В потомстве от скрещивания гибридов F1 со сплошь окрашенными
ангорскими кроликами получено 26 пятнистых ангорских крольчат, 144 сплошь окрашенных
ангорских, 157 пятнистых с нормальной шерстью и 23 сплошь окрашенных с нормальной
шерстью. Как наследуются признаки? Определите генотипы исходных форм. Если гены
сцеплены, определите расстояние между ними.
10. Гены А, В, С расположены в одной хромосоме в указанном порядке. Между генами А и В
перекрест составляет 22 %, а между генами В и С – 8 %. Гомозиготная по генам АВС самка
скрещена с особью, гомозиготной по авс. Какие будут гаметы в F1? Каково будет потомство от
возвратного скрещивания F1 c авс?
Генетика популяций.
11. Альбинизм общий (молочно-белая окраска кожи, отсутствие меланина в коже, волосяных
луковицах и эпителии сетчатки) наследуется как рецессивный аутосомный признак. Это
заболевание встречается с частотой 1: 20 000. Вычислите количество гетерозигот в популяции.
12. Какое соотношение зеленых растений и хлорофильных мутантов гороха можно ожидать в пятом
поколении от самоопыления гетерозиготного растения? Хлорофильная мутация – рецессивный
признак, мутанты жизнеспособны. Горох – строгий самоопылитель.
РАЗДЕЛ 6. Изменения в рабочей программе, которые произошли после
утверждения программы.
Характер
Номер
и
дата Подпись заведующего Подпись
декана
изменени
протокола
кафедрой,
факультета
й
в
заседания
утверждающего
(проректора
по
программ
кафедры,
на
внесенное
учебной
работе),
е
котором
было
изменение
утверждающего
принято данное
данное изменение
решение
РАЗДЕЛ 7. Учебные занятия по дисциплине ведут:
Ф.И.О., ученое звание и степень Учебный год Факультет
преподавателя
Икко Наталья Викторовна
2004/2005
ЕЭФ
Икко Наталья Викторовна
2005/2006
ЕГФ
Икко Наталья Викторовна
2006/2007
ЕГФ
Икко Наталья Викторовна
2007/2008
ЕГФ
Икко Наталья Викторовна
2008/2009
ЕГФ
Икко Наталья Викторовна
2009/2010
ЕГФ
Икко Наталья Викторовна, к.б.н.,
ст. преподаватель
2010/2011
ЕФКиБЖД
Икко Наталья Викторовна, к.б.н.
Икко Наталья Викторовна, к.б.н.
2011/2012
2012/2013
ЕФКиБЖД
ЕФКиБЖД
Специальность
032400 Биология
050102 Биология
032400 Биология ОЗО
050102 Биология
050102
География
дополнительной
специальностью
Биология
050102 Биология
с
050102
Биология
дополнительной
специальностью
география
050102 Биология
с
050102
Биология
дополнительной
специальностью
география
050102 Биология
020201 Биология
с
Скачать