030207 Генетика - Институт биологии Уфимского научного

Утверждаю
Директор Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института биологии
Уфимского научного центра РАН,
д.б.н., проф.
______________Мелентьев А.И.
“7” ноября 2012 г.
ПРОГРАММА-МИНИМУМ
кандидатского экзамена по специальности
030207 Генетика
по сельскохозяйственным и ветеринарным наукам
Введение
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: общая генетика, молекулярная
генетика, цитогенетика, иммуногенетика, биохимическая генетика, ветеринарная генетика.
Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии по сельскохозяйственным наукам (зоотехническим и ветеринарным специальностям) при участии Государственного
научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института племенного дела (ГНУ
ВНИИплем).
Общие сведения
Истоки генетики. Понятия: ген, генотип и фенотип. Роль отечественных ученых в развитии генетики
и селекции (Н.И. Вавилов, А.С. Серебровский, Н.К. Кольцов, Ю.А. Филипченко, С.С. Четвериков и др.).
Значение генетики для решения задач селекции в агрономии, племенном деле и ветеринарии, биотехнологии, экологии.
Наследственность и изменчивость. Виды изменчивости и их практическое значение. Импринтинг.
Хромосомные основы наследственности. Гены и хромосомы. Развитие представлений о хромосомном наборе.
Структура и функции хромосом. Компоненты хромосом: ДНК, РНК, белки. Взаимодействие молекул
в структуре хромосом.
Клеточный цикл. Митоз и мейоз. Стадии деления клетки и их генетическая сущность.
Регуляция биосинтеза ДНК в митотическом цикле.
Структурно-функциональная организация генома эукариот. Рекомбинация. Кроссинговер.
Генетические и цитологические карты хромосом. Внеядерная наследственность.
Кариотип. Современные методы анализа хромосом.
Изменчивость хромосомного набора. Факторы, влияющие на хромосомный набор. Парадокс размеров генома.
Роль антропогенных факторов в возникновении хромосомных аберраций. Нарушения кариотипа при
инфекционных заболеваниях. Генетические факторы риска.
Хромосомные мутации. Перестройки, связанные с изменением морфологии хромосом. Робертсоновские и тандемные транслокации.
Перестройки, связанные с изменением числа хромосом. Спонтанная изменчивость хромосом в соматических клетках. Анеуплоидия. Полиплоидия.
Механизмы фенотипического проявления хромосомного дисбаланса.
Кариотип. Цитогенетические различия и видовая изоляция.
Роль различных хромосомных перестроек в эволюционных преобразованиях кариотипа. Кариотипические особенности разных видов.
Принцип стабильности хромосом. Молекулярные механизмы хромосомных повреждений. Репарация
ДНК.
Спонтанные мутации. Геномные и хромосомные мутации. Генные мутации, мутационный эффект на
фенотипическом и молекулярном уровнях.
Индуцированный мутагенез. Генетические эффекты радиации. Репарации повреждений генетического материала.
Химический мутагенез. Действие химических мутагенов на хромосомы и ДНК. Молекулярные основы мутаций и процессов репараций.
Ген, эволюция понятия гена. Структура гена и его функции. Регуляторные участки, экзоны, интроны.
Взаимодействие генов: комплементарность, эпистаз, полимерия, плейотропия.
Аллели. Множественный аллелизм. Рецессивные и доминантные аллели.
Виды доминирования: полное, неполное, кодоминирование.
Законы наследования признаков по Г. Менделю. Отклонения от законов Менделя (примеры).
Моно- и полигибридное скрещивание.
Понятия генотип и фенотип.
Наследование качественных и количественных признаков.
Локализация генов в хромосомах. Локусы. Синтения. Генетическая рекомбинация и кроссинговер.
Методы картирования генов. Типы генных карт.
Гомо- и гетерозиготность.
Генетика пола. Половые хромосомы. Гомогаметный и гетерогаметный пол. Гермафродитизм истинный и ложный.
Признаки ограниченные, контролируемые и сцепленные с полом. Особенности сцепленного с полом
наследования.
Генетический код и его свойства: триплетность, вырожденность, универсальность. Перекрывание и
рамки считывания кодонов.
Закон гомологических рядов Н.И. Вавилова.
Генные комплексы. Главный комплекс гистосовместимости.
Биохимический полиморфизм. Использование в селекции.
Гипотезы биологической значимости белкового полиморфизма.
Методы выявления биохимического полиморфизма.
Полиморфные белки как маркеры хозяйственно-биологических признаков.
Группы крови и их значение для селекции. Определение генотипа животного по группам крови.
Методы оценки достоверности происхождения сельскохозяйственных животных по полиморфным
генетическим системам.
Зависимость между группами крови и продуктивными качествами у сельскохозяйственных животных.
Генное сцепление и генетическое сопряжение. Тетрахорический и полихорический показатель связи.
Традиционная и маркерная селекция.
Изменения в генетической структуре популяций: мутации, дрейф генов, миграции, отбор.
Микроэволюция. Роль микроэволюции в животноводстве.
Ядерная и цитоплазматическая наследственность.
Структура и функции митохондриальной ДНК.
Методы анализа ДНК: секвенирование, молекулярная гибридизация, фингерпринт, рестриктный полиморфизм, ПЦР и др.
Виды репарации ДНК. Значение репарации ДНК.
Типы рекомбинации ДНК. Ферменты, участвующие в рекомбинации ДНК. Сайт-специфическая рекомбинация ДНК.
Регуляция генной экспрессии.
Введение новой генетической информации в клетки бактерий: трансформация, коньюгация, трансдукция.
Эндонуклеазы рестрикции. Рестрикционный анализ ДНК. Картирование ДНК с помощью рестриктаз.
Системы хозяин-вектор.
Конструирование, клонирование и отбор рекомбинантных молекул ДНК.
Геномные библиотеки и библиотеки кДНК.
Компьютерный анализ последовательностей ДНК.
Типы мобильных элементов генома. Ретротранспозоны.
Прокариоты и эукариоты: особенности строения генома, репликации и транскрипции ДНК.
Уникальные и повторяющиеся последовательности ДНК. Их роль и количественное соотношение в
геноме. Минисателлиты. Микросателлиты.
Структура ДНК и РНК. Репликация молекулы ДНК.
Транскрипция и трансляция. Виды РНК. Строение рибосом и их функция.
Полиморфизм последовательностей ДНК. Методы анализа и практическое использование данных.
ДНК-диагностика наследственных заболеваний сельскохозяйственных животных.
Методы трансгенеза сельскохозяйственных животных. Практическое значение.
Клонирование животных. Практическое значение.
Получение химерных животных. Практическое значение.
Генетические основы устойчивости к инфекционным и неинфекционным заболеваниям.
Гены-кандидаты восприимчивости сельскохозяйственных животных к заболеваниям.
Гены-кандидаты, ответственные за хозяйственно–полезные признаки сельскохозяйственных животных.
Литература
Дубинин Н.П. Общая генетика. М.: Наука, 1986 г.
Сингер М., Берг П. Гены и геномы. М.: Мир, 1998 г.
Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика: В 3-х т. М.: Мир, 1987 г.
Лобашев М.Е. Генетика. Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1969 г.
Алиханян С.И., Акифьев А.П., Чернин Л.С. Общая генетика. М.: Высшая школа, 1985 г.
Босток К., Самнер Э. Хромосома эукариотической клетки. М.: Мир, 1981 г.
Смирнов В.Г. Цитогенетика. М.: Высшая школа, 1991 г.
Стент Г., Кэлиджер Р. Молекулярная генетика. М.: Мир, 1986 г.
Дополнительная литература
Глазко В.И., Дунин И.М., Глазко Г.В., Калашникова Л.А. Введение в ДНК-технологии. М.: Агротехинформ, 2001 г.
Яковлев А.Ф. Цитогенетическая оценка племенных животных. М.: Агропромиздат, 1985 г.
Кленовицкий П.М., Моисейкина Л.Г., Марзанов Н.С. Цитогенетика сельскохозяйственных животных. Элиста: 1999 г.
Орлов В.Н., Булатова Н.Ш. Сравнительная цитогенетика и кариосистематика млекопитающих.
М.: Наука, 1983 г.
Дыбан А.П., Баранов В.С. Цитогенетика развития млекопитающих. М.: Наука, 1981 г.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Молекулярно-генетические системы управления. Элементарные генетические структуры и события. Память. Информация. Процессы кодирования, хранения, переработки и передачи генетической
информации.
Элементы неканонической теории наследственности. Структурная и функциональная информация. Функциональная наследственная память. Эпигены. Эпигенотип.
Генные сети: структура, динамика, функции.
Генные сети, управляющие онтогенетическими процессами: система управления развитием ?фага, система управления ранним онтогенезом Drosophila melanogaster, система управления морфогенезом цветка Arabidopsis thaliana.
Изменение структуры бактериальных геномов в процессе функционирования и эволюции.
Параметрическая устойчивость генных сетей про- и эукариот.
Использование генной инженерии для создания искусственных генетических сетей. Прокариотические системы хозяин-вектор. Конструирование экспрессирующих векторов.
Математические методы исследования управляющих генных сетей про- и эукариот. Метод
обобщенных пороговых моделей для анализа динамики молекулярно-генетических систем управления.
ЛИТЕРАТУРА
Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2003.
Колчанов Н.А., Суслов В.В., Гунбин К.В. Моделирование биологической эволюции: регуляторные генетические системы и кодирование сложности биологической организации // Вестник ВОГиС.
– 2004. – Т. 8. – № 2. – С. 86-99.
Патрушев Л.И. Искусственные генетические системы. – М.: Наука, 2004.
Пташне М. Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг лямбда: Пер. с англ. – М.:
Мир, 1989. – 160 с.
Ратнер В.А. Молекулярно-генетические системы управления. – Новосибирск: Наука, Сибирское
отделение, 1975. – 286 с.
Ратушный А.В., Лихошвай В.А., Ананько Е.А. и др. Новосибирская школа системной компьютерной биологии: исторический экскурс и перспективы развития // Вестник ВОГиС. – 2005. – Т. 9. –
С. 232-261.
Сингер М., Берг П. Гены и геномы. – М.: Мир, 1998. – Т. 2. – 391 с.
Чураев Р.Н. Контуры неканонической теории наследственности: от генов к эпигенам // Журнал
общей биологии. – 2005. – Т. 66. – № 2. – С. 99-122.
Coen E.S., Meyerowitz E.M. (1991). The war of the whorls: genetic interactions controlling flower development // Nature. – V. 353. – P. 31-37.
Driever, W. and Nusslein-Volhard, C. (1988). A gradient of bicoid protein in Drosophila embryos //
Cell. – V. 54. – P. 83-93.
Tchuraev R. N. (1991). A New Method for the Analysis of the Dynamics of the Molecular Genetic Control Systems. I. Description of the Method of Generalized Threshold Models // J. theor. Biol. – V. 151. – P.
71-87.
Программы рассмотрены и утверждены на заседании Ученого совета Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института биологии Уфимского научного центра РАН,
протокол № 9 от 7 ноября 2012 г.