Лабораторное занятие 9. Анализирующее скрещивание
реклама
УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 1 из 54 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА Документ СМК 3 уровня УМКД УМКД 042-14.04.01.20. 46/03-2012 УМКД Редакция № 1 Учебно-методические материалы по дисциплине «Общая и молекулярная генетика» УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ «Общая и молекулярная генетика» для специальности: 5В070100 - «Биотехнология» УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Семей – 2012 УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. СОДЕРЖАНИЕ 1 2 3 4 Глоссарий Лекции Лабораторные занятия Самостоятельная работа студента Страница 2 из 54 УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 3 из 54 1 ГЛОССАРИЙ В настоящем УММ использованы следующие термины с соответствующими определениями: 1.1 Банк гена (библиотека генома) - это коллекция клонируемых молекул ДНК, включающая не менее одного экземпляра каждой последовательности генома. 1.2 Вектор - это естественный репликон небольших размеров, фрагмент ДНК прокариот или ДНК вируса в составе рДНК, который выполняет функцию "молекулярного такси", так как является переносчиком чДНК, обеспечивая механизм репликации и экспрессии. 1.3 Ген - это строгий порядок дезоксирибонуклеотидов, который определяет информационное содержание индивидуального генетического элемента. 1.4 Дезоксирибонуклеотид - структурная единица молекулы ДНК, состоящая из трех компонентов: пятиатомный углерод дезоксирибоза, пуриновое (A, G) или пиримидиновое (С, Т) азотистое основание и фосфорная группа. 1.5 ДНК - это двухцепочечный правильной формы спиралеобразный полимер, цепи которых закручены одна вокруг другой и вокруг общей оси. 1.6 ДНК - это молекула, ответственная за установление и поддержание клеточных и биохимических функций организма. 1.7 Кариогамия - это объединение ядерного материала обеих гамет. 1.8 Клонирование - это процесс получения множественных копий от первоначальной единичной молекулы, клетки или особи. 1.9 Количественная биология - это применение популяционностатистического метода при анализе массовых данных в области биологии 1.10 Космида - это гибридная молекула ДНК, которая может жить двойной жизнью: их плазмидная часть дает возможность реплицироваться и проводить отбор в бактериальных клетках, а часть, которая принадлежит геному фага л, обеспечивает их упаковку в оболочку фага и трансдукцию в реципиент за счет инфекционных свойств этого фага. 1.11 Норма овуляции - это генетически запрограммированное для полового цикла число овуляций с целью реализации репродуктивных качеств самки. 1.12 Нуклеотидная пара (н.п.) - это показатель характеристики длины двухцепочечной спирали ДНК (килооснование = 1ОО н.п.; мегаоснование= 10ОООО н.п.). 1.13 Первичная структура белка - это последовательность аминокислот, входящих в полипептидную цепь. 1.14 Плазмида - это внехромосомальная кольцевая молекула ДНК, состоящая из 10 - 30 тыс. пар оснований и способная к автономной репликации. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 4 из 54 1.15 Полимеразная цепная реакция (ПЦР) - это эффективная процедура для производства большого количества определенной последовательности ДНК in vitro. 1.16 Праймер - это короткий РНК - содержащий фрагмент в молекуле ДНК, необходимый для инициации репликации. 1.17 Рекомбинантная ДНК (рДНК) - это сконструированная в условиях in vitro кольцевая молекула, состоящая из ДНК различного происхождения: рДНК = ДНК эукариот + ДНК прокариот (и/или ДНК вирусов). 1.18 Репликационная вилка - это разделенный участок ДНК, на которой происходит синтез ее дочерних цепей. 1.19 Репликация - биологический процесс, обеспечивающий удвоение молекулы ДНК. 1.20 Репликон - это самореплицирующийся генетический элемент. 1.21 Секвенирование - это метод определения нуклеотидной последовательности ДНК. 1.22 Трансгеноз - это метод, при котором осуществляют искусственный перенос гена из одной биологической системы в другую. 1.23 Транскрипционная единица - участок ДНК, с которой считывается РНК, берущая начало от промотора и заканчивающаяся на терминаторе. 1.24 Транскрипция - это синтез РНК на молекуле ДНК. 1.25 Трансляция - это перевод информации, заложенной в кодонах мРНК в аминокислотную последовательность полипептидной цепи. 1.26 Третичная структура белка - это законченная трехмерная организация всех атомов полипептидной цепи. 1.27 тРНК - это посредник, обеспечивающий связь кодонов с аминокислотами. 1.28 Четвертичная структура белка - это образование мультимерных белков при соединении нескольких полипептидных цепей. 1.29 Чужеродная ДНК- это фрагмент ДНК эукариот в составе рДНК, которая является структурным или регуляторным геном. 1.30 Экспрессия - самовыражение гена, которая проявляется через транскрипцию и трансляцию. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 5 из 54 2 ЛЕКЦИИ Структура лекционного занятия: Лекция 1. Введение. Предмет и задачи, методы генетики. Краткий очерк истории генетики. Содержание лекционного занятия: 1. Предмет и объект исследования. 2. Методы генетики. 3. Генетика: зарождение, становление и развитие. Генетика – наука о наследственности и изменчивости организма. Наследственность – свойство родительских особей передавать свои признаки и особенности следующему поколению. Этим термином определяют сходство родительских организмов и потомков, а также сходство родственных особей между собой. Материальную преемственность между поколениями, как при бесполом, так и при половом размножении обеспечивают клетки соматические и половые. Специфический характер развития и формирования каждого органа и признака у конкретной особи детерминируется соответствующей генетической информацией, закодированной в ее генотипе. Изменчивость выражается в различиях конкретных признаков или свойств у потомков по сравнению с родительскими или родственными особями одного поколения. Каждый организм обладает одновременно свойством наследственности и изменчивости. Генетические исследования проводят на различных уровнях биологических систем: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном. Это и определяет методы генетических исследований. Генетическая структура и динамика популяций обусловливается взаимодействием трех основных факторов – наследственности, изменчивости и отбора, которые и предопределяют микроэволюцию данного вида. В эпоху расцвета греческой культуры врач Гиппократ из Коса и философ Аристотель после периода греческой мифологии серьезно размышляли об основах жизни, о воспроизведении и роли мужского и женского пола для получения потомства. Анаксагор придерживался идеи преформизма, Аристотель – теории о наследовании приобретенных признаков. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 6 из 54 Средневековые естествоиспытатели, такие, как Альберт Великий, Фома Аквинский, Роджер Бэкон критически рассмотрели господствующую право-левую теорию и дополнили их собственными представлениями, не привнеся ничего нового в основные натуралистические идеи. Лишь в 17 веке в решении проблемы размножения и наследования получают развитие исследования в области естествознания с новыми идеями и методами, хотя еще продолжают господствовать как старое представление о наследовании полов Аристотеля и его последователя Теофраста, так и теория пангенезиса. Изобретение микроскопа голландским оптиком Захарией Янсеном в 1590 г. открыло окно в мир новых, неизвестных структур у растений и животных. Физиолог Вильям Гарвей открыл пути кровообращения и указал на происхождение курицы из яичного желтка, оплодотворенного петухом. Новые сведения о строении и деятельности растительного и животного организма появились в связи с улучшением разрешающей способности микроскопа. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Рекомендуемая литература: Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., Шангин-Березовский Г.Н. М., Колос, 1983. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. Генетика. Петухов В.Л., Жигачев А.И., Назарова Г.А. М., Агропромиздат, 1982. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. Лекция 2. Закономерности наследования признаков при половом размножении Содержание лекционного занятия: 1. Открытие законов наследственности. 2. Методы, использованные Г.Менделем для изучения закономерностей наследования признаков. 3. Моногибридное, дигибридное и полигибридное скрещивания. 4. Типы доминирования. Грегор Иоганн Мендель, священник и старший преподаватель математики и естествознания, на протяжении восьми лет проводил опыты с растительными гибридами в саду августинского монастыря в Брно. Эти опыты стали основополагающими для генетики. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 7 из 54 Метод изучения наследования признаков у гибридного потомства, полученного при внутривидовом скрещивании, называется гибридологическим. Определение характера действия числа генов, обусловливающих наследование изучаемых признаков, называется генетическим анализом. Гибридологический метод изучения наследования признаков был разработан Г.Менделем в 1865 году и является одним из основных в современных генетических исследованиях. В генетике понятия «признак» и «свойство» употребляют для условного обозначения характерных особенностей, отличающих одну особь от другой. При проведении генетического анализа с использованием гибридологического метода необходимо соблюдать правила. При выборе растений для опыта Мендель установил, что - они должны обладать константно различающими признаками; - гибриды их должны иметь либо защиту от попадания всякой чужеродной пыльцы во время цветения, либо условия для того, чтобы ее легко можно было создать; - гибриды, а также их потомки в последующих поколениях не должны страдать никакими заметными нарушениями фертильности. Моногибридным называется скрещивание родительских особей, различающихся по одной паре альтернативных признаков. Анализ гибридного потомства, полученного при моногибридном скрещивании, дает возможность установить закономерности наследования данных признаков. Первый закон Менделя называют законом доминирования, или единообразия гибридов первого поколения. Гибриды второго поколения получаются при спаривании особей первого поколения. Явление расщепления гибридов при моногибридной скрещивании в отношении 3:1 характерно для самых разных видов растений и животных. Анализ наследования признаков гибридами второго и третьего поколений позволил Менделю сформулировать второй закон, который по предложению де Фриза (1990) получил название закона расщепления гибридов второго поколения – проявляются признаки обеих родительских особей в определенных числовых соотношениях. Иоганнсен (1909) ввел понятия генотип и фенотип. Полигибридным называется скрещивание родительских особей, различающихся по 2-3 и более парам альтернативных признаков, гены которых локализованы в разных хромосомах. Простейший тип полигибридного скрещивания называется дигибридным. В этом случае родительские особи отличаются друг от друга по двум парам альтернативных признаков. Генетический анализ гибридов второго поколения при дигибридном скрещивании показывает, что признаки, гены которых локализованы в УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 8 из 54 разных хромосомах, наследуются независимо. Это явление нашло отражение в третьем законе Менделя – законе независимого наследования признаков: разные пары признаков, гены которых находятся в негомологичных хромосомах наследуются независимо друг от друга, давая все возможные сочетания. В основе этого закона лежит случайное расхождение хромосом в дочерние клетки в анафазе 1 мейоза. Явление независимого наследования признаков имеет важное значение для селекции, так как в процессе гибридизации можно получить гибриды, наиболее полно сочетающие хозяйственно ценные признаки исходных родительских пород. Рекомендуемая литература: 1. Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. 2. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. 3. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. 4. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. Лекция 3. Хромосомная теория наследственности Содержание лекционного занятия: 1. Понятие о сцепленном наследовании. 2. Основные положения хромосомной теории Моргана. 3. Группы сцепления. 4. Карты хромосом. Число хромосом у каждого организма относительно невелико – от 2 до 500, а генов значительно больше. Следовательно, в каждой хромосоме содержится много генов. Гены, локализованные в одной хромосоме, называются сцепленными и образуют одну группу сцепления, Т.Морган установил, что число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом. При полном сцеплении генов независимо от числа изучаемых признаков в первом поколении наблюдается явление единообразия гибридов по изучаемым признакам, а во втором поколении – расщепление в отношении 3:1, т.е. такое же, как и при моногибридном скрещивании. Это явление впервые установили У.Бэтсон и Р.Пеннет в 1906 г. у душистого горошка, у которого признаки окраски цветков и формы пыльцы наследуются сцепленно. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 9 из 54 Третье правило Менделя о независимом наследовании признаков имеет место только в том случае, если гены, определяющие эти признаки, находятся в разных парах хромосом. Совместное наследование генов, ограничивающие их свободное комбинирование, Т.Морган предложил называть сцепление генов или сцепленным наследованием. Различают полное и неполное сцепление генов. При полном сцеплении генов потомки получают от отца и матери полный набор генов каждой хромосомы. При этом признаки наследуются в постоянном сочетании. При неполном сцеплении сочетание генов, а следовательно, и признаков меняется. Причина этому обмен участками хромосом – кроссинговер. Т.Морган сформулировал хромосомную теорию наследственности, основные положения которой таковы: 1. Гены находятся в хромосомах и расположены в линейном порядке на определенном расстоянии друг от друга. 2. Гены, расположенные в одной хромосоме, представляют собой группу сцепления и наследуются совместно. 3. Новые сочетания генов, находящихся в одной хромосоме, возникают в результате кроссинговера. 4. Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами. Рекомендуемая литература: 1. Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. 2. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. 3. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. 4. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. Лекция 4. Генетика пола Содержание лекционного занятия: 1. Хромосомный механизм определения пола. 2. Наследование генов, сцепленных с половыми хромосомами. 3. Различия в расщеплении признаков, сцепленных с полом аутосомным наследованием. и Нарушения в мейозе могут затрагивать как аутосомы, так и половые хромосомы, что вызывает образование гамет, не способных к оплодотворению, летальных зигот или ведет к нарушениям процессов развития. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 10 из 54 Пол, как и любой другой признак организма, наследственно детерминирован. Важнейшая роль в генетической детерминации пола принадлежит хромосомному аппарату. Хромосомы, по которым различаются особи мужского и женского пола, получили название половых хромосом. Те половые хромосомы, которые являются парными у одного из полов, называются Х-хромосомами. Непарная половая хромосома, имеющая только у особей одного пола и отсутствующая у другого, называется У-хромосомой. Признаки, определяемые генами, находящими в Х-хромосоме, называются признаками, сцепленными с полом. У-хромосома генетически инертна и почти не содержит генов; у гетерозиготных по половым хромосомам особей, имеющих генов ХУ четко проявляются рецессивные гены, находящиеся в Х-хромосоме. Обычно взаимодействие аллельных генов таково, что простой доминантный аллель проявляется в одинаковой степени у самцов и самок или же при отсутствии доминирования дает гетерозиготу с промежуточным выражением признака. Наследование или развитие признака зависит от пола в том случае, когда доминирование внутри аллельной пары определяется мужским или женским полом. Поэтому нужно учитывать и фиксировать степень проявления признака у мужских и женских особей отдельно. Гены, определяющие пол, действуют как аутокатализаторы, вызывающие направленные реакции образования определенных гормонов, которые со своей стороны обусловливают развитие мужских или женских признаков. Половые гормоны определяют и модифицируют вторичные половые признаки, которые только косвенно зависят от половых хромосом, а непосредственно определяются гормонами. В 1919 году К.Бриджес нашел триплоидных самок дрозофил, которые были плодовиты. На основании опытов Бриджес пришел к выводу, что пол определяет не присутствие двух Х-хромосом или ХУ, а соотношение числа половых хромосом и числа наборов аутосом. Это следует из того, что все особи с балансом хромосом Х:А=1 представляют собой самок, соотношение Х:2А-0,5 определяет самцов; баланс хромосом в соотношение от 1 до 0,5 определяет промежуточное развитие пола, то есть интерсексуальность. Соотношение 3Х:2А=1,5 ведет к развитию сверхсамок. Увеличение количества наборов аутосом на одну Х-хромосому Х+А:3А=0,33 определяет развитие сверхсамцов. Рекомендуемая литература: 1. Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. 2. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. 3. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. 4. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 11 из 54 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. Лекция 5. Молекулярные основы наследственности Содержание лекционного занятия: 1. Нуклеиновые кислоты – ДНК, РНК. 2. Модель структуры ДНК Уотсона и Крика. 3. Генетический код. 4. Синтез белка. 5. Обмен генетическим материалом у бактерий и вирусов. ДНК является единственным веществом, количество которого строго постоянно во всех клетках организма. Она находится в хромосомах, и репликация ее происходит перед каждым удвоением хромосом и делением клетки. Многочисленными исследованиями установлено, что синтез белка в клетке происходит не в ядре, где находится ДНК, а в цитоплазме. Следовательно, сама ДНК не может служить матрицей для синтеза белка. Молекулами, ответственными за внутриклеточную транспортировку информации и за преобразование этой информации в последовательность аминокислот в структуре белковой молекулы, являются рибонуклеиновые кислоты. Уотсон и Крик предложили схему воспроизведения ДНК, согласно которой спиралевидная двухцепочная ДНК сначала раскручивается вдоль оси. При этом слабые водородные связи между азотистыми основаниями рвутся и цепи расходятся. Одновременно с этим к нуклеотидам каждой цепи пристраиваются комплементарные нуклеотиды. Против аденина встает тимин, против тимина – аданин и т.д., которые с помощью ферментов ДНКполимераза связываются в новые полинуклеотидные цепи. В результате из одной образуются две новые дочерние молекулы ДНК. Каждая дочерняя молекула копирует структуру одной цепи материнской молекулы, строго сохраняет специфичность заключенной в ней информации. Поскольку матрицей для репликации служит одна из двух цепей молекулы, такой тип синтеза ДНК носит название полуконсервативной ауторепродукции. Образование новой цепи на старой цепи молекулы ДНК доказали экспериментально Мессельсон и Сталь в 1985 году. В настоящее время можно считать установленным, что наследственность реализуется в процессе биосинтеза белка. Синтез ферментов и других белков, необходимых для жизнедеятельности и развития организмов, происходит в основном в первой стадии интерфазы, до начала репликации ДНК. Для синтеза белка необходимы следующие основные компоненты: ДНК (гены), иРНК, тРНК, рибосомы, аминокислоты, фермент РНК-полимераза, ферменты, активирующие аминокислоты, ферменты, регулирующие начало и конец синтеза полипептидной цели, АТФ, Мg. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 12 из 54 Начало экспериментальному анализу природы генетического кода положили Ниренберг и Маттей в 1961 г. Они создали простейшие синтетические полимеры типа тРНК. К расшифровке генетического кода активно подключились Очоа и сотрудники. К 1966 году были определены все триплеты, кодирующие ту или иную аминокислоту. Генетический код был полностью расшифрован, значит, была выяснена природа связи между структурой гена и соответствующего белка. Было выяснено, что 61 триплет кодирует аминокислоты, а три триплета не соответствуют никакой аминокислоте, и определяют конец трансляции. Триплет иРНК получил название кодона. Рекомендуемая литература: 1. Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. 2. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. 3. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. 4. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. Лекция 6. Генетические основы индивидуального развития Содержание лекционного занятия: 1. Современные представления о сложной структуре гена. 2. Организация генома высших организмов. 3. Роль генов материнского ядра на ранних этапах эмбриогенеза. 4. Теория Жакоба и Моно о регуляции белкового синтеза у бактерий. 5. Взаимодействие генов в развитии. В процессе онтогенезза реализуется наследственная информация, присущая генотипу данной особи. При изучении онтогенеза главной задачей является раскрытие закономерностей конкретной реализации гена: каким образом ген, локализованный в молекуле ДНК, контролирует развитие специфического признака, характерного для вида, породы и отдельной особи. У прокариот путь от гена к признаку относительно простой; ген контролирует синтез фермента и его активность регулируется процессами, протекающими непосредственно в клетке. У прокариот четко прослеживается связь между геном и признаком: ген – фермент – признак. У эукариот каждый признак контролируется многими генами, формируется в онтогенезе под влиянием многих ферментов, во взаимодействии с другими органами и тканями. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 13 из 54 Онтогенез имеет генетическую предопределенность развития животных данного класса и свидетельствует об общности их происхождения. Онтогенез каждой особи подчиняется биогенетическому закону Мюллера-Геккеля: сходство эмбриональных черт развития отражает степень родства разных форм в силу общности их происхождения. У животных в яйцеклетке до оплодотворения накапливается большое количество РНК всех трех типов. Они соединяются со специфическими белками-гистонами и образуют неактивные гранулы инфорсомы. Эмбрион в начальный период развивается за счет РНК и других компонентов, находящихся в цитоплазме яйцеклетки. Критические периоды наступают после поздней бластулы, когда дальнейшее развитие эмбриона осуществляется под контролем генетической информации обеих родительских особей. Критические периоды обычно предшествуют началу соответствующего процесса органогенеза. Ген как дискретная единица наследственности реализуется в процессе синтеза ферментов или структурных белков. В процессе онтогенеза он проявляет себя как единая система, регулирующая все процессы развития органов и признаков. Фенотип особи определяется всей суммой индивидуальных признаков, доступных наблюдению или анализу. Он складывается в онтогенез под контролем генотипа и под влиянием условий среды. Проявление гена может иметь различный характер, и фенотипическое проявление его может варьировать от степени выраженности признака. Один и тот же признак может проявляться или не проявляться у особей родственных групп. Это явление называется пенетрантностью гена. Экспрессивность гена характеризует фенотипическое проявление гена по реакции сходных генотипов на конкретные условия внешней среды. Действие одних генов в онтогенезе может быть более или менее константным, стойким в своем проявлении или варьировать в зависимости от внешних условий. Рецессивные гены, которые в обычных условиях в гетерозиготном состоянии фенотипически не проявляются, могут проявиться при измененных условиях. Явление одновременно влияния одного наследственного фактора – гена на несколько признаков называются плейотропией. Плейотропное действе гена может быть как положительным, так и отрицательным. Рекомендуемая литература: 1. Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. 2. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 14 из 54 3. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. 4. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. Лекция 7. Мутационная изменчивость Содержание лекционного занятия: 1. Понятие о мутациях и мутагенезе. 2. Роль Г.де Фриза и С.И.Коржинского в развитии теории мутаций 3. Классификация мутаций. 4. Генные мутации. Геномные мутации. Хромосомные мутации. Живым организмам, независимо от их генетической организации, наряду с наследственностью свойственна изменчивость. Мутациями называют наследственные изменения признака, органа или свойства, обусловленные изменениями наследственных структур. Процесс возникновения мутация называется мутагенезом. Мутагенез может быть спонтанным, когда мутации возникают в природе без вмешательства человека, и индуцированным, когда мутации вызывают искусственно, воздействуя на организм специальными факторами, называемыми мутагенами. растение, животное, микроорганизм, у которых произошла мутация, называют мутантами. мутации характеризуются следующими особенностями: 1) мутационные изменения обусловлены изменением наследственных структур в половых или соматических клетках и могут воспроизводиться в поколениях; 2) мутации возникают внезапно у единичных особей, несут случайный, ненаправленный характер, могут быть рецессивными и доминантными; 3) мутации могут идти в разных направлениях, затрагивать один или несколько признаков и свойств, могут быть ценными, полезными или вредными. Мутации по фенотипическому проявлению условно классифицируют на морфологические, физиологические и биохимические. Морфологическими мутациями называют наследственные изменения в строении органов или отдельных признаков. Физиологические мутации обусловливают понижение или повышение продуктивности или жизнеспособности особи, устойчивость или восприимчивость к болезням, факторам внешней среды. К физиологическим мутациям относят также летальные и сублетальные мутации. Биохимическими мутациями называют изменения характера обмена веществ в организме, нарушающие или изменяющие синтез веществ, особенно ферментов, структурных белков, аминокислот, углеводов и других веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 15 из 54 Генеративными называют мутации, которые происходят в половы х клетках или зиготе. Соматические мутации возникают в любых клетках или органах животного или растения и при половом размножении потомству не передаются. Полиплоидией называют геномную мутацию, обусловленную изменением числа хромосом в клетках, а также процесс возникновения или создания геномных мутантов (полиплоидов). Гаплоидия – геномная мутация, в результате которой возникают гаплоиды – организмы с редуцированным числом хромосом. Эуплоидия – геномная мутация, в результате которой возникают эуплоиды – организмы, в клетках которых содержится более двух гаплоидных наборов хромосом одного вида или происходит соединение и кратное увеличение хромосомных наборов разных видов. Изменение структуры хромосом вследствие их разрывов и перестроек называют хромосомными аберрациями. Генными мутациями называют изменения структуры молекулы ДНК на участке определенного гена, кодирующего синтез соответствующей белковой молекулы. Рекомендуемая литература: 1. Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. 2. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. 3. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. 4. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. Лекция 8. Генетический анализ у микроорганизмов Содержание лекционного занятия: 1. Особенности размножения микроорганизмов. 2. Методы анализа мутаций. 3. Рекомбинация у вирусов. Среди микроорганизмов, ставших объектами генетических исследований, известны многие грибы, водоросли, бактерии и вирусы. Грибы и большинство водорослей имеют обычную организацию ядра, свойственную растительной клетке, хотя у разных представителей этих организмов детали строения ядра могут различаться. Для бактерий характерно особое строение ядра, в нем имеется, как правило, одна очень маленькая хромосома, лишенная видимых под световым микроскопом морфологических особенностей, под электронным микроскопом видна связь УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 16 из 54 этой хромосомы с клеточной мембраной. Ядро бактерий не отделено от толщи цитоплазмы мембраной. При делении ядро не претерпевает реорганизации, подобной той, которая происходит во время митотического цикла в клетках высших организмов, и веретено деления не образуется. Размножение неспороносных бактерий состоит из повторяющихся делений вегетативных клеток. В процессе размножения культура микроорганизма проходит пять фаз: 1. Лаг-фазу, 2. Фазу ускорения, 3. Логарифмическую, 4. Фазу замедления, 5. Стационарную. Типичный половой процесс обнаружен не у всех микроорганизмов. Однако многие грибы и водоросли имеют половой процесс, который в принципе сходен с таковым у высших растений. У некоторых грибов, наряду с нормальным половым процессом, имеется парасексуальный цикл, который также обеспечивает рекомбинацию наследственных факторов. Гибридизация у микроорганизмов может осуществляться несколькими путями: 1. Популяцией, 2. Конъюгацией, 3. Трансдукцией, 4. Трансформацией. Витрусы размножаются и гибридизируются иным путем, отличным от всех других организмов: они размножаются только внутри клеток. Внутри бактерии ДНК фага начинает воспроизводиться, реплицироваться, используя ферментные системы и материалы клеткихозяина. Одним из начальных условий успешного проведения генетического анализа является овладение методами обнаружения мутаций и накопления возможно большего числа мутаций, касающихся различных признаков и свойств микроорганизмов. Анализ мутаций является одновременно и методом изучения наследственности. Одним из основных методов генетического анализа в культуре микроорганизмов является метод клонирования культуры. Клон бактерии, гриба или водоросли представляет собой вегетативно размноженную культуру из одной клетки с одним ядром или нуклеоидом, клон вируса – потомство от одной вирусной частицы. Если исходная клетка имеет одно ядро или один нуклеоид, то все дочерние клетки имеют один и тот же генотип независимо от количества поколений и числа вегетативно размножившихся клеток. Кроме понятия клон, в генетика микроорганизмов существует понятие штамм. Этим термином обозначают генетически однородную культуру со специфическими признаками, поддерживаемую с помощью отбора наследственно однородных клеток как при вегетативном, так и при половом размножении. Рекомендуемая литература: 1. Генетика с основами биометрии. Березовский Г.Н. М., Колос, 1983. Меркурьева Е.К., Шангин- УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 17 из 54 2. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. 3. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. 4. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. Лекция 9. Цитоплазматическая наследственность Содержание лекционного занятия: 1. Роль ядра и цитоплазмы в наследственности. 2. Наследование через инфекцию. 3. Генетический анализ цитоплазматической наследственности. Различие гибридов от реципрокных скрещиваний при отдаленной гибридизации дает основание говорить о неравном участии женских и мужских половых клеток в образовании гибридного организма, и наиболее правдоподобно эти различия отнести за счет неравного количества цитоплазмы в яйцеклетке и сперматозоиде. Признаки, за наследование которых ответственны элементы цитоплазмы, должны передаваться главным образом по материнской линии. Поэтому для установления факта наследования какого-либо признака через цитоплазмы необходимо выявление различий в реципрокных скрещиваниях. Это первый этап. Следующим этапом анализа цитоплазматической наследственности являются возвратные скрещивания гибрида с отцовской формой для замещения всех материнских хромосом отцовскими. Если и при этом сохранится передача признака по материнской линии, цитоплазматический характер наследования его можно считать доказанным. Основоположниками изучения цитоплазматической наследственности являются немецкие генетики К.Корренс и Э.Бауэр. Наследственность является свойством клетки как системы в процессе ее работы и деления. Ядро можно назвать органом хранения наследственности, цитоплазму – органом осуществления наследственности. Отличительные черты в структуре и функции ядра и цитоплазмы обусловлены их специализацией и различным назначением в деятельности клетки как системы. К ним относятся: 1. Метод замещения ядра, 2. Метод реципрокных и возвратных скрещиваний, 3. Метод получения цитоплазматических мутаций и изучения поведения их в поколениях. Через цитоплазму могут передаваться различные субмикроскопические частицы и симбионты клетки, которые обладают свойством саморепродуцироваться в клетке и в силу этого способны имитировать цитоплазматическую наследственность. В цитоплазме иногда обнаруживаются различные включения, частицы, способные к самовоспроизведению, которые могут быть передатчиками ряда свойств по материнской линии. Но эти частицы по существу не являются УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 18 из 54 неотъемлемыми элементами живой клетки. К подобным случаям следует отнести передачу через цитоплазму какого-либо инфекционного начала – вирусов или бактерий. Трудностями в изучении генетического значения структурных элементов цитоплазмы являются, во-первых, сложность установления морфологической индивидуальности их в клетке, во-вторых, отсутствие для них каких-либо маркеров, подобных генам в хромосомах. Роль отдельных органоидов цитоплазмы в наследовании зависит от характера их дискретности и способности свободно комбинироваться и строго распределяться при клеточном делении. Центриоль содержит ДНК, обладает свойством делиться в профазе митоза и мейоза, следовательно, ее структура способна репродуцироваться. Центриоль имеет прямое отношение к образованию аппарата веретена деления, но в передаче информации в ряду клеточных делений ее роль не ясна и характер ее изменчивости неизвестен. Митохондрии принимают участие в наследственной передаче некоторых функций клетки, в частности дыхания. Наиболее изученными в генетическом плане органоидами цитоплазмы являются пластиды, представляющие собой своеобразные лаборатории синтеза углеводов растительного организма. В пластидах содержатся РНК и ДНК. ДНК пластид по составу оснований отличается от ДНК хромосом, а РНК пластидных рибосом – от рибосомальной РНК цитоплазмы. Генетическая информация пластид заключена в их ДНК. Роль цитоплазмы в наследовании ряда признаков с несомненностью установлена у самых различных организмов. Материальная и функциональная преемственность между поколениями обеспечивается всеми самовоспроизводящимися структурами клетки – ядерными и цитоплазматическими. Цитоплазматическая наследственность дискретна – ее можно изучать путем спонтанных и индуцированных мутаций – плазмогенов. Рекомендуемая литература: 1. Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. 2. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. 3. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. 4. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 19 из 54 Лекция 10. Генетика человека Содержание лекционного занятия: 1. Цитологические основы размножения и наследственности человека. 2. Методы изучения генетики человека. 3. Особенности генетики человека. Изучением наследственности у человека занимается частная генетика, называемая антропогенетикой. Процессы развития половых клеток и оплодотворения у человека принципиально ничем не отличаются от таковых у млекопитающих и полностью сходны с обезьянами. В норме у мужчины сперматогенез протекает непрерывно. В женском организме, в отличие от мужского, половой цикл выражен значительно резче. Начиная с 13-14 лет менструальные циклы продолжаются до конца четвертого или начала пятого десятилетия жизни. Эти циклы сопровождаются последовательными изменениями в яичнике и в матке. В норме в соматических клетках имеются 22 парные аутосомы и одна пара половых хромосом. Все 22 пары гомологичных хромосом получили номера и распределены по группам соответственно длине и расположению центромеры, определены также половые хромосомы Х и Y. У человека как объекта генетического исследования почти нет никаких преимуществ перед другими объектами. Много препятствий, затрудняющих изучение его генетики: невозможность произвольного скрещивания в эксперименте, позднее наступление половой зрелости, малое число потомков в каждой семье, невозможность уравнивать условия жизни для потомства, отсутствие точной регистрации проявления наследственных свойств в семьях и отсутствие гомозиготных линий, большое число хромосом. Существует несколько методов исследования: генеалогический, цитогенетический, близнецовый, онтогенетический и популяционный. Анализ наследования человека на основе составления родословной – генеалогии был предложен Ф.Гальтоном. Генеалогический метод представляет собой изучение наследования свойств человека по родословным. Получившая наибольшее распространение система обозначения родословных человека была предложена Г.Юстом в 1931 году. Близнецами называют потомство, состоящее из одновременно родившихся особей у одноплодных животных. Близнецы могут быть однояйцевыми и разнояйцевыми. Для использования близнецов генетических исследованиях очень важно точно диагностировать тип ОБ или РБ. Для диагностики следует выбирапть признаки, четко наследующиеся и менее всего подверженные изменению под влиянием факторов среды, к таким признакам относятся группы крови, пигментация глаз, кожи и волос, кожный рельеф. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 20 из 54 Цитогенетическим методом исследуют различного рода гетероплоидию и хромосомные перестройки в соматических тканях человека, вызывающие различные фенотипические отклонения от нормы. Чаще всего этот предмет применяют на культуре ткани. Популяционный метод позволяет изучать распространение отдельных генов или хромосомных аномалий в человеческих популяциях. Популяционный метод основывается на математических методах. Онтогенетический метод позволяет устанавливать по фенотипу носительство рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии хромосомных перестроек. Рекомендуемая литература: 1. Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. 2. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. 3. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. 4. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. Лекция 11. Основы биометрии и использование ее методов для изучения изменчивости и наследственности Содержание лекционного занятия: 1. Роль и место математических методов в биологии. 2. Применение биометрии в генетике и селекции животных. 3. Основные понятия и элементы биометрического анализа. 4. Типы и группировка выборочных данных. Биометрия – это наука о методах математической обработки варьирующих величин. Группы животных состоят из неодинаковых особей, отличающихся друг от друга по ряду признаков. Каждый из признаков может иметь у разных особей разную степень выраженности, поэтому говорят, что признак варьирует. Характеристику или сравнение двух варьирующих групп можно произвести только после определенной математической обработки цифр /вариант/, полученных в результате учета состояния признака у каждого из обследованных животных. Эта обработка производится методами, разработанными особой наукой - вариационной статистикой, или биометрией. С помощью биометрии изучают, прежде всего, такие признаки. Которые могут быть измерены, взвешены и выражены в определенных цифровых УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 21 из 54 показателях. Признаки, выраженные в определенных цифрах, называются вариантами. Первой и наиболее универсальной величиной, вычисляемой при биометрической обработке является средняя арифметическая. При помощи средних арифметических величин можно охарактеризовать данную группу и сравнить ее с другими группами. Величина варьирования имеет большое значение, так как она показывает на степень однородности, однотипности стада и характеризует уровень племенной работы. Степень варьирования признака определяется величиной, называемой средним квадратическим отклонением от средней арифметической. В биометрических исследованиях важным является вопрос вычисления ошибок полученных показателей при выборочном методе изучения. Большое значение имеет биометрический показатель, позволяющий установить взаимосвязь или корреляцию между какими-либо двумя или несколькими признаками или явлениями. Наличие характера взаимосвязей между признаками в биометрии устанавливается графическим путем, при помощи корреляционной решетки и путем вычисления коэффициента корреляции. Биометрический метод позволяет определить достоверность разницы между средними показателями сравниваемых групп. Биометрический метод, будучи чисто математическим, является только вспомогательным методом, позволяющим охарактеризовать лишь фактическую сторону явления. Биометрический метод исследования не вскрывает причин получаемых отличий, в силу чего он может быть использован только в соединении с глубоким биологическим анализом изучаемых явлений. Биометрическая обработка материалов начинается с составления вариационного ряда и вариационной кривой, и ограничивается вычислением следующим величин – средней арифметической, среднего квадратического отклонения, коэффициента вариации, ошибок этих величин, достоверности разницы, коэффициента корреляции, коэффициента регрессии, дисперсии. Рекомендуемая литература: 1. Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. 2. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. 3. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. 4. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. 6. Введение в генетику количественных признаков. Фальконер Д.С., М., Агропромиздат, 1985 УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 22 из 54 Лекция 12. Наследование количественных признаков Содержание лекционного занятия: 1. Фенотипические особенности количественных признаков. 2. Методы изучения изменчивости и наследственности количественных признаков. 3. Наследуемость. 4. Коэффициент повторяемости. Наследуемость – это доля влияния генетических факторов на проявление признаков у потомков. Развитие и степень выраженности отдельных признаков у животных зависит от наследственных особенностей организма. Знание степени наследуемости различных признаков в конкретных условиях имеет важное значение для решения вопроса об эффективности различных методов селекции. Отбор будет эффективным для признаков с высокими показателями наследуемости, и мало эффективным для признаков с низкой степенью наследуемости. Наследуемость определяется коэффициентом наследуемости. Чем больше коэффициент наследуемости, тем в большей мере развитие данного признака обусловлено генетическими факторами. Небольшой коэффициент наследуемости показывает, что степень выраженности признака в большей степени обусловлен условиями жизни. Под повторяемостью понимают то или иное постоянство проявления признака у одной и той же особи на протяжении жизни или каких-то периодов года, сезона при одинаковых условиях жизни. Показателем повторяемости является коэффициент повторяемости. Коэффициент повторяемости определяют путем вычисления коэффициента корреляции между последовательными изменениями признака. Рекомендуемая литература: 1. Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. 2. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. 3. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. 4. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. 6. Введение в генетику количественных признаков. Фальконер Д.С., М., Агропромиздат, 1985 УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 23 из 54 Лекция 13. Генетика популяций Содержание лекционного занятия: 1. Популяция: понятие, определение, свойства. 2. Учение о чистых линиях в работах В.Иоганнсена. 3. Закон Харди-Вайнберга, генное равновесие и методы его определения. 4. Факторы, влияющие на частоту генов и генотипов в популяции. 5. Понятие о видах отбора. Идеальной называют популяцию, характеризующуюся очень большой численностью составляющих ее особей, которые свободно скрещиваются между собой, не подвергаются действию отбора и не изменяются под влиянием притока аллелей в результате мутаций или скрещиваются с особями других популяций. Породы животных являю.тся сложными полигетерозиготными популяциями, отличающимися от беспородного массива тем, что генотипы внутри породы приведены в определенную систему и поддерживаются в этом состоянии подбором производителей и постоянным отбором и браковкой. В последнее время для характеристики генетической структуры породы, установления их родства и происхождения прибегают к изучению частот фенотипов, генотипов и отдельных аллелей, обусловливающих группы крови и полиморфные системы белков сыворотки крови, лимфы, молока и тканей животных. Частотой определенного фенотипа в популяции называют относительное количество особей, характеризующихся данным фенотипом. Закон Харди-Вайнберга гласит, что, если в популяции доминантный ген «А» встречается с частотой «р», а его рецессивный аллель «а» с частотой «q», то формула частот генов в гаметах равна рА + qа = 1. В этом случае при условиях стабилизирующегося отбора в первом же поколении устанавливается равновесие генотипов АА, Аа и аа, сохраняющееся во всех последующих поколениях. Закон Харди-Вайнберга дает возможность исследовать генетическую структуру популяций. Но закон ограничен в применении. Популяции сельскохозяйственных животных идеально не отвечают требованиям. Однако, когда исследуется генетическая структура популяции по не селекционируемым признакам расчеты по закону Харди-Вайнберга близки к действительности и можно их использовать. 1. 2. 3. 4. Рекомендуемая литература: Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 24 из 54 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. 6. Введение в популяционную и эволюционную генетику. Ф.Айала, М., Мир, 1984. 7. Генетические маркеры в селекции животных. Машуров А.М., М., Наука, 1980. Лекция 14. Инбридинг, инбредная депрессия и гетерозис Содержание лекционного занятия: 1. Инбридинг, его биологические особенности и генетические основы. 2. Инбредная депрессия, типы ее проявления у животных разных видов. 3. Методы оценки степени инбридинга. 4. Гетерозис, его биологические особенности и причины возникновения. Спаривание родственных между собой самцов и самок называется инбридингом. Потомство, полученное в результате родственным животных, называют инбредным. Спаривание неродственных животных называют аутбридингом. Родственное спаривание сопровождается снижением генетической изменчивости. В практике животноводства применяют разные типы инбридинга, когда спаривают близких между собой родственников; это называется кровосмешением. Другая группа подбора при инбридинге – это разведение в близком родстве, когда спариваются менее близкие родственники и разведение в умеренном и отдаленном родстве. Комплекс отрицательных последствий инбридинга получил название инбредной депрессии. Чем ближе родство между спариваемыми особями и чем дольше в поколениях происходит инбридинг, тем сильнее проявляется инбредная депрессия. Этот метод используют как путь закрепления в поколениях желательных качеств ценного животного, на которое ведется инбридинг, то есть происходит повышение генетического сходства с ценным предком. Инбредную депрессия Ч.Дарвин объяснял накоплением у потомства сходной наследственности у половых клеток родственных животных. Родственное спаривание сопровождается инбредной депрессией, повышением гомозиготности инбредного потомства и увеличением генетического сходства потомка с предком. Противоположными биологическими и генетическими свойствами обладает гетерозис. Под гетерозисом понимают превосходство потомства первого поколения над родительскими формами по жизнеспособности, выносливости, продуктивности, возникающее при скрещивании разных рас, пород животных, зональных типов. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 25 из 54 Термин «гетерозис» был введен Г.Шеллом (1914), который объяснял наличие «гибридной силы» состоянием гетерозиготности в генотипе организма, формирующейся в результате скрещивания. Гипотеза гетерозиса, сформулированная Г.шеллом, Е.Истом и Х.Хейсом, объясняет явление гетерозиса наличием гетерозиготности различных локусов и проявляющимся при этом сверхдоминированием, то есть когда действие гетерозиготы Аа на проявление фенотипа оказывается сильнее, чем гомозиготного генотипа АА. Другиое объяснение гетерозиса, сформулированное Кийблом и Пеллью (1910), основано на том, что при скрещивании организмов, несущих в генотипе разные готозиготные гены у помесного потомства рецессивные аллели переходят в гетерозиготную форму генотипа АаВв, при которой устраняется вредное действие рецессивных генов. К.Давенпорт и Д.Джонс предложили объяснять гетерозис исходя из гипотезы взаимодействия неаллельных доминантных генов обоих родителей, что дает суммарный эффект, вызывающий гетерозис. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Рекомендуемая литература: Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. Введение в популяционную и эволюционную генетику. Ф.Айала, М., Мир, 1984. Генетические маркеры в селекции животных. Машуров А.М., М., Наука, 1980. Инбридинг в селекции животных. Ерохин А.И., Солдатов А.П., М., Агропромиздат, 1985. Лекция 15. Генетика и эволюционное учение Содержание лекционного занятия: 1. Роль дарвинизма в формировании материалистического мировоззрения в биологии. 2. Мутации и их роль в эволюции. 3. Популяция как единица эволюции. Формы отбора Под эволюцией понимают необратимый, постепенный, закономерный процесс исторического развития органической природы. В процессе эволюции возникают новые биологические виды живых организмов, УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 26 из 54 приспособленных к определенным условиям среды обитания, преобразуются биогеоценозы. Процесс эволюции представляет собой историю направленного изменения живых организмов, в результате которого возникают новые виды, характеризуемые разным уровнем адаптации к среде обитания. На отдельных этапах эволюции появляются группы живых существ с более прогрессивными по сравнению с предшественниками чертами структурнофункциональной организации. В результате эволюции на Земле возникли предпосылки к появлению социального существа, каковым является человек. Ведущая роль в эволюции принадлежит процессу видообразования – микроэволюции, которая является основой макроэволюции – исторического развития родов, семейств, отрядов, классов, типов. В 1859 г. была издана книга Ч.Дарвина «Происхождение видов», в которой впервые дано научное обоснование эволюционной теории. Дарвин показал, что весь современный органический мир, растения, животные и человек возникли в результате процесса развития, длившегося миллионы лет. Сравнительное изучение строения ДНК и РНК, процесса биосинтеза, универсальность генетического кода, наличие общего для всех организмов энергетического вещества АТФ показали сходство между всеми организмами, встречающимися на Земле, - вирусами, бактериями, растениями, животными и человеком. Это служит доказательством основного положения эволюционной теории Ч.Дарвина об общности происхождения всех живых существ на Земле и подтверждает гипотезу А.И.Опарина о возникновении живых организмов в результате синтеза органических соединений из неорганических в первичной атмосфере и Мировом океане, покрывающем Землю. Ч.Дарвин справедливо считал, что одним из ведущих факторов эволюции является неопределенная наследственная изменчивость, которая в современном понимании соответствует мутационной изменчивости. Все признаки и свойства живых организмов могут быть подвержены мутационной изменчивости. Они могут усилить или уменьшить проявление любого признака, изменить характер его проявления, обусловить возникновение нового признака или свойства. Н.П.Дубинин считает, что важную роль в наследственной изменчивости играют мутации структурных генов, а также преобразования в регуляторной области и в избыточной части ДНК. Все это способствует возникновению малых мутаций, накапливающихся в геноме. Частота возникновения малых мутаций значительно больше, чем макромутаций, возникающих в результате хромосомных перестроек. Каждый вид животных или растений состоит из отдельных, более или менее крупных популяций. Дарвин считал, что в эволюционном процессе ведущее значение имеет единичная особь, получившая в результате мутации какое-либо полезное свойство или признак, увеличивающий ее УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 27 из 54 жизнеспособность и плодовитость. Современная генетика считает, что единицей эволюции является не особь, а популяция. В современном эволюционном учении различают три формы отбора: стабилизирующая, движущая, или ведущая, и дизруптивная (разрывающая). Знание законов эволюции позволяет человеку управлять процессом, создавая новые породы животных и сорта растений. Каждый вид по-своему уникален, поэтому потеря хотя бы одного из них невосполнима. Рекомендуемая литература: 1. Генетика с основами биометрии. Меркурьева Е.К., ШангинБерезовский Г.Н. М., Колос, 1983. 2. Практикум по генетике. Ларцева С.Ю., Муксинов М.К., М., Агропромиздат, 1985. 3. Общая генетика. Дубинин Н.П., М., Наука, 1986. 4. Генетика. Лобашев М.Е., Ленинград. 5. Генетические основы селекции с-х животных. Дж.Ф.Лэсли., М., Колос, 1982. 6. Введение в популяционную и эволюционную генетику. Ф.Айала, М., Мир, 1984. 3 ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ Лабораторное занятие 1. Генетика: предмет, методы и задачи. Цель занятия: Ознакомиться с основными методами и задачами генетических исследований. Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Теоретическое обсуждение по контрольным вопросам темы. 2. Раскрыть суть генетических исследований. 3. Изучить методы генетических исследований. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Дайте определение наследственности. 2. Дайте определение изменчивости, виды изменчивости. 3. Охарактеризуйте методы генетических исследований. Лабораторные занятия 2-3. Биология и морфология дрозофилы. Цель занятия: Ознакомиться с биологическими и морфологическими особенностями дрозофилы. Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 1. 2. 3. Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 28 из 54 Рассмотреть под лупой и зарисовать самку и самца дикой расы дрозофилы. Ознакомиться с рецептами и приготовлением питательных сред для мух. Описать, ознакомиться с мутантными линиями мух, с их генетической номенклатурой. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Какие материалы и оборудования необходимы для работы с мухами? 2. Охарактеризуйте биологические особенности дрозофилы. 3. Охарактеризуйте морфологические особенности дрозофилы. 4. Перечислите наиболее изученные мутационные линии мух. Лабораторные занятия 4-5. Цитологические основы наследственности. Цель занятия: Изучить строение и деление соматических и половых клеток, морфологию хромосом. Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Изучить строение растительных и животных клеток, зарисовать их. 2. Зарисовать характерные стадии митоза в растительных и животных клетках. 3. Приготовить, рассмотреть и зарисовать препарат гигантских хромосом дрозофилы. 4. Познакомиться с особенностями редукционного и эквационного деления мейоза. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Если в клетке видны хромосомы, а ядерной оболочки и ядрышка нет, какая это стадия митоза? 2. Какие две стадии митоза взаимно противоположны по протекающим в них процессам? 3. Перечислите, какой формы могут быть хромосомы. 4. Что такое клеточный цикл? 5. В чем состоится генетическое значение митоза и мейоза? 6. В какой фазе редукционного деления могут идти обмены участками гомологичных хромосом? Какие цитологические картины сопровождают это явление? Лабораторное занятие 6. Изучение кариотипов животных и растений. Цель занятия: Ознакомиться с кариотипами основных видов животных и растений. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 29 из 54 Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Определите морфологию хромосом. Запишите и зарисуйте три типа морфологического строения хромосом. Заполните таблицу, характеризующую набор и морфологию хромосом разных видов животных. 2. Определите число хромосом. Используя микрофотографии определите диплоидный набор хромосом. 3. Составить кариограмму и написать вывод на кариограммный анализ. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Каково строение хромосом. 2. Объясните сущность кариологического анализа. 3. Дайте определение кариотипа. 4. Перечислите кариотипы основных видов животных. Лабораторные занятия 7-8. Моногибридное скрещивание. Цель занятия: Уяснить цель использования моногибридного скрещивания Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Необходимо уяснить буквенную символику, разработанную Г.Менделем, усвоить основные генетические понятия. 2. Анализ гибридов первого поколения и решить задачи согласно первому закону Менделя. 3. Анализ гибридов второго поколения и решить задачи согласно второму закону Менделя. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Объясните значение следующих терминов: а) зигота, б) гетерозигота, в) генотип, г) фенотип, д) доминантный и рецессивный признак. 2. Какое скрещивание называется моногибридным? 3. Какие законы исходят из моногибридного скрещивания? Лабораторное занятие 9. Анализирующее скрещивание Цель занятия: Уяснить цель использования анализирующего скрещивания Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Решить задачи по анализирующему скрещиванию. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 30 из 54 Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Какое скрещивание называют анализирующим? 2. Для какой цели анализирующее скрещивание? Лабораторные занятия 10-11. Дигибридное скрещивание Цель занятия: Изучить наследование двух признаков. Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Анализ гибридов при дигибридном скрещивании и решить задачи согласно третьему закону Менделя. 2. Расщепление в анализирующем скрещивании при дигибридном скрещивании и решить задачи. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Какое скрещивание называется дигибридным? 2. Сущность третьего закона Менделя. 3. Напишите генотипы: а) гомозиготного черного комолого быка; б) гетерозиготной черной комолой коровы; в) красного рогатого быка и образуйте типы гамет. Лабораторные занятия 12-13. Полигибридное и возвратное скрещивание. Цель занятия: Изучить наследование трех и более признаков Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Анализ гибридов при полигибридном скрещивании и решить задачи. 2. Решить задачи по возвратному скрещиванию Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Какое скрещивание называется полигибридным? 2. Какое скрещивание называется возвратным? Лабораторные занятия 14-15. Взаимодействие неаллельных генов Цель занятия. Научиться проводить генетический анализ наследования признаков при различных типах взаимодействия генов. Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Провести генетический анализ по комплементарности и решить задачи. 2. Провести генетический анализ по эпистазу и решить задачи. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 31 из 54 Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Назовите основные формы взаимодействий неаллельных генов? 2. Что такое эпистаз? Приведите примеры. 3. Что такое комплементарность? Приведите примеры. Лабораторные занятия 16-17. Взаимодействие неаллельных генов Цель занятия: Научиться проводить генетический анализ наследования признаков при различных типах взаимодействия генов. Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Провести генетический анализ по модифицирующему действию генов и решить задачи. 2. Провести генетический анализ по полимерному наследованию генов и решить задачи. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Гены-модификаторы, их действие на организм? 2. Что представляет собой новообразование? Приведите пример. 3. Что такое полигенное наследование? Приведите примеры. Лабораторные занятия 18-19. Наследование сцепленных признаков Цель занятия: Изучить наследование сцепленных признаков . Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Изучить полное и неполное сцепление генов. Рассмотреть на конкретных примерах. 2. Решить задачи по сцеплению генов у растений и животных. 1. 2. 3. 4. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: Что такое сцепление генов? Объясните термины: а) независимое наследование; б) сцепленное наследование. Как вычислить единицу измерения расстояния между сцепленными генами? Что такое кроссоверные и некроссоверные гаметы? УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 32 из 54 Лабораторные занятия 20-21. Сцепленное с полом наследование Цель занятия: Изучить наследование признаков, сцепленных с полом. Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Уяснить характерную особенность сцепленного с полом наследования на примере расщепления потомков первого поколения. 2. Решить типовую задачу. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Дайте определение гомогаметного пола и гетерогаметного. 2. У кого гетерогаметен мужской пол, у кого – женский? 3. Какие признаки называются наследуемыми сцепленно с полом? 4. Чем отличается гемизиготная особь от гомозиготной и гетерозиготной? 5. Чем отличается сцепленное с полом наследование признаков от сцепленного аутосомного наследования? Лабораторные наследственности занятия 22-23. Роль нуклеиновых кислот в Цель занятия: Изучить нуклеиновые кислоты Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Изучить последовательность аминокислот у ряда важных для организма белков, гормонов и ферментов. 2.Изучить моделирование синтеза белка в клетке. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Какие компоненты необходимы для синтеза белка. 2. Типы рибонуклеиновых кислот. 3. В чем разница в строениях и функциях ДНК и РНК? 4. Дайте определение генетическому коду. Лабораторное занятие 24. Составление вариационных рядов и их графическое изображение Цель занятия: Знакомство с методом построения вариационного ряда, приобретения навыков их графического изображения и приобретения навыков распознавания характера распределения признаков. Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 33 из 54 По результатам выборки составить вариационный ряд и построить вариационную кривую. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Что необходимо для построения вариационного ряда? 2. Что называется вариацией или классом? 3.Что такое частота вариации? 4.Что такое классовый промежуток? Лабораторные занятия 25-26. Достоверность статистических показателей и разность между двумя средними арифметическими. Цель занятия: Освоение методы вычисления достоверности статистических показателей и разности между двумя средними арифметическими. Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Научиться вычислять среднюю арифметическую, среднее квадратическое отклонение, коэффициент вариации, ошибки средних величин для малых выборок. 2. Научиться вычислять среднюю арифметическую, среднее квадратическое отклонение для больших выборок. Лабораторное занятие 27. Вычисление критерия соответствия Цель занятия: Освоение метода Хи-квадрат. Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: Вычислить критерий соответствия между фактическими данными и теоретически рассчитанными. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. По какой формуле вычисляют Хи-квадрат? 2. Где используется критерий соответствия? Лабораторное занятие 28. Учет количественных признаков популяции наследственной изменчивости Цель занятия: Усвоить анализ популяции по количественным признакам, используя коэффициент наследуемости. Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 34 из 54 1. Провести генетический анализ популяции при оценке ее генетической структуры по количественному признаку. 2. Научиться вычислять коэффициент наследуемости и решить задачу. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Что такое наследуемость? 2. Что такое наследование? 3. Как вычисляется коэффициент наследуемости? Лабораторные занятия 29-30. Анализ структуры популяции. Цель занятия: Приобрести навыки анализа структуры популяций. На основе параметров популяционной генетики научиться прогнозировать вероятность появления новых генотипов. Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных: 1. Определите частоту фенотипов на примере решения задачи. 2. Определите частоту генотипов на примере решения задачи. 3. Определите частоту отдельных аллелей на примере решения задачи. Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы: 1. Что называется частотой фенотипа в популяции? 2. Что называется частотой генотипа в популяции? 3. Как определяется частота аллеля гена? 4. Формула Харди-Вайнберга. 5. Что дает возможность рассчитать формула Харди-Вайнберга? 5 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА 5.1 Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студента В рамках СРС студенты должны посещать библиотеку, работать с литературой по данной дисциплине. Итоги самостоятельной работы студентов над курсом предоставляются в письменном виде и также могут быть обсуждены на занятиях. Часть вопросов предусматривает подготовку студентом устного ответа. Оценивание работы студентов в рамках СРС, будет производиться с учетом наличия у студентов всех видов самостоятельных работ по указанным заданиям и устных ответов на контрольные вопросы во время занятий. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 35 из 54 5.2 Рекомендации по выполнению реферата 5.2.1 Материалы для выполнения реферата берутся из рекомендуемой литературы. Для выполнения дается 1-2 недели. Ориентировочный объем реферата составляет 15 рукописных, 10-12 печатных страниц. При наборе на компьютере страницы текста и включенные в отчет иллюстрации, таблицы должны соответствовать формату А-4. Реферат должен выполняться на одной стороне листа. Тест следует печатать, соблюдая следующие размеры полей: левая – не менее 30 мм, правое – не менее 10 мм, верхнее – не менее 15 мм, нижнее – не менее 20 мм. Размер шрифта – 14, интервал – полуторный. Страницы следует нумеровать арабскими цифрами, соблюдая сквозную нумерацию по всему тексту. Номер страницы проставляют в правом верхнем углу без точки в конце. Титульный лист включается в общую нумерацию страницы, однако: номер страницы на титульном листе не проставляют. Оформление списка используемой литературы: каждая книга должна быть соответствующим образом описана. В описание должны входить: фамилии и инициалы автора (ов), после название города, в котором издана книга и наконец после запятой год издания. 5.2.2 Критериями оценки реферата являются: 1. степень разработки темы; 2. полнота охвата научной литературы; 1. теоретический подход к написанию реферата; 2. правильность и научная обоснованность выводов; 3. стиль изложения; 4.аккуратность и правильное оформление рефератов. Защищенные рефераты студентам не возвращаются и хранятся в фонде института. Студенты, не сдавшие рефераты или получившие на защите неудовлетворительные оценки, не допускаются к очередным экзаменам. 5.2.3 Тестовые задания для самоконтроля $$$ 1 Какой органоид в клетке выполняет энергетическую функцию А. лизосома B. рибосома C. митохондрия D. ядро Е. ЭПС. $$$ 2 Где происходит синтез белка в клетке А. рибосома В. эндоплазматическая сеть С. аппарат Гольджи D. митохондрии Е. ядро. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 36 из 54 $$$ 3 Как называется совокупность количественных (число и размеры) и Качественных (форма) признаков хромосомного набора соматической клетки А. генотип В. кариотип С. фенотип D. экстерьер Е. конституция $$$ 4 Как называется хромосомный набор соматической клетки А. гаплоидный В. диплоидный С. тетраплоидный D. триплоидный Е. гетероплоидный $$$ 5 Чему равно гаплоидное число хромосом у человека: А. 46 В. 23 С. 69 D. 12 Е. 20 $$$ 6 Деление соматических клеток: А. мейоз В. митоз С. амитоз D. цитокинез Е. коньюгация. $$$ 7 Где находятся хромосомы в клетке А. рибосомы В. ядро С. эндоплазматическая сеть D. аппарат Гольджи Е. цитоплазма $$$ 8 Как называется процесс переноса информации из ядра в цитоплазму А. транскрипция B. трансляция C. инициация D. информация E. делеция УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 37 из 54 $$$ 9 Сколько сперматозоидов образуется у человека из 100 сперматозоидов 1-го порядка А.100 B. 200 C. 400 D. 50 E. 80. $$$ 10 Какое вещество в клетке способно к автосинтезу А.ДНК B.РНК C.фермент D.белки E.углеводы $$$ 11 Образование и созревание яйцеклетки: А.сперматогенез B.овогенез C.спорогенез D.гиногенез E.андрогенез $$$ 12 Первая стадия митоза, блин, на которой происходит уплотнение хроматиновых нитей, блин, появление обособленных хромосом и образование веретена: А.профаза В.анафаза С.метафаза D.телофаза E.диплофаза $$$ 13 Образование и созревание яйцеклетки: А.сперматогенез В.спорогенез С.осогенез D.гиногенез E.андрогенез $$$ 14 Первая стадия митоза, на которой происходит образование хроматиновых нитей, появление обособленных хромосом и образование веретена: А.профаза В.метафаза УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 38 из 54 С.анафаза D.диплофаза E.телофаза $$$ 15 Род клеточных органелл, синтезирующих ДНК (кроме ядра): А.митохондрии В.лизосомы С.тельца Гольджи D.тельца Барра E.тельца Негери $$$ 16 Род клеточных органелл, имеющихся в цитоплазме всех клеток,кроме зрелых сперматозоидов и эритроцитов, как полагают, эти тельца играют роль в клеточной секреции: А.тельца Гольджи В.простые гранулы С.тельца Барра D. тельца Негери E. рибосомы $$$ 17 Синтез ДНК осуществляется: А.в первой половине интерфазы В.во второй половине интерфазы С.в анафазе мейоза D.в телофазе митоза E.в профазе митоза $$$ 18 Место в хромосоме для приклепления нити веретена деления: А.центросома В.полисома С.кариотип D.центромера E.хромонема $$$ 19 Типичный для каждого вида набор хромосом называется: А.кариокинез В.кариотип С.идиотип D.идиограмма E.кариофонд $$$ 20 Геномом называется: А.одинарный набор хромосом УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 39 из 54 В.тройной набор хромосом С.диплоидный набор хромосом D.количество аутосом E.количество политенных хромосом $$$ 21 Самостоятельно удваивающийся участок хромосомы в интерфазе митоза: А.рекон В.репликон С.индуктор D.гистон E.мутон $$$ 22 Кроссинговер происходит в мейозе в стадии: А.лептонемы В.зигонемы С.пахинемы D.диакинеза E.диплонемы $$$ 23 Гены, определяющие альтернативное развитие одного и того же признака и расположенные в идентичных участках гомологичных хромосом: А.доминантные В.рецессивные С.аллельные D.неаллельные E.эпистазные $$$ 24 Цитокинез- это: А.деление ядра В.оплодотворение ядра С.деление тела клетки бороздой D.фаза между делениями клетки E.фаза пахинемы $$$ 25 Отличие сперматогенеза от овогенеза наблюдается особенно ярко на стадии: А.созревания В.роста С.формирования D.митоза E.мейоза $$$ 26 Основной метод генетики – это: А.цитологический УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 40 из 54 В.близнецовый С.цитогенетический D.гибридологический E.популяционный $$$ 27 Реципрокное скрещивание- это: А. два скрещивания, в одном из которых определенным признаком отличается самец, в другом самка: В. возвратное С. анализирующее D. дигибридное E. полигибридное $$$ 28 Признаки родителей, не проявившиеся в первом поколении: А. пенетрантные В. гипостатичные С. рецессивные D. доминантные E. плейотропные $$$ 29 Особи, получившие от родителей разные наследственные факторы: А. гомозиготы В. автоплоиды С. гетерозиготы D. гетероплоиды E. гемизиготы $$$ 30 Сумма признаков организма – это: А. генотип В. фенотип С. геном D. кариотип E. генотипическая среда $$$ 31 При скрещивании белых норок с серыми получили голубых норок.Какой тип доминирования наблюдается: А. неполное В. полное С. гетерозис D. колдоминирование E. промежуточное $$$ 32 Ребенок имеет группу крови АО. Какой генотип у родителей УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 41 из 54 А. АА х АВ В. АВ х ВО С. АВ х ВВ D. ОО х ВВ E. АВ х АВ $$$ 33 При моногибридном скрещивании расщепление по генотипу у гибридов второго поколения наблюдается: А. 3:1 В. 9:3:3:1 С. 1:2:1 D. 1:1 E. 2:2 $$$ 34 Анализирующее скрещивание – это: А. скрещивание F1 c F2 В. скрещивание F1 между собой С. скрещивание F2 с рецессивной родительской особью D. скрещивание F1 с доминантной родительской особью E. скрещивание F1 с рецессивной родительской особью $$$ 35 Аллеломорфными признаками называют: А. парные контрастные признаки В. непарные контрастные признаки С. признаки, обусловленные доминантными генами D. признаки, сцепленные с полом E. признаки, обусловленные рецессивными генами $$$ 36 Потомство от скрещивания 2-х особей с различными признаками называют: А. кроссинговером В. гибридным С. гетерозисным D.дигибридным E. политенным $$$ 37 Явление преобладания у гибрида первого поколения признака одного из родителей: А. эпистаз В. гипостаз С. плейотропия D. кодоминирование E. конкорданность $$$ 38 УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 42 из 54 Образование признака при наличии 2-х доминантных неаллельных генов, каждый из которых не имеет самостоятельного фенотипического выражения: А. криптомерия В. полимерия С. мультативное D. комплементарность E. плейотропия $$$ 39 Накопление действия генов, усиливающих развитие признака, как бы суммируя его, называется: А. аддитивное В. идиотивное С. плейотропное D. полимерное E. мономерное $$$ 40 Комплекс всех генов организма: А. генофонд В. генотипическая среда С. геном D. генный баланс E. генотип $$$ 41 Что означает следующие генетические символы А, а А. генотип В. фенотип С. гамета D. зигота Е. гетерозигота $$$ 42 Если родительские «чистые линии» отличаются друг от друга формой семян, то такое скрещивание: А. моногибридное В. дигибридное С. сцепленное с полом D. сцепленное E. эпистаз $$$ 43 Как обозначают генотип, если он гетерозиготный А. АА В. Аа С. АВ D. аа УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 43 из 54 Е. А. $$$ 44 Как называется признак проявляющийся в первом поколении А. доминантный В. рецессивный С. летальный D. промежуточный Е. гомозиготный. $$$ 45 Чистая линия – это: А.потомство одного самоопыляющего растения В.потомство двух растений С.1-е поколение перекрестноопыляющихся растений D.любое растение E.2-е поколение перекрестноопыляющихся растений $$$ 46 Сколько яйцеклеток образуется из 100 овоцитов 1-го порядка: А. 50 В.100 С.150 D.200 E.300 $$$ 47 Могут ли темноволосые родители иметь ребенка с рыжими волосами? При каких генотипах родителей это возможно А.АА х АА В.Аа х АА С.Аа х аа D.Аа х Аа E. АА х аа $$$ 48 Как называются организмы с двумя одинаковыми аллелями А.гетерозиготы В.гомозиготы С.гемизиготы D.дигетерозиготы E.диплоиды $$$ 49 У овец черная окраска рецессивна по отношению к белой. Генотип какой овцы можно указать сразу А.белой В.черной С.двух сразу УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 44 из 54 D.ни какой E.пестрой $$$ 50 Как сформулировать 1-й закон Менделя А.расщепления В.доминирования С.независимого комбинирования D.неполного доминирования E.промежуточного $$$ 51 У пшеницы ген карликовости доминирует над геном нормального роста. Каковы генотипы исходных форм, если в потомстве ¾ растений оказались карликовых? А.АА х аа В.Аа х Аа С.Аа х аа D.аа х аа E.АА х АА $$$ 52 У томатов ген, обуславливающий нормальный рост, доминирует над геном карликовости. Какое потомство можно ожидать от скрещивания гибридов первого поколения между собой? А.75% нормального роста и 25% карликовых В.50% нормального роста и 50% карликовых С.25% нормального роста и 75% карликовых D.40% нормального роста и 60% карликовых E.20% нормального роста и 80% карликовых $$$ 53 При каком типе скрещивания наблюдается расщепление в соотношении 1: 1? А.АА х АА В.АА х аа С.Аа х аа D.Аа х Аа E.АА х Аа $$$ 53 Ген черной окраски крупного рогатого скота доминирует над геном красной окраски. Какое потомство можно ожидать от скрещивания гетерозиготных особей крупного рогатого скота? А.75% черных и 25% красных В.50% черных и 50% красных С.25% черных и 75% красных D.10% черных и 90% красных E.20% черных и 80% красных УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 45 из 54 $$$ 54 Какие телята родятся от красного быка и гибридных коров А.50% черных и 50% красных В.75% черных и 25% красных С.25% черных и 75% красных D.20% черных и 80% красных E.15% черных и 85% красных $$$ 55 Кем, когда установлены впервые закономерности наследования признаков А. Морганом в 1910 г. В. Мичуриным в 1910 г. С. Менделем в 1868 г. D. Шванном в 1838г. E. Дарвиным в 1868 г. $$$ 56 Сколько пар признаков участвует в дигибридном скрещивании А.2 В.6 С.4 D.8 E.1 $$$ 57 Смена поколений и развитие организмов на основе слияния специализированных клеток и образования зиготы : А. партеногенез В. бесполое размножение С. половое размножение D. спорообразование E. апомиксис $$$ 58 Что обеспечивает постоянный набор хромосом, свойственного данному виду организмов А. митоз В. сперматогенез С. мейоз (редукционное деление) D. конъюгация E. трансформация $$$ 59 Обмен гомозиготными участками хромосом: А. кроссинговер В. интерференция С. редукция D. транслокация УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 46 из 54 E. трансдукция $$$ 60 Способность данного гена или комбинации генов проявлять себя тем или иным способом фенотипически: А. экспрессивность В. пенентрантность С. доминантность D. рецессивность E. аллельность. 5.2.4 Перечень тем рефератов 5.2.4.1 Цитологические основы бесполого размножения. 5.2.4.2 Цитологические основы полового размножения. 5.2.4.3 Цитологическое доказательство кроссинговера. 5.2.4.4 Патология по половым хромосомам. 5.2.4.5 Этапы синтеза белка. 5.2.4.6 Генетические основы воспроизведения и долголетия 5.2.4.7 Соматические мутации. 5.2.4.8 Трансдукция, конъюгация. 5.2.4.9 Причины стерильности гибридов. Нескрещиваемость видов. 5.2.4.10 Предетерминация цитоплазмы. 5.2.4.11 Дисперсионный анализ. 5.2.4.12 Определение коэффициента наследуемости с использованием коэффициентов корреляции и регрессии. 5.2.4.13 Генное равновесие и методы его определения. 5.2.4.14 Эффект гетерозиса. 5.2.4.15 Формы отбора. 5.2.5 Экзаменационные вопросы по курсу: 1. Генетика как наука. Основные этапы ее становления. Место генетики среди биологических наук. 2. Методы генетических исследований: гибридологический, генеалогический, популяционный, феногенетический, рекомбинационный, мутационный, цитогенетический, статистический. 3. Строение клетки и роль ее органоидов в передаче наследственной информации. 4. Строение и химический состав хромосом. Гаплоидный и диплоидный набор хромосом. Понятие о геноме и кариотипе. 5. Митоз и его генетическая сущность. 6. Мейоз и его генетическая сущность. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 47 из 54 7. Биологическая и генетическая роль полового размножения. 8. Что такое кариотип? Охарактеризуйте кариотипы основных видов сельскохозяйственных животных. Что общего в кариотипах различных видов и каковы различия? 9. Законы наследования признаков, установленные Г.Менделем. Проиллюстрируйте на схемах скрещиваний суть этих законов. 10. Моногибридное скрещивание и его схема. Реципрокное, возвратное и анализирующее скрещивания, их схемы и значение. 11. Дигибридное скрещивание. Составьте схему дигибридного скрещивания и проанализируйте наследование признаков, гены которых локализованы в разных парах хромосом. 12.Основные типы доминирования. Используя конкретные примеры, составьте схемы скрещиваний и охарактеризуйте F1 и F2 при разных типах доминирования. 13.Основные типы взаимодействия неаллельных генов. Используя конкретные примеры, составьте схемы скрещиваний и охарактеризуйте F1 и F2 при разных типах взаимодействия неаллельных генов. 14. Какие признаки называются сцепленными? Составьте схему скрещивания, с помощью которой объясните особенности наследования сцепленных признаков в F1 и F2. 15.Кроссинговер как причина нарушения сцепления между признаками. Кроссоверные и некроссоверные гаметы. Составьте схему скрещивания, используя которую объясните нарушения сцепления между признаками при кроссинговере. 16.В каких единицах измеряется расстояние между генами в хромосоме? Расскажите об использовании анализирующего скрещивания для определения расстояния между генами. 17. Изложите сущность хромосомной теории наследственности Т.Моргана. 18.Хромосомное определение пола у млекопитающих и птиц. Половые хромосомы и аутосомы. Гомогаметный и гетерогаметный пол. Покажите на схемах скрещиваний определение полу у млекопитающих и птиц. 19.Какие признаки называются сцепленными с полом? С помощью схемы скрещивания проанализируйте особенности наследования признаков, сцепленных с полом. 20.Балансовая теория определения пола. Биологическое значение соотношения числа половых Х-хромосом и аутосом. 21.Структура ДНК по Уотсону и Крику. Видовая специфичность ДНК, ее содержание в геномах разных видов. Репликация ДНК. 22.Структура, основные типы РНК, их роль в синтезе белков. Передача наследственной информации в системе ДНК-РНК-белок. Обратная транскрипция. 23.Генетический код, его сущность и основные свойства (триплетность, неперекрываемость, вырожденность, универсальность). УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 48 из 54 24.Ген как элементарная единица наследственность, мутации и рекомбинации. Строение, функции и свойства гена. 25.Строение генетического материала у прокариот (бактерий, вирусов, фагов, плазмид). Обмен генетическим материалом у прокариот. 26.Генетическая инженерия и ее методы. Состояние раб по генетической инженерии в современной генетике и животноводстве. 27.Ген как биологическая система. Влияние генов на формирование признаков у эукариот. Онтогенез как процесс реализации генотипа. 28.Влияние материнских генов на развитие зиготы. Действие генов на ранних стадиях онтогенеза. 29.Теория Ф.Жакоба и Ж.Моно о регуляции синтеза и-РНК и белков. 30.Критические периоды онтогенеза. Влияние физиологически активных соединений (индукторов, гормонов) на развитие организмов. Дифференциальная активность генов и роль цитоплазмы в ее регуляции. Фенокопии и морфозы. 31.Цитоплазматическая (нехромосомная) наследственность. В каких органоидах цитоплазмы локализована ДНК? В чем ее отличие от хромосомной ДНК? Примеры цитоплазматической наследственности у растений и животных. 32.Мутационная изменчивость как одна из форм наследственной изменчивости. Роль Г.де Фриза в создании и развитии теорий мутаций. 33.Генные, хромосомные и геномные мутации. Их характеристика. 34.Спонтанный и индуцированный мутагенез. Мутагенные факторы. 35.Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, сформулированный Н.И.Вавиловым, и его значение. 36.Генетические основы наследования количественных признаков. Полимерное и полигенное наследование. Влияние среды на формирование количественных признаков. 37.Коэффициенты наследуемости и повторяемости, Их значение и использование в селекции животных. 38.Популяции и чистые линии Работы В.Иоганнсена по выяснению эффективности отбора в популяциях и чистых линиях. 39.Генетическая структура популяции по концентрации генов и частоте генотипов. Формула и Закон Харди-Вайнберга для характеристики структуры панмиктической популяции. 40.Факторы, нарушающие структуру популяции по частоте генотипов. 41.Формы отбора (направленный, стабилизирующий, дестабилизирующий, дизруптивный) и их характеристика. 42.Генетическая сущность инбридинга и его значение для селекции. Влияние инбридинга на генетическую структуру популяции. 43.Гетерозис и его биологическая сущность. основные гипотезы, объясняющие эффект гетерозиса. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 49 из 54 44.Иммунитет и его генетическая основа. Неспецифические и специфические факторы иммунитета. 45.Основные типы аномалий и наследственных заболеваний животных, ихгенетическая обусловленность и наследование. 46.Значение наследственной устойчивости сельскохозяйственных животных к болезням и возможности селекции на повышение резистентности. 47.Биохимический полиморфизм белков и его генетическая природа. Использование биохимического полиморфизма белков в селекции животных. 48.Роль генотипа и условий среды в формировании поведенческих признаков у животных. Использование генетически обусловленного поведения животных в практической селекции. 49.Учение Ч.Дарвина о наследственности, изменчивости и отборе как факторах эволюции. 50.Популяция как элементарная единица эволюционного процесса. Значение работ С.С.Четверикова и И.И.Шмальгаузена для развития современной теории эволюции. 51.Каково значение работ И.М.Сеченова и И.П.Павлова в формировании генетики поведения? 52.Каков характер наследования разных типов полиморфных белков? 53.Каковы особенности наследования групп крови? 54.Каково строение генетического материала у вирусов, фагов, плазмид? 55.У собак черная окраска шерсти (ген «В») доминирует над коричневой (ген «в»). Черная самка несколь раз была спарена с одним и тем же черным самцом и принесла во всех пометах 18 черных и 5 коричневых щенков. Определите генотип родителей, составьте схему скрещивания и выясните, сколько черных щенков из числа родившихся могут быть гомозиготными. 56.Желтая морская свинка при скрещивании с белой всегда дает кремовое потомство. При скрещивании кремовых свинок между собой наблюдается расщепление потомства: 1 желтая : 2 кремовых : 1 белая. Каков характер наследования окраски шерсти морских свинок? Составьте схемы скрещиваний в соответствии с условием задачи. 57.У собак черная окраска шерсти (ген «В») доминирует над коричневой (ген «в»). Четыре самки были спарены с одним и тем же черным самцом. Самка № 1, коричневая, ощенилась несколькими щенками, один из которых был коричневый. В помете самки № 2 (коричневой) один черный. У самки № 3 (черной) один щенок был коричневый. Самка № 4 (черная) принесла всех черных щенков. Составьте схемы скрещиваний и определите генотипы самца и всех четырех самок. 58.У морских свинок черная окраска шерсти (ген «А») доминирует над белой (ген «а»). При спаривании черного самца с черной самкой в нескольких пометах получено 20 потомков, из которых 6 было белых, а остальные черные. Определите генотип каждого родителя. Составьте схему УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 50 из 54 скрещивания и выясните соотношение генотипов полученного потомства. Составьте схему скрещиваний, с помощью которых можно было бы выяснить генотипы черных особей. 59.У собак жесткая шерсть доминантна, мягкая – рецессивна. От жесткошерстных родителей получен жесткошерстный щенок. Может ли этот щенок получить от родителей ген мягкошерстности? С кем его надо скрестить, чтобы выяснить, имеет ли он в генотипе ген мягкошерстности? Сделайте схемы всех скрещиваний. 60.У кроликов шерсть нормальной длины (ген «С») доминантна, короткая (ген «с») – рецессивна. У короткошерстной крольчихи родилось 5 крольчат: 3 короткошерстных и 2 с нормальной шерстью. Составьте схему скрещивания. Определите генотип и фенотип отца, генотипы матери и потомков. 61.При скрещивании длинноухих овец («АА») с безухими («аа») получается потомство с короткой ушной раковиной. Как называется такой тип наследования? Какое потомство получится при скрещивании короткоухих овец с такими же баранами? Безухих овец с короткоухими баранами? Составьте схемы скрещиваний и сделайте их анализ. 62.У андалузских кур черная окраска оперения (ген «В») доминирует над белой (ген «в»). гетерозиготная птица имеет голубое оперение. Какое потомство дает голубая курица при скрещивании с белым, голубым и черным петухами? Почему голубые андалузские куры при разведении «в себе» не дают однообразного потомства? 63.При скрещивании кур, имеющих гребень розовидной формы, с петухами, гребень которых гороховидный, получено 38 потомков с ореховидным гребнем, 13 – с розовидным, 11 – с гороховидным и 2 – с простым (листовидным). Розовидная форма гребня у кур контролируется геном «Р», гороховидная – геном «В». Определите генотипы родителей, генотипы и фенотипы потомков. 64.Скрещиваются между собой алеутские (ааРР) и серебристо-голубые норки (ААрр). В каком количестве в F1 будет получено сапфировых, то есть голубых (аарр), алеутских (ааР…), серебристо-голубых (А…рр) и стандартных (А…Р…) норок? Составьте схему скрещивания и определите соотношение фенотипов и генотипов в F2. 65.Скрещиваются между собой норки рояль-пастель, то есть светлокоричневые (ООвв) и зеленоглазая пастель (ооВВ), то есть светлокоричневая с песочным оттенком. Сколько будет получено в F2. потомков? О…В… (стандартных), ооВ… (зеленоглазая пастель), О…вв (рояльпастель) и оовв (зеленопастель или американский топаз), имеющих светло-коричневую окраску, которых можно разводить «в себе» без расщепления? 66.У собак породы доберман-пинчер ген «В» определяет черную окраску шерсти, а «в» – коричневую (кофейную). Другой ген «С» – усилитель – УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 51 из 54 определяет интенсивность окраска (распределение пигмента в корковом и моякотном веществе волоса), а «с» – ослабитель (пигмент имеется только в мякотном веществе, а в корковом содержится в виде отдельных вкраплений, что приводит к голубой окраске волос). При спаривании кофейного добермана ввСС с голубым в F1 рождаются черные потомки. В каком соотношении в F2. появятся черные, голубые и кофейные разных оттенков? 67.У кроликов окраска волосяного покрова «шиншилла» (ген «св») доминирует над альбинизмом (ген «са»). Гетерозиготы свса имеют светлосерую окраску. На кролиководческой ферме среди молодняка кроликов шиншилла произошло выщепление альбиносов. Из 5400 крольчат 17 оказались альбиносами. Пользуясь формулой Харди-Вайнберга, выясните, сколько было получено гомозиготных крольчат шиншилла. 68.В свободно размножающейся популяции доля особей «АА» равна 0,81. Какая часть должна быть гетерозиготной «Аа»? вычислите это, используя формулу Харди-Вайнберга. 69.У крупного рогатого скота черная масть (ген «А») доминирует над красной (ген «а»). В популяции ярославского скота, состоящей из 850 животных, 799 имели черную масть и 51 – красную. Определите частоту фенотипов, концентрацию генов «А» и «а» и структуру популяции по генотипам. 70.У кур гены, контролирующие окраску оперения, локализованы в Ххромосоме. У кур породы плимутрок серая окраска оперения (ген «В») доминирует над черной (ген «в»). Определите фенотип (отдельно для петушков и курочек), если серая курица спарена с черным петухом. 71.При скрещивании кур, имеющих гребень розовидной формы, с петухами, гребень которых гороховидный, получено 55 потомков с ореховидным гребнем, 23 – с розовидным, 9 – с гороховидным и 2 – с простым. Розовидная форма гребня у кур контролируется геном «С», гороховидная – геном «Р». Определите генотипы и фенотипы потомков. 72.У крупного рогатого скота ген «А» определяет укороченность головы и ног, обусловливает улучшение мясных качеств, но обладает летальным действием. Каким будет расщепление при спаривании между собой двух гетерозиготных животных; гетерозиготных с рецессивным гомозиготным? 73 У норок ген «В» определяет серебристо-соболиную окраску – «бос», но обладает летальным действием. Его рецессивная аллель «в» обусловливает стандартную окраску. Какое потомство получится при спаривании гетерозигот между собой? Как избежать отхода? 74 При скрещивании между собой хохлатых уток утята выводятся только из 3/4 яиц, а 1/4 эмбрионов гибнет перед вылуплением. Среди вылупившихся утят около 2/3 имеют хохолок, а 1/3 без хохолка. Как наследуется признак наличия хохолок у уток? Составьте схему скрещивания. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 52 из 54 75 У крупного рогатого скота сплошная окраска /ген «С»/ доминирует над пестрой /ген «с»/. В популяции беспородного скота, насчитывающей 940 голов, 705 животных имели черно-пеструю масть и 235 – сплошную черную. Пользуясь формулой Харди-Вайнберга, определите частоту фенотипов и концентрацию генов «С» и «с». 76 У кошек гены, определяющие окраску шерсти, сцеплены с полом. Ген «В» контролирует рыжую окраску, ген «в» – черную. У гетерозигот формируется пестрая масть. Черная кошка принесла четырех котят, один из которых имеет пеструю масть, а три – черную. Какую окраску имеет отец этих котят? Какого пола черные котята? 77 У кошек гены, определяющие окраску шерсти, сцеплены с полом. Рыжая окраска /ген «В»/ доминирует над черной /ген «в»/. У гетерозигот формируется пестрая масть. Каким будет потомство, полученное от спаривания черного кота с пестрой кошкой? С рыжей кошкой? 78 У мышей доминантный ген желтой окраски «У» обладает летальным действием. Его рецессивная аллель «у» в гомозиготном состоянии обусловливает черную окраску. Каков генотип взрослых желтых мышей? Какое будет расщепление при спаривании их между собой; при спаривании с черными? 79 Цепочка аминокислот участка рибонуклеазы имеет следующее строениелизин-глутамин-треонин-аланин-аланин-аланин-аланин... Какова последовательность азотистых оснований участка гена, соответствующего этому участку белка? 5.3 Неопубликованные методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине «Общая и молекулярная генетика», разработанные Нуржановой К.Х. УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 53 из 54 12 ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ Поряд ковый номер измен ения Раздел , пункт докуме нта Вид изменения (заменить, аннулировать, добавить) Номер и дата Дата извеще ния Изменение внесено Фамилия и инициалы, подпись, должность УМКД 042-1404.01.20.46/03-2012 Ред. № 1 от 30.09. 2012 г. Страница 54 из 54 13 ОЗНАКОМЛЕНИЕ СОТРУДНИКОВ № п/ п Долж ность Фамилия И.О. Дата Подп Из ись м № Дата Подп ись Из м № Дата Под пись
