Молекулярные носители наследственности и теория гена

Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот (трансформация у бактерий, опыты с вирусами). Структура ДНК и РНК. Модель ДНК Уотсона и Крика. Функции нуклеиновых кислот в реализации генетической информации: репликация, транскрипция и трансляция. Свойства генетического кода. Расшифровка кодонов. Вырожденность кода. Терминирующие кодоны. Универсальность кода. Центральная догма молекулярной биологии: ДНК – РНК – белок. Полуконсервативный механизм репликации ДНК. Ген как единица функции (цистрон). Явление межаллельной комплементации, относительность критериев аллелизма. Молекулярно генетические подходы в исследовании тонкого строения генов. Перекрывание генов в одном участке ДНК. Интрон-экзонная организация генов эукариот, сплайсинг. Структурная организация генома эукариот. Классификация повторяющихся элементов генома. Семейства генов. Псевдогены. Регуляторные элементы генома. Молекулярно-генетические методы картирования генома. Проблемы происхождения и молекулярной эволюции генов. Понятие о структурной, функциональной и эволюционной геномике.

Генетическая изменчивость

Классификация изменчивости. Понятие о наследственной генотипической изменчивости (комбинативная, мутационная) и ненаследственной фенотипической изменчивости (модификационная изменчивость). Наследственная изменчивость как основа эволюционного процесса. Роль модификационной изменчивости в адаптивных процессах, их значение для эволюции и выживание организма в экстремальных условиях среды. Мутационная изменчивость. Теория мутаций Гуго де Фриза. Принципы классификации мутаций по фенотипическому проявлению: морфологические, физиологические, поведенческие, биохимические мутации и т. д. Летальные и полулетальные мутации, нейтральные и адаптивно ценные мутации, спонтанные и индуцированные мутации. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Классификация мутаций по характеру изменения генотипа: генные, хромосомные, геномные и цитоплазматические. Генные мутации. Прямые и обратные мутации. Реверсии как результат обратных мутаций и как результат супрессии. Транзиции и трансверсии, инсерционные мутации, миссенс и нонсенс мутации. Скорость мутационного процесса и частота возникновения мутаций. Молекулярные механизмы мутагенеза. Хромосомные мутации: делеции, дупликации, инверсии, транслокации, инсерции. Геномные мутации. Полиплоидия. Фенотипическое проявление полиплоидии, искусственное получение полиплоидов. Аллополиплоидия. Амфидиплоидность как метод преодоления нескрещиваемости при отдаленной гибридизации. Значение полиплоидии в эволюции и селекции растений. Анеуплоидия на примере хромосомных болезней человека. Особенности мейоза и образование гамет у анеуплоидов. Жизнеспособность и плодовитость анеуплоидов. Анеуплоидия и нестабильность генома. Нерасхождение и потеря хромосом как причины появления анеуплоидных клеток.

Цитоплазматические мутации. Особенности организации генома митохондрий и пластид. Примеры митохондриальных и пластидных мутаций. Спонтанный мутационный процесс. Индуцированный мутационный процесс. Мутагенное действие ионизирующих излучений, УФ-лучей, химических соединений, биологических факторов. Генетические последствия загрязнения окружающей среды. Количественные методы оценки скорости мутационного процесса у микроорганизмов, дрозофилы, млекопитающих, в т. ч. человека. Зависимость частоты мутаций от дозы мутагена. Понятие о потенциальных повреждениях ДНК. Мутагенез и канцерогенез. Мониторинг генотоксикантов окружающей среды. Основные тест-системы для выявления генетически активных веществ.