- •1. Цитологические основы полового и бесполого размножения. Генетика пола.
- •2. Закономерности наследования признаков, установленные Менделем. Тетрадный анализ.
- •5. Доказательства роли днк как материального носителя наследственности. Открытие Уотсоном и Криком трёхмерной структуры днк, объясняющей её свойства как генетического материала.
- •4.Типы взаимодействия генов. Понятие об экспрессивности и пенетрантности.
- •13. Механизмы рекомбинации у бактерий (трансформация, конъюгация и трансдукция).
- •6.Транскрипция. Трансляция. Альтернативный сплайсинг. Основные характеристики генетического кода. Рамка считывания.
- •7. Понятие о модификационной и генотипической изменчивости (комбинативной и мутационной). Типы мутаций. Значение этих форм изменчивости в эволюции и селекции. Эпигенетическая изменчивость.
- •9. Нехромосомная наследственность. Плазмон и плазмогены. Цитоплазматическая мужская стерильность. Гибридный дисгенез. Предетерминация цитоплазмы
- •10. Задачи и методы и селекции. Понятие о сорте. Типы сортов. Аллополиплоидия как способ преодоления бесплодия отдаленных гибридов
- •Сортовые типы
- •11. Генная инженерия. Особенности трансформации у про- и эукариот. Банки генов. Саузерн-блоттинг как метод поиска нужных генов.
- •Метод - Рестрикция эндонуклеазами рестрикции для разрезания высокомолекулярной днк на более мелкие фрагменты.
- •Результаты
- •Применение
- •12. Геном человека и методы его изучения. Принципы построения цитологических, генетических и физических карт хромосом. «Прогулка по хромосоме».
- •14. Особенности репликации днк у про – и эукариот. Доказательства полуконсервативного способа репликации днк.
- •16. Естественный и искусственный отбор. Основные формы и значения в эволюции и селекции.
- •17. Генотип и фенотип. Норма реакции. Генокопии и фенокопии.
- •18. Генетическая теория рака. Ретротранспозоны. Понятие об обратной транскрипции.
- •19. Регуляция действия генов у про- и эукариот.
- •20.Молекулярные маркеры днк (пдрф, rapd, ssr). Микро- и минисателлиты. Фингерпринтинг как метод идентификации личности.
- •Термин "геномика" появился только в 1985 году и относится к науке, занимающейся картированием и секвенированием геномов.
- •23.Кариотип человека в норме и его аномалии, приводящие к хромосомным болезням.
- •Проявления синдрома
- •Синдром Пата́у (трисомия 13)
- •24. Популяция как элементарная единица эволюции. Генетическая структура популяций.
- •25. Понятие о биологическом виде (критерии). Основные способы видообразования.
- •19. Механизмы окислительного фосфорилирования.
- •27. Биохимические пути ассимиляции углекислого газа растениями с3 и с4 – типа.
- •28.Образование первичных аминокислот в растениях
- •29. Роль фитохромной системы в регуляции процесса цветения у растений.
- •30. Трансформация световой энергии при фотосинтезе. Регуляция процесса.
- •31. Общая характеристика простейших. Важнейшие особенности основных типов и классов. Разнообразие образа жизни и экологических адаптаций одноклеточных животных. Их роль в природе и для человека.
- •32. Основные гипотезы происхождения одноклеточных – сукцессивная и эндосимбиотическая, их достоинства и противоречия. Филогенетические взаимоотношения основных типов простейших.
- •33. Основные теории происхождения многоклеточных животных. Разнообразие фагоцителообразных предков многоклеточных. Направления, этапы и результаты их эволюции.
- •5 Типов клеток:
- •1. Подтип Жабродыщащие (Branchiata)
- •40. Ракообразные как первичноводные членистоногие, сохранившие комплекс плезиоморфных черт в строении и физиологии. Классификация, разнообразие, экологические адаптации, роль в природе и для человека.
- •43. Сравнительная характеристика пищеварительной системы в различных типах беспозвоночных. Основные направления ее эволюции
- •44. Основные направления эволюции нервной системы и органов чувств у беспозвоночных животных.
- •45.Общая характеристика паукообразных, их роль в природе. Класс Паукообразные
2. Закономерности наследования признаков, установленные Менделем. Тетрадный анализ.
Часть открытий из области основных закономерностей наследования признаков принадлежит Менделю. Он проводил опыты по гибридизации гороха. Он отбирал растения, отличающиеся парой альтернативных признаков: желтая или зелёная окраска зерна, гладкая или морщинистая кожура, красные или белые цветки. Проверяя стойкое наследование взятых признаков, т.е. выбирал чистые линии.
Мендель шел от простого к сложному, вначале анализировал наследование одной пары признаков (моногибридное скрещивание). При скрещивании растений с желтыми и зелёными семенами в первом поколении (F1) всё потомство имело жёлтые семена (доминирующий признак). Зелёный – подавляемым (рецессивный). Один и тот же результат наблюдался при скрещивании ♂ жёлтых с ♀ зелёными, так и ♂ зелёных с ♀ желтыми.-единообразие гибридов F1 получило название правило доминирования или Первый закон Менделя.
При самоопылении гибридов F1 во втором поколении F2 наблюдалось расщепление 3:1, т.е. 3 жёлтых и 1 зелёный.-Второй закон Менделя или закон расщепления.
Наблюдая описанные явления Мендель приходит к выводу, что за наследование признаков отвечает пара наследственных задатков (генов). При изучении наследования одного или нескольких признаков говорят о генотипе или о фенотипе конкретных признаков. Гены могут находиться в организме в гомозиготном (как по доминантным, так и по рецессивным признакам (AA, aa)) и гетерозиготном состоянии (Aa), образуя аллельные пары. Аллельные пары – гены, занимающие идентичное положение в гомологичных хромосомах и ответственные за проявление одного и того же признака. При образовании гамет в каждую из них попадает только по одному из пары наследственных факторов, определяющих признак. Это положение было высказано Бэтсоном в виде «гипотезы чистоты гамет». Для лучшего понимания Пеннет предложил использовать решётку или таблицу (решетка Пеннета). Анализ полученных данных показывает, что расщепление 3:1 – расщепление по фенотипу, а по генотипу 1:2:1. Отсюда следует, что сходные по фенотипу особи могут иметь разный генотип. И что бы проверить является ли гибрид гомозиготный или гетерозиготный проводят анализирующие скрещивание (с гомозиготой по рецессивному признаку). Если при таком скрещивании всё потомство будет однотипным, значит мы имели дело с гомозиготой.
При изучении результатов дигибридного скрещивания, т.е. по 2 парам альтернативных признаков, Мендель наблюдал независимое наследование признаков (9:3:3:1). При полигибридном скрещивании расщепление можно выразить по формуле (3+1)n , где n – число пар альтернативных признаков. Закон независимого расщепления по парам неаллельных признаков.
Причина успеха Менделя в правильном выборе объекта, в разработке и применении принципа гибридологического анализа.
Его метод гибридологического анализа используется в генетике и сейчас.
- Организмы должны быть одного вида
- Чётко различаться по отдельным признакам
- Признаки должны быть константными, т.е. свободно передаваться из поколения в поколение.
- Необходима характеристика и количественный учёт всех классов расщепления потомства в первом и последующих поколениях.
То, что признаки не исчезают в F1 , а проявляются вновь в последующих поколениях, позволило Менделю сформулировать гипотезу о дискретном характере вещества наследственности.
Тетрадный анализ - метод генетич. анализа низших эукариотных организмов, основанный на одновременном изучении генотипов всех четырёх гаплоидных продуктов мейоза отдельной диплоидной клетки. У нек-рых грибов, водорослей, мхов после мейотич. деления образуются тетрады (четвёрки спор), остающиеся внутри оболочки родительской клетки. Изолируя в ходе Т. а. споры каждой отдельной тетрады, можно не только устанавливать генотип исходных диплоидных клеток, но и следить за поведением отдельных генов, центромер и целых хромосом в мейозе. С помощью Т. а. у мхов было впервые доказано, что менделевское расщепление генов- результат мейоза и представляет собой биологическую закономерность. Предпосылкой для использования Т. а. в совр. генетике служит то, что любая пара аллельных генов даёт в тетрадах расщепление 2 : 2. В нек-рых экспериментах наблюдаются отклонения от подобного расщепления. В тех случаях, когда эти отклонения очень редки, обнаружить и изучить их можно практически только с помощью Т. а.
3.Основные положения хромосомной теории наследственности, сформулированной Морганом. Сцепление и кроссинговер. Цитологические доказательства кроссинговера. Митотический кроссинговер. Сцепленное с полом наследование.
Основные положения хромосомной теории
1) гены локализованы в хромосомах. 2) они располагаются в определенном порядке в линейной последовательности. 3) гены - дискретные единицы наследственности. 4) каждый ген имеет oпp-е место - локус. 5) гены относительно стабильны, м изменяться, мутировать. 6) гены, локализованные в хромосомах, образуют группы сцепления (= гаплоидному числу хромосом) и рост для каждого вида.
Т.Морган ставил опыт на дрозофиле. Ген серого цвета В доминирует над геном черного цвета тела b, ген нормальной длины крыльев V над геном коротких крыльев v. Гены В и V располагаются в одной хромосоме. После скрещивания серых мух с нормальными крыльями и черных мух с короткими крыльями получились гибриды первого поколения FI : все они были серыми с нормальными крыльями (BbVv). При скрещивании самца-гибрида первого поколения с черной самкой с зачаточными крыльями (bbw) рождаются особи двух типов: серые с нормальными крыльями и черные с зачаточными крыльями в отношении 1 : 1. Полученные результаты нельзя объяснить независимым наследованием признаков. Развитие анализируемых признаков контролируется разными генами, расположенными в одной и той же хромосоме.
Скрещивание самки гибрида первого поколения с черным самцом с короткими крыльями (bbvv) дало четыре варианта особей. У них обнаруживаются сочетания признаков, которые имеют место и при независимом наследовании (то есть имеет место нарушение сцепления), но в ином количественном соотношении. Результат скрещивания указывает на частичное сцепление наследуемых признаков, а нарушение сцепления объясняется процессом кроссинговера в профазе I мейоза. Сравнивая результаты второго скрещивания (гибрид первого поколения представлен самкой) и первого скрещивания (гибрид первого поколения представлен самцом), обнаруживается возможность полного и неполного сцепления. Тип сцепления зависит в данном случае от особенностей биологии дрозофилы: у самцов в гаметогенезе кроссинговер отсутствует, поэтому сцепление полное, нарушений сцепления нет; у самок кроссинговер имеет место, поэтому сцепление неполное, имеется нарушение сцепления.
Закон сцепленного наследования получил название закона Моргана:
гены, локализованные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются преимущественно вместе; сила сцепления пропорциональна расстоянию между генами. Чем больше расстояние между генами, тем меньше сила их сцепления и тем чаще эти гены обмениваются при кроссинговере. Группой сцепления называют группу генов, проявляющих сцепленное наследование. Обычно под группой сцепления понимают группу генов, расположенных в одной хромосоме. В то же время, гены, расположенные в одной хромосоме, не всегда обнаруживают сцепление. Генетическое расстояние, на котором кроссинговер происходит с вероятностью в 1 %. называют сантиморгапом (сМ).
Таким образом, связанный с мейозом кроссинговер приводит к взаимному обмену частями гомологичных хромосом. Для двух данных пар генов можно экспериментально определить характерную частоту обменов, которая в отдельных опытах колеблется около постоянной средней величины. Эта частота рекомбинации (ЧР) экспериментально определяется по процентному отношению гамет к общему изученному их числу.
Соматический (митотический) кроссинговер.
В соматических клетках иногда происходят обмены между хроматидами гомологичных хромосом, в результате которых наблюдается комбинативная изменчивость, подобная той, которая регулярно генерируется мейозом. Доказательство митотического кроссинговера было получено на дрозофиле при анализе изменчивости признаков, определяемых генами у (yellow – желтое тело) и sn (singed – опаленные щетинки), которые находятся в Х-хромосоме. Самка с генотипом ysn+ / y+sn гетерозиготна по генам у и sn, и поэтому в отсутствие митотического кроссинговера ее фенотип будет нормальным. Однако если кроссинговер произошел на стадии четырех хроматид между хроматидами разных гомологов (но не между сестринскими хроматидами), причем место обмена находится между геном sn и центромерой, то образуются клетки с генотипами y sn+ / y+ sn+ и y+sn/y+n. В этом случае на сером теле мухи с нормальными щетинками появятся близнецовые мозаичные пятна, одно из которых будет желтого цвета с нормальными щетинками, а другое – серого цвета с опаленными щетинками. Для этого необходимо, чтобы после кроссинговера обе хромосомы (бывшие хроматиды каждого из гомологов) y+ sn отошли к одному полюсу клетки, а хромосомы y sn+ – к другому. Потомки дочерних клеток, размножившись на стадии куколки, и приведут к появлению мозаичных пятен. Таким образом, мозаичные пятна образуются тогда, когда рядом расположены две группы (точнее, два клона) клеток, фенотипически отличающиеся друг от друга и от клеток остальных тканей данной особи.
Цитологическое (цитогенетическое) доказательство кроссинговера.
Штерн исследовал Х-хромосомы, которые имели морфологические различия и, следовательно, были гомологичны не полностью. Однако гомология между этими хромосомами сохранялась на большей части их длины, что позволяло им нормально спариваться и сегрегировать в мейозе (то есть нормально распределяться по дочерним клеткам). Одна из Х-хромосом самки в результате транслокации, т. е. перемещения фрагмента Y-хромосомы, приобрела Г-образную форму. Вторая Х-хромосома была короче нормальной, так как часть ее была перенесена на IV хромосому. Были получены самки, гетерозиготные по указанным двум, морфологически различным, Х-хромосомам, а также гетерозиготные по двум генам, локализованным в Х-хромосоме: Bar (В) и carnation (cr). Ген Bar – это полудоминантный ген, влияющий на количество фасеток и, следовательно, форму глаза (мутанты с аллелем В имеют полосковидные глаза). Ген cr контролирует окраску глаз (аллель cr+ обусловливает нормальную окраску глаз, а аллель cr – окраску глаз цвета красной гвоздики). Г-образная Х-хромосома несла аллели дикого типа В+ и cr+, укороченная хромосома – мутантные аллели В и cr. Самки указанного генотипа скрещивались с самцами, имевшими морфологически нормальную Х-хромосому с аллелями cr и В+. В потомстве самок было два класса мух с некроссоверными хромосомами (crB / crB+ и cr+B+ / crB+) и два класса мух, фенотип которых соответствовал кроссоверам (crB+ / crB+ и cr+B / crB+). Цитологическое исследование показало, что у кроссоверных особей произошел обмен участками Х-хромосом, и, соответственно, изменилась их форма. Все четыре класса самок имели по одной нормальной, т. е. палочковидной, хромосоме, полученной от отца. Кроссоверные самки содержали в своем кариотипе преобразованные в результате кроссинговера Х-хромосомы – длинную палочковидную или двуплечую с короткими плечами.
Наследование, сцепленное с полом — наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. Наследование признаков, проявляющихся только у особей одного пола, но не определяемых генами находящимися в половых хромосомах,- называется наследованием, ограниченным полом.
Наследованием, сцепленным с X-хромосомой, называют наследование генов в случае, когда мужской пол гетерогаметен и характеризуется наличием (XY), а особи женского пола гомогаметны и имеют хромосомы (XX). Таким типом наследования обладают все млекопитающие, большинство насекомых и пресмыкающихся.
Наследованием, сцепленным с Z-хромосомой, называют наследование генов в случае, когда женский пол гетерогаметен и характеризуется наличием W-хромосомы (ZW), а особи мужского пола гомогаметны и имеют две Z-хромосомы (ZZ). Таким типом наследования обладают все представители класса птиц.
