Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1582

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.01.2021
Размер:
304.34 Кб
Скачать

1

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия»

ГЕНЕТИКА

Методические указания и задания к выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения специальностей

250201 – Лесное хозяйство,

250203 – Садово-парковое и ландшафтное строительство

Воронеж 2011

УДК 630*165.3

Сиволапов, А. И. Генетика [Текст] : методические указания и задания к выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения специальностей 250201 – Лесное хозяйство, 250203 – Садово-парковое и ландшафтное строительство / А. И. Сиволапов, И. Ю. Исаков, Е. В. Клещева ; М-во образования и науки РФ, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2011. – 20 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ГОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 8 от 11 июня 2009 г.)

Рецензент д-р биол. наук, заведующий кафедрой генетики, цитологии и биоинженерии ВГУ В.Н. Попов

Ответственный редактор канд. с.-х. наук, доц. А.И. Сиволапов

3

ВВЕДЕНИЕ

Генетика - одна из ведущих наук современной биологии, она занимает в ней ключевые позиции. События в генетике последних лет, связанные с изучением коренных свойств живого, познанием сущности жизни, выдвинули эту науку на передний край всего естествознания. Для современного состояния генетики характерны, с одной стороны, влияние на нее принципов и методов исследований точных наук, а также все возрастающая связь ее с другими биологическими науками; с другой стороны, в самой генетике идет необычайно быстрый процесс дифференциации и превращения отдельных разделов и направлений исследований в самостоятельные науки.

Генетика – наука о наследственности и изменчивости организмов. То есть генетика изучает два основных свойства организмов – наследственность и изменчивость. В зависимости от исследуемых объектов различают генетику растений, животных, человека и микробов.

Генетика является научной основой селекции. Зная законы наследственности и изменчивости, можно получать результаты в десятки раз быстрее.

Генетика древесных растений в настоящее время получила всеобщее признание как способ радикального повышения качества и продуктивности лесов.

Во всех странах мира, где ведется организованное на достижениях науки лесное хозяйство, все шире применяются на практике, основанные на законах генетики, методы лесной селекции.

За прошедшие годы расширились сферы применения генетики: селекция, сама послужившая в свое время основанием генетики, синтетическая теория эволюции, биология развития, медицина и др. Родились принципиально новые области генетики и дочерние по отношению к ней науки. Генетика как теоретическая дисциплина обогатила селекцию методами отдаленной гибридизации, клеточной инженерией, в тесной связи с практикой развились экологическая генетика и симбиогенетика. На наших глазах родились и активно прогрессировали геннная инженерия и современная биотехнология, генодиагностика и генотерапия, геномика, генетическая токсикология и др.

В области практической генетики много нерешенных вопросов. Первоочередной задачей генетики и селекции древесных растений является проблема генетического улучшения лесов нашей страны. Эта программа

 

 

4

 

 

предусматривает

четыре

крупных

раздела:

теоретический,

экспериментальный, организационный и международные связи. Программа обращает особое внимание на подготовку кадров.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРУКТУРЕ И СОДЕРЖАНИИ КУРСА

Генетика является наукой о наследственности и изменчивости организмов и относится к общебиологическим дисциплинам.

Генетика - одна из ведущих наук современной биологии, она занимает в ней ключевые позиции. События в генетике последних лет, связанные с изучением коренных свойств живого, познанием сущности жизни, выдвинули эту науку на передний край всего естествознания. Для современного состояния генетики характерны, с одной стороны, влияние на нее принципов и методов исследований точных наук, а также все возрастающая связь ее с другими биологическими науками; с другой стороны, в самой генетике идет необычно быстрый процесс дифференциации и превращения отдельных разделов и направлений исследований в самостоятельные науки.

Так, наряду с общей генетикой, генетикой животных и генетикой растений возникли: цитогенетика, генетика человека, медицинская генетика, космическая генетика, генетика популяций, эволюционная генетика, биохимическая генетика, генетика микроорганизмов, генетика вирусов, генетика соматических клеток, генетика фотосинтеза, экологическая генетика, математическая генетика, генетика поведения; всѐ большее значение для изучения процессов на молекулярном уровне приобретает эпигенетика.

Основные генетические законы едины и для деревьев, и для людей, и для плодовых мушек. Но характер наследования и методы экспериментирования с этими группами различны. Поэтому лесная генетика представляет собой самостоятельную область изучения с характерными для нее проблемами.

Генетика является научной основой селекции. Зная законы наследственности и изменчивости, можно получать результаты в десятки раз быстрее.

Генетика древесных растений впервые введена в лесные вузы. Содержание курса представляют вопросы общей генетики растений, а именно: цитологические и биохимические основы наследственности, закономерности наследования при моногибридном и дигибридном скрещивании, генетиче-

5

ские основы онтогенеза, цитоплазматическая наследственность, мутагенез и полиплоидия. Все эти разделы включают примеры древесных растений. Генетика популяций занимает основное место в изучаемой дисциплине, так как закономерности наследования на популяционном уровне наглядно показаны для древесных растений. Кроме того, в изучаемой дисциплине показаны вопросы генетики фотосинтеза и генетики иммунитета, перспективы генной инженерии для древесных растений. В заключение отмечены нерешенные проблемы в области генетики лесных фитоценозов.

2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Введение

Генетика - фундаментальная биологическая наука. Генетика лесных растений как одна из ветвей общей генетики. Наследственность - предмет генетики: определение, примеры, методы изучения. Генетика лесных и парковых растений как часть лесного и паркового ресурсоведения. Краткая история развития генетики лесных и парковых фитоценозов.

2.2 Цитологические основы наследственности

Роль клеточных структур в передаче наследственной информации: ядра, цитоплазмы, пластид, митохондрий. Хромосомы-носители наследственной информации, их морфология и структура. Понятие о кариотипе. Способы деления клеток: митоз, мейоз. Кроссинговер. Их генетическое значение. Спорогенез, гаметогенез, оплодотворение у растений и их генетическое значение. Рекомбинация хромосом и комбинативная изменчивость.

2.3 Молекулярные основы наследственности

Химический состав хромосом. ДНК и РНК-носители наследственности, их химическая, физическая и генетическая сущность. Доказательства роли ДНК как носителя наследственности. Триплетный код. Ген - его структура и функции. Механизм репликации ДНК по гипотезе Д.Уотсона и Ф.Крика. Генный контроль биосинтеза белка.

2.4 Мутагенез

Определение мутаций и мутационной изменчивости. Классификация мутаций. Свойства мутаций. Множественный аллелизм. Закон Н.И.Вавилова о гомологических рядах наследственной изменчивости. Мутагенные факто-

6

ры: понятия, классификация, принцип действия, закон Арндта-Шульце. Урбанизация и мутагенез. Экологические последствия.

2.5 Полиплоидия

Определение полиплоидии, ее биологическая сущность. Классификация полиплоидов: эуплоидия, анеуплоидия, гаплоидия: авто- и аллополиплоиды. Пути возникновения полиплоидов в природе и эксперименте. Закономерности наследования при полиплоидии. Фенотипическое отличие полиплоидов от диплоидов. Распространенность полиплоидов в природе.

2.6 Закономерности наследования

Терминология и символика. Моногибридное скрещивание. Особенности метода Г.Менделя. Понятие об аллелях, доминантности, рецессивности, фенотипе, генотипе, гомо- и гетерозиготности. Первый (закон единообразия гибридов первого поколения), второй (закон расщепления признаков у гибридов второго поколения) законы Г.Менделя. Правило чистоты гамет. Цитологические основы закономерностей наследования. Дигибридное скрещивание: отличия от моногибридного скрещивания, первый, второй, третий законы Г.Менделя, статистический характер расщепления, цитологические доказательства расщепления. Наследование при взаимодействии генов: неполное доминирование между аллельными генами, эпистаз, комплементарное действие, новообразования, полимерия, модифицирующее влияние, сцепление генов. Основы хромосомной теории наследственности, генетика пола (работы Т.Г. Моргана, Х. Дж. Меллера и др.).

Гетерозис: определение, расщепление в F2, типы гетерозиса, теории гетерозиса.

2.7 Генетика индивидуального развития

Онтогенетическая изменчивость. Определение онтогенеза, гапло- и диплофаза, этапы онтогенеза. Дифференциация и тотипотентность, дифференциальная активность генов.

2.8 Цитоплазматическое наследование

Неядерная наследственность: цитоплаэматическая, пластидная, митохондриальная, материнская, наследование через вирусы. Материнский эффект.

7

2.9 Генетические основы фотосинтеза

Строение хлоропластного белоксинтезирующего аппарата; понятие генетики фотосинтеза; двойной ядерно-плазмотический контроль строения, развития и функционирования хлоропластов.

2.10 Генетические основы иммунитета

Естественный, природный, физиологический, механический, химический иммунитет. Генетика иммунитета. Экспрессия генов устойчивости.

2.11 Генетические процессы в популяциях

Понятие о внутривидовом полиморфизме. Внутривидовые таксоны по Л.Ф. Правдину. Категории и формы внутривидовой изменчивости по С.А. Мамаеву, методы изучения. Понятие о чистых линиях и популяциях по В.И.Иоганнсену. Панмиктические популяции. Закономерности наследования элементарных признаков в идеальных популяциях (закон Харди-Вайнберга). Факторы генетической динамики популяций: мутации, изоляции, дрейф генов, миграции, давление отбора (работы С.С.Четверикова, Н.П.Дубинина). Понятие о генетическом гомеостазе, сбалансированном полиморфизме, видах естественного отбора (работы И.И.Шмальгаузена). Методы изучения генетического полиморфизма популяций.

2.12 Генетические основы адаптации растений

Модель генетического контроля адаптации растений к неблагоприятным факторам среды. Доказательства разных направлений адаптации растений в пределах естественного ареала и при интродукции.

2.13 Генофонд лесных и парковых фитоценозов

Понятие о генофонде лесных и парковых фитоценозов. Динамика генофонда лесов и парков в связи с изменением климата и антропогенным влиянием. Методы сохранения генофонда лесных фитоценозов и парков, идентификация генов, генетические банки.

2.14 Понятие о генной инженерии

Регуляция экспрессии генов, транспозоны, плазмиды, трансдуцирующие фаги. Ферменты, факторы, операции на ДНК in vitro Клеточная инжене-

8

рия растений, трансформация растительных клеток, экспрессия чужеродных генов в растениях. Геномное конструирование у растений.

Заключение

Нерешенные проблемы в области генетики лесных фитоценозов (идентификация внутривидовых таксономических единиц, установление границ популяций, оценка конкурентной способности и уровня адаптации генотипов, идентификация генов, оценка активности генов в онтогенезе). Роль генетики лесных фитоценозов в связи с урбанизацией, селекцией, заменой естественных насаждений культурами, интродукцией растений.

3 УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

При выполнении контрольной работы и подготовке к сдаче экзамена необходимо руководствоваться программой курса, усвоить изучаемый материал, проработав рекомендованную литературу.

Контрольная работа выполняется в обычной ученической тетради. Она должна быть написана разборчивым почерком и аккуратно оформлена. Контрольное задание состоит из 10 вариантов, каждый вариант содержит 7 вопросов.

Выбор варианта контрольного задания соответствует последней цифре номера зачетной книжки студента, номер задачи соответствует сумме последних двух цифр номера зачетной книжки.

В работе сначала пишется номер варианта, номер вопроса, его формулировка, а затем ответ.

Если у студента возникают затруднения при изучении каких-то вопросов курса, рекомендуется обращаться за консультацией к преподавателям кафедры (письменно или устно). В конце работы указать использованную литературу, подписать, поставить дату и представить в академию на рецензию до начала сессии.

Положительно выполненная контрольная работа рекомендуется к защите, а студенту высылается рецензия. Если контрольная выполнена неудовлетворительно, то ее нужно доработать в соответствии с указаниями рецензента и выслать на повторное рецензирование.

9

4 ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

Вариант 1

1.Предмет генетики. Методы изучения наследственности.

2.Спорогенез и гаметогенез.

3.Комплементарное (дополнительное) действие генов.

4.Урбанизация и мутагенез. Экологические последствия.

5.Гибридизация соматических клеток.

6.Оценка эффектов взаимодействия "генотип-среда" и эффектов последействия.

Вариант 2

1.Понятие о наследственности и изменчивости. Типы изменчивости. Примеры для лесных пород.

2.Оплодотворение у растений.

3.Эпистаз.

4.Параллельная изменчивость. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости Н.И.Вавилова.

5.Генная инженерия. Трансформация растительных клеток, экспрессия чужеродных генов в растениях. Геномное конструирование у растений.

6.Значение генетики популяций для теории и практики.

Вариант 3

1.Генетика лесных растений как часть лесного ресурсоведения. Краткая история развития генетики лесных фитоценозов.

2.Двойное оплодотворение у покрытосеменных растений.

3.Полимерия.

4.Понятие о полиплоидах, их генетико-селекционное значение. Возникновение полиплоидов в природе. Примеры для древесных.

5.Понятие о генофонде лесных фитоценозов. Динамика генофонда лесов в связи с изменениями климата и антропогенным влиянием.

6.Популяция в системе биогеоценоза.

Вариант 4

1. Понятие о гамете, зиготе, гаплоидном и диплоидном наборе хромосом; кариотипе; гомозиготности и гетерозиготности организмов,

10

расщеплении и константности их признаков у потомства.

2.Генетические основы систем семенного размножения. Амфимиксис и апомиксис.

3.Хромосомная теория наследственности.

4.Закономерности наследования при полиплоидии. Размножение полиплоидов.

5.Методы сохранения генофонда древесных растений.

6.Структура популяции.

Вариант 5

1.Химический состав хромосом. ДНК и РНК-носители наследственности.

2.Моногибридное скрещивание. Понятие об аллелях, доминантности и рецессивности.

3.Гетерозис. Типы гетерозиса, теории гетерозиса.

4.Классификация полиплоидов: эуплоидия, анеуплоидия, гаплоидия, авто- и аллополиплоидия. Миксоплоидия.

5.Понятие о чистых линиях и популяциях по В.И.Иогансену.

6.Хромосомный полиморфизм у растений.

Вариант 6

1.Ген, его структура и функции. Триплетный код. Генный контроль биосинтеза белка.

2.Фенотип и генотип, их взаимосвязь.

3.Цитоплазматическая наследственность.

4.Методы искусственного получения полиплоидов.

5.Понятие о внутривидовом полиморфизме. Категории и формы внутривидовой изменчивости по С.А.Мамаеву. Методы изучения.

6.Генетическая изменчивость популяций по морфологическим признакам.

Вариант 7

1.Генетический код или код наследственности.

2.Правила Г.Менделя.

3.Цитоплазматическая мужская стерильность. Восстановление фертильности.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]