МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

профессор П.Б. Акмаров

_________________________

«____» ______________ 2011 г.

ЗАДАЧНИК ПО ГЕНЕТИКЕ

Учебное пособие

Составители:

Н.П. Казанцева

Е.В. Ачкасова

ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА

Ижевск 2011

УДК

ББК

Учебное пособие разработано на основании требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного 17.03.2000.

Рассмотрено и рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, протокол №____ от «____» _____________ 2011 г.

Рецензенты:

Н.М. Тогушев – канд. с.-х. наук, доцент каф. кормления и разведения с.-х. животных;

А.Б. Москвичева – канд. с.-х. наук, доцент каф. ТМППЖ

Составители:

Н.П. Казанцева – профессор каф. кормления и разведения с.-х. животных;

Е.В. Ачкасова – доцент каф. кормления и разведения с.-х. животных

Задачник по генетике: учебное пособие / сост.: Н.П. Казанцева,

Е.В. Ачкасова – Ижевск: ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2011. – 128 с.

Учебное пособие разработано для студентов II курса зооинженерного факультета. В пособии рассмотрены решения основных типов задач по всем темам курса «Генетика и биометрия с.-х. животных».

УДК

ББК

© Казанцева Н.П., Ачкасова Е.В, сост., 2011

© ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

	Введение	5
1.	Молекулярные основы наследственности	5
1.1	Моделирование синтеза нуклеиновых кислот	5
1.2	Моделирование синтеза первичной структуры белка	7
1.3	Моделирование изменений генетической информации при мутации генов	14
2	Закономерности наследования признаков при половом размножении	21
2.1	Моногибридное скрещивание	24
2.2	Множественный аллелизм	31
2.3	Плейотропное действие генов	34
2.4	Критерий проверки генетических гипотез	37
2.5	Ди – и полигибридное скрещивание	41
2.6	Взаимодействие неаллельных генов	48
3	Хромосомная теория наследственности	63
3.1	Сцепленное наследование и кроссинговер	63
4	Генетика пола	74
4.1	Наследование признаков, сцепленных с полом	74
5	Генетика популяций	81
5.1	Определение генетической структуры популяций	82
5.2	Определение генетического сходства популяций	85
5.3	Использование критерия соответствия χ2 для оценки генного равновесия популяции	86
5.4	Основные факторы, влияющие на генетическую структуру популяции	88
5.5	Влияние инбридинга на структуру популяции	95
5.6	Изменение генетической структуры популяции при скрещивании	98
6	Основы иммуногенетики	104
6.1	Определение достоверности происхождения потомков	105
6.2	Использование групп крови при подборе животных	110
	Приложения	118

Введение

Данное учебное пособие разработано в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта и учебной программы дисциплины «Генетика и биометрия» по специальности «Зоотехния».

Пособие включает 6 разделов по основным темам курса: молекулярные основы наследственности, закономерности наследования признаков при половом размножении, хромосомная теория наследственности, генетика пола, генетика популяций, основы иммуногенетики.

Каждый раздел (подраздел) начинается с методической части, в которой в краткой форме представлен теоретический материал по данной теме, затем приведены типовые задачи и способы их решения.

Данное пособие можно использовать для организации самостоятельной работы студентов. Разнообразие задач дает возможность обеспечить каждого студента индивидуальным заданием. Приобретение навыков в решении задач позволяет студентам закреплять основные теоретические положения генетики. В конце разделов приведены контрольные вопросы для более полного усвоения пройденного материала.

При подготовке пособия использованы задачи из ранее изданных учебных пособий (см. список использованной литературы). В задачник также включены задачи, составленные по результатам исследований авторов (разделы генетика популяций и основы иммуногенетики).

1 Молекулярные основы наследственности

Изучение вопросов молекулярной генетики важно для понимания механизмов хранения и передачи наследственной информации; ее реализации в процессе биосинтеза, формирования фенотипа, возникновения генных мутаций.

При изучении генетического материала клетки и связи между ним и явлениями наследственности удобно пользоваться структурными моделями.

1. Моделирование синтеза нуклеиновых кислот

Информация о признаках организма закодирована в генах, которые являются участками более сложных образований – хромосом. Ведущая роль в передаче наследственной информации принадлежит материальной структуре – ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота).

ДНК – сложный биологический полимер. Он состоит из длинной цепочки нуклеотидов. В состав каждого нуклеотида входят: остаток фосфорной кислоты, пентозный сахар дезоксирибоза, одно из азотистых оснований (пуриновые – аденин, гуанин; пиримидиновые – тимин, цитозин). Дж. Уотсон и Ф. Крик в 1953 году установили пространственную структуру молекулы ДНК. Она состоит из двух цепей полинуклеотидов, объединенных в виде двойной спирали (рис. 1).

Схематично участок молекулы ДНК, имеющий структуру двойной нити, может быть записан так:

3'_____________________________________________5'

А	Г	Ц	А	Т	Ц	Г	Г	А
||	|||	|||	||	||	|||	|||	|||	||
Т	Ц	Г	Т	А	Г	Ц	Ц	Т

_____________________________________________

5' 3'

ДНК способна реплицироваться, т.е. воспроизводить подобные себе молекулы в синтетический период интерфазы митотического цикла.

Рисунок 1 – Схема соединения нуклеотидов в нуклеотидную цепь и схематическое изображение структуры молекулы ДНК

Процесс репликации протекает при участии комплекса ферментов, главнейшие из которых получили название ДНК-полимераз, одновременно на двух комплементарных нитях. Участок молекулы ДНК в том месте, где начали расплетаться комплементарные нити называется вилкой репликации. Она образуется у прокариот, плазмид, митохондрий и пластид в одной определенной, генетически фиксированной точке. В молекуле ДНК у эукариот таких точек бывает несколько. На каждой комплементарной нити ДНК процесс репликации идет неодинаково, т.к. они антипараллельны, поэтому одна из нитей называется «лидирующей», а другая «запаздывающей». «Лидирующая» нить синтезируется при участии фермента ДНК-полимеразы в виде сплошной комплементарной нити. Синтез «запаздывающей» нити протекает сложнее с участием комплекса ферментов. Вначале образуются участки – реплики новой дочерней нити ДНК, прочное соединение которых осуществляет фермент лигаза. Эти отрезки новой нити ДНК содержат у эукариот 100-200 нуклеотидов, у прокариот-1000-2000 нуклеотидов. Их называют фрагментами Оказаки, по имени описавшего их японского ученого.

Таким образом, ДНК способна самовоспроизводиться и сохранять наследственную информацию, закодированную в ней в виде последовательности чередования нуклеотидных оснований, во множестве поколений клеток, образующихся в онтогенезе многоклеточного организма.

Реализация наследственной информации, закодированной в молекулах ДНК, осуществляется в процессе синтеза белка.

Большую роль в биосинтезе играют рибонуклеиновые кислоты (РНК). Строение РНК несколько отличается от ДНК: нуклеотиды РНК содержат вместо сахара дезоксирибоза сахар рибозу, вместо азотистого основания тимин – урацил. Кроме того, молекула РНК представляет собой одну цепочку нуклеотидов и имеет относительно меньшую молекулярную массу. В клетке содержится три типа РНК (информационная и-РНК, транспортная т-РНК, рибосомная р-РНК). Все типы РНК синтезируются в ядре на участке соответствующего гена молекулы ДНК.