- •Введение. История развития генетики
- •Предмет генетики
- •2. Краткая история развития представлений о наследственности
- •3. Вклад ученых в развитие генетики
- •4. Вклад белорусских ученых в развитие генетики
- •Основными направлениями работы в настоящее время исследований являются:
- •Основные научные и практические достижения: Исследовательские гранты
- •Продукция и услуги:
- •Материальные основы наследственности Лекция 3 Клетка как основа наследственности и воспроизведения
- •Клеточные и неклеточные формы организации живого: эукариоты, прокариоты, вирусы
- •Нуклеиновые кислоты. Структурная модель днк Дж. Уотсона и ф. Крика.
- •Литература
- •2. Наднуклеосомная укладка днк
- •3. Хромомерная организация хромосом
- •4. Митотические хромосомы
- •5. Кариотип и идиограмма
- •Материальные основы наследственности
- •2.Непрямое деление клетки. Амитоз. Эндомитоз
- •3. Мейоз и его значение
- •4. Краткий обзор этапов гаметогенеза
- •Закономерности наследования признаков
- •Лекция 6
- •Наследование при моногибридных и
- •Полигибридных скрещиваниях
- •1. Цели и задачи генетического анализа
- •2.Генетическая символика
- •3. Первый закон г. Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения
- •4. Второй закон Менделя
- •5. Неполное доминирование и кодоминирование
- •6. Анализирующее (реципрокное) скрещивание
- •7. Дигибридные скрещивания. Тригибридное скрещивание
- •Закономерности наследования признаков Лекция 7 Взаимодействие генов
- •1. Типы взаимодействия неаллельных генов: комплементарность, эпистаз, полимерия. Гены – модификаторы.
- •Наследование окраски цветков у Lathyrus odoratus при взаимодействии двух пар генов
- •Наследование формы плода у Cucurbita pepo при взаимодействии двух пар генов
- •Наследование окраски глаз у Drosophila при взаимодействии двух пар генов
- •Эпистаз у лошадей
- •Рецессивный эпистаз у мышей
- •Наследование и изменчивость длины початков (в сантиметрах) у Zea mays в f1и f2
- •Наследование формы стручка у Capsella bursa pastoris при взаимодействии двух пар генов
- •2. Пенетрантность и экрессивность. Норма реакции. Плейотропный эффект гена.
- •Закономерности наследования признаков Лекция 8-9 Генетика пола и наследование признаков, сцепленных с полом. Сцепление генов и кроссинговер. Нехромосомное (цитоплазматическое) наследование
- •1.Пол как признак. Половой диморфизм. Первичные и вторичные половые признаки.
- •2. Определение пола.
- •Половые различия между самкой и самцом у морского червя Bonellia viridis
- •3. Гинандроморфы, интерсексы, гермафродиты и другие половые отклонения
- •Билатеральный гинандроморф y Drosophila melanogastei
- •4. Наследование признаков сцепленных с полом.
- •5.Сцепление генов и кроссинговер. Генетические доказательства перекреста хромосом
- •6. Частота кроссинговера и линейное расположение генов в хромосоме. Цитологические доказательства кроссинговера
- •7.Митотический (соматический) кроссинговер. Факторы, влияющие на кроссинговер
- •8. Нехромосомное (цитоплазматическое) наследование
- •Молекулярные основы наследственности (4 часа)
- •2.Способы передачи наследственной информации у бактерий
- •3. Репликация днк
- •Модели репликации днк:
- •Строение репликационной вилки
- •Расположение основных белков в репликационной вилке
- •4. Репарация днк
- •Молекулярные основы наследственности (4 часа)
- •2. Генетический код
- •3. Трансляция
- •4. Передача информации в клетке
- •Изменчивость (6 часов) Лекция 12 Изменчивость, комбинативная и мутационная изменчивость
- •1. Классификация изменчивости. Понятие о наследственной и ненаследственной изменчивости.
- •1.1 Изменчивость наследственного материала
- •1.2 Ненаследственная изменчивость
- •1.3 Наследственная изменчивость
- •2. Мутационная теория и классификация мутаций
- •Мутации у различных организмов
- •3. Генеративные и соматические мутации. Прямые и обратные мутации
- •4. Множественные аллели
- •5. Условные мутации
- •Изменчивость (6 часов) Лекция 13-14 Мутации: генные, хромосомные, геномные. Модификационная изменчивость
- •1. Генные мутации
- •2. Хромосомные перестройки
- •2.1. Делеции
- •2.2. Дупликации
- •2.3. Инверсии
- •2.3. Транслокации
- •3. Геномные мутации. Полиплоидия
- •4. Автополиплоидия
- •Диплоидный (а), триплоидный (б) и тетраплоидный (в) арбузы
- •Образование растения Raphanobrassica в результате скрещивания редьки и капусты. Следует обратить внимание на форму плода у родителей и гибрида
- •5. Аллополиплоидия (амфиполиплоидия)
- •6. Анеуплоидия
- •7. Гаплоидия
- •8. Системные мутации. Спонтанные мутации
- •9.Закон гомологических рядов наследственной изменчивости н.И. Вавилова
- •10. Ненаследственная изменчивость
- •Внизу -стрелолист с надводными, плавающими и подводными листьями
- •Литература
- •Генетические основы онтогенеза (2 часа) Лекция 15 Онтогенез – как реализация генетической информации
- •1. Дифференцировка и детерминация
- •2.Эпигеномная наследственность
- •3. Транскрипция и амплификация генов в оогенезе
- •4. Дифференциальная активность генов в онтогенезе
- •5. Роль генетических факторов в определении продолжительности жизни
- •6. Молекулярные основы процесса старения и генетическая картина онтогенеза
- •Литература
- •1. Генетическая структура популяций. Типы популяций
- •2. Генетическая структура популяции апомиктов
- •3. Генетическая структура популяции самоопылителей
- •4. Генетическая структура популяций перекрестноразмножающихся организмов
- •Основные факторы генетической динамики популяций
- •Литература
- •Генетика человека (4 часа) Лекции 17, 18 Человек как объект генетических исследований
- •1. Человек как объект генетических исследований
- •2. Генеалогический метод
- •Составление родословной
- •Генетический анализ родословной
- •3.Близнецовый метод
- •4. Популяционно-статистический метод
- •5. Цитогенетический метод
- •6. Метод генетики соматических клеток
- •7. Биохимический метод
- •8. Молекулярно-генетический метод
- •9. Видимое строение хромосом человека и их морфология. Классификация и тонкая структура хромосомы
- •Генетические основы селекции (6 часов)
- •2.Исходный материал в селекции
- •3.Системы скрещивания в селекции растений и животных
- •4.Явление гетерозиса. Генетические механизмы гетерозиса.
- •Литература
- •2. Индивидуальный и массовый отборы
- •3. Подбор
- •Литература
- •Основы биометрии (8 часов) Данные в биологии (2 часа)
- •Описательная статистика (2 часа)
- •Основы дисперсионного анализа. Корреляционный анализ (4 часа)
Литература
Айала, Ф. Современная генетика / Ф. Айала, Дж. Кайгер. – М.: Мир, 1987. – Т.1. – 295 с; Т.2. – 368 с; Т.3.
Алиханян, С. И. Общая генетика / С. И. Алиханян, А. П. Акифьев, Л. С. Чернин. – М.: Высш. шк., 1985.
ГЕНЕТИКА ПОПУЛЯЦИЙ
И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭВОЛЮЦИИ (2 часа)
Лекция 16
Популяция, и её генетическая характеристика
Цель лекции: ознакомить учащихся с типами популяций, генетическими особенностями популяций апомиктов, самоопылителей и перекрестноразмножающихся организмов, изучить закон Харди-Вайнберга и генетическую структуру рас человека.
План лекции:
1. Генетическая структура популяций. Типы популяций.
2. Генетическая структура популяции апомиктов.
3. Генетическая структура популяции самоопылителей.
4. Генетическая структура популяций перекрестно-размножающихся организмов.
5. Основные факторы генетической динамики популяций
1. Генетическая структура популяций. Типы популяций
На всех уровнях организации живой материи (молекулярном, хромосомном, клеточном, организменном) действуют одинаковые, механизмы и законы наследственности и есть факторы, нарушающие эти закономерности и приводящие к изменениям признаков и свойств организмов. Но все виды на Земле существуют в форме не разрозненных особей, а ихсовокупностей. Группа, или совокупность особей, относящихся к одному виду, заселяющих определенное пространство и имеющих сходные механизмы адаптации к условиям обитания, называется популяцией.Изучением генетических процессов на уровне популяции занимается популяционная генетика.
Первые исследования структуры популяций были проведены еще в 1903 г. В.Иоганнсеном.Вслед за этим началось интенсивное изучение генетических процессов в популяциях. В то время эволюционисты всего мира враждебно относились к менделизму. Их представления о наследственности и изменчивости носили расплывчатый характер, а основную роль в эволюционном процессе ониотводили изменениям отдельных особей. В 1926г. была опубликована работа С. С. Четверикова «О некоторых моментах эволюционного учения с точки зрения современной генетики», в которой была сделана попытка связать эволюционное учение с генетикой. Четвериков стремился показать, что эволюционный процесс надо изучать не на уровне отдельных особей, так как это уводит к ламаркизму, а на уровне популяций.
Интенсивное исследование генетической структуры популяций началось в 40—60-е годы нашего века и продолжается в настоящее время. Теорию популяций развили глубже и предложили математические методы для изучения ее структуры С. Райт, Р. Фишер, Дж. Холдейн, Н. В. Тимофеев-Рессовский, Н. П. Дубинин и др.
Все популяции можно условно разделить на три категориив зависимости от степени их изолированности, а также регулярности и постоянства связей особей разных популяций.
Самые крупные географические популяции разобщены географическими факторами (горы, реки, водоемы и др.). Такие популяции относительно независимы, самостоятельны (например, материковые и островные популяции животных, растений одного и того же вида). Связи между ними осуществляются эпизодически, да и то преимущественно в пограничных районах. Поэтому крупные географические популяции относительно устойчивы.
В состав географических популяций входят экологические популяции, разобщенные между собой вследствие действия экологических факторов (климат, сезонность и т. д.). Таковыми можно считать популяции летнего и осеннего лёта бабочек, двукрылых и других насекомых;пресноводные и морские популяции лососевых рыб и т. д. Изоляция экологических популяций относительна, вследствие чего возможны более регулярные миграции особей одной популяции в другую. Связи в таких популяциях приобретают периодический, сезонный, характер.
Каждая крупная географическая или экологическая популяция состоит из сравнительно мелких элементарных популяций, самостоятельность которых носит эпизодический характер. Элементарные популяции часто разобщены в результате действия биологических факторов изоляции. К последним можно отнести физиологические (инстинкты, суточная и сезонная половая активность, уровень последней и др.) и генетические (наличие у особей в популяции хромосомных аберраций, полиплоидии, повышенного уровня концентрации летальных мутаций, ядерно-цитоплазматической несовместимости и т. д.) факторы, оказывающие влияние на некоторые физиологические свойства особей (жизнеспособность, продолжительность жизни, половая активность, плодовитость) и их поведенческие реакции. В элементарных популяциях наблюдаются довольно регулярные и частые миграции особей одной популяции в другую, что делает связи таких популяций сравнительно широкими и постоянными.
Любые категории популяций состоят из особей различных возрастных групп, которые иногда живут совершенно раздельно (головастики, сеголетки и взрослые особи у амфибий; личинки, куколки и имаго у насекомых и др.).Популяции включают также различные функциональные группы особей(мужские и женские особи; социальные касты у пчел и муравьев и т. д.).
Однако популяция — не просто совокупность, множество самостоятельных особей одного вида, отличающихся фенотипически и генотипически; это единая, целостная живая система, организм, состоящий из многих особей одного вида. Этот организм, как и все живое, сформировался под влиянием определенных экологических факторов в результате действия естественного отбора. Будучи целостной живой системой, популяция обладает такими свойствами, как наследственность и изменчивость.Наследственность популяции проявляется определенными закономерностями распределения в ней фенотипов, генотипов и аллелей. Генетический состав популяции относительно постоянен и может изменяться под действием факторов среды. Популяции свойственны два типа изменчивости: групповая (различия между популяциями) и индивидуальная (различия между особями одной популяции). И групповая и индивидуальная изменчивости могут носить экологический, модификационный, характер. Модификационная изменчивость в ряде случаев оказывается приспособительной, но преимущественно для отдельных особей. В основе приспособления к экологическим условиям популяции в целом лежит генотипическая изменчивость (мутации, комбинации).
Генетическая информация популяции, т. е. совокупность генов всех особей ее, сложившаяся в процессе эволюции, составляет генофонд популяции. Каждая особь популяции является временным носителем части ее генофонда.Она может привнести один или несколько новых генов вследствие мутации, но в целом этот вклад невелик.
Исходя из характера и способа размножения особей, различают три группы популяций: апомиктически размножающихся организмов, самоопылителей и перекрестно-размножающихся организмов.Генетическая структура популяций во многом определяется типом размножения особей и представляет собой совокупность таких процессов, как особенности наследования и распределения аллелей, генотипов и фенотипов в популяции, а также типов ее изменчивости.