МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Генетика
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра экологии, биохимии и биотехнологии
Направление подготовки44.03.05. Педагогическое образование(с двумя профилями подготовки)
ПрофильБиология/Химия
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость4 ЗЕТ
Учебный план44_03_05_БиХ-1-2020
Часов по учебному плану 144
в том числе:
аудиторные занятия 56
самостоятельная работа 61
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 7

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 4 (7) Итого
Недель 16,5
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 26 26 26 26
Практические 30 30 30 30
Сам. работа 61 61 61 61
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 144 144 144 144

Программу составил(и):
к.б.н., доцент, Хлебова Л.П.

Рецензент(ы):
к.с.-х.н., уч. сек. ФГБНУ ФАНЦА, Никитина Е.Д.

Рабочая программа дисциплины
Генетика

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки) (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 22.02.2018г. №125)

составлена на основании учебного плана:
44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки)
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра экологии, биохимии и биотехнологии

Протокол от 31.08.2019 г. № 1
Срок действия программы: 2019-2020 уч. г.

Заведующий кафедрой
Соколова Г.Г.

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра экологии, биохимии и биотехнологии

Протокол от 31.08.2019 г. № 1
Заведующий кафедрой Соколова Г.Г.

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Цель освоения дисциплины - формирование фундаментальных знаний по важнейшим проблемам классической и современной генетики и перспективам ее развития; об основных свойствах живого — наследственности и изменчивости, закономерностях передачи и реализации генетической информации; генетических основах селекции.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.О.06

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-8: Способен осуществлять педагогическую деятельность на основе специальных научных знаний
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.- педагогические основы организации занятий по генетике;
- словесные, наглядные и практические методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности по генетике
3.2.Уметь:
3.2.1.- использовать методы обучения для эффективного усвоения знаний учащимися по курсу генетики;
- осуществлять контроль за эффективностью учебно-познавательной деятельности по генетике
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.- исследовательскими методами в сфере профессиональной деятельности ;
- навыками стимулирования учебно-познавательной деятельности по генетике

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Предмет и методы генетики
1.1. Предмет и методы генетики. Наследственность и изменчивость на всех уровнях организации живого Лекции 7 2 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.2. История развития генетики в России Сам. работа 7 6 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
Раздел 2. Закономерности наследования признаков
2.1. Межаллельные взаимодействия генов.Законы Менделя Лекции 7 2 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.2. Методы генетического анализа.Законы Менделя. Практические 7 6 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.3. Взаимодействие неаллельных генов Лекции 7 2 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.4. Взаимодействие неаллельных генов. Комплементарность, эпистаз, полимерия Практические 7 4 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.5. Генетический анализ при взаимодействии аллельных и неаллельных генов Сам. работа 7 6 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
Раздел 3. Хромосомная теория наследственности
3.1. Определение пола и наследовние,сцепленное с полом Лекции 7 4 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
3.2. Наследование, сцепленное с полом Практические 7 4 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
3.3. Сцепленное наследование признаков. Генетические карты хромосом Лекции 7 2 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
3.4. Сцепленное наследование и кроссинговер Практические 7 4 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
3.5. Генетические карты хромосом Практические 7 4 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
3.6. Сцепление генов и хромосомное картирование у эукариот Сам. работа 7 6 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
Раздел 4. Структура и организация генома
4.1. Строение и функции нуклеиновых кислот Лекции 7 2 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
4.2. Генная теория.Структура и регуляция активности генов про- и эукариот Лекции 7 2 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
4.3. Строение и организация хромосом Лекции 7 2 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
4.4. Регуляция экспрессии генов Сам. работа 7 6 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
Раздел 5. Основы генетической инженерии, ее применение в биотехнологии
5.1. Генетическая инженерия, ее применение в биотехнологии (трансгенные растения). Проблемы биобезопасности Сам. работа 7 6 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
5.2. Генетическая инженерия, ее применение в биотехнологии (трансгенные животные) Сам. работа 7 6 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
Раздел 6. Генетическая и модификационная изменчивость. Мутации
6.1. Изменчивость наследственного материала. Мутагенез, природные и антропогенные мутагены Лекции 7 2 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
6.2. Геномные, хромосомные и генные мутации Лекции 7 2 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
6.3. Закономерности модификационной изменчивости и методы ее изучения Практические 7 4 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
6.4. Мобильные элементы генома Сам. работа 7 6 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
6.5. Мутагены окружающей среды. Природные и антропогенные мутагены Сам. работа 7 6 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4
6.6. Антимутагенез Сам. работа 7 6 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
Раздел 7. Генетика онтогенеза
7.1. Основные концепции генетики развития Сам. работа 7 4 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
Раздел 8. Молекулярные механизмы репарации и рекомбинации ДНК
8.1. Молекулярные механизмы репарации ДНК Лекции 7 1 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
8.2. Молекулярные механизмы рекомбинации ДНК Лекции 7 1 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
Раздел 9. Генетика популяций. Генетические обоснования эволюции
9.1. Генетика популяций. Генетическое строение и факторы динамики популяции Лекции 7 1 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
9.2. Закон Харди-Ванберга, его применение при расчете частот аллелей и генотипов в популяциях Практические 7 4 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
Раздел 10. Генетика человека
10.1. Наследственные болезни человека Молекулярно-генетические аспекты канцерогенеза Генетика социального поведения Сам. работа 7 1 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
Раздел 11. Генетические основы селекции
11.1. Генетические основы селекции. Современные методы селекции Лекции 7 1 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
11.2. Успехи селекции растений и животных в Алтайском крае Сам. работа 7 2 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
11.3. Экзамен 7 27 ОПК-8 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
5.3. Фонд оценочных средств
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции: учеб. для вузов СПб.: Н-Л, 2010 50
Л1.2 Хлебова Л.П., Ерещенко О.В. Задачи по генетике. Часть 1: Менделевская генетика: учебное пособие Алтайский государственный университет, 2014 http://elibrary.asu.ru/handle/asu/464
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Вечернина Н. А. Биотехнология растений: учеб. пособие Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2009
Л2.2 Лутова Л.А., Ежова Т.А., Додуева И.Е., Осипова М.А., Инге-Вечтомов С.Г. Генетика развития растений: учеб. пособие для вузов СПб.: Изд-во Н-Л, 2010 25
Л2.3 Глазер В.М., Ким А.И., Орлова Н.Н. Задачи по современной генетике:: Учеб. пособие. М.: КДУ, 2005 31
Л2.4 Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика: Новосибирск: НГУ , 2003 69
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 1. http://www.lib.asu.ru/
Э2 2. http://elibrary.ru
Э3 3. http://annualreviews.org
Э4 4. www.genetika.aiq.ru
Э5 5. http://ecolgenet.ru
Э6 6. http://cytogen.com/ru
Э7 7. http://molgen.org
Э8 8. http://cbio.ru
Э9 Курс в Moodle "Генетика" https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=1749
6.3. Перечень программного обеспечения
MS Office; Word, Excel, PowerPoint u др.
Microsoft Windows
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
http://www.consultant.ru/
http://elibrary.asu.ru
http://elibrary.ru
http://www.scopus.com
https://link.springer.com/
http://www.biolib.de/
https://biomolecula.ru/
https://openlibrary.org/
http://cyberleninka.ru/
https://bioumo.ru/

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ КУРСА

Содержание дисциплины распределяется между лекционной и практической частями на основе принципов фундаментальности и интегрированности. Освоение предмета включает также подготовку докладов и рефератов. В лекционном курсе главное место отводится общетеоретическим основам генетики. Практические и семинарские занятия не дублируют лекции, а содержат материал, позволяющий развить у студентов логику генетического мышления, использовать теоретические знания в решении генетических задач. Доклады и рефераты предполагают обязательное привлечение и самостоятельную проработку дополнительной литературы, что, несомненно, расширяет и углубляет фундаментальные знания дисциплины и позволяет быть в курсе современных научных открытий в отдельных областях генетики.
Проверка качества усвоения знаний в течение семестра осуществляется в устной (коллоквиумы, доклады) и письменной форме (контрольные работы). Проведение письменных индивидуальных работ дисциплинирует студентов, дает основание преподавателю для объективной оценки знаний и, кроме того, позволяет самому студенту определить уровень собственной подготовки по предметам.
Дисциплина завершается устным экзаменом, на котором проверяется усвоение теоретического материала и способность студентов решать генетические задачи. Билет содержит 2 вопроса из разных разделов курса и одну генетическую задачу. При определении итоговой оценки учитываются результаты сдачи коллоквиумов, контрольных работ и рефератов, о чем студенты предупреждаются заранее перед началом курса.

РАЗДЕЛ 1. ПРЕДМЕТ И МЕТОДЫ ГЕНЕТИКИ

При изучении материала этого раздела, прежде всего, необходимо уяснить, что наследственность и изменчивость являются важнейшими свойствами, характерными для всех живых организмов. Затем следует познакомиться с видами наследственности (ядерная – хромосомная и внеядерная – цитоплазматическая) и причинами их обусловливающими.
Обратите внимание на то, что изменчивость может быть наследственной и ненаследственной. Их отличие в том, что в первом случае возникшие изменения передаются следующим поколениям, а во втором – не передаются. Характер изменений и причины их вызывающие столь различны, что появилась необходимость их классификации.
В теме рассматривается современная классификация изменчивости. Выделяют комбинативную, корреляционную, мутационную и модификационную изменчивость. Студент должен изучить суть каждого вида изменчивости, обратив особое внимание на факторы их определяющие: при комбинативной изменчивости – независимое расхождение хромосом в мейозе и кроссинговер, при коррелятивной – взаимосвязь между признаками и плейотропное действие генов, при мутационной – изменения генетического материала на разных уровнях (генном, хромосомном, геномном), при модификационной (паратипической) – факторы внешней среды.
РАЗДЕЛ 2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ
Закономерности наследования признаков при половом размножении были установлены Г. Менделем, поэтому изучение раздела следует начать с выяснения значения его работ, заключающегося в разработке метода гибридологического анализа, использовании математики в биологических экспериментах, построения гипотезы наследственных факторов (в современном понимании – генов), введении буквенной символики для обозначения генов и научной разработки правил наследования признаков, названных после их переоткрытия (1900 г.) законами Менделя.
Для понимания сути гибридологического метода, используемого в генетическом анализе, необходимо иметь четкое представление о генотипе и фенотипе, аллелях, сериях аллелей, гомо- и гетерозиготности, доминировании и его типах (полное, неполное, кодоминирование), типах скрещивания (реципрокное, возвратное, анализирующее, моногибридное, полигибридное).
Студент должен знать формулировку законов Менделя, уметь составлять схемы скрещиваний по принятой в генетике форме.
При изучении темы обратите внимание на нарушения менделевских закономерностей наследования признаков по фенотипическому расщеплению, обусловленные статистическими причинами, летальным действием отдельных генов, а также взаимодействием неаллельных генов (комплементарность, эпистаз, полимерия). Необходимо изучить эти типы взаимодействия генов и разобрать схемы скрещивания на конкретных примерах.
РАЗДЕЛ 3. ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
При изучении данного раздела рассматриваются две темы: наследование, сцепленное с полом и сцепленное наследование.
Освоению первой темы предшествует уяснение различных типов определения пола, в том числе хромосомного. В основе равного количества самок и самцов у животных лежит хромосомный тип определения пола. Мужской и женский пол детерминируется сочетанием половых хромосом X и Y. Остальные хромосомы, названные аутосомами (А), не влияют на пол потомства. Обратите внимание, что существуют различные типы хромосомного определения пола, определяющиеся гомо- и гетерогаметностью мужского и женского полов. Рассмотрите балансовую теорию определения пола на примере дрозофилы. Изучите особенности X и Yхромосом.
Признаки, определяемые генами, расположенными в половых хромосомах, называют сцепленными с полом. Их наследование имеет некоторые особенности. Уясните, чем отличается наследование генов, расположенных в аутосомах и половых хромосомах.
Открытие наследования, сцепленного с полом, лежит в основе создания хромосомной теории наследственности Т. Моргана. Параллелизм в распределении половых хромосом при гаметогенезе и наследовании некоторых признаков навел на мысль, что гены их определяющие лежат в половых хромосомах, или, обобщая, хромосомы являются носителями генов. Явления нерасхождения половых хромосом при формировании гамет подтверждают данное положение.
Кроме того, созданию хромосомной теории наследственности предшествовал целый ряд исследований, в которых было установлено, что для каждого вида характерно определенное и постоянное число хромосом. Количество же признаков и генов их контролирующих значительно больше, чем число пар хромосом. Это означает, что в каждой хромосоме локализован не один, а множество генов, расположенных линейно друг за другом. Они передаются все вместе (сцеплено) в гамету, а затем и следующему поколению.
Гены, локализованные в одной хромосоме, образуют группу сцепления. Число групп сцепления соответствует количеству хромосом в гаплоидном наборе. Признаки, гены которых локализованы в одной хромосоме, называют сцепленными.
При изучении сцепления признаков (генов) используется специальная символика, рекомендованная XII Международным генетическим конгрессом в Токио (1966 г.). Хромосомы обозначают двумя горизонтальными параллельными линиями, а локализованные в них гены, соответствующими буквенными символами. Гаметы принято обозначать одной горизонтальной линией, так как в гаметогенезе произошло расхождение гомологичных хромосом, и каждая гамета обладает только одной хромосомой из пары, а, следовательно, одним набором генов. Формулу гаметы можно поместить в окружность.
Обратите внимание, что сцепление генов не всегда бывает полным. Чаще всего имеет место неполное сцепление. Причиной нарушения сцепления является кроссинговер (обмен участками гомологичных хромосом), который проходит в поздней профазе первого мейоза. Рассматривая данный материал, обратите внимание, что частота кроссинговера зависит от расстояния между генами – чем ближе гены расположены друг к другу на хромосоме, тем реже возможно нарушение их сцепления. Отсюда, по частоте кроссинговера можно судить о расстоянии между генами, за единицу которого принят сантиМорган (сМ), равный 1 % кроссоверных особей. Сопоставив между собой расстояния между отдельными парами генов, можно определить их взаиморасположение на хромосоме. Зная расстояние между генами и их взаимное расположение, можно строить карты хромосом (генетические карты).
Обратите внимание при изучении данной темы на понятия одинарный и множественный кроссинговер, интерференция и коинциденция.
Тема завершается рассмотрением основных положений хромосомной теории наследственности Т. Моргана, знание которых обязательно.

РАЗДЕЛ 4. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

В данном разделе изучаются следующие вопросы: структура и функции нуклеиновых кислот; генетический код и его основные свойства; структура и регуляция активности гена; особенности организации и функционирование генетического материала у прокариот.
Вначале необходимо ознакомиться с экспериментами Ф. Гриффита и О. Эвери по генетической трансформации у пневмококков, в которых было доказано, что носителем наследственной информации является ДНК. Важнейшим открытием 20 в. явилось установление Дж. Уотсоном и Ф. Криком структуры молекулы ДНК в форме двойной спирали. Обратите внимание на правило Чаргаффа, согласно которому нити ДНК соединяются между собой на основе взаимодополняемости (комплементарности) азотистых оснований (А – Т, Г – Ц). Именно этот принцип лежит в основе репликации ДНК. Необходимо рассмотреть разные механизмы репликации линейных и кольцевых молекул ДНК (тета-тип, сигма-тип). Обратите внимание на ферменты, участвующие в процессе репликации.
После ознакомления со строением и особенностями репликации ДНК изучите строение, типы и функции РНК. Выясните их основные различия. Обратите внимание на размеры молекул разных типов РНК.
В соответствии с центральной догмой биологии, генетическая информация от гена к молекуле белка передается по схеме: ДНК ↔ РНК → белок
После изучения этих вопросов необходимо ознакомиться с проблемой генетического кода и биосинтеза белка. Ознакомившись с генетическим кодом, рассмотрите процесс синтеза полипептидной цепи аминокислот в цитоплазме. В нем участвуют рибосомы, и-РНК, т-РНК, ферменты.
При решении задач по молекулярной генетике необходимо использовать словарь генетического кода. Не забудьте, что одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (кодонами). При этом следует использовать лишь один (любой) из имеющихся триплетов.
В современном понимании ген представляет собой целостную структуру, включающую определенный участок ДНК. Он является элементарной единицей наследственности, воспроизводящейся в поколениях и контролирующей развитие определенного признака. Особое внимание обратите на основные свойства генов: постоянство, дискретность, аллельность. Изучите тонкую структуру гена на примере фага Т4 (по Бензеру).
Изучение регуляции экспрессии генов необходимо начать с рассмотрения модели Жакоба-Моно, описывающей строение и функционирование лактозного оперона кишечной палочки как пример регуляции, присущей прокариотическим генам. Разберите особенности негативной и позитивной регуляции по типу индукции и репрессии.Отметьте, что в составе генов эукариот имеются транскрибируемые участки (экзоны), несущие информацию о структуре белка, и нетранскрибируемые участки (интроны), не несущие такой информации, а так же регуляторные участки для опознания гена и регуляции его активности.

РАЗДЕЛ 5. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ. МУТАЦИИ

Мутационная изменчивость (наряду с комбинативной) относится к наследственной изменчивости. В связи с тем, что развитие мутационной теории проходит через всю историю генетики как науки, следует обратить внимание на роль ее основателя Г. де Фриза, а также вклад отечественных ученых С.И. Коржинского, Г.А. Надсона, Г.Е. Филиппова, Н.В. Тимофеева-Ресовского, Н.П. Дубинина в дальнейшую разработку этой теории.
Основные вопросы, изучаемые в данном разделе: подробная классификация мутаций, а также механизмы их возникновения (мутагенез). Особое внимание уделите классификации мутаций с точки зрения изменения генома – геномные, хромосомные и генные. Рассмотрите их характеристику, цитологические особенности и генетические последствия, а также особую роль в эволюции. Изучите причины и особенности спонтанных и индуцированных мутаций, молекулярные механизмы их возникновения. Выясните значение индуцированных мутаций в селекции микроорганизмов, растений и животных. Отметьте роль закона гомологических рядов в наследственной изменчивости, открытого Н.И. Вавиловым, для установления сходного характера мутаций у близких видов.

РАЗДЕЛ 6. ГЕНЕТИКА ПОПУЛЯЦИЙ

В данном разделе рассматриваются следующие вопросы: эффективность отбора в популяциях и чистых линиях, генетическая структура свободно размножающейся популяции, наследование в популяции, влияние различных факторов на генетическую структуру популяции.
Изучение материала начните с выяснения понятий «популяция» и «чистая линия». Затем ознакомьтесь с работами В. Иогансена по выяснению эффективности отбора в популяциях и чистых линиях. При этом обратите внимание на причины, приводящие к разной эффективности отбора, а так же на явление регрессии, в силу которого дочернее поколение наследует лишь часть родительского отклонения от средней. Действие регрессии можно наблюдать при отборе по хозяйственно полезным признакам животных любого стада.
В панмиктических (свободно размножающихся) популяциях наблюдается определенное соотношение генотипов, определяющихся согласно формуле Харди-Вайнберга, предложенной в 1908 г. Используя данную формулу можно определить структуру популяции по изучаемому признаку, а также выяснить, является ли она равновесной. Для правильного использования закона Харди-Ванберга необходимо уяснить понятия «частота генотипа» и «частота аллеля». Данную формулу можно использовать и для определения в популяции доли генотипов, являющихся носителями рецессивного гена, при условии полного доминирования, не прибегая к специальному анализу.
Обратите внимание на особенности распределения генотипов и аллелей в случае наследования признаков, сцепленных с полом, поскольку гетерогаметный пол несет один аллель в половой хромосоме. Также рассмотрите наследование в популяции признаков в ди- и полигибридных скрещиваниях.
Далее в разделе рассматриваются факторы динамики генетического состава популяции: имбридинг, мутационный процесс, дрейф генов, межпопуляционные миграции, изоляции, отбор. При изучении влияния отбора уясните различия в действии естественного и искусственного отбора, отбора по доминантным и рецессивным признакам, отбора в пользу гомозигот и гетерозигот. Рассмотрите различные формы отбора: движущий, стабилизирующий, дизруптивный отбор.
Особенно сильное влияние на структуру популяции влияет инбридинг – близкородственные скрещивания у животных и самоопыление у растений, приводящие к повышению гомозиготности и сохранению у потомков признаков родителей, находящихся в родстве. Однако инбредное потомство уступает по жизнеспособности особям, полученным путем аутбридинга (неродственное спаривание). Вредное действие близкородственных спариваний проявляется в инбредной депрессии. Поэтому необходимо уметь определять продолжительность и степень инбредной депрессии. Следует освоить методы оценки степени инбридинга по Пушу-Шапоружу (по рядам предков) и по Райту-Кисловскому (по коэффициенту инбридинга). Для определения генетического сходства между родственниками Райт предложил специальную формулу, позволяющую оценить возрастающую гомозиготность при инбридинге.
Явление, противоположное инбредной депрессии и возникающее при неродственном скрещивании, получило название гетерозиса. Наиболее ярко оно проявляется у гибридов первого поколения. Особое внимание следует обратить на использовании гетерозиса в растениеводстве и животноводстве.

Общие рекомендации к решению генетических задач

1. Читая условие задачи, необходимо сразу заготовить схему скрещивания, записав с помощью общепринятых символов исходные данные, при этом допускается сокращение названий признаков (красный – красн., желтый – желт. и т.д.):
♀ (зеркало Венеры) – женский пол, ♂ (щит и копье Марса) – мужской пол (при написании схемы скрещивания на первое место ставят материнский организм, а на второе – отцовский);
х – знак скрещивания;
P – родители (parental), F – гибридное поколение, дети (filii);
F1 – гибриды первого поколения, F2 – гибриды второго поколения и т.д.;
Fа – потомство анализирующего скрещивания;
Fв – потомство возвратного скрещивания (бэккросса) – скрещивания гибрида F1 с родительской формой.
2. Если первое поколение единообразно, то тот признак, который проявился – доминантен.
3. Если родительские особи гомозиготы, то первое поколение всегда единообразно.
4. Чистые линии (гомозиготы) дают всегда один сорт гамет.
5. Рецессивный признак проявляется только в гомозиготном состоянии.
6. Гетерозиготы дают всегда четное число гамет, которое определяется степенью гетерозиготности данной особи – 2ⁿ, где n – число гетерозиготных генов (например, тригетерозигота будет образовывать восемь типов гамет: два необходимо возвести в третью степень).
7. При скрещивании гибридов всегда наблюдается расщепление по изучаемым признакам, и, наоборот, если в поколении есть расщепление, то родительские особи с доминантным признаком – гетерозиготы (табл.).
Таблица
Некоторые типы расщеплений при моногенном и дигенном наследовании признака

Тип расщепления F2 Fа
Моногенное (различие по одной паре аллелей) 3А : la – полное доминирование
1АА : 2Аа : 1aa – неполное доминирование и кодоминирование 1 : 1 – при всех типах аллельных взаимодействий: 1А : 1а или 1Аа : 1а
Дигенное (различие по двум парам аллелей) I. Комплементарное взаимодействие
9АВ : 3 Аb : 3аВ : lab
9AB : 6(Ab + aB) : 1ab
9AB : 7(Ab + aB + ab)

1АВ : 1Аb : 1аВ : lab
1АВ : 2(Аb + аВ) : 1аb
1АВ : 3(Аb + аВ + аb)
II. Эпистаз
13(AB + Ab + ab) : 3aB
12(AB + Ab) : 3aB : 1ab
9AB : 3Ab : 4(aB + ab)
3(AB + Ab + ab) : 1aB
2(AB + Ab) : 1aB : 1ab
1AB : 1Ab : 2(aB + ab)
III. Некумулятивная полимерия
15(9a1 A2 + 3A1a2 + 3a1A2) : 1a1a2
Кумулятивная полимерия
1А1А1А2А2 : 4 (2А1А1А2 + 2А1А2А2): 6 (4А1А2 + 2 А1А1+ 2А2А2) : 4(2А1 + 2А2) :1 а1а1а2а2
3(A1 A2 + A1a2 + a1A2) : 1a1a2

1А1А2 : 2(А1+А2) :
1 а1а1

8. Расщепление по фенотипу в соотношении 3 : 1 и по генотипу в соотношении 1 : 2 : 1 указывает на типичную картину наследования признака в моногибридном скрещивании при полном доминировании, когда исходные формы гомозиготны по альтернативным аллелям, а F1 – гетерозиготно.
9. Появление у гибридов F1 признака отличного от признаков родителей и расщепление в F2 по фенотипу и генотипу в соотношении 1 : 2 : 1 говорит о наследовании признака по типу неполного доминирования или кодоминирования.
10. Расщепление по фенотипу в соотношении (9 : 3 : 3 : 1) указывает на типичную картину наследования признака в дигибридном скрещивании при полном доминировании, когда исходные формы гомозиготны по альтернативным аллелям обоих генов, а F1 – гетерозиготно.
11. При анализирующих скрещиваниях число образованных в поколении фенотипических классов указывает на число признаков в гетерозиготном состоянии, которые несёт гибрид, а также на число типов гамет, которые он образует, причем все фенотипические классы будут представлены равными пропорциями (1 : 1, 1 : 1 : 1 : 1 и т.д.).
12. Расщепление в потомстве в соотношении 2 : 1 чаще всего указывает на наследование признака, ген которого в гомозиготном доминантном состоянии приводит к гибели зиготы или зародыша (дифференциальная смертность потомства).
13. Определение расщепления в опыте (предложенной задаче). Для этого величину каждого класса делят на величину одного теоретически ожидаемого сочетания гамет (общее количество частей расщепления), на основании чего выдвигают нулевую гипотезу (Н0). Например, расщепление в опыте – 15 : 4, Н0: расщепление 3 : 1 (моногенное наследование). Теоретически ожидаемая величина одной части расщепления равна 19 : 4 = 4,75. Расщепление в опыте примерно соответствует расщеплению: 15 : 4,75 = 3,15 (~ 3); 4 : 4,75 = 0,84 (~ 1).
14. Оценка соответствия экспериментального расщепления теоретически ожидаемому при данной нулевой гипотезе, например, с использованием критерия χ².
15. Аргументированное введение обозначения аллелей и определение генотипов.
16. Ответ (вывод) на все поставленные вопросы.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Выполнение самостоятельной работы осуществляется на основе прослушанных лекций и изучения рекомендованной методической литературы по темам, предложенным преподавателем. Контроль проводится в виде защиты докладов (темы прилагаются), выполненных в форме презентаций (5 мин.) на практических занятиях (выделяется 15 мин. в соответствующей теме занятия), коллоквиума и контрольных работ (типовые варианты представлены в отдельном документе). Тема доклада выбирается студентом самостоятельно из предложенного преподавателем списка.
Домашние задания включают генетические задачи из соответствующей темы (типовые варианты представлены в отдельном документе), сдаются на проверку преподавателю в письменном виде в тетради.
Доклады оцениваются в форме «зачтено/незачтено»; коллоквиум, контрольные работы и домашние задания – по традиционной пятибальной системе. Для допуска к экзамену необходимо получить «зачтено» по теме доклада и положительные оценки (не ниже 3 баллов) по каждой теме домашней работы, контрольной работы и коллоквиуму.
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ДОКЛАДА

Доклад студент готовит самостоятельно на основе рекомендованной литературы. Подготовка доклада призвана помочь студенту глубже изучить конкретную проблему курса «Генетика и селекция» и продемонстрировать свое умение излагать ее кратко, в устной форме, сопровождая выбранными иллюстрациями в виде слайдов. Данная форма представления материала также способствует приобретению опыта подготовки доклада и презентации при выполнении и защите научно-исследовательской работы. Представленный доклад должен содержать введение, в котором указывается раздел дисциплины, к которому относится тема, основную часть, где излагается суть проблемы и заключение, содержащее краткий вывод по изложенной теме. Не рекомендуется использование более 10 слайдов. При оценке доклада учитывается:
- соответствие содержания доклада заявленной теме;
- полнота раскрытия темы (в докладе должна быть четко раскрыта суть научной проблемы);
- умение кратко, в сжатой форме передать основную суть темы;
- иллюстративный материал, использованный в докладе (соответствие теме и качество представления);
- перечень использованной литературы;
- умение отвечать на вопросы.
Докладчик получает «зачтено», если материал соответствует теме доклада, излагается уверенно и свободно, докладчик правильно отвечает на вопросы по материалу доклада, а его оформление соответствует предложенным критериям.
Докладчик получает «зачтено», если материал соответствует теме доклада, излагается с небольшими заминками. Докладчик отвечает на часть предложенных вопросов, в оформлении допущены небольшие неточности и ошибки.
Докладчик получает «незачтено», если материал не соответствует теме доклада, излагается с грубыми ошибками, иллюстрации не относятся к теме доклада либо не помогают раскрыть его суть, докладчик не может ответить на поставленные вопросы.
Проверка самостоятельной работы студентов осуществляется преподавателем в соответствии с графиком индивидуальных консультаций (расписание представлено на стенде объявлений). Подготовка к экзамену осуществляется по предложенным вопросам и темам, включающим решение генетических задач.