Document 2223493

1. Цель и задачи программы
Данная программа предназначена для подготовки к вступительным
испытаниям в аспирантуру по направлению подготовки 06.06.01 Биологические
науки, научная специальность 03.02.07 – Генетика.
Программа вступительных испытаний в аспирантуру подготовлена в
соответствии с федеральными государственными образовательными стандартами
высшего образования (уровень магистра или специалиста).
Целью программы вступительных испытаний является систематизация
знаний поступающего в аспирантуру по специальности 03.02.07 – Генетика
выявление выпускников, обладающих знаниями и навыками в области генетики
растений, животных, микроорганизмов и/или человека и способностями к
занятиям научно-исследовательской деятельностью.
Задачи программы:
- определить уровень общей личностной культуры, профессиональной
компетентности и готовности будущего аспиранта (соискателя) к научноисследовательской деятельности в области генетики;
- выявить уровень владения знаниями в области генетики;
- диагностировать уровень сформированности методологической культуры
аспиранта;
- активизировать на поиск научной проблематики для потенциального
научного исследования.
2. Содержание программы
Тема №1. «Цитологические основы наследственности»
Введение. Предмет генетики и его место в системе биологических наук.
Генетика – наука о наследственности и изменчивости. Понятие о
наследственности и изменчивости. Методы генетики: генетический и
цитогенетический анализ, анализ действия генов в онтогенезе, молекулярные
методы и др. Краткая история развития генетики. Генетика как теоретическая
основа селекции и семеноводства растений и разведения животных. Значение
генетики для решения фундаментальных и прикладных задач биотехнологии,
сельского хозяйства, медицины, предотвращения экологического загрязнения
окружающей среды.
Цитологические основы наследственности. Клеточное строение организмов.
Ядро клетки и хромосомы. Организация ДНК в хромосомах. Клеточный цикл и
его периоды. Деление клетки. Митоз. Биологическая роль митоза. Отклонения от
типичного протекания митоза: эндомитоз, амитоз, политения. Понятие о
жизненном цикле. Жизненный цикл у растений. Мейоз и его фазы. Кроссинговер.
Рекомбинация. Двойное оплодотворение у покрытосеменных растений. Развитие
зародыша и эндосперма.
Тема
№2.
«Закономерности
наследования
признаков
при
внутривидовой гибридизации. Взаимодействие генов»
Особенности и принципиальное значение метода гибридологического
анализа, разработанного Г. Менделем. Генетическая символика. Запись
скрещиваний и их результатов. Моногибридное скрещивание. Доминантность и
рецессивность. Неполное доминирование и кодоминирование. Аллельное
состояние гена. Гомозиготность и гетерозиготность. Понятие о генотипе и
фенотипе. Реципрокные, возвратные и анализирующие скрещивания.
Закономерности Г. Менделя при моногибридном скрещивании. Дигибридные и
полигибридные скрещивания. Закон независимого комбинирования генов.
Оценка получаемых результатов расщеплений с использованием метода хиквадрат (χ2). Условия осуществления менделевских закономерностей.
Наследование признаков при взаимодействии генов. Комплементарное
взаимодействие генов. Эпистаз (супрессия). Доминантный эпистаз. Криптомерия
(рецессивный эпистаз). Особенности наследования количественных признаков.
Трансгрессия. Влияние внешних условий на проявление действия гена. Норма
реакции. Пенетрантность и экспрессивность.
Тема №3. «Хромосомная теория наследственности»
Хромосомное определение пола. Половые хромосомы. Соотношение полов
в природе. Наследование признаков, сцепленных с полом. Наследование,
сцепленное с полом у человека. Нерасхождение X-хромосом. Балансовая теория
определения пола. Нерасхождение хромосом у человека. Наследование
ограниченных полом и зависимых от пола признаков. Практическое
использование в сельском хозяйстве признаков, сцепленных с полом (тутовый
шелкопряд, хмель и т.д.).
Основные положения хромосомной теории Т. Моргана. Явление
сцепленного наследования. Группы сцепления. Характер расщепления в
потомстве гибрида при независимом и сцепленном наследовании. Кроссинговер.
Одинарный и двойной кроссинговер. Цитологические доказательства
кроссинговера. Частоты перекреста и линейное расположение генов в хромосоме.
Построение генетических карт хромосом. Интерференция. Коэффициент
совпадения. Факторы, влияющие на кроссинговер. Равный и неравный
кроссинговер. Соматическая (митотическая) рекомбинация. Цитологические
карты хромосом. Сравнение генетических и цитологических карт хромосом. Роль
кроссинговера и рекомбинации генов в эволюции и селекции растений.
Тема №4. «Молекулярные основы наследственности»
Прямые и косвенные доказательства генетической роли нуклеиновых
кислот. ДНК – трансформирующий фактор пневмококка. Нуклеиновые кислоты –
наследственный материал вирусов. Феномен бактериальной трансдукции.
Строение нуклеиновых кислот. Модель структуры ДНК Уотсона – Крика.
Общие особенности репликации ДНК. Синтез ДНК у эукариот. РНК как
генетический материал и ее репликация. Организация генов у прокариотических
и эукариотических организмов. Структура гена у эукариот. Расположение генов в
эукариотических хромосомах. Мобильные генетические элементы. Геном
эукариот. Регуляция экспрессии гена у эукариот. Явление нехромосомной
наследственности.
Пластидная
наследственность.
Митохондриальная
наследственность. Генетические карты органелл. Организация геномов органелл.
Цитоплазматическая мужская стерильность у растений. Влияние ядерных генов
на проявление ЦМС. Молекулярные основы цитоплазматической мужской
стерильности. Использование ЦМС для получения гибридных семян. Генотип как
система взаимодействия генома и плазмона.
Генетический код. Доказательства триплетности кода. Работы Ниренберга,
Очоа и других по расшифровке кодонов. Вырожденность кода. Типы РНК в
полипептидном синтезе. Транскрипция ДНК на матрице РНК (обратная
транскрипция). Основы генной инженерии растений. Методы выделения и
синтеза генов. Понятие о генных векторах. Использование Ti-плазмид
A. tumephaciens и вирусов в качестве векторов в генной инженерии растений.
Прямые методы переноса генов (микроинъекция, электропорация, биобаллистика
и т. д.). Обеспечение эффективной экспрессии клонированных генов.
Доказательства интеграции чужеродных генов. Достижения генетической
инженерии растений. Молекулярное маркирование. Геномные библиотеки.
Тема №5. «Изменчивость. Гетероплоидия»
Типы изменчивости. Модификационная изменчивость. Формирование
признаков как результатов взаимодействия генотипа и факторов среды. Норма
реакции генотипа. Наследственная изменчивость, ее типы. Комбинативная
изменчивость, механизмы ее возникновения, роль в эволюции и селекции.
Мутационная изменчивость. Мутации как исходный материал эволюции.
Основные положения мутационной теории Г. де Фриза в современном
понимании. Спонтанный мутагенез. Прямые и обратные мутации. Закон
гомологических рядов в наследственной изменчивости Н.И. Вавилова.
Индуцированные мутации. Физические мутагенные факторы. Летальная и
критическая доза радиации. Химические мутагены. Классификация мутаций.
Репарация поврежденной ДНК. Инсерционный мутагенез.
Понятие о полиплоидии. Роль полиплоидии в эволюции и селекции.
Механизмы изменения числа хромосом. Автополиплоидия. Особенности мейоза и
характер расщепления у тетраплоидных форм. Использование автополиплоидов в
селекции растений. Аллополиплоидия. Работы Г.Д. Карпеченко по созданию
Raphanobrassica. Роль аллополиллоидии в эволюции и селекции растений.
Анеуплоидия. Типы анеуплоидов. Экспериментальное получение анеуплоидных
растений. Значение анеуплоидов для генетических исследований. Гаплоидия.
Морфологические особенности и идентификация гаплоидных растений. Методы
экспериментального получения гаплоидов: генетические, биотехнологические.
Использование гаплоидии в генетике и селекции. Понятие об отдаленной
гибридизации. Межвидовые и межродовые гибриды. Генетические основы
видовой дифференциации. Барьеры нескрещиваемости видов и ее причины.
Способы преодоления нескрещиваемости. Работы И. В. Мичурина по
преодолению нескрещиваемости у плодовых культур. Использование
полиплоидии и мутагенных факторов для преодоления нескрещиваемости.
Отдаленная гибридизация. Бесплодие отдаленных гибридов, его причины и
способы преодоления. Особенности формообразования в потомстве отдаленных
гибридов. Интрогрессия генов при отдаленной гибридизации. Геномный анализ.
Синтез и ресинтез видов. Культура протопластов.
Тема №6. «Основы генетики популяций»
Понятие о популяциях: локальные популяции, менделевские популяции,
панмикмические популяции. Внутрипопуляционный генетический полиморфизм.
Закон Харди-Вайнберга. Асортативные скрещивания. Мутационные процессы в
популяции. Понятия о генетическом грузе. Естественный отбор в популяциях, как
основной фактор эволюции популяций. Адаптивная ценность генотипов и
понятие о коэффициенте отбора. Генетико-автоматические процессы в
популяциях (дрейф генов). Влияние изоляции (географической, биологической,
экологической) на структуру популяций. Миграция и ее влияние на структуру
популяций. Генетический гомеостаз и полиморфизм популяций.
3. Перечень вопросов к вступительным испытаниям
Предмет генетики и его место в системе биологических наук. Понятие
о наследственности и изменчивости.
2.
Методы генетики: гибридологический, цитологический, физикохимический, онтогенетический, математический и др.
3.
Краткая история развития генетики. Генетика как теоретическая
основа селекции и семеноводства. Значение генетики для решения задач
медицины,
биотехнологии,
предотвращения
мутагенного
загрязнения
окружающей среды.
4.
ДНК - основной материальный носитель наследственности.
Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот. Химический состав и
видовая специфичность ДНК.
5.
Модель ДНК Уотсона и Крика. Репликация ДНК и ее типы. Ферменты
репликации.
6.
Типы РНК в клетке (м-РНК, т-РНК, р-РНК). Транскрипция.
7.
Обратная транскрипция.
8.
Генетический код и его свойства.
9.
Биосинтез белка. Регуляция белкового синтеза. Схема генетического
контроля синтеза ферментов у бактерий.
10. Полимеразная цепная реакция: принцип, возможности использования.
11. Строение гена эукариот. Посттранскрипционные преобразования иРНК у эукариот.
12. Понятие о генетических векторах. Прямые методы переноса генов.
13. Способы получения рекомбинантной ДНК, методы клонирования
генов.
14. Использование Ti-плазмид A. tumephaciens в качестве векторов в
генной инженерии растений. Достижения в области трансгенеза у растений.
15. Особенности и значение метода гибридологического анализа,
разработанного Г. Менделем. Генетическая символика.
1.
Аллельное состояние гена. Типы доминирования. Закономерности,
установленные Г. Менделем.
17. Закон независимого комбинирования генов. Значение мейоза в
осуществлении законов чистоты гамет и независимого наследования признаков.
18. Дискретная природа наследственности. Значение работ Г. Менделя
для развития генетики и научно обоснованной теории селекции. Условия
действия менделевских закономерностей.
19. Наследование признаков при взаимодействии генов. Типы
взаимодействия генов: комплементарность, эпистаз, полимерия. Генымодификаторы, гены-супрессоры. Пенетрантность и экспрессивность.
20. Доказательства участия хромосом в передаче наследственной
информации. Основные положения хромосомной теории наследственности
Т. Моргана.
21. Генетика пола. Хромосомный механизм определения пола. Пол и
половые хромосомы у растений.
22. Влияние факторов внутренней и внешней среды на развитие
признаков пола. Экспериментальное изменение соотношения полов.
23. Наследование признаков, сцепленных с полом. Наследование
признаков при нерасхождении половых хромосом. Ограниченные полом и
зависимые от пола признаки.
24. Сцепленное наследование признаков. Группы сцепления.
25. Кроссинговер. Механизм кроссинговера. Интерференция.
26. Генетические карты хромосом. Цитологические доказательства
кроссинговера. Факторы, влияющие на перекрест хромосом.
27. Пластидная наследственность.
28. Митохондриальная наследственность.
29. Цитоплазматическая
мужская
стерильность
у
растений.
Молекулярные основы цитоплазматической наследственности.
30. Модификационная изменчивость. Норма реакции генотипа.
31. Наследственная
изменчивость,
ее
типы.
Механизмы
ее
возникновения, роль в эволюции и селекции.
32. Мутационная изменчивость. Мутации как исходный материал
эволюции.
33. Основные положения мутационной теории Де Фриза. Естественный
мутагенез.
34. Основные типы мутаций и принципы их классификации.
Классификация мутаций по действию на генетические структуры клетки.
35. Геномные мутации.
36. Хромосомные аберрации. Механизмы возникновения хромосомных
аберраций. Эффект положения гена.
37. Генные мутации. Молекулярные механизмы возникновения.
38. Индуцированный мутагенез. Мутагены и их классификация.
39. Мутагенез
и
наследственность
человека.
Использование
искусственного мутагенеза в селекции растений.
16.
Репарация повреждений генетического материала. Темновая
репарация и фотореактивация.
41. Множественный
аллелизм.
Закон
гомологических
рядов
изменчивости Н.И. Вавилова.
42. Понятие о полиплоидии. Роль полиплоидии в эволюции и селекции.
43. Автополиплоидия. Особенности мейоза и характер расщепления.
44. Понятие генома и аллополиплоидии. Типы аллоплоидов. Работы Г.Д.
Карпеченко по созданию Raphanobrassica.
45. Роль аллополиплоидии в эволюции и селекции растений. Получение и
использование ржано-пшеничных амфидиплоидов – тритикале.
46. Анеуплоидия. Типы анеуплоидов.
47. Значение анеуплоидов для генетических исследований. Получение
дополненных и замещенных линий и их практическое использование.
48. Гаплоидия. Методы экспериментального получения гаплоидов.
Использование гаплоидии в генетике и селекции.
49. Отдаленная гибридизация. Проблемы, возникающие при отдаленной
гибридизации и методы их преодоления.
50. Бесплодие отдаленных гибридов. Особенности формообразования в
потомстве отдаленных гибридов. Интрогрессия генетического материала при
отдаленной гибридизации.
51. Системы самонесовместимости у высших растений. Использование
несовместимости в селекции растений.
52. Инбридинг
(инцухт).
Генетическая
сущность
инбридинга.
Характеристика инцухт-линий и их практическое использование.
53. Явление гетерозиса. Типы гетерозиса.
54. Теории
гетерозиса:
доминирование,
сверхдоминирование,
генетического баланса компенсационных факторов. Практическое использование
гетерозиса у различных сельскохозяйственных растений.
55. Использование ЦМС, несовместимости, полиплоидии для получения
гетерозисных гибридов. Перспективы закрепления гетерозиса.
56. Закон Харди-Вайнберга. Условия его выполнения.
57. Установление равновесия в различных ситуациях с инбридингом.
58. Влияние миграции, мутаций на генетическую структуру популяции.
59. Дрейф генов и его влияние на структуру популяции.
60. Коэффициенты наследуемости в широком и узком смысле. Их смысл
и использование для прогноза надежности отбора по количественным признакам.
40.
4. Основная литература
1.
Практикум по генетике. / Иванова С.В., Долгодворова Л.И., Потоцкая
И.В., Большакова Л.С., Фесенко И.А. – М.: РГАУ-МСХА, 2007
2.
Пухальский В.А. Введение в генетику. М.: КолосС, 2007.
5. Дополнительная литература
1.
Айала, Ф. Современная генетика. / Айала Ф., Кайгер Дж. – М.: Мир,
1987. Т. 1-3.
2.
Вавилов, Н. И. Избранные сочинения. Генетика и селекция. / Вавилов
Н. И. М.: Колос, 1968.
3.
Жимулев, И.Ф. Общая и молекулярная генетика. / Жимулев И.Ф. –
Новосибирск: НГУ. 2002
4.
Инге-Вечтомов, Г.С. Генетика с основами селекции. / Инге-Вечтомов
Г.С. – М.: Высшая школа, 1989
5.
Льюин, Б. Гены. / Льюин Б. – М.: Мир, 1987.
6.
6. Интернет-ресурсы
1. http://plantgen.com/ – Кафедра генетики и биотехнологии
2. http://molbiol.ru – Интернет-портал по классической и молекулярной
биологии