ГЕНЕТИКА РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ

ФГБОУ ВПО СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра разведения и генетики
сельскохозяйственных животных
ГЕНЕТИКА РАСТЕНИЙ И
ЖИВОТНЫХ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
по самостоятельному изучению курса для студентов очной
и заочной форм обучения по направлению 110900.62 –
Технология производства и переработки
сельскохозяйственной продукции
Ставрополь, 2011
УДК
ББК
Е67
Автор:
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Антоненко Т.И.
Генетика растений и животных: Методические рекомендации по
самостоятельному изучению курса/Т.И. Антоненко. – Ставрополь: Изд-во
СтГАУ «Агрус», 2011. – 24 с.
Методические рекомендации содержат краткое изложение материала
по темам и методические советы по его изучению и усвоению.
Для студентов очной и заочной форм обучения по направлению
110900.62 – Технология производства и переработки сельскохозяйственной
продукции
2
ВВЕДЕНИЕ
Генетика – наука о наследственности и изменчивости – стремится
постичь законы, определяющие сходства и различия между индивидуумами.
Это необходимо для того, чтобы вооружить студентов – будущих технологов
сельского хозяйства – знаниями тех сложных процессов, которые протекают
в организме под влиянием генотипа и различных факторов внешней среды.
Как ведущая биологическая наука генетика является не только
важнейшей теоретической дисциплиной, но и наукой практической, которая
оказывает значительное влияние на современное развитие производительных
сил общества, связанных с сельским хозяйством. Явления, которые она
исследует, интересны и значимы для человека любой профессии. Овладеть
генетикой для специалиста высшей квалификации совершенно необходимо:
это дает возможность познать методы управления наследственностью и
изменчивостью для получения нужных человеку форм организмов и в целях
управления их индивидуальным развитием.
Приступая к изучению генетики, студенты должны хорошо изучить
зоологию, ботанику и биохимию, т.к. эти науки тесно связаны с генетикой.
Познавая генетику, студенты овладевают одной из самых интересных и
в тоже время фундаментальных научных дисциплин, создающих
теоретическую и экспериментальную базу высшего аграрного образования.
Изучать курс генетики растений и животных необходимо по темам в
следующем порядке. Сначала прочитать соответствующие страницы
основного учебника, после ознакомиться с дополнительной литературой. При
чтении студент должен разбирать рисунки, таблицы и схемы – это очень
помогает усвоению материала.
При вторичном чтении материала по теме необходимо приступить к
составлению конспекта, что обеспечит лучшее усвоение материала. По
конспекту нужно составить ответы на вопросы для повторения,
перечисленные в методических рекомендациях. Студенты обязаны творчески
осмыслить, а не зазубрить фактические материалы, поэтому самостоятельная
работа должна приближаться к научному исследованию.
3
Раздел
I.
МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ ПО ТЕМАМ
ПО
ИЗУЧЕНИЮ
Тема 1. Предмет и методы генетики. Генетика – одна из
основополагающих наук современной биологии. Ветеринарная генетика –
наука, изучающая роль наследственности в этиологии и патогенезе болезней
и методы их профилактики. Сущность явлений наследственности и
изменчивости. Этапы развития генетики. Вклад отечественных ученых в
развитие генетики. Методы исследований в генетике. Значение генетики для
формирования научного материалистического мировоззрения. Перспективы
развития и задачи генетики в области растениеводства и животноводства.
Методические советы. Особое внимание при изучении данной темы
следует уделить усвоению задач, которые решает генетика; изучить законы
наследственности и изменчивости на всех уровнях организаций живых
организмов: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном.
Следует четко представлять, что объектами генетики являются живые
организмы, находящиеся на всех уровнях эволюционного развития
(микроорганизмы, растения, животные и человек). Приступая к изучению
этого важного раздела генетики, следует обратить внимание на методы
генетических
исследований:
гибридологический,
цитологический,
онтогенетический, популяционный, статистический. Следует обратить
внимание на исторический ход развития генетики, смену ее этапов.
Вопросы для самопроверки:
1. Что является предметом изучения генетики?
2. Что такое изменчивость?
3. Что является объектами изучения генетики?
4. Какие методы изучения используют в генетике?
5. Когда были высказаны первые генетические гипотезы?
6. Кто впервые ввел в научную практику гибридологический анализ?
7. Кто является основоположником генетики?
8. Кто впервые ввел в научную практику генетических исследований
статистический анализ?
9. Кто и когда «переоткрыл» законы Менделя?
10.Какие научные генетические исследования были осуществлены в
период классической генетики?
11.С каким открытием связывает переход генетики на современный
этап развития?
12.Почему генетика является методологической основой современной
биологии?
4
13.На какие сферы деятельности человека оказывает влияние генетика?
14.Что такое наследственность?
15.Что такое изменчивость?
Тема 2. Цитологические основы наследственности. Клетка как
генетическая система. Морфологическое строение и химический состав
хромосом. Типы хромосом. Гетерохроматин и эухроматин. Понятие о
кариотипе, гаплоидном и диплоидном наборе хромосом. Аутосомы и
половые
хромосомы.
Особенности
кариотипов
разных
видов
сельскохозяйственных животных и растений.
Деление клеток. Митоз. Периоды интерфазы и их значение в
жизнедеятельности клетки. Митотический цикл. Значение митоза для
поддержания в соматических клетках диплоидного набора хромосом.
Классификация и общая характеристика различных форм патологии митоза.
Механизмы патологии митоза.
Гаметогенез. Стадия образования половых клеток. Сперматогенез и
оогенез, их особенности. Мейоз, редукционное деление. Кроссинговер.
Эквационное деление. Патология мейоза (нерасхождение хромосом).
Оплодотворение. Патология при оплодотворении (полиандрия и
полигения). Биологическая сущность двойного оплодотворения, открытого
Г.С. Навашиным и его использование в семеноводстве. Генетическое
значение мейоза, митоза и оплодотворения.
Методические
советы.
Изучение
цитологических
основ
наследственности особенно важно для правильного понимания материальной
основы и механизма наследственности. Так как клетка является основной
формой существования жизни, необходимо изучить её строение и выяснить
роль всех её структур в передаче наследственной информации.
В этой теме необходимо обратить внимание на строение ядра и
хромосом. Изучить процессы деления ядра. Очень важно понять различия в
митотическом и мейотическом типах делениях клеток. Изучение материала
этой темы основывается на знании цитологии.
Вопросы для самопроверки:
1. Назовите основные органоиды и химической состав клетки?
2. Каковы особенности формы и строения хромосом?
3. Назовите органоиды цитоплазмы и функции, которые они
выполняют?
4. Каково строение рибосом и их роль в жизни клетки.
5. Расскажите о строении митохондрий и их функциях в жизни клетки.
6. Каковы морфологическое строение и химический состав хромосом?
7. Что такое идиограмма?
5
8. Что такое хромосома? Где они расположены?
9. Какие бывают хромосомы в зависимости от расположения в них
центромера?
10.Какие зоны различают в хромосоме в зависимости от интенсивности
окрашивания их специальными красителями.
11.Какие органоиды клетки играют решающую роль в осуществлении
наследственности?
12.В чем отличие соматических клеток от половых?
13.Строение ядра соматической клетки.
14.Кто такие организмы прокариоты и эукариоты?
15.Назовите основные функции хромосом и их уникальные свойства.
16.Что такое плечевой индекс хромосомы?
17.Строение и роль лизосом в клетке?
18.Строение и роль эндоплазматической сети в клетке?
19.Какие хромосомы называют гомологичными?
20.Какую роль в клетке выполняет аппарат Гольджи?
21.Какие наблюдаются различия между соматическими и половыми
клетками по набору хромосом?
22.Что такое гаплоидный и диплоидный набор хромосом?
23.Назовите диплоидный набор хромосом у основных видов с.-х.
животных?
24.Что такое кариотип и каковы его особенности у разных видов с.-х.
животных и растений?
25.В чем заключается генетическая сущность митоза?
26.В чем заключается генетическая сущность мейоза?
27.В результате каких процессов мейоза создаются материальные
предпосылки увеличения комбинативной изменчивости?
28.В чем отличие полового от бесполого размножения?
29.Каково генетическое значение оплодотворения?
30.Что такое аутосомы?
31.Что происходит в интерфазе митоза по периодам?
32.Что такое гаметогенез?
33.Что называется геномом?
34.Что такое оогенез и сперматогенез?
35.В чем заключаются процессы микро- и макроспорогенеза у высших
растений?
36.В чем заключаются процессы микро- и макрогаметогенеза у высших
растений?
37.В чем состоит суть двойного оплодотворения у высших растений?
6
Тема 3. Закономерности наследования признаков при половом
размножении. Работы Г. Менделя по скрещиванию растений и их роль в
возникновении генетики как науки. Доминантность и рецессивность.
Понятие о генотипе и фенотипе. Аллели и аллеломорфные признаки.
Гомозиготность и гетерозиготность. Моногибридное скрещивание. Правило
единообразия гибридов первого поколения. Правило расщепления. Типы
доминирования: полное, неполное, кодоминирование, сверхдоминирование.
Дигибридное и полигибридное скрещивание. Расщепление по
фенотипу и генотипу во втором поколении дигибридного скрещивания.
Проявление комбинативной изменчивости. Закон независимого расщепления
аллелей. Реципрокное, возвратное и анализирующее скрещивания. Значение
анализирующего скрещивания для определения генотипа особей. Правило
чистоты гамет. Примеры из практики животноводства по наследованию
признаков
при
моногибридном
и
дигибридном
скрещивании.
Количественная и качественная специфика в проявлении генов.
Экспрессивность и пенетрантность, плейотропия. Гены – модификаторы.
Летальные и полулетальные гены и их влияние на характер
расщепления признаков.
Типы взаимодействия неаллельных генов. Новообразование,
комплементарное взаимодействие, эпистаз, полимерия. Понятие об
аддитивном действии генов. Расщепление по фенотипу во втором поколении
при разных типах взаимодействия генов.
Методические советы. Эта тема очень важна для специалиста, так как
в ней на конкретных примерах изучают закономерности наследования
признаков при половом размножении.
Необходимо четко усвоить понятия о генотипе, фенотипе,
гомозиготности и гетерозиготности. Для лучшего усвоения темы необходимо
составить и решить задачи моно- и дигибридного скрещивания. При анализе
расщеплений необходимо составить решетку Пеннета, что облегчит подсчет
числа фенотипов и генотипов второго поколения гибридов, а для этого
необходимо научиться определять состав гамет родителей.
Вопросы для самопроверки:
1. Какой метод использовал Г. Мендель в опытах по изучению
наследственности?
2. Какие основные законы (правила) наследственности установил Г.
Мендель? В чем суть его открытий?
3. Каковы основные принципы гибридологического анализа?
4. Какое скрещивание называется моногибридным?
5. Что такое зигота, гомозиготность и гетерозиготность?
7
6. Что такое доминантность и рецессивность?
7. На чем основано четкое расщепление в потомстве при скрещивании
гибридов F1 между собой?
8. Что такое альтернативные и контрастные признаки?
9. Что такое аллель и пара аллелей?
10.В чем различие моногибридного расщепления при его анализе по
фенотипу и генотипу?
11.Что такое фенотип и генотип?
12.В чем суть открытий Менделя?
13.Назовите особенности моно- и дигибридного скрещивания.
14.В чем заключается независимое комбинирование признаков? Какой
механизм лежит в основе их расщепления?
15.В чем заключается закон чистоты гамет?
16.Полностью ли отражает фенотип генетическое строение организма?
Могут ли особи, одинаковые по фенотипу, иметь различный
генотип?
17.Формулировка 1-го и 2-го правил Менделя, их сущность.
18.Приведите примеры различных форм доминирования.
19.Что означают термины новообразование и эпистаз?
20.В чем различие между доминированием и эпистазом?
21.Какое скрещивание называют анализирующим и для чего оно
применяется?
22.Чем отличаются аллельные и неаллельные гены?
23.Охарактеризуйте формы взаимодействия неаллельных генов.
24.Что такое неполное доминирование?
25.Какое соотношение фенотипов и генотипов бывает при неполном
доминировании? Приведите примеры.
26.Какое скрещивание называется дигибридным?
27.Какое соотношение потомков бывает во втором поколении
дигибридного скрещивания по фенотипу и генотипу?
28.Сколько типов гамет дает дигетерозигота? Что такое «гамета»?
29.При скрещивании каких генотипических пар возможно получить в
F1 особи: все 100% единообразны; 50% на 50%; 3:1.
30.Что такое доминантный и рецессивный эпистаз?
31.Почему дети, имеющие в своем генотипе половину наследственных
задатков от одной и той же матери, а другую половину от одного и
того же отца, не являются генетически идентичными?
32.Обоснуйте связь между процессом мейоза и первым законом
Менделя?
8
33.Что означает термин «локус»?
Тема 4. Хромосомная теория наследственности и генетика пола.
Понятие о явлении сцепленного наследования. Группы сцепления.
Генетический анализ полного и неполного сцепления генов. Кроссинговер
как механизм рекомбинации в группах. Сцепление и его значение.
Одинарный и двойной перекрест. Явление интерференции. Процент
перекреста (кроссинговера) как единица расстояния между генами и его
определение. Факторы, влияющие на перекрест хромосом. Цитологическое
доказательство кроссинговера. Линейное расположение генов в хромосоме.
Карты хромосом высших организмов. Сравнение генетических и
цитологических карт хромосом. Значение сцепления и кроссинговера в
эволюции. Основные положения хромосомной теории.
Хромосомный механизм определения пола. Гомогаметный и
гетерогаметный пол. Потенциальная бисексуальность организмов.
Интерсексуальность, фримартинизм, гинандроморфизм, гермафродитизм,
псевдогермафродитизм.
Хромосомные болезни, вызванные нерасхождением половых
хромосом. Синдром Клайнфельтера, Шерешевского-Тернера у человека и
аналогичные им у животных. Использование полового хроматина для
диагностики некоторых болезней.
Наследование признаков, сцепленных с полом и ограниченных полом
(крипторхизм, гипоплазия семенников у производителей, нарушение
развития мюллеровых протоков – болезнь белых телок, сегментная аплазия
вольфова протока, дефекты акросом сперматозоидов, деформация хвоста
сперматозоидов и др.).
Численное соотношение полов в популяции. Генетические факторы,
вызывающие изменения в численном соотношении полов. Проблема
регуляции пола. Партеногенез, гиногенез, андрогенез. Влияние среды и
гормонов на определение и переопределение пола. Генное переопределение
пола (андреногенитальной синдром, тестикулярная феминизация).
Генетические методы раннего распознавания пола.
Методические советы. Изучение данной темы позволяет понять, в чем
заключается сущность хромосомной теории наследственности, какова роль
хромосом в передаче наследственной информации. Знание хромосомной
теории наследственности позволяет предвидеть отклонения от менделевских
расщеплений у гибридов, возникающие в результате сцепленного
наследования, а также предвидеть появление исключительных особей,
возникающих в результате кроссинговера.
9
Обратите также внимание на способы определения пола, особенности
наследования признаков, сцепленных с полом, а также на способы регуляции
пола у животных.
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое сцепленное наследование признаков?
2. Какова схема сцепленного наследования полного и неполного?
3. Что такое кроссинговер?
4. Как определяется сила сцепления между генами.
5. Чем отличается сцепленное с полом наследование признаков от
сцепленного аутосомного наследования?
6. Какие гаметы называются кроссоверными и некроссоверными?
7. У каких организмов не происходит явление кроссинговера и по
какой причине?
8. Как можно определить расстояние между генами?
9. Что такое полное и неполное сцепление генов?
10.В каких единицах измеряется расстояние между генами в
хромосоме?
11.Всегда ли кроссинговер приводит к генетической рекомбинации.
12.Как доказать, что гены в хромосомах расположены линейно.
13.Что такое половые хромосомы и аутосомы?
14.Как наследуется пол у млекопитающих, мухи дрозофилы, птицы,
тутового шелкопряда?
15.В диплоидном наборе у гороха содержится 14 хромосом, у кукурузы
–20, дрозофилы –8, курицы – 78, лошади – 64, у крупного рогатого
скота – 60, овцы- 54, у человека – 46 хромосом. Сколько хромосом
содержится в половых клетках гороха, кукурузы, дрозофилы,
курицы, лошади, коровы, овцы, человека? Сколько пар аутосом и
половых хромосом содержится в соматических клетках дрозофилы,
курицы, лошадь, коровы, овцы, человека?
16.Какие половые хромосомы содержатся в клетках тела у самки и
самца дрозофилы, у курицы и петуха, у овцы и барана?
17.Сколько типов гамет, различающихся по половым хромосомам,
образуется при гаметогенезе у самки и самца дрозофилы, у курицы
и петуха, у коровы и быка, у пчел?
18.Чем отличается гемизиготная особь от гомозиготной и
гетерозиготной?
19.Что называется геномом?
20.Где локализуются гены признаков, наследуемых сцепленно с
полом?
10
21.Приведите примеры практического использования сцепленного с
полом наследования.
Тема 5. Молекулярные основы наследственности. Нуклеиновые
кислоты ДНК и РНК, их биологическая роль. Структура ДНК по Уотсону и
Крику. Комплементарность нуклеотидов. Правило Чаргаффа. Видовая
специфичность. Содержание ДНК в геномах различных организмов. Синтез
ДНК. Строение и типы РНК. Роль информационной, транспортной и
рибосомальной РНК в синтезе белковых молекул. Генетический код. Общие
свойства
генетического
кода
(триплетный,
неперекрывающийся,
вырожденный, универсальный).
Современное представление о строении и функции гена. Понятие об
экзонах и интронах. Синтез белка в клетке. Транскрипция. Трансляция:
инициация, элонгация, терминация. Нарушение реализации генетической
информации под влиянием антибиотиков на разных этапах синтеза белка.
Строение генетического материала у бактерий и вирусов. Способы
передачи наследственной информации у микроорганизмов: трансформация,
трансдукция, конъюгация.
Методические советы. При изучении данной темы необходимо
уяснить, что наследственность имеет материальную основу в виде
нуклеиновых кислот. При изучении темы целесообразно использовать
научно-популярную литературу, в которой публикуют в популярной форме
новейшие данные по молекулярной генетике.
Вопросы для самопроверки:
1. Каким образом ДНК сохраняет, передает и реализует
наследственную информацию?
2. Сколько встречается пар оснований в двойной спирали ДНК?
Назвать их.
3. В чем заключается комплиментарность азотистых оснований в цепи
ДНК?
4. Каково биологическое значение ДНК?
5. В чем различие молекул ДНК и РНК?
6. Что такое транскрипция и трансляция?
7. Что такое кодон и антикодон? Какова их биологическая роль?
8. Можно ли между понятиями «кодон» и «триплет» ставить знак
равенства?
9. По какой схеме идет синтез белка?
10.Что служит доказательством генетической роли нуклеиновых
кислот?
11.Каков механизм репликации ДНК?
11
12.Могут ли т-РНК встраивать в полипептидную цепь несвойственную
им аминокислоту? Могут ли т-РНК «ошибаться?»
13.Как в клетке закодирована наследственная информация?
14.Что такое ген с точки зрения современной генетики?
15.Строение генетического материала у бактерий и вирусов.
16.Что такое трансформация?
17.Что такое трансдукция?
18.Что такое конъюгация?
Тема 6. Биотехнология в растениеводстве и животноводстве.
Генетическая инженерия. Проблемы генетической инженерии. Получение
генов: выделение генов из ДНК микроорганизмов, химический синтез генов,
ферментативный синтез генов на матричной РНК при помощи обратной
транскриптазы. Направленное изменение структуры генов. Получение
гибридных молекул ДНК. Способность генов к репликации. Введение гена в
реципиентную клетку при помощи трансформации и трансдукции с
использованием для этих целей плазмид. Синтетические антигены.
Производство интерферона, соматотропина, инсулина с помощью методов
генетической инженерии. Гибридизация в культурах клеток высших
организмов разных видов. Перспективы использования генетической
инженерии в растениеводстве и животноводстве, ветеринарии и
микробиологии. Трансплантантация эмбрионов, как метод ускоренного
воспроизводства.
Проблемы
эмбриогенетической
инженерии,
Экстракорпоральное оплодотворение и развитие эмбрионов in vitro.
Клеточная инженерия – метод конструирования клеток нового типа на
основе их культивирования, гибридизации и реконструкции. Соматическая
гибридизация. Гибридомная технология получения моноклональных антител.
Клонирование эмбрионов млекопитающих. Понятие о химерных животных.
Методы получения химер: агрегационный и инъекционный. Трансгенные
животные и перспективы их использования.
Методические советы. При изучении данной темы особое внимание
обратить на теоретические основы и методы генной инженерии, процессе
переноса чужеродных генов в клетки хозяина. Ознакомиться с перестройкой
генома животных путем вмешательства в их развитие на самых ранних
стадиях
онтогенеза.
Рассмотреть
трансплантацию
эмбрионов,
экстракорпоральное оплодотворение ооцитов и клонирование животных как
метод ускоренного размножения генетически ценных высокопродуктивных
животных.
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое биотехнология?
12
2. Что такое генная инженерия?
3. Какая молекула ДНК называется рекомбинантной?
4. Что называется вектором в генной инженерии?
5. Технология получения моноклональных антител?
6. Что такое экстракорпоральное оплодотворение ооцитов?
7. Биологические предпосылки трансплантации эмбрионов?
8. Какие животные называются донорами? Реципиентами?
9. Что такое полиовуляция?
10.Что называется клоном?
11.Какие животные называются химерными?
12.Что такое трансгенез?
13.Когда и где были впервые созданы трансгенные растения?
14.При
выращивании,
каких
сельскохозяйственных
культур
используют трансгенные сорта?
15.Трансгенные животные и перспективы их использования?
Тема 7. Мутационная изменчивость. Понятие о мутации и
мутагенезе. Роль де Фриза и С.И. Коржинского в развитии теории мутаций.
Спонтанные и индуцированные мутации, генеративные и соматические,
доминантные и рецессивные.
Классификация
мутаций.
Геномные
мутации.
Гаплоидия,
гетероплоидия (анеуплоидия), полисомия (аутосомальная и гоносомальная
трисомия),
гипоплоидия
(моносомия
и
нуллисомия).
Причины
возникновения и их влияние на жизнеспособность и воспроизводительную
функцию животных.
Полиплоидия. Особенности полиплоидов, причины возникновения,
распространение. Примеры полиплоидных форм. Практическое и
эволюционное значение полиплоидии. Анеуплоидия или гетероплоидия.
Механизм образования, типы гетероплоидов, методы их получения и
использование в селекции растений. Гаплоидия. Методы получения
гаплоидов и перспективы их использования в растениеводстве. Мозаицизм и
химеризм. Хромосомные аберрации. Транслокации (реципрокные,
тандемные, робертсоновские), инверсии, делеции, нехватки, дупликации,
фрагментации. Механизм образования хромосомных перестроек. Влияние
хромосомных перестроек на изменение признаков, жизнеспособность,
воспроизводительную функцию организма и значение их в эволюции.
Генные мутации, молекулярный механизм и причины возникновения.
Классификация генных мутаций: аморфные, гипоморфные, неоморфные.
Полезные, нейтральные, вредные мутации. Примеры мутаций у животных.
Закон Н.И. Вавилова о роли гомологических рядов в наследственной
13
изменчивости. Использование этого закона при изучении наследственных
болезней. Понятие о мутабильности генов, гены-мутаторы.
Физические, химические и биологические мутагены. Характер
возникающих мутаций под влиянием ионизирующего излучения и
химических факторов. Лекарственные препараты и мутагенез. Значение
индуцированных мутаций в селекции микроорганизмов, растений и
животных. Вирусы и бактерии как факторы мутагенеза. Генетические
последствия загрязнения окружающей среды. Роль репарирующих систем в
мутационном процессе.
Методические советы. При изучении данной темы необходимо
научиться классифицировать мутации. Необходимо обратить внимание на
различные мутации, которые могут быть причинами появления различных
уродств у животных, а также приводить к снижению их продуктивности и
воспроизводительной способности. Большой интерес представляют изучение
действия различных мутагенов и биологически активных веществ на
генетический аппарат животных и растений. Изучить методы
экспериментального получения гаплоидов, полиплоидов и гетероплоидов и
их использование в генетике.
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое фенотипическая изменчивость?
2. Виды фенотипической изменчивости – модификационная и
онтогенетическая.
3. Что такое генотипическая изменчивость?
4. Что такое комбинативная изменчивость?
5. Что такое мутация, мутагенез и мутагенный фактор?
6. Основные положения мутационной теории Гюго де Фриза.
7. Классификация мутагенов.
8. Классификация мутаций по характеру изменения генетического
материала.
9. Какая мутация называется геномной?
10.Что такое полиплоидия, гетероплоидия, гаплоидия?
11.Хромосомные мутации и их разновидность.
12.Какие мутации называются точковыми?
13.Закон Н.И. Вавилова о роли гомологических рядов в
наследственной изменчивости.
14.Что такое мутабильность генов? Гены-мутаторы?
15.Как используют мутагенез в селекции растений и животных.
Тема 8. Методы изучения изменчивости. Классификация типов
изменчивости:
мутационная,
комбинативная,
коррелятивная,
14
модификационная. Количественные и качественные признаки, особенности в
их изменчивости и методах изучения. Типы распределения варьирующих
признаков: биномиальное, нормальное. Понятие об асимметрии, эксцессе и
трансгрессии. Средняя арифметическая, средняя геометрическая, средняя
гармоническая. Измерение степени изменчивости признака: лимиты, среднее
квадратическое отклонение, варианса, коэффициент вариации. Понятие о
статистических ошибках. Определение достоверности разности между
средними двух выборок. Метод хи-квадрат для сравнения соответствия
теоретического и фактического распределения. Понятие о редких событиях и
формула Пуассона для учёта этих событий.
Определение связи между количественными и качественными
признаками.
Методические советы. При изучении данной темы следует освоить
основные приёмы биометрической обработки цифровых данных (построение
вариационного ряда, вычисление средних величин и среднего
квадратического отклонения как показателя изменчивости). Понятие о
редких событиях и формула Пуассона для учёта этих событий позволяет
ветеринарному врачу определить случайное появление в стаде какого-либо
уродства.
Основы дисперсионного анализа.
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое генеральная совокупность и выборка?
2. Что такое вариационный ряд и как его построить?
3. Как определить величину классового промежутка, формула?
4. Как определить границы классов?
5. Методы вычисления средней арифметической.
6. Закономерности вариационного ряда.
7. Как определить величину условной средней и поправку к ней?
8. Для каких целей используется показатель сигмы, что она показывает
и в каких единицах измеряется?
9. Что есть коэффициент вариации, в каких случаях он применяется?
10.Какие бывают уровни коэффициента вариации, их характеристика?
11.Как вычисляется среднее квадратическое отклонение в малых и
больших выборках?
12.Какова формула для определения õ и Сv в малочисленных
выборках?
13.Что такое средняя взвешенная? В каких случаях она применяется и
как ее вычислить?
14.Что такое ошибка средней арифметической?
15
15.От каких величин зависит ошибка средней арифметической, и по
каким формулам она вычисляется в многочисленных и
малочисленных выборках?
16.По какой формуле вычисляется критерий достоверности
выборочных показателей?
17.Для каких целей вычисляют критерий достоверности разности
между средними величинами двух выборок?
18.Каким может быть характер и степень взаимосвязи между
признаками?
19.В каких пределах варьирует цифровое значение коэффициента
корреляции?
20.Что такое корреляция и коррелятивная изменчивость?
21.Какая корреляция называется положительной и каково ее значение в
племенной работе (примеры)?
22.Что следует понимать под отрицательной корреляцией?
23.Что такое ХИ-квадрат и как он используется в генетических
исследованиях?
Тема 9. Генетика популяций, инбридинг и гетерозис. Понятие о
популяции и чистой линии. Эффективность отбора в популяции и чистой
линии. Частота аллелей и генотипов как параметры популяции. Структура
свободноразмножающейся популяции. Закон Харди-Вайнберга. Основные
факторы генетической эволюции в популяциях: мутации, отбор, миграции,
дрейф генов. Закон стабилизирующего скрещивания Пирсона. Значение
миграции и дрейфа генов в распространении мутаций. Влияние инбридинга
на выщепление рецессивных летальных генов.
Понятие о генофонде. Генетический груз в популяциях животных.
Генетическая адаптация. Генетический гомеостаз популяции.
Инбридинг и инбредная депрессия. Причины инбредного вырождения
особей. Определение степени инбридинга по формуле Райта-Кисловского.
Инбридинг у растений – инцухт. Гетерозис и его генетическая основа, типы
гетерозиса. Гепотизы объясняющие эффект гетерозиса. Значение инбридинга
и гетерозиса в селекции растений и животных.
Методические советы. При изучении этой темы следует обратить
внимание на такие вопросы, как структура популяции, факторы, влияющие
на изменение частоты генов. Важно уяснить роль отбора в сохранении
ценных наследственных сочетаний и влияние факторов внешней среды на
эффективность отбора. Студент должен иметь полное представление о
генофонде и значении сохранения генофонда лучших отечественных пород
с.-х. животных. В этой теме следует уяснить влияние родственного
16
спаривания на изменение структуры популяции, иметь представление об
инбредной депрессии и гетерозисе, а также о гипотезах, объясняющих эти
явления.
Вопросы для самопроверки:
1. Основные свойства генетической (панмиктической) популяции.
2. Какими параметрами характеризуется генетическая структура
популяции?
3. Каковы причины нарушения генетического равновесия?
4. Какой формулой определяется структура популяции?
5. Факторы влияющие на структуру популяции.
6. Что такое популяция?
7. Чем отличаются панмиктические популяции от популяций
сельскохозяйственных животных?
8. Как вычисляют частоты фенотипов и генотипов?
9. Какое значение для практики животноводства имеет закон Харди –
Вайнберга?
10.В чем заключается генетическое равновесие популяции? Привести
пример.
11.Какое влияние на генетическую структуру популяции оказывает
мутационный процесс?
12.Чем отличается генетическая структура перекрестноопыляющихся
от генетической структуры самоопыляющихся растений.
13.В чем состоит влияние отбора на генетическую структуру
популяции?
14.Генетическая сущность инбридинга (инцухта).
15.Причины инбредной депрессии.
16.Что такое гетерозис?
17.Каковы особенности проявления гетерозиса.
18.Что такое репродуктивный гетерозис?
19.В чем заключается соматический гетерозис.
20.Какие существуют генетические гипотезы гетерозиса.
21.Каково практическое использование гетерозиса у различных
сельскохозяйственных культур и животных.
Тема 10. Иммунитет и группы крови. Понятие об иммунитете,
иммунной системе организма. Неспецифические факторы иммунитета: кожа,
физиологические, гуморальные и клеточные (интерфероны, натуральные
антитела, лизоцим, макрофаги и др.).
17
Специфический иммунитет. Клеточная и гуморальная система
иммунитета. Реакция антиген – антитело. Генетический контроль иммунного
ответа.
Группы крови сельскохозяйственных животных. Изоантигенные
различия эритроцитов и сыворотки крови как основа полиморфизма.
Иммуногенетическая несовместимость и её последствия (гемолитическая
болезнь лошадей и свиней).
Использование групп крови и биохимического полиморфизма в
практике для определения достоверности происхождения животных, родства
пород, выявления фримартинизма и изучения связей с продуктивностью,
резистентностью к заболеваниям.
Методические советы. Студент должен уяснить понятие иммунитета,
его главную функцию. Необходимо изучить механизмы, обеспечивающие
первичную ступень неспецифической сопротивляемости организма
паразитам. Важным для практики является изучение дефектов всех звеньев
иммунологической системы.
В этой теме следует обратить внимание на значимость изучения групп
крови у сельскохозяйственных животных. Определение групп крови у
сельскохозяйственных
животных
необходимо
для
установления
достоверности происхождения животных и правильности племенных
записей, что особенно важно в селекционной работе. Студент-заочник может
проанализировать состояние этого вопроса непосредственно в хозяйстве, где
ведёт практическую работу. Следует обратить внимание на изучение связи
групп крови и белкового полиморфизма с продуктивностью и
жизнеспособностью организмов.
Вопросы для самопроверки:
1. Как наследуются группы крови?
2. Что такое иммунологическая несовместимость и к чему она
приводит?
3. Что такое иммунитет и иммунная система организма?
4. Дайте характеристику неспецифической и специфической защитной
функции организмов и укажите, какие органы несут ведущую роль в
создании этих функций.
5. Назовите клеточные факторы защиты организма.
6. Какие неспецифические факторы иммунитета вы знаете?
7. Что такое специфический иммунитет?
8. Что такое антигены, антитела и какова их роль?
9. Возможна ли селекция животных на резистентность к отдельным
заболеваниям?
18
10.Для чего используется определение групп крови в практике
животноводства?
11.Существует ли корреляция (взаимосвязь) между группами крови и
продуктивностью животных?
12.В
чем
заключается
иммуногенетический
контроль
за
происхождением животных?
Тема 11. Генетические аномалии сельскохозяйственных животных.
Краткая история учения о генетических аномалиях. Классификация
врожденных аномалий по анатомо-физиологическому и этиологическому
принципу. Понятие о генетических, наследственно-средовых и экзогенных
аномалиях. Генетический анализ в изучении этиологии врожденных
аномалий. Определение типа наследования аномалий (рецессивный,
доминативный, сцепленный с полом). Экспрессивность и пенетрантность при
наследовании аномалий. Номенклатура и характер наследования аномалий,
обусловленных летальными и полулетальными генами крупного рогатого
скота, овец, свиней, лошадей и птиц. Перечень наследственно-средовых
аномалий сельскохозяйственных животных. Примеры распространения
генетических и наследственно-средовых аномалий в популяциях животных
разных видов. Перечень хромосомных и геномных аномалий, обнаруженных
у крупного рогатого скота, овец, свиней, лошадей и птиц. Примеры
распространения хромосомных и геномных аномалий у разных видов с.-х.
животных.
Методические советы. В данной теме рассматриваются генетические
аномалии сельскохозяйственных животных. Представлена номенклатура
наследственных аномалий различных видов животных, которая поможет
ветврачу легче и быстрее оздоровлять стадо.
Вопросы для самопроверки:
1. Понятие о генетических аномалиях.
2. Классификация
врожденных
аномалий
по
анатомофизиологическому принципу.
3. Что называется наследственно-средовыми аномалиями?
4. Какие аномалии называют экзогенными.
5. Какие гены называются летальными.
6. Какие гены называются полулетальными.
7. Генетические аномалии у лошадей.
8. Генетические аномалии у крупного рогатого скота.
9. Генетические аномалии у овец.
10.Генетические аномалии у свиней.
11.Генетические аномалии у кур.
19
12.Учет врожденных аномалий.
13.Меры профилактики распространения генетических аномалий.
14.Экспрессивность и пенетрантность при наследовании аномалий.
Тема 12. Генетика онтогенеза. Сложная структура гена. Сущность
действия гена. Влияние гена на развитие признака. Опыты Гёрдона по
доказательству сохранения генетической информации в соматических
клетках при онтогенезе. Дифференциальная активность генов на разных
этапах онтогенеза. Возрастная изменчивость состава белков. Регуляция
генной активности по теории Жакоба и Моно. Понятие об опероне,
структурных генах, гене операторе и регуляторе. Критические периоды в
развитии. Взаимодействие ядра и цитоплазмы в развитии. Проявление
генетической нормы реакции организма в различных условиях внешней
среды. Целостность и дискретность организма в развитии.
Методические советы. При изучении материала данной темы важно
уяснить, каково влияние генотипа и среды на развитие признака у с.-х.
животных, понять сложность процессов регуляции синтеза и-РНК и белков у
высших организмов. Ветврачу очень важно знать, что существуют
критические периоды в развитии организма, особенно в период
эмбриогенеза, поэтому необходимо создавать для с.-х. животных
благоприятные условия среды. Врач должен знать основные пути управления
онтогенезом для формирования с.-х. животных с желательными качествами.
Эта тема довольно тесно связана с темой «Закономерности роста и развития»
из курса разведения с.-х. животных.
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое онтогенез?
2. Какие основные этапы онтогенеза вам известны.
3. Каковы основные этапы органогенеза.
4. Что такое генетическая программа онтогенеза?
5. Каков механизм действий в онтогенезе.
6. Каким образом проявляются гены в онтогенезе.
7. Что такое дифференциальная активность генов в онтогенезе?
8. Какую информацию проявляет генотип дифференцированной
клетки.
9. В чем состоит механизм дифференциальной активности генов.
10.В чем выражаются функциональные изменения хромосом.
11.Как осуществляется хромосомная регуляция действия генов в
онтогенезе у высших растений и животных.
12.Как реализуется генетическая информация в процессе онтогенеза.
13.В чем проявляется реакция организма со средой.
20
14.Что такое пуфы?
15.В чем состоят принципы управления онтогенезом.
21
Раздел II. СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ДЛЯ
ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная
1. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. – Из-во Н-Л.
Санкт-Петербург, 2010. – 360 с.
2. Бакай А.В., Кочиш И.И., Скрипниченко Г.Г. Генетика. – М.: Колос,
2007. – 448 с.
3. Жученко А.А., Гужов Ю.Л., Пухальский В.А. Генетика. – М.: КолосС,
2006. – 480 с.
4. Петухов В.Л., Жигачев А.И., Назарова Г.А. Ветеринарная генетика. –
М.: Колос, 1996. – 384 с.
5. Яковенко А.М., Антоненко Т.И. Практикум по генетике. –
Ставропольский ГАУ, «Агрус», 2007. – 206 с.
6. Антоненко Т.И., Яковенко А.М., Квитко Ю.Д. Практикум по генетике и
разведению. – Ставропольский ГАУ, «Агрус», 2007. – 211 с.
7. Кравченко А.А., Есаулко Н.А., Жукова М.П. Генетика: учебнометодическое пособие. – СтГАУ, Агрус, 2009. – 92 с.
8. Пухальский В.А. Введение в генетику. – М.: ТСХА, 2007. – 300 с.
9. Иванов В.И., Барышникова Н.В., Билева Дж. С. Генетика. – М.: ИКЦ
«Академкнига», 2006. – 420 с.
10.Клаг У.С., Каммингс М.Р. Основы генетики. – М.: Техносфера, 2007. –
325 с.
11.Бочков Н.П., Пузырев В.П., Смернихина С.А. Генетика человека. – М.:
ГЭОТАР – Медиа», 2011. – 480 с.
12.ЭБС Университетская библиотека ONL INE. Жимулев И.Ф. Общая и
молекулярная генетика. – Новосибирск: Сибирское университетское
издательство, 2007.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Дополнительная
Айла Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. – М.: Мир, Т. 1, 1997. –
295 с.
Меркурьева Е.К. Генетика. – М.: Агропромиздат, 1991. – 444с.
Завертяев Б.Б. Краткий словарь селекционно-генетических терминов в
животноводстве. – М.: Россельхозиздат, 1983. – 108с.
Кайданов Л.З. Генетика популяций. М.: Высшая школа. 1996. – 370 с.
Алиханян С.И., Акифьев А.П., Чернин Л.С. Общая генетика. – М.:
Высшая школа, 1985. – 447 с.
Дубинин Н.П. Общая генетики. – М.: Наука, 1986. – 559 с.
Ларцева С.Х., Муксинов М.К. Практикум по генетике. – М.:
Агропромиздат, 1985. – 288с.
Захаров И.А. Краткие очерки по истории генетики. - М.: Высшая школа
1999. – 311 с.
22
Базы данных, информационные справочники и поисковые системы:
базы данных
1.
http://www.vetlib.ru Ветеринарная онлайн библиотека
2.
http://www.fermer.ru/ ФЕРМЕР.RU - главный фермерский портал
3.
http://www.agroportal.ru АГРОПОРТАЛ. Информационно-поисковая
система АПК
4.
http://www.cnshb.ru/ Центральная научная сельскохозяйственная
библиотека
поисковые системы
1.
http://www.yandex.ru Яндекс
2.
http://www.google.ru Гугл
3.
http://www.rambler.ru Рамблер
23
Содержание
стр.
Введение
3
Раздел I. Методические указания по изучению дисциплины по
темам
4
Раздел II. Список рекомендованной литературы для изучения
дисциплины
22
24