Volkova EM Kaspirovich DA Genetika s osnovami biometrii EUMK

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ПОЛЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Е.М. ВОЛКОВА Д.А. КАСПИРОВИЧ

ÏолесÃÓГЕНЕТИКА

С ОСНОВАМИ БИОМЕТРИИ

специальность «1-74 03 03 – Промышленное рыбоводство»

П яснительная записка Конспект лекций Лабораторные работы Литература Вопросы к экзамену

Учебная программа дисциплины Перечень тестовых заданий

Пинск

ПолесГУ

2018

Генетика с основами биометрии

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Учебно-методическит комплекс по курсу "Генетика с основами биометрии" представляет собой целостную совокупность разновидностей учебных материалов, необходимых для проведения всех видов занятий по данной дисциплине, являющейся базовой дисциплиной специального цикла образовательной программы по подготовке специалистов в области биологической науки предназначенной для студентов, обучающихся по специальности 1-74 03 03 "Промышленное рыбоводство" специализации 1-74

систематизация материала, необходимого для реализации требований образовательных программ и образовательных стандартов высшего образования.

03 03 02 "Переработка рыбной продукции". ЦельюÏолесÃÓсоздания учебно-методического комплекса является

УМК включает в себя разнообразные материалы, предназначенные для организации и осуществления самостоятельной работы студентов. В нем обозначены основные вопросы по изучаемому курсу, указана литература, необходимая для углубления и ра ширения объема знаний, полученных на лекциях и почерпнутых из данного УМК, приведены учебные задания, вопросы для самоконтроля и т сты, которые могут быть использованы для

выявления степени усвоения изуча мого мат риала.

В структуре УМК пр дставл ны следующие основные разделы: теоретический раздел; практич ский раздел; контроль знаний; вспомогательный раздел.

В перв м разде е к мп екса представлен краткий конспект лекций дисциплины "Генетика с сн вами биометрии". В нем изложены основные

темы, изучаемые при пр х ждении курса.

Втор й раздел к мплекса содержит материалы, необходимые для подготовки к лаб рат рным занятиям. В нем приведены вопросы, выносимые на рассмотрение на лабораторных занятиях, темы рефератов и кратких сообщении.

Третий раздел содержит материалы текущей и итоговой аттестации (перечень вопросов к коллоквиумам и экзамену).

В четвертом разделе комплекса содержится программа курса "Генетика с основами биометрии". В соответствии этой программой формулировались и компоновались все другие элементы структуры учебно-методического комплекса. Также в заключительной части УМК приведены список основной и дополнительной литературы, которая может быть использована при изучении "Генетика с основами биометрии".

Генетика с основами биометрии

СОДЕРЖАНИЕ

2СТРУКТУРНО – ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ХРОМОСОМ ……………………………... 14

Генетика с основами биометрии

ÏолесÃÓ

Генетика с основами биометрии

ÏолесÃÓ

Генетика с основами биометрии

1. ВВЕДЕНИЕ В ГЕНЕТИКУ ПЛАН

1. Предмет генетики, понятие о наследственности и изменчивости. 2. Этапы развития и разделы генетики.

3. Генетика в системе других наук. Достижения генетики, внедренные в практику человеческой деятельности.

Эти свойства едины на всех уровнях организации живых систем. Изменчивость – это разнообразие. На его указывают данные

систематики: количество видов цветковых ра тений – 286000; грибов – 100000, насекомых – не м н 1000000 и так далее. В основе изменчивости лежит изменение генов, их комбинирование, изменения их проявления в процессе индивидуа ьного развития организма.

Наследственность об сп чива т мат риальную и функциональную преемственность между поко ениями, а также обуславливает специфический характер индивидуа ьн го развития в определенных условиях внешней среды.

Наследственн сть не ьзя считать простым воспроизведением организмами р дительских признаков и свойств в процессе онтогенеза.

Наследственн сть и изменчивость прослеживаются в пределах отдельных вид в. Ярким примером этому служит человек. Люди отличаются практически по всем признакам, например: по цвету глаз, волос, форме ушей, конечностей, темпераменту, обмену веществ, восприимчивости к различным болезням. Таковых различий множество.

В то же время все мы знаем свои черты, которые характерны нашим предкам, родителям, братьям и сестрам.

В чем причина разнообразия людей? Почему люди как представители одного вида или как родственники схожи между собой? Ответы на эти вопросы и дает нам генетика. Все дело в наследственных задатках – генах, которые родители передают своим детям. Под геном следует понимать элементарную единицу наследственной информации. Все гены организма составляют его генотип.

Механизм наследования каждого индивидуума делает в определенной степени похожим на предков. Каждый новорожденный ребенок имеет свой

Генетика с основами биометрии

вариант комбинации генов, унаследованных от родителей. Поэтому нельзя встретить ребенка, который на все 100% схож с родителями. О схожести можно говорить в случае однояйцевых близнецов. Однако для этого они должны постоянно жить в идентичных условиях, так как на формирование признаков организма влияют как наследственные задатки, так и окружающая среда.

В свое время (1865 г.) механизм наследственной передачи признаков изучил чешский ученый Г. Мендель, автор законов наследования дискретных факторов (генов).

Гиппократ придерживался первой теории. Он был уверен в том, что признаки потомков обуславливают я репродуктивным материалом всех частей тела, в том числе органов. С Гиппократом не соглашался Аристотель. Он придерживался второй т ории, огла но которой, в качестве «строительных кирпичиков» для р продуктивного материала выступают питательные вещества, формирующие части т ла.

Официальная дата рожд ния г н тики – 1900 г. В этом году Г. Де Фризом, К. Корренсом и Э. Чермаком были опубликованы результаты работ Г. Менделя, устан вившего актуа ьные до сих пор законы наследственности.

Термин «генетика» впервые предложил в 1906 г. У. Бэтсон.

В развитии и стан влении генетики выделяют четыре периода:

1. Д меделевский период (до 1865 г.). Это эпоха дарвинизма. Ч. Дарвин первым связал наследственность, изменчивость и отбор с эволюцией видов, указал на возможность их использования в селекционной работе. Правда, дискретная природа наследственности была впервые продемонстрирована Г. Менделем.

2. Период до переоткрытия законов Г. Менделя (1865-1900 гг.). Этот период ознаменовался бурным развитием техники, науки, что положительно повлияло на процесс развития и становления генетики.

3. Период классической генетики (1900-1953 гг.). Важная веха на этом этапе развития генетики принадлежит работам Т. Моргана, который со своими учениками предложили хромосомную теорию наследственности. Особого внимания заслуживают работы и открытия С.С. Четверикова – признан основателем популяционной генетики. Нельзя не отметить Н.К. Кольцова, развившего концепцию о химической природе гена. Выдвинутые в этот период гипотезы, сформулированные законы актуальны до сих пор.

Генетика с основами биометрии

4. Эпоха современной генетики (1953 г. и по сей день). Начало периода приурочено к дате открытия трехмерной модели ДНК, за которую мы должны благодарить Дж. Уотсона и Ф. Крика. В этот период заложено начало молекулярной генетики, позволившей сделать множество открытий во вторую половину прошлого столетия. Ежегодно актуальность инструментов молекулярной генетики (например, генотипирование животных по локусам генов-маркеров) только растет.

Хронология открытий, гипотез, законов, положительно сказавшихся на развитии и становлении генетики:

слияние пронуклеусов при оплодотворении.

1879-1882 гг. – В. Флемминг описал митоз у животных.

1883-1884 гг. – Н.Н. Горожанкин и Е. Страсбургер установили факт слияния пронуклеусов при оплодотворении у растений.

1883-1884 гг. – В. Ру, Е. Стра бургер и О Гертвиг предложили ядерную гипотезу наследственности.

1884-1887 гг. – Л. Гейзер, Л. Гиньяр и Э. Ван Бенеден открыли «расщепление» хромосом.

1885 г. – К. Рабль установил по тоян тво наборов хромосом.

1887 г. – В. Флемминг и Э. Ван Б н д н описали редукционное деление. 1900 г. – Г. Де Фриз, К. Корр нс, Э. Чермак переоткрыли законы

Менделя.

1901-1903 гг. – Г. Де Фризом предложена мутационная теория изменчивости.

1911-1912 гг. – С.Г. Навашин описал основные типы митотических

Генетика с основами биометрии

метод с вредителями сельского хозяйства. В основе метода лежат транслокации.

1944 г. – О. Эвери, К. Мак-Леод, М. Мак-Карти определили генетическую роль нуклеиновых кислот.

1946-1947 гг. – И.А. Рапопорт и Ш. Ауэрбах привели доказательства мутагенности некоторых химических веществ.

1953 г. – Д. Уотсон, Ф. Крик предложили трехмерную модель двойной спирали ДНК. Ученые в своей работе проводили рентгеноструктурный анализ ДНК.

1972-1973 гг. – Г. Бойер, С. Коэн, П. Берг разработали технологию клонирования ДНК.

1975-1977 гг. – Ф. Сэнгер, Р. Баррел, А. Максам, В. Гильберт предложили методы бы трого определения нуклеотидной последовательности.

Молекулярная генетика в вою очередь тала фундаментом для принципиально нового направл ния – г н тиче кой инженерии, достижения которой внедрены в практику многих отра лей: сельского хозяйства, медицины, фармацевтич ской промышленности, промышленной микробиологии, пищевой промыш нности.

Особого внимания зас ужива т программа «Геном человека», которая завершилась в 2003 г.

Разделы генетики. Генетика современности удивляет своим стремительным развитием, быстрым прогрессом знаний. В этой науке за рекордно к р тк е время выделились новые разделы, которые стали самостоятельными науками. Речь идет о генетике человека, генетике животных, генетике растений, медицинской генетике, космической генетике, популяционной генетик , генетике поведения, генетике микроорганизмов, генетике вирусов, молекулярной генетике, генетической инженерии и прочих современных науках.

1965 г. – М. Мезельсон, Е. Юань выделили первую рестриктазу. 1966ÏолесÃÓг. – М. Ниренберг, Е. Очоа, Г. Корана расшифровали генетический 1967 г. – М. Геллерт открыл ДНК-лигазу.

1.3. Генетика в системе других наук. Достижения генетики, внедренные в практику человеческой деятельности

Методы, принципы, инструменты генетики используются практически во всех биологических науках.

Генетика совместно с биохимией послужила основой для молекулярной биологии. Рациональность такого симбиоза подтверждается тем, что дискретность генов отражает дискретность кодируемых ими макромолекул. А к последним, как известно, относятся белки и рибонуклеиновые кислоты.

Генетика с основами биометрии

Теоретические аспекты генетики животных, растений, микроорганизмов интегрированы в зоологию, ботанику, микробиологию.

Генетика поведения животных представляет интерес для физиологии животных, физиологии высшей нервной деятельности.

Знания, достижения генетики востребованы во многих сферах человеческой деятельности. Рассмотрим лишь некоторые из них.

Селекция растений, животных, птицы, рыбы и микроорганизмов.

Классическая селекция основана на различных системах скрещиваний, гибридологическом анализе и прочих традиционных принципах.

Доказана эффективность дополнения традиционной селекции последними достижениями молекулярной генетики, например, ДНК-анализом

используемыхÏолесÃÓв борьбе инфекционными заболеваниями.

по генам-маркерам продуктивности и предрасположенности к заболеваниям.

Примеры достижений селекции:

1. Карликовые мутанты распространенных злаков: пшеницы; риса;

ячменя и так далее. Эти растения превосходят своих обычных аналогов по устойчивости к полеганию, пригодности к машинной уборке. Растениякарлики также характеризуются незначительными потерями урожая.

2. Полиплоидные растения. Своих диплоидных сородичей они

превосходят по размеру, урожайно ти. Примеры полиплоидных растений: пшеница, рожь, сахарная св кла, з мляника, арбуз. Пшеница в этом списке является единственным ест ств нным полиплоидным растением.

3. Большое разнообразие окрасов и оттенков меха пушных зверей

(норок, кроликов). Надо отм тить, что с л кционеры не перестают вести поиск сочетаний а е ей новых вариантов цв тов и оттенков пушных зверей.

4. Выс к пр дуктивные специализированные породы животных,

птицы рыбы, выс к ур жайные, засухоустойчивые сорта. В процессе их создания исп льз ваны принципы и методы селекции по количественным признакам.

5. Штаммы-пр дуценты белково-витаминных концентратов из

дрожжей, антибиотиков, витаминов, аминокислот и других БАВ на основе массового выращивания низших грибов и бактерий. Такие продуценты стали доступными благодаря мутационной селекции.

6. Штаммы бактерий и дрожжей, синтезирующих гормоны роста животных, интерферон человека, антиген вируса гепатита и других вирусов,

7. Растения, в геном которых внесены гены нескрещивающихся с ними в естественных условиях видов. К таковым относятся соматические гибриды картофеля и томата, различные декоративные растения.

Медицина. Генетика человека позволила установить факт наличия наследственных патологий. Таковых насчитывается около 2500. Генные мутации и хромосомные аберрации служат причинами недугов, затрагивающих обмен веществ, конституцию, психику.