- •Введение. История развития генетики
- •Предмет генетики
- •2. Краткая история развития представлений о наследственности
- •3. Вклад ученых в развитие генетики
- •4. Вклад белорусских ученых в развитие генетики
- •Основными направлениями работы в настоящее время исследований являются:
- •Основные научные и практические достижения: Исследовательские гранты
- •Продукция и услуги:
- •Материальные основы наследственности Лекция 3 Клетка как основа наследственности и воспроизведения
- •Клеточные и неклеточные формы организации живого: эукариоты, прокариоты, вирусы
- •Нуклеиновые кислоты. Структурная модель днк Дж. Уотсона и ф. Крика.
- •Литература
- •2. Наднуклеосомная укладка днк
- •3. Хромомерная организация хромосом
- •4. Митотические хромосомы
- •5. Кариотип и идиограмма
- •Материальные основы наследственности
- •2.Непрямое деление клетки. Амитоз. Эндомитоз
- •3. Мейоз и его значение
- •4. Краткий обзор этапов гаметогенеза
- •Закономерности наследования признаков
- •Лекция 6
- •Наследование при моногибридных и
- •Полигибридных скрещиваниях
- •1. Цели и задачи генетического анализа
- •2.Генетическая символика
- •3. Первый закон г. Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения
- •4. Второй закон Менделя
- •5. Неполное доминирование и кодоминирование
- •6. Анализирующее (реципрокное) скрещивание
- •7. Дигибридные скрещивания. Тригибридное скрещивание
- •Закономерности наследования признаков Лекция 7 Взаимодействие генов
- •1. Типы взаимодействия неаллельных генов: комплементарность, эпистаз, полимерия. Гены – модификаторы.
- •Наследование окраски цветков у Lathyrus odoratus при взаимодействии двух пар генов
- •Наследование формы плода у Cucurbita pepo при взаимодействии двух пар генов
- •Наследование окраски глаз у Drosophila при взаимодействии двух пар генов
- •Эпистаз у лошадей
- •Рецессивный эпистаз у мышей
- •Наследование и изменчивость длины початков (в сантиметрах) у Zea mays в f1и f2
- •Наследование формы стручка у Capsella bursa pastoris при взаимодействии двух пар генов
- •2. Пенетрантность и экрессивность. Норма реакции. Плейотропный эффект гена.
- •Закономерности наследования признаков Лекция 8-9 Генетика пола и наследование признаков, сцепленных с полом. Сцепление генов и кроссинговер. Нехромосомное (цитоплазматическое) наследование
- •1.Пол как признак. Половой диморфизм. Первичные и вторичные половые признаки.
- •2. Определение пола.
- •Половые различия между самкой и самцом у морского червя Bonellia viridis
- •3. Гинандроморфы, интерсексы, гермафродиты и другие половые отклонения
- •Билатеральный гинандроморф y Drosophila melanogastei
- •4. Наследование признаков сцепленных с полом.
- •5.Сцепление генов и кроссинговер. Генетические доказательства перекреста хромосом
- •6. Частота кроссинговера и линейное расположение генов в хромосоме. Цитологические доказательства кроссинговера
- •7.Митотический (соматический) кроссинговер. Факторы, влияющие на кроссинговер
- •8. Нехромосомное (цитоплазматическое) наследование
- •Молекулярные основы наследственности (4 часа)
- •2.Способы передачи наследственной информации у бактерий
- •3. Репликация днк
- •Модели репликации днк:
- •Строение репликационной вилки
- •Расположение основных белков в репликационной вилке
- •4. Репарация днк
- •Молекулярные основы наследственности (4 часа)
- •2. Генетический код
- •3. Трансляция
- •4. Передача информации в клетке
- •Изменчивость (6 часов) Лекция 12 Изменчивость, комбинативная и мутационная изменчивость
- •1. Классификация изменчивости. Понятие о наследственной и ненаследственной изменчивости.
- •1.1 Изменчивость наследственного материала
- •1.2 Ненаследственная изменчивость
- •1.3 Наследственная изменчивость
- •2. Мутационная теория и классификация мутаций
- •Мутации у различных организмов
- •3. Генеративные и соматические мутации. Прямые и обратные мутации
- •4. Множественные аллели
- •5. Условные мутации
- •Изменчивость (6 часов) Лекция 13-14 Мутации: генные, хромосомные, геномные. Модификационная изменчивость
- •1. Генные мутации
- •2. Хромосомные перестройки
- •2.1. Делеции
- •2.2. Дупликации
- •2.3. Инверсии
- •2.3. Транслокации
- •3. Геномные мутации. Полиплоидия
- •4. Автополиплоидия
- •Диплоидный (а), триплоидный (б) и тетраплоидный (в) арбузы
- •Образование растения Raphanobrassica в результате скрещивания редьки и капусты. Следует обратить внимание на форму плода у родителей и гибрида
- •5. Аллополиплоидия (амфиполиплоидия)
- •6. Анеуплоидия
- •7. Гаплоидия
- •8. Системные мутации. Спонтанные мутации
- •9.Закон гомологических рядов наследственной изменчивости н.И. Вавилова
- •10. Ненаследственная изменчивость
- •Внизу -стрелолист с надводными, плавающими и подводными листьями
- •Литература
- •Генетические основы онтогенеза (2 часа) Лекция 15 Онтогенез – как реализация генетической информации
- •1. Дифференцировка и детерминация
- •2.Эпигеномная наследственность
- •3. Транскрипция и амплификация генов в оогенезе
- •4. Дифференциальная активность генов в онтогенезе
- •5. Роль генетических факторов в определении продолжительности жизни
- •6. Молекулярные основы процесса старения и генетическая картина онтогенеза
- •Литература
- •1. Генетическая структура популяций. Типы популяций
- •2. Генетическая структура популяции апомиктов
- •3. Генетическая структура популяции самоопылителей
- •4. Генетическая структура популяций перекрестноразмножающихся организмов
- •Основные факторы генетической динамики популяций
- •Литература
- •Генетика человека (4 часа) Лекции 17, 18 Человек как объект генетических исследований
- •1. Человек как объект генетических исследований
- •2. Генеалогический метод
- •Составление родословной
- •Генетический анализ родословной
- •3.Близнецовый метод
- •4. Популяционно-статистический метод
- •5. Цитогенетический метод
- •6. Метод генетики соматических клеток
- •7. Биохимический метод
- •8. Молекулярно-генетический метод
- •9. Видимое строение хромосом человека и их морфология. Классификация и тонкая структура хромосомы
- •Генетические основы селекции (6 часов)
- •2.Исходный материал в селекции
- •3.Системы скрещивания в селекции растений и животных
- •4.Явление гетерозиса. Генетические механизмы гетерозиса.
- •Литература
- •2. Индивидуальный и массовый отборы
- •3. Подбор
- •Литература
- •Основы биометрии (8 часов) Данные в биологии (2 часа)
- •Описательная статистика (2 часа)
- •Основы дисперсионного анализа. Корреляционный анализ (4 часа)
Основные факторы генетической динамики популяций
Основными механизмами, высыпающими изменения частот генов в популяции, являются:
гибридизация (способ передачи существующих генов из одной популяции в другую). В результате гибридизации возникают совершенно новые комбинации генов;
мутации приводят к возникновению наследственных изменений. Генные мутации могут возникнуть в любой момент, но проявятся не всегда. Наиболее важными являются мутации, возникающие при гаметогенезе. Накопление в популяции рецессивных летальных, полулетальных и других мутаций образует своеобразный «генетический груз» данной популяции. Генетический эффект такого груза проявится не сразу, но недооценивать опасность таких генов для будущих поколений нельзя;
дрейф генов предполагает быстрое изменение частот генов в популяции. Дрейф генов часто называют эффектом Райта, изучившего влияние случайности как эволюционного фактора. В небольших популяциях могут возникать колебания частот генов, фиксироваться или утрачиваться случайным образом. В прошлом структура популяции создавала идеальные условия для дрейфа генов. Генетическим дрейфом называется изменение частот аллелей в ряду поколений, вызываемое случайными причинами, например малочисленностью популяции. В таких популяциях не образуются всевозможные комбинации гамет, некоторые генотипы появлялись с наибольшей вероятностью.Случайностьоказывается существенным фактором, приводящим к дрейфу генов в следующих ситуациях:
ген, создающий эволюционные преимущества, может неоднократно возникать путем мутаций прежде, чем станет фиксированным; будучи очень редким, он легко утрачивается, не попадая в зиготу;
при переселении на новые территории небольшая группа может утратить редко встречающиеся гены, а генный комплекс приспособится к их отсутствию(явление «родоначальника»);
Дрейф генов – процесс совершенно случайный: он относится к особому классу явлений, называемых ошибками выборки.
Правильное представление о численности популяции даёт не общее число особей в популяции, а так называемая эффективная численность, определяемая по числу особей, дающих начало следующему поколению. Это объясняется тем, что в генофонд следующего поколения вносят вклад лишь особи, являющиеся в предыдущем поколении родителями, а не вся популяция в целом.
естественный отбор оказывает на организм свое влияние через фенотипы, формируя генотипы организмов таким образом, чтобы получаемые вновь фенотипы оказывались приспособленными к среде обитания. Если индивид обладает признаком, обеспечивающим большую жизнеспособность или плодовитость по сравнению с другими членами популяций, то он оставит более многочисленное потомство. Показано, что отбор оказывает свое действие посредством репродуктивной приспособленности отдельных индивидов или их гамет;
Отборявляется самым важным фактором, который изменяет структуру популяций в желанном направлении.Естественный и искусственный отбор значительно влияет на структуру популяций. Например, если в естественных условиях некоторые генотипы будут иметь приоритет над другими, будучи более жизнеспособными, они оставят больше потомков, и структура популяции изменится в сторону приоритетной.
Естественный отбор может происходить на разных этапах – гамет, зигот, эмбриона и постэмбриональном.
В случае искусственного отбора человек выбирает индивидов с высокой продуктивностью, и такие генотипы используются для получения потомков.Таким образом некоторые генотипы выбираются, а другие – исключаются. В следствии структура будущей популяции изменится в сторону искусственного отбора. Искусственный отбор ведёт к исключению из популяций одних генотипов, и к аккумуляции других. К примеру, тех, которые характеризуются большей продуктивностью.
Принципы воздействия искусственного и естественного отбора на структуру популяций одинаковы – они приводят к увеличению частоты генотипов.
Отбор не приводит к потоку новых генов в популяции, но при исключении одних генотипов, способствует изменению частоты аллелей и уже в последующих поколениях будет нарушено соотношение генотипов.
полиморфизм, некоторые гены в популяциях представлены множественными аллелями. По этому признаку популяция будет полиморфной. Форд определил полиморфизм как сосуществование различных обособленных форм по данному признаку особей в одной популяции. Многие признаки остаются в популяции более или менее постоянно, что приводит к «сбалансированному полиморфизму» (например: пол, система группы крови АВО и др.).
Перечисленные выше механизмы, изменяющие частоту генов в пределах популяции, являются причиной возрастания многообразия.
миграция или поток генов возникает, когда особи из одной популяции перемещаются в другую и скрещиваются с представителями второй популяции.Поток генов не изменяет частот аллелей у вида в целом, но в локальных популяциях они могут измениться, если у старожилов и пришельцев исходные частоты аллелей различны. В следствие миграции изменяется структура популяции в зависимости от новых поступивших генотипов, часто появляются новые аллели, которые в популяции не наблюдались.
изоляция.
Если индивиды одной популяции не скрещиваются с индивидами другой популяции, то такая популяция называется изолированной.
Различают 3 типа изоляции:
- географическая
- экологическая
- биологическая
1. Географическая: появляется благодаря географическим условиям (горы, реки, болота), которые не позволяют индивидам других популяций перейти эти барьеры для воспроизводства.
2. Экологическая: появляется как результат климатических факторов. К примеру популяции рыб, которые возвращаются из моря в реки для нереста специфичны для каждой реки.
3. Биологическая: подразделяется на генетическую и физиологическую. Когда происходит нарушение в мейозе, мутац. полиплодия и д. происходит генетическая изоляция с генетическим признаком.
При физиологической изоляции происходят различные изменения в условных рефлексах, в структуре и в физиологии половых органов, охоты и д.
инбридинг.
В тех случаях, когда скрещивание неслучайно, т. е. особи с определёнными генотипами спариваются между собой чаще, чем этого следует ожидать на основе случайности, говорят о ассортативном скрещивании.
Особенно форму такого скрещивания представляет инбридинг, при котором скрещивание между родственными особями происходит чаще, чем можно было бы ожидать на основе случайности.
Поскольку родственные особи в генетическом отношении более сходны между собой, инбридинг ведёт к повышению частоты гомозигот и снижению частоты гетерозигот по сравнению теоретически ожидаемой при случайном скрещивании, хоты и не изменяет частот аллелей. Самым крайним случаем инбридинга является самооплодотворение или самоопыление.Инбридинг часто применяется в садоводстве и в животноводстве.В популяции инбридинг повышает частоту проявления вредных рецессивных аллелей.Мерой генетических последствий инбридинга служит коэффициент инбридинга. Представляющий собой вероятность того, что у какой-либо особи в данном локусе окажутся 2 аллеля, идентичные по происхождению. 2 аллеля с одинаковой нуклеотидной последовательностью ДНК идентичны по структуре, но не обязательно идентичны по происхождению, поскольку они могли быть унаследованы от предков, не состоящих между собой в родстве.
Селекционеры стремятся вывести сорта растений и породы ж\х, отличающихся максимальными показателями хозяйственно полезных признаков. При этом в качестве родителей в каждом поколении используют наилучшие организмы. Они пытаются получить как можно более однородные сорта и породы. Для этого применяют систематический инбридинг, повышающий гомозиготность. Но известно, что инбридинг обычно приводит к понижению приспособленности потомства вследствие ухудшения характеристик организма как: плодовитость, жизнеспособность, и устойчивость к болезням. Это явление называется инбредной дипрессией.Инбредная дипрессия обусловлена повышением степени гомозиготности по вредным рецессивным аллелям.