Введение

Рабочая (модульная) программа:

- предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, и студентов специальности 110203 «Защита растений», участвующих в процессе

изучения дисциплины;

- устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и

определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности.

Раздел 1. Цели и задачи дисциплины

Целью дисциплины «Генетика» является формирование у студентов базовых знаний по теоретическим основам генетики для сознательного управления процессами формообразования, биологического конструирования, генетической охраны окружающей среды и здоровья человека.

В результате изучения дисциплины студент должен:

иметь представление (понимать и уметь объяснить) о роли наследственности и изменчивости организма, закономерностях наследования признаков, молекулярных основах наследственности, строении хромосом и генов, синтезе белка, проблемах отдаленной гибридизации, генетических процессах в популяциях.

знать:

- строение клетки прокариотов и эукариотов;

-химию белков и аминокислот;

- закономерности наследования признаков.

уметь:

-работать с микроскопом и бинокулярной лупой;

-осуществлять математические расчеты с использованием вычислительной техники;

-проводить генетический анализ.

Раздел 2. Исходные требования к подготовленности студентов Дисциплина относится к циклу специальных дисциплин.

Дисциплина «Генетика» состоит из 2 модулей:

1. наследственность 2. изменчивость 1 и 2 модули проходят в 4-м семестре.

Изучение дисциплины «Генетика» базируется на знаниях и навыках, полученных студентами при изучении ботаники (строение растительной клетки, размножение растений), физиологии растений (рост и развитие растительного организма, биосинтез белка), физики (оптика, атомная физика, теория вероятностей), химии (строение молекулы аминокислоты и белка), математики (вычислительная математика, статистические методы), философии (логика, формы существования материи, причина и следствие, единство и борьба противоположностей) По завершении курса студент должен знать теоретические основы для применения при изучении других дисциплин.

Раздел 3. Содержание и методика входного контроля Входной контроль по дисциплине проводится в 7 семестре. Этот вид контроля позволяет проверить исходный уровень знаний студента, его готовность к изучению данной дисциплины и дает возможность правильно выбрать методику изложения учебного материала.

Для успешного прохождения входного контроля студент должны продемонстрировать знание определений, законов и формул по базовым дисциплинам.

Входной контроль проводится на первой лекции в форме письменного опроса. Контрольные вопросы указаны в приложении 1. Время проведения входного контроля 10…15 минут. Максимальный рейтинг входного контроля 10 баллов.

Раздел 4. Содержание дисциплины «Генетика»

Таблица № Количество модулей и Наименование модулей. часов Реймодуль- Наименование и содержание модульных тинг, ауди- самоных еди- единиц. баллы торные стояниц занятия тельная работа 1 2 3 4 7-й семестр 72 78 Модуль 1 Предмет и методы генетики. Гибридологи- 36 39 (7-й се- ческий анализ. Материальные основы наместр) следственности. Хромосомная теория наследственности. Цитоплазматическая мужская стерильность у растений.

Входной контроль Лекции Вводная лекция.

1 Цель, задачи, структура курса. Основные понятия, определения, термины. Предмет и методы генетики. История развития, достижения и задачи генетики.

Гибридологический анализ.

2 Генотип и фенотип. Моногибридное и полигибридное скрещивание. Законы Менделя. Формулы для определения числа фенотипических классов. Статистический характер расщепления F2.

Наследование признаков при взаимодействии генов в дигибридных скрещиваниях.

Взаимодействия генов: аллельные и неаллельные. Комплементарность, эпистаз, полимерия. Гены-модификаторы. Пенетрантность и экспрессивность.

Материальные основы наследственности.

4 Опыты Гриффитса. Роль нуклеиновых кислот в наследственности. Трансформация и трансдукция. Строение и химический состав ДНК и РНК. Репликация ДНК. Синтез ДНК и РНК.

Синтез белка в клетке.

5 Генетический код. Трансляция и транскрипция. Типы РНК в клетке. Регуляция белкового синтеза.

Строение и функции гена.

6 Строение гена. Экзоны и интроны. Посттранскрипционные преобразования иРНК, процессинг и сплайсинг. Организация промоторной области эукариот.

1 2 3 4 Хромосомная теория наследственности.

7 Работы Т. Моргана. Сцепленное наследование. Основные положения хромосомной теории.

Кроссинговер.

8 Величина перекреста хромосом. Интерференция и коинциденция. Мейотический и митотический кроссинговер.

Цитоплазматическая мужская стерильность у растений.

ГМС и ЦМС. Наследование ЦМС у растений. Схема получения гибридов F1 при использовании ЦМС.

Наследование признаков в моногибридных скрещиваниях при независимом действии генов. Решение задач.

Наследование признаков в дигибридных скрещиваниях при независимом действии генов. Решение задач.

Наследование признаков в дигибридных скрещиваниях при комплементарном действии генов. Решение задач.

Наследование признаков в дигибридных скрещиваниях при эпистатическом действии генов. Решение задач.

Наследование признаков в дигибридных скрещиваниях при полимерном действии генов. Решение задач.

Определение соответствия фактического и теоретического расщепления F2 по остистости колоса у пшеницы.

Молекулярные основы наследственности.

Решение задач.

шение задач.

Темы для самостоятельного изучения Взаимодействие аллельных генов.

пических классов для тригибридного и полигибридного скрещивания.

даемых и фактических частот расщепления F2 и Fа по признакам Достижения генетической инженерии у растений История развития генетики.

Модуль 2 Изменчивость. Отдаленная гибридизация. 36 39 (7-й се- Инбридинг. Гетерозис. Генетика популяместр) ций.

Типы изменчивости. Модификационная изменчивость. Норма реакции генотипа.

Комбинационная и мутационная изменчивость. Основные положения мутационной Автополиплоидия, аллополиплоидия, анеуполиплоидия, гаплоидия. Классификация полиплоидов. Роль полиплоидии в эволюции и селекции.

Проблемы и перспективы отдаленной гибридизации. Работа И.В. Мичурина по отдаленной гибридизации. Эмбриокультура.

Гибридизация соматических клеток.

Инбридинг и аутобридинг. Самонесовместимость у растений. Коэффициент инбридинга. Инбредный минимум. Инцухт линии. Генетические последствия инбридинга.

Типы гетерозиса. Генетический механизм гетерозиса. Комбинационная способность.

Перспективы закрепления гетерозиса. Генетические последствия гетерозиса.

Генетические процессы в популяциях самоопыляемых и перекрестноопыляемых растений. Закон Харди-Вайнберга.

Мутации, миграции, изоляции, дрейф генов, отбор в популяции.

Генетика – теоретическая основа селекции.

Задачи, методы, достижения селекции растений. Принципы конструирования биологических объектов.

Возникновение жизни, основные этапы развития биологических организмов. Основные этапы антропогенеза. Проблемы современной теории эволюции.

Наследование ЦМС у растений. Решение Действие отбора на популяцию. Решение Экспериментальный мутагенез у растений.

Основные теории эволюции органического расписанию в экзаменационную сессию.

Раздел 5. Краткая организационно-методическая характеристика дисциплины Обучение по дисциплине «Генетика» проводится в форме лекций, лабораторных и практических занятий, самостоятельной работы. В процессе обучения предусмотрено проведение деловых игр, как на лекционных, так и на практических занятиях с целью выявления творческих способностей студентов и определения их творческого рейтинга, о чем делается соответствующая запись в журнале учета успеваемости и посещаемости. При чтении лекций используются технические средства обучения: мультимедийная установка, образцы оборудования, плакаты. Лабораторные работы проводятся на базе лабораторий биотехнологии, семеноводства и семеноведения кафедры биотехнологии, селекции и генетики.

Дисциплина преподается в 7-м семестре. Учебное время распределяется по видам занятий следующим образом: на лекции отводится 36 часов, на лабораторные работы-36 часов, на самостоятельную работу-78 часов, из них 58 часов – на подготовку к лабораторным занятиям и рубежным контролям, 20 часов – на подготовку к зачету.

Текущий контроль осуществляется в ходе проведения лабораторных и практических занятий в форме индивидуального устного собеседования. Максимальный рейтинг за каждую лабораторную работу – 5 баллов. При этом учитывается прилежание студента (качество оформления и выполнения работы – балл), уровень знаний (до 3 баллов), активность работы на занятии (1 балл).

Рубежный контроль проводится после каждого модуля в форме письменного опроса (контрольные задания представлены в приложении 2). Максимальный рейтинг за каждый рубежный контроль - 20 баллов.

Раздел 6. Самостоятельная работа В процессе профессиональной деятельности будущий специалист должен постоянно адаптироваться в изменяющейся обстановке научно-технического развития. Поэтому важно, чтобы за время обучения студент не только усвоил некоторый объём полезной информации, но и овладел технологией получения знаний. Одним из способов приобретения таких навыков является самостоятельная работа.

Государственным образовательным стандартом высшего образования установлено, что объём аудиторных занятий студента при очной форме обучения не должен превышать 27 часов в неделю; следовательно, объём самостоятельной работы должен составлять 50% от общего объёма часов по дисциплине. Самостоятельная работа включает в себя следующие виды деятельности: подготовку к лабораторным и практическим занятиям, а также к рубежным и выходным контролям, изучение программного материала, не вошедшего в лекционный курс.

Всего на самостоятельную работу отводиться 78 часов, из них на подготовку к лабораторным занятиям – 30, на подготовку к рубежным контролям – 12, на подготовку к зачёту – 12 на проработку тем, вынесенных на самостоятельное изучение – 24 часа. Для обеспечения мотивации студентов вопросы по темам, внесенным на самостоятельное изучение, используются при проведении рубежных и выходных контролей.

Раздел 7. Система оценки результатов выходного контроля При изучении дисциплины «Генетика» используется рейтинговая система оценки знаний, умений, навыков студентов. Максимальное количество баллов, которые может получить студент по видам контроля, приведено в табл. 1.

Итоговый рейтинг за семестр подсчитывается путем перевода учебных баллов в зачетные по формуле:

Rcм= n – количество часов по учебному плану (n = 72), В – максимально возможная сумма учебных баллов, которую студент может набрать (В макс= 175), Вмакс – фактическая сумма баллов, набранная студентом.

Итоговый рейтинг проставляется в зачетную книжку студента и зачетноэкзаменационную ведомость.

Критериями оценки могут служить: глубина усвоения студентом учебного материала, умение применять полученные знания для решения конкретных профессиональных задач, объем полученных знаний. В каждом из этих критериев можно выделить три уровня (табл. 2).

Глубина усвоения учеб- Описательное из- Упрощенное объ- Объяснение на основе ного материала ложение яснение знания общих закономерностей, аналитических расчетов.

Умение применять по- Для решения эле- Для выбора опти- Для самостоятельного лученные знания ментарных задач мального решения формулирования задачи Если все критерии соответствуют третьему уровню, то студенту выставляется максимальный рейтинг. Если все критерии соответствуют первому уровню – минимальный.

Раздел 8. Содержание и методика выходного контроля В 4-м семестре в качестве выходного контроля предусмотрен экзамен. Вопросы, выносимые на экзамен, охватывают материал 1 и 2 рубежных контролей. Экзамен проводится в форме устного собеседования. Студенты, набравшие по всем видам текущего контроля менее 50 баллов к зачету не допускаются, набравшие более 90 баллов получают зачет без проведения собеседования.

Раздел 9. Материально-техническое обеспечение В качестве материально-технического обеспечения дисциплины «Генетика» используются:

1. Микроскопы: Биолам С-11 – 23 шт.

2. Бинокуляные лупы: БМ-51-2 –4 шт., Р-15 – 2 шт.

3. Мультимедийные сопровождение занятий.

4. АПИМы в оболочке.

5. Видеофильм на диске и компьютере Roche Genetics.

6. Видеофильм на диске и компьютере Biosafety.

7. Селекционный материал полевых культур.

8. Персональные компьютеры.

9. Калькуляторы.

10.Иллюстративные таблицы и плакаты по темам.

Раздел 10. Рекомендуемая литература а) основная литература (библиотека СГАУ):

1. Генетика. Под ред. академика РАСХН, доктора биологических наук А.А. Жученко / М.: «КолосС», 2003. – 480 с.

2. Лобачев Ю.В., А.И. Заварзин, Вертикова Е.А., Е.В. Петрова, И.Н. Чернева; Практическая генетика. Учеб. пособие. 2-е изд., ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». Саратов, 2004. – 80 с.

3. Лобачев Ю.В. Генетический анализ: Учебное пособие / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2011. – 104 с.

б) дополнительная литература:

1. Айала Ф. Введение в популяционную генетику и эволюцию. М.: Мир, 2. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика: В 3 т. М.: Мир, 1987Т. 1. – 295 с. Т. 2. – 368 с. Т. 3. – 335 с.

3. Гайсинович А.Е. Зарождение и развитие генетики. М.: Наука, 1988. – 4. Гершензон С.М. Основы современной генетики. Киев: Наукова думка, 5. Глебова Ю.Ю., Сытник К.М. Клеточная инженерия растений. Киев:

Наукова думка, 1984. – 169 с.

6. Гуляев Г.В. Генетика. М.: Колос, 1984. – 351 с.

7. Гуляев Г.В., Мальченко В.В. Словарь терминов по генетике, цитология, селекции, семеноводства, и семеноведению. М.: Россельхозиздат, 8. Дубинин Н.П. Вечное движение. М.: Изд. полит. лит., 1989. – 447 с.

9. Дубинин Н.П. Общая генетика М.: Наука, 1986. – 559 с.

10.Жимулёв И. Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2003. – 479 с.

11.Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений (адаптация, рекомбиногенез, агробиоценоз). Кишинев, «Штиинца», 1980. – 12.Жученко А.А., Король А.Б. Рекомбиногенез и его значение в эволюции и селекции. М.: Наука, 1985. – 400 с.

13.Захаров И.А. Генетические карты высших организмов. Л.: Наука, 1979.

14.Инге-Вечтомов С.Г. Введение в молекулярную генетику. М.: Высшая школа, 1983. – 343 с.

15.Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. М.: Высшая школа, 1989. – 594 с.

16.Картель Н.А. Биоинженерия: методы и возможности. МН. Ураджай, 1989. – 143 с.

17.Ленц В. Медицинская генетика. М.: Медицина, 1984. – 440 с.

18.Мазер К., Джинкс Дж. Биометрическая генетика. М. Мир, 1985. – 19.Наследование признаков в моногибридных и дигибридных скрещиваниях: Учебное пособие по генетике / Ю.В. Лобачев, Е.В. Петрова, Л.Г.

Курасова; под общ. ред. проф. Ю.В. Лобачева. Саратов: Сарат. гос.

техн. ун-т, 2011. – 80 с.

20.Орлова Н.Н. Генетический анализ: Учебное пособие. – М.: Изд-во МГУ, 1991. – 318 с.

21.Поповский М. Дело академика Вавилова. М.: Книга, 1990. – 303 с.

22.Пухальский В.А. Ведение в генетику. М.: Изд-во «КолосС», 2007. – 23.Ригер Р, Михаэлис А. Генетический и цитологический словарь. М.:

Колос, 1967. – 600 с.

24.Рэфф Р., Кофмен Т. Эмбрионы, гены и эволюция. М.: Мир, 1986. – 25.Седловская А.И., Мартынов С.П., Мамонов Л.К. Генетикостатистические подходы к теории селекции самоопыляющих культур.

Алма-Ата: Наука, 1982. – 198 с.

26.Смиряев А.В., Мартынов С.П., Кильчевский А.В. Биометрия в генетике и селекции растений. М.: Изд-во МСХА, 1992. – 269 с.

27.Стент Т., Кэлиндар В. Молекулярная генетика. М.: Мир, 1981. – 646 с.

28.Тимофеев-Ресовский Н.В., Воронцов Н.Н., Яблоков А.В. Краткий очерк теории эволюции. М.: Наука, 1977. – 901 с.

29.Тимофеев-Рессовский Н.В., Яблоков А.В., Воронцов Н.И. Краткий очерк теории эволюции. – 2-е изд. перераб. М.: Наука, 1977. – 299 с.

30.Тихомирова М.М. Генетический анализ: Учебное пособие. – Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1990. – 280 с.

31.Уотсон Дж., Туз Дж., Куру Д. Рекомбинантные ДНК. М.: Мир, 1986. – 32.Уотсон Дж. Молекулярная биология гена. М.: Мир, 1988. – 720 с.

33.Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции. М.: Наука, 1968. – 452 с.

34.Эволюция генома. Ред. Джоуверр Т., Флайвелл Р.М. М.: Мир, 1985.

35.Эрман Л., Парсоне П. Генетика поведения и эволюция. М.: Мир, 1984.

36.Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение: учебное пособие. – 3-е изд. перераб и доп. М., Высшая школа, 1989. – 344 с.

в) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы, Агропоиск, полнотекстовая база данных иностранных журналов Doal, поисковые системы Rambler, Yandex, Google:

• Электронная библиотека СГАУ - http://library.sgau.ru • НЕБ - http://elibrary.ru (подписка на журнал «Генетика» на 2012 год) • База данных «Агропром зарубежом» http:/polpred.com • http://ru.wikipedia.org/wiki/ Вопросы входного контроля по дисциплине «Генетика»

1. Принципиальная схема строения клетки.

2. Перечислите основные органоиды растительной клетки.

3. Перечислите типы деления клеток.

4. Принципиальное строение злаков.

5. Основные фазы развития однолетних злаков.

Вопросы рубежных контролей по дисциплине «Генетика»

1. Предмет и методы генетики.

2. Исторические этапы развития генетики.

3. Метод гибридологического анализа и его значение.

4. Законы Г. Менделя.

5. Типы взаимодействия аллельных и неаллельных генов.

6. Формулы для определения числа фенотипических и генотипических классов 7. Наследование признаков в дигибридных скрещиваниях при отсутствии взаимодействия между неаллельными генами.

8. Наследование признаков в дигибридных скрещиваниях при комплементарном действии генов.

9. Наследование признаков в дигибридных скрещиваниях при эпистатическом действии генов.

10.Наследование признаков в дигибридных скрещиваниях при полимерном действии генов.

11.ДНК – основной материальный носитель наследственности.

12.Трансформация и трансдукция у бактерий.

13.Строение, химический состав и модель ДНК.

14.Строение, химический состав и роль РНК.

15.Транскрипция и трансляция.

16.Строение и функции гена.

17.Эксперименты Т. Моргана по обоснованию хромосомной теории наследственности.

18.Сцепленное наследование признаков.

19.Кроссинговер.

20.Генетические и цитологические карты хромосом.

21.Генетика пола.

22.Наследование сцепленных с полом признаков.

23.ЦМС и ее наследование у растений.

24.Использование ЦМС и схемы получения стерильных аналогов фертильных сортов.

1. Мутационная изменчивость признаков.

2. Индуцированный мутагенез и его значение в селекции растений.

3. Модификационная изменчивость признаков.

4. Автополиплоидия у растений.

5. Аллополиплоидия у растений.

6. Анеуплоидия и гаплоидия у растений.

7. Задачи, методы и достижения селекции растений.

8. Принципы конструирования биологических объектов.

9. Проблемы и перспективы отдаленной гибридизации растений.

10.Инбридинг у растений.

11.Использование инбредных линий в селекции растений.

12.Гетерозис у растений.

13.Проблемы и перспективы закрепления гетерозиса у растений.

14.Комбинационная способность.

15.Гибридизация соматических клеток и эмбриокультуры.

16.Генная и хромосомная инженерия в селекции растений.

17.Генетические процессы в популяциях.

18.Закон Харди-Вайнберга.

19.Факторы динамики генетического состава популяции.

20.Возникновение жизни, основные этапы развития биологических организмов.

21.Основные этапы антропогенеза.

22.Проблемы современной теории эволюции.

1.Предмет и методы генетики.

2.Исторические этапы развития генетики.

3.Метод гибридологического анализа и его значение.

4.Законы Г. Менделя.

5.Типы взаимодействия аллельных и неаллельных генов.

6.Формулы для определения числа фенотипических и генотипических классов 7.Наследование признаков в дигибридных скрещиваниях при отсутствии взаимодействия между неаллельными генами.

8. Наследование признаков в дигибридных скрещиваниях при комплементарном действии генов.

9.Наследование признаков в дигибридных скрещиваниях при эпистатическом действии генов.

10.Наследование признаков в дигибридных скрещиваниях при полимерном действии генов.

11.ДНК – основной материальный носитель наследственности.

12.Трансформация и трансдукция у бактерий.

13.Строение, химический состав и модель ДНК.

14.Строение, химический состав и роль РНК.

15.Транскрипция и трансляция.

16.Строение и функции гена.

17.Эксперименты Т. Моргана по обоснованию хромосомной теории наследственности.

18.Сцепленное наследование признаков.

19.Кроссинговер.

20.Генетические и цитологические карты хромосом.

21.Генетика пола.

22.Наследование сцепленных с полом признаков.

23.ЦМС и ее наследование у растений.

24.Использование ЦМС и схемы получения стерильных аналогов фертильных сортов.

25.Мутационная изменчивость признаков.

26.Индуцированный мутагенез и его значение в селекции растений.

27.Модификационная изменчивость признаков.

28.Автополиплоидия у растений.

29.Аллополиплоидия у растений.

30.Анеуплоидия и гаплоидия у растений.

31.Задачи, методы и достижения селекции растений.

32.Принципы конструирования биологических объектов.

33.Проблемы и перспективы отдаленной гибридизации растений.

34.Инбридинг у растений.

35.Использование инбредных линий в селекции растений.

36.Гетерозис у растений.

37.Проблемы и перспективы закрепления гетерозиса у растений.

38.Комбинационная способность.

39.Гибридизация соматических клеток и эмбриокультуры.

40.Генная и хромосомная инженерия в селекции растений.

41.Генетические процессы в популяциях.

42.Закон Харди-Вайнберга.

43.Факторы динамики генетического состава популяции.

44.Возникновение жизни, основные этапы развития биологических организмов.

45.Основные этапы антропогенеза.

46.Проблемы современной теории эволюции.

1.Гибридологический анализ и условия его проведения.

2.Генотип и фенотип особи.

3.Типы внутрилокусных взаимодействий аллелей гена.

4.Типы взаимодействия неаллельных генов.

5.Что представляет собой молекула ДНК?

6.Какие существенные различия в строении ДНК и РНК?

7.Что такое генетический код?

8.Что такое ген, и отчего зависит его видовая специфичность?

9.Функция кодонов-терминаторов.

10.Сцепленное наследование и его виды.

11.Закон линейного расположения генов в хромосоме Т. Моргана.

12.Определение пола у млекопитающих и птиц.

13.Что такое ограниченное полом наследование?

14.Что такое зависимое от пола наследование?

15.Строение хромосом.

16.Основные типы хромосом.

17.Что такое кариотип?.

18.В чем заключается специфичность кариотипа у различных видов животных и растений?

19.Полиплоидия и ее виды.

20.Назовите формы проявления мужской стерильности у растений.

21.Чем принципиально отличается ЦМС от ГМС?

22.Как наследуется ГМС у растений?

23.Как наследуется ЦМС у растений?

24.Инбридинг и какова его роль в эволюции?

25.Гетерозис и какие факторы обеспечивают гетерозис.

26.Популяция и особенности генетических систем в популяциях видов самоопылителей и перекрестников.

27.Что такое панмиктическая популяция.

28.Основные факторы динамики генетического состава популяции.

29.Отбор и его влияние на структуру аутогамных и аллогамных популяций.

30.Чем отличается отбор на рецессивный признак от отбора на доминантный признак в аллогамных популяциях?

ной контроли