ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия»

им. П.А. Столыпина

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по учебной работе

М.В. Постнова

«»2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ОБЩАЯ ГЕНЕТИКА

Направление подготовки 111900 Ветеринарно-санитарная экспертиза

Квалификация (степень) выпускника Бакалавр Форма обучения _очная (очная, очно-заочная, и др.) г. Ульяновск - 2012 г.

1. Цели освоения дисциплины Цель дисциплины: ознакомить студентов с фундаментальными достижениями современной генетики и перспективами ее развития.

Задачи дисциплины:

– изучение закономерностей и механизмов наследственности и изменчивости как фундаментальных свойств;

– получение современных представлений об организации наследственного материала на всех уровнях организации живого, механизмами экспрессии и регуляции экспрессии генов;

– изучение основ селекции, генетической инженерии, перспектив развития молекулярно-генетических методов;

– приобретение навыков решения генетических задач;

– знакомство с историей предмета и классическими экспериментами;

– знакомство с классическими и современными методами генетики.

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Дисциплина «Общая генетика» относится к профессиональному циклу, к его вариативной части.

Обучение происходит в течение одного семестра.

Студентам, обучающимся по данной дисциплине, необходимы начальные (исходные) знания, умения и общекультурные и профессиональные компетенции, полученные при изучении курсов Биология, Зоология, Цитология, гистология и эмбриология.

Курс «Общая генетика» является основополагающим для изучения следующих дисциплин: Теория эволюции, Микробиология.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

– фундаментальные законы наследования и закономерности изменчивости (ОКматериал о структурно-функциональной единице наследственности – гене (ОКПК-16);

– генетические основы эволюции (ОК-10, ПК-16);

– знать историю становления генетики и ее место в системе естественных наук (ПК-16).

Уметь:

– решать генетические задачи по основным разделам генетики (ОК-10);

– логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ПК-16).

Владеть:

– культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

– способностью к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

– навыками использования теоретического материала в процессе анализа генетического эксперимента, а также путем решения генетических задач (ОК-10, ПК-7).

– методами гибридологического, цитогенетического и генеалогического анализов (ПК-17, ПК-20).

4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

Формы текущего контроля успеваеНеделя семестра Виды учебной работы, включая само- мости (по неделям Семестр стоятельную работу студентов и тру- семестра) № Раздел дисциплидоемкость (в часах) Форма промежуп/п ны точной аттестации (по семестрам) лабораторные лекции КСР СРС занятия 1. Введение 2 1 2 2 Закономерности 2. наследования при- 2-6 10 26 1 знаков Изменчивость генетического мате- 7 2 4 риала Генетика популяций и генетические основы эволюции Всего экзамен 18 36 2 Матрица соотнесения тем/разделов дисциплины и формируемых в них профессиональных и общекультурных компетенций Компетенции Количество общее колиТемы, разделы дисциплины часов ОК-10 ПК-8 ПК-16 чество компетенций Раздел 1. Введение 2 + + Раздел 2. Закономерности наследования признаков вания при внутривидовой гибридизации. Законы И.Г. Менделя модействии генов ное с полом наследование и локализация генов в хромосомах ского материала генетические основы эволюции Генетика – наука о закономерностях наследственности, наследования и изменчивости, ее место в системе естественных наук. Предмет генетики. Понятие о наследственности и изменчивости. Основные подходы исследования наследственности и изменчивости организмов (молекулярный, хромосомный, клеточный, организменный, популяционный).

Объекты генетики. Генетический анализ и его составляющие (гибридологический, цитологический, математический, мутационный, молекулярно-генетический, онтогенетический, популяционный и т.д.). Основные положения гибридологического анализа. Связь генетики с другими науками и отраслями биологии, сельского хозяйства и медицины.

Основные этапы развития классической генетики (теория пангенезиса Ч. Дарвина, открытие законов наследственности Г. Менделем, ядерная гипотеза наследственности Т.Моргана, открытие закона гомологических рядов Н.И. Вавиловым, разработка методов популяционной генетики С.С.Четвериковым, теория индуцированного мутагенеза Г.А.

Надсона, Г.С. Филиппова и Г.Меллера, доказательство сложной структуры гена А.С. Серебровским); основные этапы развития молекулярной генетики (создание концепции “один ген – один фермент”), установление генетической роли нуклеиновых кислот, открытие обмена генетической информацией у бактерий. Основные разделы современной генетики: молекулярная генетика, цитогенетика, иммуногенетика, биохимическая и физиологическая генетика. Радиационная генетика, генетика популяций, онтогенетика, математическая генетика, экологическая генетика. Генетика микроорганизмов, растений, животных и человека.

Практическое значение генетики для сельского хозяйства, биохимической промышленности, для медицины и педагогики.

Значение генетики в развитии диалектико-материалистической философии. Мировоззренческое значение генетики и ее место в курсе общей биологии в средней школе.

Раздел 2. Закономерности наследования признаков Особенности наследования при бесполом размножении клеток и организмов. Наследование в клонах.

Гибридологический метод как основа генетического анализа. Принципиальное значение метода генетического анализа разработанного Г.Менделем, - анализ наследования отдельных альтернативных пар признаков, использование константных чистолинейных родительских форм, индивидуальный анализ потомства гибридов, количественная оценка результатов скрещивания.

Генетическая символы, термины (ген, аллель, признак, аллели дикого типа и мутантные и их обозначение, гаметы, гомозигота и гетерозигота, фенотип и генотип). Правила записи скрещивания.

Моногибридное скрещивание. Первый закон Г.Менделя. Особенности методических подходов. Доминантные и рецессивные признаки. Явление гомозиготности и гетерозиготности. Реципрокное скрещивание.

Второй закон Г.Менделя. Характер расщепления признаков во втором поколении по генотипу и фенотипам. Полное и неполное доминирование. Представление об аллелях.

Множественный аллелизм. Генетическая основа множественного аллелизма. Правило “чистоты” гамет. Цитологические механизмы расщепления. Условия выполнения 2-го закона Г.Менделя. проверка закона методом 2. Анализирующее скрещивание и его значение для генетического анализа. Возвратное скрещивание. Генетические символы и термины.

Дигибридное и полигибридное скрещивания. Особенности наследования признаков при ди- и полигибридном скрещивании. Принципы независимого наследования. Третий закон Менделя. Расщепление по генотипу и фенотипу. Математические формулы расщепления (определение возможного числа гамет, генотипов, фенотипов, генотипических классов) при полигибридном скрещивании. Расчет частоты появления определенных генотипов потомства при ди- и тригибридном скрещивании. Наследование при дигибридном, полигибридном и анализирующем скрещиваниях.

Наследование и наследственность. Принципы наследственности, вытекающие из законов наследования, открытых Менделем.

Аллельные и неаллельные взаимодействия генов. Типы аллельных взаимодействий (доминантно-рецессивное, неполное доминирование, кодоминирование, межаллельная комплементация).

Доминантно-рецессивное взаимодействие и его генетическая основа. Характер расщепления по генотипу и фенотипу. Примеры. Доминантно-рецессивное состояние генов и наследственные заболевания человека (альбинизм, фенилкетонурия, ахондроплазия, полидактилия и брахидактилия).

Неполное доминирование. Особенности расщепления по генотипу и фенотипу при моно- и дигибридном скрещивании.

Кодоминирование. Особенности расщепления признаков. Характер наследования группы крови у человека.

Летальное действие гена и особенности расщепления признаков.

Типы неаллельного взаимодействия генов (комплементарность, эпистаз, полимерия, действие генов модификаторов, плейотропия).

Комплементарное действие гена и его генетическая основа. Характер расщепления признаков. Примеры. Эпистаз. Типы эпистаза (доминантный и рецессивный) и особенности наследования признаков. Примеры. Полимерия (кумулятивная и некумулятивная).

Характер расщепления признаков. Распространенность в природе. Генетическая основа процесса. Действие генов модификаторов. Особенности проявления признаков. Плейотропное действие генов, а рецессивном и доминантном состоянии. Влияние внешней среды на действие генов. Пенетрантность, экспрессивность и норма реакции.

Генетика пола и сцепленное с полом наследование. Биология пола у животных и растений, первичные и вторичные половые признаки. Относительная сексуальность у одноклеточных организмов.

Хромосомная теория определения пола. Гомо- и гетерогаметный пол. Генетические и цитологические особенности половых хромосом. Гинандроморфизм.

Балансовая теория определения пола. Половой хроматин. Генетическая бисексуальность организмов. Проявление признаков пола при изменении баланса половых хромосом и аутосом. Интерсексуальность.

Дифференциация и переопределение пола в онтогенезе. Гены, ответственные за дифференциацию признаков пола. Естественное и искусственное (гормональное) переопределение пола.

Соотношение полов в природе и проблемы его искусственного регуляции. Практическое значение регуляции соотношения полов в шелководстве и др.

Наследование признаков, сцепленных с полом при гетерогаметности мужского и женского пола в реципрокных скрещиваниях. Наследование "крест-накрест" ("крисскросс"). Характер наследования признаков при нерасхождении половых хромосом как доказательство роли хромосом в передаче наследственной информации.

Явление сцепления генов. Расщепление в потомстве гибрида при сцепленном наследовании и отличие его от наследования при плейотропном действии гена.

Основные положения хромосомной теории наследственности Т.Моргана. генетическое доказательство перекреста хромосом. Величина перекреста и линейная генетическая дискретность хромосом. Одинарный и множественный перекресты хромосом. Понятие об интерференции и коинциденции. Определение групп сцепления. Соответствие числа групп сцепления гаплоидному числу хромосом. Локализация гена. Генетические карты растений, животных и микроорганизмов.

Цитологическое доказательство кроссинговера. Учет кроссинговера при тетрадном анализе. Перекрест на хроматидном уровне. Гипотетические механизмы перекреста. Мейотический и митотический кроссинговер. Соматический мозаицизм. Неравный кроссинговер. Сравнение цитологических и генетических карт хромосом.

Влияние структуры хромосом пола и функционального состояния организма на частоту кроссинговера. Генетический контроль конъюгации хромосом и частоты кроссинговера. Влияние факторов внешней среды на кроссинговер. Роль перекреста хромосом и рекомбинации генов в эволюции и селекции растений, животных и микроорганизмов.

Нехромосомное (цитоплазматическое) наследование. Относительная роль саморепродуцирующихся органоидов цитоплазмы и ядра в наследовании. Особенности нехромосомного (цитоплазматического) наследования и методы его изучения. Плазмидное наследование. Содержащие ДНК цитоплазматические органоиды клетки. Наследование через пластиды и митохондрии. Особенности организации генома митохондрий. Плазмогены.

Цитоплазматическая мужская стерильность. Эндосимбиоз. Понятие о плазмоне. Генотип как система.

Раздел 3. Изменчивость генетического матриала Классификация изменчивости. Понятие о наследственной генотипической изменчивости (комбинативная и мутационная) и ненаследственной фенотипической (модификационная, онтогенетическая) изменчивости. Наследственная изменчивость организмов как основа эволюции. Роль модификационной изменчивости в адаптации организмов значение ее для эволюции и селекции.

Мутационная изменчивость. Принципы классификации мутаций. Генеративные и соматические мутации. Классификация мутаций по изменению фенотипа – морфологические, биохимические, физиологические. Различие мутаций по их адаптивному значению:

летальные и полулетальные, нейтральные и полезные мутации; относительный характер различий мутаций по их адаптивному значению. Понятие о биологической и хозяйственной полезности мутационного изменения признака. Генетические коллекции мутантных форм и их использование в частной генетике растений, животных и микроорганизмов.

Значение мутаций для генетического анализа различных биологических процессов.

Классификация мутаций по характеру изменений генотипа: генные, хромосомные, геномные, цитоплазматические.

Генные мутации, прямые и обратные. Множественный аллелизм. Механизм возникновения серий и множественных аллелей. Наследование при множественном аллелизме.

Хромосомные перестройки. Внутрихромосомные перестройки: нехватки (дефишенси и делеции), умножение идентичных участков (дупликации), инверсии. Межхромосомные перестройки – транслокации. Особенности мейоза при различных типах внутри и межхромосомных перестроек. Цитологические методы обнаружения хромосомных перестроек, механизмы возникновения. Дискретность и непрерывность в организации наследственного материала. Значение хромосомных перестроек в эволюции.

Геномные мутации. Умножение гаплоидного набора хромосом – полиплоидия. Фенотипические эффекты полиплоидии. Искусственное получение полиплоидов. Автополиплоидия. Расщепление по генотипу и фенотипу при скрещивании автополиплоидов. Аллополиплоидия. Мейоз и наследование у аллополиплоидов. Амфиполиплоидия как механизм получения плодовитых аллополиплоидов (Г.Д.Карпеченко). Ресинтез видов и синтез новых видовых форм. Полиплоидные ряды. Значение полиплоидов и эволюция в селекции растений. Естественная и экспериментальная полиплоидия у животных.

Анеуполиплоидия (гетероплоидия): нулисомики и моносомики, полисомики. Особенности мейоза и образования гамет у анеуплоидов. Жизнеспособность и плодовитость анеуплоидных форм.

Цитоплазматические мутации, их природа и особенности.

Спонтанный мутационный процесс и его причины. Закон гомологических рядов и наследственной изменчивости Н.И.Вавилова.

Индуцированный мутационный процесс. Влияние ультрафиолетовых лучей, ионизирующих излучений, температуры, химических и биологических агентов на мутационный процесс. Основные характеристики радиационного и химического мутагенеза.

Молекулярные механизмы мутагенеза. Мутации как ошибки в осуществлении процессов репликации, репарации и рекомбинации. Молекулярная природа генных мутаций – замены нуклеотидных пар, сдвиги рамки считывания. Специфичность действия мутагенов и проблема направленного мутагенеза.

Модификационная изменчивость. Генетическая однородность материала как необходимое условие изучения модификационной изменчивости. Ненаследственная изменчивость как изменение проявления действия генов при реализации генотипа в различных условиях среды. Понятие о норме реакции.

Математический метод как основной при изучении модификационной изменчивости. Нормальное распределение – ее главная закономерность. Константы вариационного ряда и их использование для выявления роли генотипа в определении нормы реакции.

Раздел 4. Генетика популяций и генетические основы эволюции Популяции, ее генетическая структура. Популяции организмов с перекрестным размножением и самооплодотворением. Учение В. Иогансена о популяциях и чистых линиях. Наследование в популяциях. Генетическое равновесие в панмиктической, менделевской популяции и его теоретический расчет в соответствии с законом Харди-Вайнберга.

Факторы генетической динамики популяций. Роль инбридинга в динамике популяций. Процесс гомозиготизации. Роль мутационного процесса в генетической динамике популяций (С.С.Четвериков). Мутационный груз в популяциях. Возрастание мутационного груза в популяциях в связи с загрязнением окружающей среды физическими и химическими мутагенами. Ненаправленность мутационного процесса.

Популяционные волны (дрейф генов), их специфичность и роль в динамике генных частот.

Действие отбора как направляющего фактора эволюции популяций. Понятие об адаптивной (селективной) ценности генотипов и о коэффициенте отбора.

Гетерозиготность в популяциях. Наследственный полиморфизм популяций.

Значение генетики в развитии эволюционной теории.

Материальные основы наследственности. Митоз, политенные хромосомы.

Мейоз, оплодотворение.

2. Закономерности наследования признаков. Моногибридное и анализирующее скрещивание. Решение задач.

3. Свободное и независимое наследование признаков. 3-й закон Г.Менделя - закон независимого комбинирования признаков.

5. Наследование признаков при взаимодействии аллельных генов. 6. Наследование признаков при взаимодействии неаллельных генов. Компле- ментарное взаимодействие генов.

9. Генетика пола. Наследование признаков, сцепленных с полом. Решение за- 10. Явление сцепления генов. Сцепленное наследование и кроссинговер. Реше- ние задач.

Генетический анализ кроссинговера. Построение генетических карт.

Мутационная изменчивость. Множественный аллелизм, полиплоидия.

Анализ родословных Генетические процессы в популяциях. Закон Харди-Вайнберга. Решение задач.

На лекциях при изложении материала следует пользоваться иллюстративным материалом, ориентированным на использование мультимедийного презентационного оборудования.

Образовательные технологии:

– текущий и оперативный тест-контроль знаний студентов – Модельный метод обучения в виде деловых игр – Метод case study («разбор конкретных ситуаций») Самостоятельное чтение студентами учебной, учебно-методической и справочной литературы и последующие свободные дискуссии по освоенному ими материалу, использование иллюстративных видеоматериалов (видеофильмы, фотографии, аудиозаписи, компьютерные презентации), демонстрируемых на современном оборудовании, опросы в интерактивном режиме.

Методы обучения и преподавания: чтение лекций, практические занятия, СРС.

– Проведение практических занятий: устный опрос по основным вопросам темы, решение типовых и ситуационных задач, выполнение тестовых заданий, заполнение таблиц и схем, работа с дидактическими картами, работа в малых группах: ролевая игра, работа в малых группах: моделирование ситуаций, дискуссий, семинары, оформление отчетов по лабораторным занятиям, подведение итогов.

– рубежный контроль: устный опрос по основным вопросам темы, выполнение тестовых заданий.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебнометодическое обеспечение самостоятельной работы студентов Формы организации СРС: работа с литературой по вопросам, предусмотренным для самостоятельного изучения, подготовка рефератов, подготовка презентаций, составление глоссария, составление тестовых задач, составление ситуационных заданий.

Форма контроля СРС: самостоятельная работа студента оценивается преподавателем соответственно форме СРС.

Текущий контроль практических занятий:

- устный опрос (студент должен приходить на занятия подготовленным по вопросам методических рекомендаций);

- тестирование (проводится в письменной форме и сдается на проверку преподавателю);

- рисунки, решение типовых и ситуационных задач (оформляется в тетради и сдается преподавателю в конце каждого занятия);

- проверка оформления результатов занятий (оформление тетради проверяется преподавателем в конце каждого занятия).

Рубежный контроль: контрольные работы в форме тестирования, устного опроса и решения задач.

Итоговый контроль: экзамен (в устной и/или тестовой форме) с учетом результатов текущего и рубежного контроля.

Мейоз. Основные фазы мейоза, их характеристика, биологическое значение.

Митоз. Основные фазы митоза. Биологическое значение митоза.

Гибридологический метод Г.Менделя, сущность, его значение для генетики.

Закономерности моногибридного скрещивания. Доминирование. Закон чистоты гамет.

Цитологические основы расщепления.

Закономерности дигибридного и полигибридного скрещиваний. Реципрокные скрещивания. Анализирующее скрещивание и его значение для изучения наследственности и изменчивости.

Комплементарное взаимодействие генов. Расщепления по генотипу и фенотипу.

Эпистаз. Примеры расщепления по генотипу и фенотипу.

Полимерия. Особенности наследования количественных и качественных признаков.

Генетические и цитогенетические доказательства кроссинговера.

Одинарный и множественный кроссинговер. Факторы влияющие на кроссинговер.

10.

Интерференция.

Механизмы определения пола у животных и человека.

11.

Хромосомная балансовая теория определения пола. Половой хроматин. Гиандроморфизм.

Закономерности сцепленного с полом наследования. Признаки ограниченные полом и 13.

зависимые от пола.

Основные положения хромосомной теории Т. Моргана, ее экспериментальная и теоретическая основа.

Учет кроссинговера при тетрадном анализе. Мейотический кроссинговер. Соматический кроссинговер.

Цитоплазматическая неядерная наследственность, ее особенности. Предетерминация 16.

цитоплазмы.

Пластидное наследование.

17.

Наследование через митохондрии.

18.

Цитоплазматическая мужская стерильность.

19.

Значение ДНК в наследственности. Генетическая трансформация у микроорганизмов.

20.

Явление генетической трансдукции у микроорганизмов. Типы трансдукции и ее механизм.

Коньюгация у бактерий. Эписомы, как половой фактор. Значение коньюгации для составления генетических карт у микроорганизмов.

Генетический код. Основные свойства генетического кода, его универсальность.

23.

Генная инженерия. Методы, достижения и перспективы.

24.

Природа гена. Аллелизм, критерии аллелизма. Опыт Понтекорво.

25.

Эволюция представлений о гене.

26.

Функциональный тест на аллелизм. Цис-транс тест на аллелизм, внутригенный кроссинговер. Межаллельная комплементация.

Тонкая структура гена. Работа С.Бензера и ее значение для понимания природы гена.

28.

Оперонный принцип организации генов прокариот. Мобильные элементы прокариот.

29.

Потенциальные изменения хромосом и репарации. Типы репараций.

30.

Наследование в панмиктических популяциях. Закон Харди-Вайнберга.

31.

Наследование в автогамных популяциях. Опыты Иоганнсена. Инбридинг и гетерозис.

32.

Генетический гомеостаз и его механизмы.

33.

Действие отбора как направляющего фактора эволюции популяций. Типы отбора.

34.

Популяционные волны (дрейф генов), их специфичность и роль в динамике генных 35.

Мутационная изменчивость и принципы классификации мутаций.

36.

Генные мутации. Явление множественного аллелизма.

37.

Хромосомные мутации, их классификация. Полиплоидные ряды.

38.

Модификационная изменчивость и методы ее изучения. Параметры вариационного 39.

Норма реакции генотипа и ее особенности.

40.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература:

1. Генетика. / Под ред. В.И.Иванова. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. - Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 2002.

3. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. – СПб.: «Изд-во Н-Л», 2010.

4. Клаг У.С., Каммингс М.Р. Основы генетики. – М.: Техносфера, 2007.

б) дополнительная литература:

1. Айала Ф. Современная генетика. - М.: Мир, 1987. Т. 1, 2, 3.

2. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2003.

3. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. – М.:

Мир, 2002.

4. Дубинин Н.П. Общая генетика. – М.: Наука, 1986.

5. Корочкин Л.И. Введение в генетику развития. – М.: Наука, 1999.

6. Льюин Б. Гены. - М.: Мир, 1987.

7. Ратнер В.А. Генетика, молекулярная кибернетика: Личности и проблемы. – Новосибирск: Наука, 2002.

8. Смирнов В.Г. Цитогенетика. - М.: Высшая школа, 9. Тихомирова М.М. Генетический анализ. Л.: Изд-во ЛГУ, 1990. – 280 с.

10. Фогель Ф., Матульски А. Генетика человека. – М.: Мир, 1989, 1990. Т. 1, 2, 3.

11. Хедрик Ф.Генетика популяций. – М.: Техносфера, 2003.

12. Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) – Оборудование для приготовления цитологических препаратов, микроскопы.

– Оборудование для приготовления сред и содержания Drosophila melanogaster.

– Учебно-опытные хозяйства.

– Научные и производственные центры, лаборатории.

– Класс персональных компьютеров, доступ к сети Internet.

– Мультимедийное оборудование – Методические указания и другие учебно-методические пособия, разрабатываемые ВУЗом.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 111900 Ветеринарно-санитарная экспертиза и квалификации бакалавра.

Автор доцент кафедры биологии, ветеринарной генетики, паразитологии и экологии, к.б.н. Т.А.Индирякова Программа одобрена на заседании методической комиссии факультета ветеринарной медицины от «» _ 20 года, протокол №.