біометрія метод

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Факультет технології	Кафедра розведення
виробництва і переробки	сільськогосподарських
продукції тваринництва	тварин і зоогігієни

Генетика з біометрією

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт (І частина)

для студентів денної форми навчання

напряму підготовки 6.090102 «ТВіППТ»

Вінниця 2013

УДК: 311.16.57.087.1 (075.8)

Польовий Л.В., Поліщук Т.В., Варпіховський Р.Л. Генетика з біометрією. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт (І частина) для студентів денної форми навчання напряму підготовки 6.090102 «ТВіППТ». – Вінниця: РВВ ВНАУ, 2013. - 67 с.

Рецензенти:

Мазуренко М.О., доктор с.-г. наук, професор кафедри технології виробництва продуктів тваринництва Вінницького НАУ;

Чудак Р.А., доктор с.-г. наук, професор кафедри фізіології сільськогосподарських тварин та хімії ім. В.К. Юрченка Вінницького НАУ.

Дані методичні вказівки розроблено з метою освоєння студентами способів застосування принципів і методів теорії ймовірності та математичної статистики у біології в цілому і в зоотехнії, тобто біометрії. Це дозволить навчитись аналізувати дані явищ життя і подій тваринного світу, допомогти студенту виробити схильність до сталої творчої і самостійної діяльності та засвоєння програмного матеріалу за фахом.

Методичні вказівки містять основні поняття, які необхідно засвоїти для практичного виконання завдань, методику виконання типового завдання, тестові варіанти та контрольні запитання для самоперевірки, а також рекомендовану літературу та додатки.

Методичні вказівки для студентів факультету ТВіППТ “Генетика з біометрією” розглянуті на кафедрі розведення с.-г. тварин і зоогігієни та рекомендовані до друку

(протокол № 3 від «11» листопада 2013 р.).

Ухвалено на засіданні навчально-методичної комісії факультету технології виробництва та переробки продукції тваринництва

(протокол № __ від «__» ___________ 2013 р.).

Ухвалено та рекомендовано до друку на засіданні науково-методичної ради Вінницького національного аграрного університету

(протокол № __ від «__» ___________ 2013 р.).

2

					Зміст
	Передмова									4
	Мета і завдання дисципліни									5
	Структура змісту навчальної дисципліни та розподіл навчального часу									7
	Структура курсу за КМСОНП для дисципліни “Генетика з біометрією”									7
	Лабораторна робота №1 : “Варіаційний ряд та порядок його побудови.									11
	Графічне зображення варіаційного ряду”									15
	Лабораторна робота №2 : “Розрахунок				, σ, Сv та S				, Sσ , SСν для великих
			X
							X
	вибірок”									18
	Лабораторна робота №3 : “Розрахунок			, σ, Сv та S				, Sσ , SСν для малих
		X
						X
	вибірок”.
	Лабораторна робота №4 : “Значення та розрахунок критерію вірогідності									21
	різниці (td) та визначення рівня імовірності (Р)”.
	Лабораторна робота №5 : “Значення в селекції та розрахунок r, Sr, tr для									23
	великих вибірок”
	Лабораторна робота №6 : “Розрахунок r, Sr, tr для малих вибірок”.									27
	Лабораторна робота №7 : “Застосування в селекції та розрахунок коефіцієнта									31
	прямолінійної регресії (R) для великих та малих вибірок”.
	Лабораторна №8 : “Розрахунок коефіцієнта кореляції між альтернативними									33
	ознаками (rа)”.									34
	Лабораторна робота №9 : “Застосування в селекції та розрахунок коефіцієнта
	рангової кореляції (rs)”.									37
	Лабораторна робота №10 : “Використання в селекції та розрахунок
	коефіцієнта успадкування (h2), селекційного диференціалу (Sd) та
	ефективності селекції (Es)”
	Лабораторна робота №11 : “Коефіцієнт повторюваності (rw), його розрахунок									40
	та використання в селекції”
	Лабораторна робота №12: “Метод Х2 (Хі-квадрат) при визначенні									43
	достовірності і відмінності між двома групами тварин”
	Лабораторна робота №13: “Дисперсійний аналіз однофакторного									45
	рівномірного комплексу для малих вибірок”
	Лабораторна робота №14: “Дисперсійний аналіз однофакторного									49
	нерівномірного комплексу для великих вибірок”
	Тестові завдання по розділу “біометрія”									52
	Контроль знань по розділу “Біометрія”									60
	Список літератури									62
	Додатки									64
	Для нотаток									66

3

ПЕРЕДМОВА

Розвиток генетичних досліджень про мінливість, спадковість і взаємозв’язок господарсько корисних ознак тварин призвів до широкого використання арсеналу математичних методів. Насамперед для точної оцінки продуктивних і племінних якостей тварин, визначення впливу на них окремих факторів, в тому числі спадковості і середовища у формуванні цих ознак, для обчислення величини зв’язку між ознаками, а також визначення ефективності методів селекції і прогнозування генетичного прогресу в поколіннях.

У творчій діяльності технолога велику роль відіграє проведення експериментальних досліджень і порівняння одержаних результатів. Для цього застосовують прості та складні математичні методи. Визначення надійності наукових діагнозів і прогнозів, висування наукових рекомендацій про масове застосування нових методів годівлі, розведення і продуктивного використання сільськогосподарських тварин потребує встановлення достовірності результатів тих досліджень, на основі яких зроблено висновки та рекомендації виробництву.

Використання досягнень сучасної біометрії – науки про способи застосування принципів і методів теорії ймовірності та математичної статистики у біології в цілому і в зоотехнії, зокрема – дозволяє виявити нові закономірності явищ життя і подій тваринного світу. За допомогою методів математичного аналізу можна встановити, наскільки точно одержані на невеликій групі тварин (вибірці) дані відображають особливості всіх тварин (генеральної сукупності).

Студенти повинні орієнтуватися в сучасній генетичній інформації, вміти ставити генетичні досліди, користуватися методами генетичних досліджень, бо є величезна кількість матеріалу, який може бути проаналізований шляхом складання схем, рішення задач і проведення розрахунків.

Виконання програмного завдання щодо прискореного соціально-економічного розвитку України вимагає докорінного поліпшення якості підготовки спеціалістів. Для цього необхідно підвищити рівень навчального процесу, розвивати творчі здібності майбутніх зооінженерів.

За своєю структурою методичні вказівки складено так, щоб допомогти студенту виробити схильність до сталої творчої і самостійної діяльності, до засвоєння програмного матеріалу за фахом.

В методичних вказівках представлено мету лабораторної роботи, теоретичні положення теми, тобто основні поняття, які необхідно засвоїти для практичного виконання завдань, методика виконання типового завдання та контрольні запитання для самоперевірки.

При вивчені даного розділу важливо користуватись рекомендованою літературою. До кожної лабораторної роботи розроблено індивідуальні завдання, які студент виконує самостійно, посилаючись на приклад типового завдання і захищає разом із теоретичним матеріалом на занятті.

4

МЕТА І ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ

Метою вивчення даного курсу є усвідомлення студентами біологічного процесу спадковості і мінливості та формування теоретичної бази для розв’язання практичних питань у галузі тваринництва. Основним завданням генетики є вивчення загальних закономірностей передачі спадкової інформації та механізмів її реалізації.

Курс “Генетика з біометрією” є теоретичною основою для дисциплін “Розведення сільськогосподарських тварин”, “Біотехнологія в тваринництві” та всіх дисциплін “Спеціальна зоотехнія”.

Для його вивчення використовуються знання з таких курсів як морфологія та фізіологія сільськогосподарських тварин, зоологія, біологічна хімія, прикладна ймовірна математика, обчислювальна техніка та програмування.

Програмою передбачено вивчення сучасних досягнень загальної генетики, а саме:

-цитологічні основи спадковості;

-молекулярно-біохімічні основи спадковості;

-закони успадкування ознак при статевому розмноженні;

-генетична зумовленість статі;

-мутації та рекомбінації;

-біотехнологія;

-генна інженерія;

-трансплантація ембріонів;

-виведення трансгенних тварин;

-одержання генетичних клонів у тваринництві;

-визначення параметрів мінливості і успадкування кількісних і якісних ознак.

На цій основі студенти повинні оволодіти методами:

-управління онтогенезом с.- г. тварин;

-створення нових селекційних форм;

-підвищення продуктивності тварин через використання взаємодії "генотип-

середовище".

Одночасно передбачається вивчення спеціальної генетики окремих видів с.-г. тварин з метою максимального використання їх генетичного потенціалу.

Завдання випливають із загальних закономірностей спадковості та мінливості ознак сільськогосподарських тварин та досвіду їх використання у практиці тваринництва.

Основними завданнями вивчення курсу є здатність студентів використовувати методи генетики при:

-створенні нових ліній і порід тварин, які перевершують за продуктивністю існуючі, відрізняються специфічними маркерними ознаками;

-використанні явища гетерозису для одержання гібридних тварин і птиці від споріднених спеціалізованих форм, що характеризуються високою комбінативною здатністю;

-для оцінки генетичного потенціалу продуктивності тварин, який контролюється генотипом, його збереження в ряді поколінь;

5

-для розробки методів оцінки генотипу окремих тварин та їх груп за якістю нащадків;

-для збереження генофонду рідкісних видів, порід та резервних ліній, стад;

-вивченні генетичних змін, пов'язаних з підвищенням радіаційного забруднення, зокрема в зоні Чорнобильської АЕС;

-проведенні генетичної експертизи походження тварин.

Після засвоєння курсу студент повинен:

-вміти оцінювати наслідки реципрокних схрещувань; складати варіанти фактичних і очікуваних розщеплень ознак у нащадків досліджуваних батьків;

-визначати походження тварин шляхом імуногенетичного аналізу; складати моделі генотипу відібраних племінних тварин;

-визначати коефіцієнти різноманітності, множинної кореляції, регресії, дисперсії ознак тварин; визначати частоти алелей, генотипів та фенотипів у популяції;

-поєднувати наслідки розвитку генетики із сучасним станом, еволюційним вченням, мутаціями структур генів, хромосом і геному; знати досягнення сучасної генетики їх застосування у практиці племінної справи з використанням ЕОМ і персональних комп’ютерів;

-володіти необхідними методами і прийомами генетичного аналізу для вирішення завдань у практиці тваринництва, самостійно планувати виконання завдань, а також робити висновки на підставі отриманих результатів генетичного аналізу;

-володіти методами управління спадковістю організмів та їх мінливістю у процесі удосконалення існуючих і виведенні нових порід.

СТРУКТУРА ЗМІСТУ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ ТА РОЗПОДІЛ НАВЧАЛЬНОГО ЧАСУ

	Модулі	Назва теми	Лекції	Лабораторні	Самостійна
				роботи	робота
		Генетико-математичний аналіз
	1	спадкової інформації в технологіях	2	28	39
		тваринництва
	2	Цитологічні та молекулярні основи	18	10	15
		спадковості
		Закономірності успадкування
	3	протилежних ознак при статевому	14	14	22
		способі розмноження
		Закономірності зміни спадкової
	4	інформації та прикладні аспекти	30	10	14
		генетики в аграрних технологіях
	Всього		64	62	90
		6

СТРУКТУРА КУРСУ ЗА КМСОНП ДЛЯ ДИСЦИПЛІНИ “ГЕНЕТИКА З БІОМЕТРІЄЮ”

Згідно навчального плану на вивчення дисципліни виділено : всього – 216 години;

в т.ч. аудиторних – 126 годин; самостійна робота студентів –90 години.

Академічних кредитів (1 кредит дорівнює 36 годин): всього – 6; в т.ч. на аудиторну роботу – 3,5 кредиту;

на самостійну роботу студентів – 2,5 кредиту.

В заліковий кредит дисципліни входить 4 модулі, які поділяють на аудиторну роботу та самостійну роботу студентів без керівництва викладача. Вивчення дисципліни закінчується іспитом. Схема модульної структури дисципліни наведена на рисунку 1.

Генетика сільськогосподарських тварин (216 години/ 6 кредитів)

Модуль 1. (69		Модуль 2. (43		Модуль 3. (50		Модуль 4.(54 годин
годин / 1,9		годин / 1,2		годин / 1,4		/ 1,5 кредиту)
кредиту)		кредиту)		кредиту)

Обсяг дисципліни, розподіл її в семестрах, форми аудиторних занять, самостійної роботи та контролю знань

Навчальний курс дисципліни “Генетика з біометрією” проводиться протягом двох семестрів та має наступні види робіт:

-аудиторні заняття: 32 лекції, 31 лабораторна робіта;

-самостійна робота студентів: 31 розрахункові завдання, захист рефератів,

-поточний контроль: 31 захист лабораторних робіт, 12 контролів засвоювання лекційного курсу (ККЗ);

-рубіжне оцінювання: 4 захисти модулів;

-вихідний контроль: 1 іспит.

Розрахунок балів для дисципліни “Генетика з біометрією” за пропорційною системою

1. Лекції 6,4 балів : 34 лекцій = 0,2 бал/лек,

за перерахунком 0,2 бал/лек 34 лекцій = 6,4 балів – максимум; 3,4 балів : 34 лекцій = 0,1 бал/лек – мінімум.

Розподіл балів за категоріями діяльності студента:

-присутність – 0,1 бали

-повнота ведення конспекту – 0,1 бали Всього балів за 1 лекцію – 0,2 балів

7

2. Лабораторні роботи 9,3 балів : 27 лабораторних робіт = 0,3 бал/лаб. роб. - максимум

за перерахунком 27 лаб. роб. 0,3 бал/лаб. роб. = 9,3 балів 5,4 балів : 27 лабораторних робіт = 0,2 бал/лаб. роб. - мінімум Розподіл балів за категоріями діяльності студента:

-присутність – 0,1

-захист лабораторної роботи – 0,2

Всього балів за 1 лабораторну роботу – 0,3 балів

3.Самостійна робота (розрахункові, індивідуальні завдання) 31 бал: 31 завдання = 1,0 бал/лаб. роб. - максимум за перерахунком 31 лаб. роб. 1,0 бал/лаб. роб. = 31,0 бал

19 балів : 31 лабораторних робіт = 0,6 бал/лаб. роб. - мінімум

4.Контрольні роботи, заходи (тестування, контроль засвоювання лекційного курсу (ККЗ)).

4 бали : 4 контрольних робіти = 1,0 бал/контр – максимум, за перерахунком 1,0 балів/контр. 4 контр. = 4,0 бала; 2,4 балів : 4 контрольних робіти = 0,6 балів/контр – мінімум

5.Захист модуля (4 захисти модулів)

20 балів : 4 = 5 балів/модуль - максимум, 12 балів : 4 = 3 бали/модуль - мінімум.

Розрахунок кількості балів за модулями

			1 модуль		2 модуль		3 модуль		4 модуль		Всього
	№	Види робіт	(1-15		(16-21		(22-29		(30-33
			тижнів)		тижнів)		тижнів)		тижнів)
			к-ть	бали	к-ть	бали	к-ть	бали	к-ть	бали	к-ть	балів
	1.	Лекції	1	0,2	9	1,8	7	1,4	15	3	34	6,4
	2.	Лабораторні	14	4,2	5	1,5	7	2,1	5	1,5	27	9,3
		роботи
	3.	Самостійна	14	14	5	5	7	7	5	5	31	31,0
		робота
	4.	Контрольні	1	1	1	1	1	1	1	1	12	4,0
		заходи
	5.	Захист модулю	1	5	1	5	1	5	1	5	4	20,0
		Сума балів	-	24,4	-	14,3	-	16,5	-	15,5	-	70,0

8

Структура курсу за КМСОНП для дисципліни «Генетика з біометрією»

	№				Загальна	Кількість
			Назва змістового	Види навчальної	кількість	балів за
	залікового	№ модуля
			модуля (назва теми)	дисципліни	заходів /	кожний вид
	кредиту				годин	діяльності
			Генетико-	Лекції	1/2	0,2
		Модуль I	математичний	Лабораторні	14/28	4,2
			аналіз спадкової	Практичні	-	-
		69 год/1,9	інформації в
				Самостійна робота	14/39	14
		кр.
			технологіях	Контрольні заходи	1/-	1
			тваринництва	Всього за модуль	31/69	24,4
			Цитологічні та	Лекції	9/18	1,8
				Лабораторні	5/10	1,5
			молекулярні
		Модуль II		Практичні	-	-
			основи
		43/1,2 кр.		Самостійна робота	5/15	5,0
			спадковості
				Контрольні заходи	1/-	1
	Заліковий			Всього за модуль	21/43	14,3
			Закономірності	Лекції	7/14	1,4
	кредит І		успадкування	Лабораторні	7/14	2,1
	216 / 6 кр.	Модуль ІІІ	протилежних	Практичні	-	-
			ознак при	Самостійна робота	7/22	7
		50/1,4 кр.
			статевому	Контрольні заходи	1/-	1,0
			способі	Всього за модуль	23/50	16,5
			розмноження
			Закономірності	Лекції	15/30	3,0
				Лабораторні	5/10	1,5
			зміни спадкової
				Практичні	-	-
		Модуль	інформації та
				Самостійна робота	5/14	5,0
		IV	прикладні
				Контрольні заходи	1/-	1,0
		54/1,5 кр.	аспекти генетики
				Всього за модуль	27/54	15,5
			в аграрних
				Всього заліковий
			технологіях		108/216	70,0
				кредит
				Допуск до іспиту		35
				Іспит		30

9

Лабораторна робота №1

Тема: “Варіаційний ряд та порядок його побудови. Графічне зображення

варіаційного ряду”

Мета заняття: ознайомитись із загальним положенням біометричного методу генетичних досліджень в зоотехнії. За даними зоотехнічного обліку навчитися складати варіаційний ряд та будувати варіаційну криву і на основі цього робити висновок про характер розподілу варіант у досліджуваній вибірці.

Теоретичні положення Біометрія – це розділ варіаційної статистики, який вивчає методи

математичного опрацювання варіюючих величин стосовно живих організмів. Теоретичною основою біометрії є теорія ймовірності та закон великих чисел. В

біометрії найчастіше зустрічаються з такими термінами і поняттями.

Ознака – це яка-небудь особливість або властивість організму (надій, жива маса, масть, клінічні показники тощо). В залежності від природи успадкування, ознаки поділяють на кількісні та якісні.

Кількісні показники ознак – це такі властивості й особливості організму, величина яких може бути виміряна і має цифрове вираження (надій – кг, середньодобовий приріст і т.д. – г), або можуть бути пораховані (несучість, плодючість). Залежно від цього ознаки поділяють на лічильні та мірні.

Лічильні ознаки змінюються переривчасто, їх фіксують шляхом підрахунку і виражають тільки цілими числами (8 і 10 поросят). Мірні ознаки мають не переривчастий характер вираження і можуть фіксуватися цілими і дробовими числами (10,5 кг молока).

Якісні показники ознак (або альтернативні, протилежні) не можуть бути виміряні або пораховані, а мають лише словесне описання (масть тварин, тип конституції, схильність до захворювання).

Варіювання – це різноманітність особини за тією чи іншою ознакою в межах однорідної за основними показниками групи, яка обумовлена дією різноманітних факторів.

Варіанта –це зафіксоване значення якоїсь ознаки у конкретної особини (Х або

V).

Генеральна сукупність – великий масив тварин або інших біологічних об’єктів, які є предметом дослідження (вид, порода, заводська лінія, породний тип). Всю генеральну сукупність охопити дослідженням важко, тому вивчають закономірності успадкування та мінливості ознак, які є метою дослідження, тільки на частині особин генеральної сукупності – вибірці.

Вибірка – це група особин генеральної сукупності, відібрана за принципом випадковості. Розрізняють вибірки великі та малі. Великими називають вибірки, об’єм яких 30 і більше варіант, а малими – менше 30 варіант. Для кожної із них існують свої методи розрахунку біометричних величин.

Після того, як із генеральної сукупності відібрано і сформовано вибіркову сукупність приступають до її математичного опрацювання.

Статистичне опрацювання великої вибірки починають із складання варіаційного ряду.

Варіаційний ряд – це два ряди або колонки цифр, які характеризують розподіл

10