- •Понятие, задачи, предмет, метод, содержание и компетенции дисциплины «Ветеринарная генетика и биостатистика».
- •История развития генетики, вклад в науку отечественных ученых.
- •Методы исследований в генетике, её связь с другими науками.
- •Достижения генетики и её роль в решении практических задач народного хозяйства.
- •Строение клетки животных. Функции органоидов цитоплазмы и ядра.
- •Морфология хромосом. Кариотипы диких и промысловых животных.
- •Образование половых клеток животных. Особенности мужских и женских гамет.
- •Характеристика мейоза.
- •Оплодотворение у животных. Генетическая сущность оплодотворения.
- •2. Молекулярные основы наследственности.
- •2.1 Строение днк и её синтез в клетках.
- •2.2 Строение рнк и ее синтез.
- •2.3 Регуляция генной экспрессии у эукариот. Современные представления о гене как единице наследственности.
- •2.5 Генетический код и его свойства: триплетность, неперекрываемость, вырожденность и универсальность. Коллинеарность гена и кодируемого им белка.
- •2.6 Регуляция активности генов у прокариот. Теория ф. Жакоба и ж. Моно о механизме регуляции действия генов. Адаптивный синтез ферментов. Оперон.
- •2.7 Структурные и регуляторные гены у прокариот. Негативная и позитивная индукция и репрессия генной активности у прокариот.
- •2.8 Общая характеристика онтогенеза. Влияние генов и среды на развитие признаков. Биогенетический закон Мюллера-Геккеля.
- •2.9 Роль генетической информации матери на начальных стадиях развития зиготы.
- •2.10 Критические периоды в онтогенезе животных.
- •2.11 Регуляция синтеза белков в процессе онтогенеза. Пенетрантность и экспрессивность генов.
- •3.1 Особенности гибридологического метода, разработанного Менделем. Генетическая символика
- •3.2 Действия законов Менделя в моногибридных скрещиваниях при полном и неполном доминировании
- •3.3. Действия законов Менделя при дигибридных скрещиваниях
- •3.4 Аллельные гены и аллеломорфные признаки. Анализирующее скрещивание и его применение
- •3.5. Типы взаимодействия неаллельных генов. Характеристика комплементарного взаимодействия и эпистаза.
- •3.6. Полимерное взаимодействие генов и его роль в формировании качественных и количественных признаков
- •3.7. Особенности сцепленного наследования генов
- •3.8 Кроссинговер как основа неполного сцепления генов. Расчет расстояния между генами
- •4.2 Полиплоидия у растений и животных
- •4.3.Гетероплоидия и хромосомные перестройки
- •4.4.Сущность генных мутаций и причины их возникновения
- •4.5 Процесс возникновения мутаций. Репарация мутаций
- •4.6 Понятие о биометрии и основных ее направлений
- •4.8 Показатели, характеризующие степень изменчивости признака у животных
- •4.9 Типы распределения варьирующих признаков (нормальное, биномиальное, асимметрическое, эксцессивное, трансгрессивное)
- •4.10 Определение статистических ошибок и достоверности разности между средними двух выборок
- •4.11 Использование критерия хи-квадрат
- •4.12 Биометрические показатели связи между признаками. Свойства коэффициента корреляции.
- •4.13 Основы регрессионного анализа
- •4.14 Основы дисперсионного анализа
- •4.15 Взаимодействие генотипа и среды. Влияние на коэффициент наследуемости (h2) и повторяемости (rw) генотипических и паратипических факторов.
- •5.1 Использование биотехнологии в ветеренарии
- •5.2 Использование биотехнологии
- •5.3 Строение вирусов и бактерий.
- •5.4 Обмен генетическим материалом у прокариот: конъюгация, трансдукции, трансфрмация.
- •5.5 Биотехнология. Цели и задачи.
- •5.6 Генная инженерия. Получение генов путем синтеза – химического и ферментативного. Ферменты – главные инструменты генетической инженерии (обратная транскриптаза, рестриктирующая эндонуклеаза и др.)
- •5.7 Рекомбинантные днк. Переносчики генетической информации (векторы).
- •5.8 Клеточная инженерия. Культивирование клеток. Гибридизация соматических клеток.
- •5.9 Гибридомная технология получения моноклональных антител.
- •5. Основы иммуногенетики и биотехнологии
- •6. Генетика популяций.
- •6.1 Видообразование. Популяция как единица эволюции.
- •6.3 Особенности популяций и чистых линий. Эффективность отбор в популяциях и чистых линиях.
- •6.4 Структура свободного размножающихся популяций. Формула Харди Вайнберга и ее использование в селекции.
- •6.5 Изменение структуры популяций при отборе
- •6.6 Изменение структуры популяций в процессе мутаций и при миграции животных
- •6.7 Изменение структуры популяций при скрещиваниях и инбридинге
- •6.8 Генетические основы инбридинга и инбредной депрессии. Влияние инбридинга на структуру популяций.
- •6.9 Гетерозис и его генетические причины. Особенности проявления гетерозиса при различных вариантах скрещивания.
2.5 Генетический код и его свойства: триплетность, неперекрываемость, вырожденность и универсальность. Коллинеарность гена и кодируемого им белка.
Генетический код – это способ кодирования последовательности аминокислот полипептида (белка) с помощью последовательности нуклеотидов нуклеиновой кислоты (мРНК или комплиментарного ей участка ДНК, на котором синтезируется мРНК).
Свойства генетического кода:
Триплетность – каждая из 20 аминокислот зашифрована последовательностью трех нуклеотидов (кодон). Три триплета не кодируют аминокислот, а являются стоп-сигналами: УАА, УАГ, УГА.
Вырожденность – каждая аминокислота кодируется более чем одним кодоном (2-6). Исключения: метионин и триптофан.
Неперекрываемость – нуклеотид одного кодона не может быть нуклеотидом одновременно нуклеотидом другого кодона.
Универсальность – код един для всех живых существ на Земле, т.е. одни и те же триплеты у разных организмов кодируют одни и те же аминокислоты.
Коллинеарность – свойство, обуславливающее соответствие между последовательностью кодонов нуклеиновых кислот и аминокислот полипептидных цепей. Иными словами, коллинеарность – св-во , благодаря которому в белке воспроизводится та же последовательность аминокислот, в какой соответствующие кодоны распологаются в гене, т.е. положение каждой аминокислоты в цепи зависит от особого участка гена.
Гипотеза о коллинеарности гена и кодируего им белка была высказана Г.А. Гамовым. Благодаря концепции коллинеарности можно определить примерный порядок нуклеотидов внутри гена и мРНК, если известен состав белка и наоборот, предсказать состав белка, определив состав нуклеотидов ДНК.
2.6 Регуляция активности генов у прокариот. Теория ф. Жакоба и ж. Моно о механизме регуляции действия генов. Адаптивный синтез ферментов. Оперон.
Регуляцию активности генов у прокариот можно рассмотреть на примерах лактозного и триптофанового оперонов.
Регуляция с помощью белка-репрессора:
Лактозный оперон кишечной палочки — группа генов, контролирующая синтез ферментов, осуществляющих расщепление лактозы. На нем выделяют промотор (Р) к которому прикрепляется РНК-полимераза, оператор (О), к которому может прикрепляться белок-репрессор, три участка (lac Z, lac Y, lac A) представляющие собой структурные гены и участок lac I, при транскрипции которого появляется мРНК белка-репрессора и затем сам белок. В отсутствии лактозы нет необходимости в экспрессии лактозного опреона, поэтому белок репрессор свободно садится на оператор, тем самым препятствуя транскрипции. Лактоза же делает белок-ркперссор неактивным, т.е. белок не мешает транскрипции.
В описанном выше случае соединение индуктора с белком-регулятором разрешало транскрипцию (негативная индукция), но возможна и обратная ситуация (негативная индукция).
Примером такой регуляции может служить хорошо изученный триптофановый оперон кишечной палочки. В его состав входят пять структурных генов, обеспечивающих синтез аминокислоты триптофана, оператор и промотор. Репрессор синтезируется вне триптофанового оперона. Пока клетка успевает расходовать весь синтезирующийся триптофан, оперон работает, синтез триптофана продолжается. Если же в клетке появляется избыток триптофана, он соединяется с репрессором и изменяет его таким образом, что этот белок связывается с оператором. Комплекс репрессора с триптофаном взаимодействует с оператором и препятствует транскрипции структурных генов, вследствие чего синтез триптофана прекращается. В отсутствие триптофана репрессор лишается способности связываться с оператором, и происходит транскрипция структурных генов оперона и, в итоге, синтез триптофана в клетке.
Другой уровень регуляции триптофанового оперона включает аттенуацию — тонкую подстройку количества продукта в зависимости от концентрации присутствующего триптофана.
Регуляция в данном случае осуществляется за счет того, что в начале первого гена оперона закодировано несколько остатков триптофана; в присутствии триптофана трансляция этого участка идет с нормальной скоростью, и перед рибосомой образуется терминирующая шпилька, которая влияет на РНК-полимеразу, в результате чего транскрипция останавливается.
При низкой концентрации триптофана рибосома "застопоривается" на триптофановых кодонах — их трансляция занимает больше времени. В результате РНК формирует альтернативную вторичную структуру, которая не приводит к терминации транскрипции, рибосома расплетает ее, и экспрессия оперона продолжается.
Ф. Жакоб и Ж. Моно выдвинули в 1961 году гипотезу оперона. По этой схеме гены функционально неодинаковы. Один из них - структурный ген, содержит информацию о расположении аминокислот в молекуле белка фермента, другие выполняют регуляторные функции, оказывающие влияние на активность структурных генов – гены – регуляторы. Структурные гены располагаются рядом и образуют блок – оперон. Они программируют синтез ферментов. Кроме того в оперон входят участки, относящиеся к процессу включения транскрипции. Вся группа генов одного оперона функционирует одновременно, поэтому ферменты одной цепи реакции либо синтезируются все, либо не синтезируется ни один из них. В самом начале структуры оперона находится ген – оператор, который включает и выключает структурные гены. Оператор контролирует ген – регулятор. Ген-регулятор кодирует синтез белка-репрессора. Репрессор в активной форме блокирует транскрипцию, считывание генетической информации прекращается и весь оперон выключается. До тех пор, пока репрессор связан с геном-оператором, оперон находится в выключенном состоянии. При переходе в неактивную форму ген-оператор освобождается, происходит включение оперона и начинается синтез соответствующей РНК с последующим процессом синтеза ферментов. Оперонная система представляет собой один из механизмов регуляции синтеза белка.
Оперон – это полная единица выражения гена, включая структурные гены, регуляторные гены и контролирующие элементы (сайты действия регуляторных белков).