- •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)
5. Роль генетических факторов в определении продолжительности жизни
Продолжительность жизни отдельных видов генетически детерминирована.Какие бы идеальные условия ни были созданы для лабораторных мышей, они живут не более 3-3,5 лет, причем есть линии короткоживущие и долгоживущие.На среднюю продолжительность жизни внешние факторы влияют существенно, тогда как максимальную продолжительность жизни изменить очень трудно.Так, средняя продолжительность жизни человека за последние 100 лет увеличилась примерно в два раза, тогда как на максимальной продолжительности жизни это никак не сказалось.
Молекулярные механизмы генетической детерминации продолжительности жизни пока неизвестны. В последнее время широко распространилась точка зрения о том, что генетический материал — хромосомная ДНК — служит инициальным субстратом старения. Это значит, что старение начинается с накопления повреждений в ДНК, которые постепенно разрушают систему генетической регуляции. Многочисленные нарушения внутриклеточной регуляции, проявляющиеся и на уровне тканей, органов и организма, представляют собой важнейшую характеристику процесса старения в целом. Ионизирующие излучения и химические мутагены, дефекты репарации ДНК, ускоряющие накопление повреждений в геноме, снижают продолжительность жизни. Наконец, эндогенные факторы, в частности свободные радикалы — побочные продукты клеточного метаболизма, в числе других химических компонентов клетки повреждают и генетические молекулы. Предполагается, что нарушение генов регуляции систем репарации, постепенно развивающееся под действием эндогенных факторов, приводит к накоплению ошибок в процессе «текущего ремонта» ДНК вплоть до ее деградации с последующей гибелью клетки. Одна из задач генной инженерии, находящаяся в стадии разработки,— получение высокоэффективных генов, кодирующих ферменты репарации ДНК и введение их в клетки животных и человека с целью увеличения продолжительности жизни. Это лишь одна из задач по управлению индивидуальным развитием живых организмов генетическими методами, которые будут решаться в недалеком будущем.
6. Молекулярные основы процесса старения и генетическая картина онтогенеза
Давно известно, что у старых организмов активность и жизнеспособность клеток резко понижены, что и является главной причиной старческого дряхления и естественной смерти.Сцилард (Szilard, 1959) первым высказал предположение, чтопониженная жизнеспособность клеток в старости вызывается накоплением ошибок при репродукции молекул нуклеиновой кислоты и образованием под контролем таких дефективных молекул молекул белков-ферментов, имеющих неправильное строение и неспособных к нормальному осуществлению своих ферментативных функций.
Позднее ряд генетиков (Г. Д. Бердышев, Л. Хейфлик, Д. Саудерс и др.) предложили несколько иную трактовку этого вопроса. Они высказали предположение, что смерть клеток, сопровождающаяся отмиранием тканей, является нормальным запрограммированным событием в развитии многоклеточных животных и что старение и естественная смерть клеток заранее запрограммированы и определяются теми же механизмами, от которых зависит продолжительность жизни всего организма. При этом принимается, что старение животного происходит в результате накопления ошибок в генетической программе, направляющей процессы развития клеток. С течением времени в ДНК делящихся клеток собирается все больше и больше ошибок, хотя система, управляющая воспроизведением ДНК, работает очень точно, но точность эта не абсолютна.
В настоящее время молекулярная генетика рисует такую картину онтогенеза. Зигота, возникающая в результате слияния мужской и женской гамет, получает от них два гаплоидных набора хромосом с заключенными в них молекулами ДНК, находящимися в неактивном, двухцепочечном состоянии.
Затем некоторые из молекул ДНК переходят в одноцепочечнос состояние и определяют синтез соответствующих им молекул РНК-посредника и белков-ферментов, активных в самом начале онтогенеза. Но большинство молекул ДНК, связанные с молекулами гистонов, сохраняют свое двухцепочечное строение и остаются в пассивном состоянии.
В начале специализации некоторые клетки получают сигналы, стимулирующие активность определенных генов-регуляторов, которые контролируют синтез белков, воздействующих на соответствующие молекулы ДНК- Это приводит к отделению от них гистонов и вызывает переход их в одноцепочечную форму с образованием РНК-посредника и белков-ферментов, определяющих изменение биосинтеза в направлении, соответствующем характеру специализации этих клеток.
При различной специализации стимулируется активность разных генов-регуляторов, которые в свою очередь активируют ДНК различных структурных генов. Сигналы приходят из других клеток или возникают в цитоплазме самой клетки в результате изменения обмена веществ или местоположения клетки.
С течением времени происходит накопление ошибок при синтезе молекул ДНК, наступает старческое ослабление и гибель клеток. Все эти особенности онтогенеза сформировались и сохраняются в результате естественного отбора, который обеспечивает характер индивидуального развития и сроки жизни отдельных особей, наиболее благоприятные для успеха в борьбе за существование и процветания вида.