- •Введение
- •1 Молекулярные основы наследственности
- •Моделирование синтеза нуклеиновых кислот
- •1.2 Моделирование синтеза первичной структуры белка
- •1.3. Моделирование изменений генетической информации при мутации генов
- •Контрольные вопросы
- •2 Закономерности наследования признаков при половом размножении
- •2.1 Моногибридное скрещивание
- •2.2 Множественный аллелизм
- •2.3 Плейотропное действие генов
- •2.4 Критерий проверки генетических гипотез
- •2.5 Ди- и полигибридное скрещивание
- •2.6 Взаимодействие неаллельных генов
- •Контрольные вопросы
- •3 Хромосомная теория наследственности
- •3.1 Сцепленное наследование и кроссинговер
- •Контрольные вопросы
- •4 Генетика пола
- •4.1 Наследование признаков, сцепленных с полом
- •Контрольные вопросы
- •5 Генетика популяций
- •5.1 Определение генетической структуры популяций
- •5.2 Определение генетического сходства популяций
- •5.3 Использование критерия соответствия χ2 для оценки генного равновесия популяции
- •5.4 Основные факторы, влияющие на генетическую структуру популяции
- •5.5 Влияние инбридинга на структуру популяции
- •5.6 Изменение генетической структуры популяции при скрещивании
- •Контрольные вопросы
- •6 Основы иммуногенетики
- •6.1 Определение достоверности происхождения потомков
- •6.2 Использование групп крови при подборе животных
- •Контрольные вопросы
- •Задачник по генетике
- •426069, Ижевск, ул. Студенческая, 11
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
профессор П.Б. Акмаров
_________________________
«____» ______________ 2011 г.
ЗАДАЧНИК ПО ГЕНЕТИКЕ
Учебное пособие
Составители:
Н.П. Казанцева
Е.В. Ачкасова
ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА
Ижевск 2011
УДК
ББК
Учебное пособие разработано на основании требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного 17.03.2000.
Рассмотрено и рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, протокол №____ от «____» _____________ 2011 г.
Рецензенты:
Н.М. Тогушев – канд. с.-х. наук, доцент каф. кормления и разведения с.-х. животных;
А.Б. Москвичева – канд. с.-х. наук, доцент каф. ТМППЖ
Составители:
Н.П. Казанцева – профессор каф. кормления и разведения с.-х. животных;
Е.В. Ачкасова – доцент каф. кормления и разведения с.-х. животных
Задачник по генетике: учебное пособие / сост.: Н.П. Казанцева,
Е.В. Ачкасова – Ижевск: ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2011. – 128 с.
Учебное пособие разработано для студентов II курса зооинженерного факультета. В пособии рассмотрены решения основных типов задач по всем темам курса «Генетика и биометрия с.-х. животных».
УДК
ББК
© Казанцева Н.П., Ачкасова Е.В, сост., 2011
© ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2011
ОГЛАВЛЕНИЕ
|
Введение |
5 |
1. |
Молекулярные основы наследственности |
5 |
1.1 |
Моделирование синтеза нуклеиновых кислот |
5 |
1.2 |
Моделирование синтеза первичной структуры белка |
7 |
1.3 |
Моделирование изменений генетической информации при мутации генов |
14 |
2 |
Закономерности наследования признаков при половом размножении |
21 |
2.1 |
Моногибридное скрещивание |
24 |
2.2 |
Множественный аллелизм |
31 |
2.3 |
Плейотропное действие генов |
34 |
2.4 |
Критерий проверки генетических гипотез |
37 |
2.5 |
Ди – и полигибридное скрещивание |
41 |
2.6 |
Взаимодействие неаллельных генов |
48 |
3 |
Хромосомная теория наследственности |
63 |
3.1 |
Сцепленное наследование и кроссинговер |
63 |
4 |
Генетика пола |
74 |
4.1 |
Наследование признаков, сцепленных с полом |
74 |
5 |
Генетика популяций |
81 |
5.1 |
Определение генетической структуры популяций |
82 |
5.2 |
Определение генетического сходства популяций |
85 |
5.3 |
Использование критерия соответствия χ2 для оценки генного равновесия популяции |
86 |
5.4 |
Основные факторы, влияющие на генетическую структуру популяции |
88 |
5.5 |
Влияние инбридинга на структуру популяции |
95 |
5.6 |
Изменение генетической структуры популяции при скрещивании |
98 |
6 |
Основы иммуногенетики |
104 |
6.1 |
Определение достоверности происхождения потомков |
105 |
6.2 |
Использование групп крови при подборе животных |
110 |
|
Приложения |
118 |
Введение
Данное учебное пособие разработано в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта и учебной программы дисциплины «Генетика и биометрия» по специальности «Зоотехния».
Пособие включает 6 разделов по основным темам курса: молекулярные основы наследственности, закономерности наследования признаков при половом размножении, хромосомная теория наследственности, генетика пола, генетика популяций, основы иммуногенетики.
Каждый раздел (подраздел) начинается с методической части, в которой в краткой форме представлен теоретический материал по данной теме, затем приведены типовые задачи и способы их решения.
Данное пособие можно использовать для организации самостоятельной работы студентов. Разнообразие задач дает возможность обеспечить каждого студента индивидуальным заданием. Приобретение навыков в решении задач позволяет студентам закреплять основные теоретические положения генетики. В конце разделов приведены контрольные вопросы для более полного усвоения пройденного материала.
При подготовке пособия использованы задачи из ранее изданных учебных пособий (см. список использованной литературы). В задачник также включены задачи, составленные по результатам исследований авторов (разделы генетика популяций и основы иммуногенетики).
1 Молекулярные основы наследственности
Изучение вопросов молекулярной генетики важно для понимания механизмов хранения и передачи наследственной информации; ее реализации в процессе биосинтеза, формирования фенотипа, возникновения генных мутаций.
При изучении генетического материала клетки и связи между ним и явлениями наследственности удобно пользоваться структурными моделями.
Моделирование синтеза нуклеиновых кислот
Информация о признаках организма закодирована в генах, которые являются участками более сложных образований – хромосом. Ведущая роль в передаче наследственной информации принадлежит материальной структуре – ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота).
ДНК – сложный биологический полимер. Он состоит из длинной цепочки нуклеотидов. В состав каждого нуклеотида входят: остаток фосфорной кислоты, пентозный сахар дезоксирибоза, одно из азотистых оснований (пуриновые – аденин, гуанин; пиримидиновые – тимин, цитозин). Дж. Уотсон и Ф. Крик в 1953 году установили пространственную структуру молекулы ДНК. Она состоит из двух цепей полинуклеотидов, объединенных в виде двойной спирали (рис. 1).
Схематично участок молекулы ДНК, имеющий структуру двойной нити, может быть записан так:
3'_____________________________________________5'
-
А
Г
Ц
А
Т
Ц
Г
Г
А
||
|||
|||
||
||
|||
|||
|||
||
Т
Ц
Г
Т
А
Г
Ц
Ц
Т
_____________________________________________
5' 3'
ДНК способна реплицироваться, т.е. воспроизводить подобные себе молекулы в синтетический период интерфазы митотического цикла.
|
|
Рисунок 1 – Схема соединения нуклеотидов в нуклеотидную цепь и схематическое изображение структуры молекулы ДНК
Процесс репликации протекает при участии комплекса ферментов, главнейшие из которых получили название ДНК-полимераз, одновременно на двух комплементарных нитях. Участок молекулы ДНК в том месте, где начали расплетаться комплементарные нити называется вилкой репликации. Она образуется у прокариот, плазмид, митохондрий и пластид в одной определенной, генетически фиксированной точке. В молекуле ДНК у эукариот таких точек бывает несколько. На каждой комплементарной нити ДНК процесс репликации идет неодинаково, т.к. они антипараллельны, поэтому одна из нитей называется «лидирующей», а другая «запаздывающей». «Лидирующая» нить синтезируется при участии фермента ДНК-полимеразы в виде сплошной комплементарной нити. Синтез «запаздывающей» нити протекает сложнее с участием комплекса ферментов. Вначале образуются участки – реплики новой дочерней нити ДНК, прочное соединение которых осуществляет фермент лигаза. Эти отрезки новой нити ДНК содержат у эукариот 100-200 нуклеотидов, у прокариот-1000-2000 нуклеотидов. Их называют фрагментами Оказаки, по имени описавшего их японского ученого.
Таким образом, ДНК способна самовоспроизводиться и сохранять наследственную информацию, закодированную в ней в виде последовательности чередования нуклеотидных оснований, во множестве поколений клеток, образующихся в онтогенезе многоклеточного организма.
Реализация наследственной информации, закодированной в молекулах ДНК, осуществляется в процессе синтеза белка.
Большую роль в биосинтезе играют рибонуклеиновые кислоты (РНК). Строение РНК несколько отличается от ДНК: нуклеотиды РНК содержат вместо сахара дезоксирибоза сахар рибозу, вместо азотистого основания тимин – урацил. Кроме того, молекула РНК представляет собой одну цепочку нуклеотидов и имеет относительно меньшую молекулярную массу. В клетке содержится три типа РНК (информационная и-РНК, транспортная т-РНК, рибосомная р-РНК). Все типы РНК синтезируются в ядре на участке соответствующего гена молекулы ДНК.