ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА
Наименование дисциплины - ГЕНЕТИКА РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ
Рекомендуется для направления подготовки
110900 «Технология производства и переработки
сельскохозяйственной продукции»
Квалификация (степень) выпускника – бакалавр
1.Цели и задачи дисциплины
Цель дисциплины – формирование представлений, знаний и умений по основным закономерностям наследственности, изменчивости и из реализации.
Задачами дисциплины является изучение:
- цитологических основ наследственности;
- основных закономерностей наследования при внутривидовой и отдаленной гибридизации;
- молекулярных механизмов реализации генетической программы;
- генетических основ создания генетически модифицированных организмов;
- генетических процессов в популяциях.
2.Место дисциплины в структуре ООП
Курс входит в базовую часть профессионального цикла дисциплин, включенных в учебный план согласно ФГОС ВПО по направлению 110900 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции».
Входные знания должны включать способность студента использовать основы математики, физики, химии, ботаники и микробиологии.
Данная дисциплина является предшествующей для освоения знаний по таким дисциплинам, как основы ветеринарии и биотехнологии размножения животных; производство продукции растениеводства и животноводства; технология хранения и переработки продукции растениеводства; технология хранения и переработки продукции животноводства; стандартизация и сертификация с.х. продукции; оборудование перерабатывающих производств; земледелие с основами почвоведения и агрохимии; организация производства и предпринимательство в АПК; безопасность жизнедеятельности.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
- использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования,
- готовности к оценке физиологического состояния, адаптационного потенциала и определению факторов регулирования роста и развития сельскохозяйственных культур,
- готовности распознавать основные типы и виды животных согласно современной систематике, оценивать их роль в сельском хозяйстве и определять физиологическое состояние животных по морфологическим признакам;
- способности охарактеризовать сорта растений и породы животных на генетической основе и использовать их в сельскохозяйственной практике;
- готовности диагностировать наиболее распространенные заболевания сельскохозяйственных животных и оказывать ветеринарную помощь;
- способности к обобщению и статистической обработке результатов экспериментов, формулированию выводов и предложений.
В результате изучения дисциплины студент должен
знать: сущность физиологических процессов, протекающих в растительном организме, закономерности роста и развития; строение, биологию, экологию, значение, филогении животных основных видов, принципы и формы охраны животных; цитологические, молекулярные, цитоплазматические основы наследственности, хромосомную теорию наследственности, гибридизацию, инбридинг, гетерозис, клеточную и генную инженерию, генетически модифицированные сорта сельскохозяйственных культур; применение статистических методов анализа результатов опыта, основные законы наследственности и закономерности наследования признаков; основы генетического, цитологического, популяционного и биометрического анализов и их использование в практической деятельности;
уметь: определять физиологическое состояние растений по морфологическим признакам; распознавать принадлежность животных к основным направлениям продуктивности и оценивать их роль в с.х. производстве; применять основные методы исследования и проводить статистическую обработку результатов экспериментов; интерпретировать полученные результаты применительно к конкретной ситуации и использовать их в практической деятельности;
владеть: практическими навыками постановки и решения общих и частных задач генетики сельскохозяйственных видов животных и растений, а также обоснованного прогнозирования эффективности использования генетических подходов; методами самостоятельного изучения новейших достижений науки и техники в области общей и частной генетики; способами оценок эффективности использования разных молекулярно-генетических методов для решения конкретных задач, возникающих в селекционной работе.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
|
Всего
часов
|
Семестр
|
3
|
Аудиторные занятия (всего)
|
54
|
54
|
В том числе:
|
|
|
Лекции
|
18
|
18
|
Семинары (С)
|
36
|
36
|
Самостоятельная работа (всего)
|
54
|
54
|
В том числе:
|
|
|
Самостоятельное изучение разделов
|
20
|
20
|
Подготовка к текущему контролю
|
14
|
14
|
Подготовка к рубежному контролю
|
20
|
20
|
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
|
экзамен
|
экзамен
|
Общая трудоемкость часы
зачетные единицы
|
108
|
108
|
3
|
3
|
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Содержание раздела
|
|
Предмет, этапы развития и методы генетики
|
Генетика и ее место в системе биологических наук. Понятие о наследственности изменчивости. Основные этапы развития генетики. Методы генетики: гибридологический, цитологический, физико-химический, онтогенетический, молекулярно-биологический, математический и др. Генетика как теоретическая основа селекции и семеноводства растений и разведения и племенной работы животных. Значение генетики для решения задач медицины, биотехнологии, сельского хозяйства.
|
|
Цитологические основы наследственности. Митоз и мейоз
|
Строение клетки растений и животных. Основные органоиды клетки и их функции. Ядро клетки и хромосомы. Кариотип организма. Особенности строения хромосом. Химический состав хромосом. Организация ДНК в хромосомах. Хроматин. Клеточный цикл и его периоды. Деление клетки. Митоз. Генетическое значение митоза. Отклонения от типичного хода митоза: амитоз, эндомитоз, политения.
Деление половых клеток. Мейоз. Конъюгация хромосом в мейозе. Кроссинговер. Отличия мейоза от митоза. Биологическое значение мейоза.
Двойное оплодотворение у покрытосеменных растений. Ксенийность. Апомиксис и его типы: партеногенез, апогамия, апоспория, адвентивная эмбриония.
|
|
Закономерности наследования признаков при внутривидовой гибридизации
|
Особенности и значение метода гибридологического анализа, разработанного Г. Менделем. Моногибридное скрещивание. Закон единообразия гибридов первого поколения. Доминантность и рецессивность. Полное и неполное доминирование, кодоминирование. Аллели гена. Множественный аллелизм. Гомозиготность и гетерозиготность. Генотип и фенотип. Закон чистоты гамет. Закон расщепления гибридов.
Дигибридное и полигибридное скрещивания. Закон независимого комбинирования признаков. Общие формулы для определения числа фенотипических и генотипических классов во втором поколении. Статистический характер расщепления. Проверка достоверности гипотез о наследовании признака. Критерий χ2. Дискретная природа наследственности. Значение работ Г. Менделя для развития генетики и научно обоснованной селекции. Условия действия законов Г. Менделя.
Наследование признаков при взаимодействии неаллельных генов. Типы взаимодействия генов: комплементарность, эпистаз, полимерия. Гены-модификаторы, гены-супрессоры. Особенности наследования количественных признаков. Трансгрессия. Влияние внешних условий на проявление действия гена. Пенетрантность и эскпрессивность.
|
|
Хромосомная теория наследственности
|
Доказательства участия хромосом в передаче наследственной информации. Хромосомная теория наследственности, предложенная Т.Морганом.
Генетическое определение пола. Хромосомный механизм определения пола. Расщепление по полу у разных организмов. Пол и половые хромосомы. Балансовая теория определения пола у дрозофилы. Определение пола у растений и животных. Экспериментальное изменение соотношения полов. Наследование ограниченных и зависимых от пола признаков.
Явление сцепленного наследования. Совпадение числа групп сцепления с гаплоидным числом хромосом. Характер расщепления в потомстве гибрида при независимом и сцепленном наследовании.
Кроссинговер. Одинарный и двойной кроссинговер. Цитологические доказательства кроссинговера. Частоты перекреста и линейное расположение генов в хромосоме. Построение генетических карт хромосом. Интерференция. Коэффициент совпадения. Факторы, влияющие на кроссинговер. Равный и неравный кроссинговер. Соматическая (митотическая) рекомбинация. Цитологические карты хромосом. Сравнение генетических и цитологических карт хромосом. Роль кроссинговера и рекомбинации генов в эволюции и селекции растений и животных.
|
|
Наследственная и ненаследственная изменчивость
|
Типы изменчивости. Модификационная изменчивость. Формирование признаков как результатов взаимодействия генотипа и факторов среды. Норма реакции генотипа. Онтогенетическая адаптация. Длительные модификации.
Наследственная изменчивость, ее типы. Комбинативная изменчивость, механизмы ее возникновения, роль в эволюции и селекции.
Мутационная изменчивость. Мутации как исходный материал эволюции. Основные положения мутационной теории Г. де Фриза в современном понимании. Спонтанный мутагенез. Влияние генотипа и физиологического состояния на спонтанную мутабильность. Прямые и обратные мутации. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости Н.И. Вавилова.
Индуцированные мутации. Физические мутагенные факторы. Дозы излучения и поглощения. Летальная и критическая доза радиации. Химические мутагены. Классификация мутаций. Изменения структуры хромосом. Изменение положения и порядка генов на хромосомах. Использование хромосомных аберраций в качестве генетических маркеров при экологическом мониторинге. Изменение структуры гена. Точковые мутации. Сдвиг рамки считывания. Репарация поврежденной ДНК. Инсерционный мутагенез.
|
|
Происхождение и эволюция с.-х. видов животных
|
Основные сельскохозяйственные виды животных (козы, овцы, крупный рогатый скот, свиньи, лошади, куры), их монофилетическое (крупный рогатый скот, козы, лошади, куры) и полифилетическое (свиньи, овцы) происхождение. Направления продуктивности (молочное, мясное, комбинированное у крупного рогатого скота; шерстное и шубное, молочное, мясное коз и овец); рабочие характеристики лошадей – верховые, упряжные, тяжеловозы; мясное (беконное) – сальное у свиней; яичное, комбинированное, мясное у кур. Основные отличия сельскохозяйственных видов животных от близкородственных диких видов (признаки доместикации) в отношении изменений скелета, скорости развития головного мозга и органов чувств, пищеварительной системы и органов воспроизводства.
|
|
Молекулярные основы наследственности
|
Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот. ДНК – трансформирующий фактор пневмококка. Нуклеиновые кислоты – наследственный материал вирусов. Феномен бактериальной трансдукции.
Строение нуклеиновых кислот. Модель структуры ДНК Уотсона – Крика. Общие особенности репликации ДНК. Репликация ДНК, ферменты репликации. РНК как генетический материал и ее репликация. Генетический код. Свойства генетического кода. Типы РНК. Обратная транскрипция. Структура гена у про- и эукариот. Расположение генов в эукариотических хромосомах. Мобильные генетические элементы. Геном эукариот. Регуляция экспрессии гена у эукариот.
Основы генной инженерии растений. Методы выделения и синтеза генов. Понятие о генных векторах. Использование Ti-плазмид A. tumephaciens и вирусов в качестве векторов в генной инженерии растений. Прямые методы переноса генов (микроинъекция, электропорация, биобаллистика и т. д.). Обеспечение эффективной экспрессии клонированных генов. Доказательства интеграции чужеродных генов. Достижения генетической инженерии растений. Молекулярное маркирование. Геномные библиотеки.
Полимеразная цепная реакция. Технологии рекомбинантных ДНК и их использование для целей производства. Понятие о химическом синтезе генов, секвенировании ДНК. Оптимизация экспрессии генов. Понятие о методах получения рекомбинантных белков с помощью эукариотических систем. Основы микробиологического производства генетически модифицированных организмов, промышленного синтеза белков при участии рекомбинантных микроорганизмов.
Явление нехромосомной наследственности. Пластидная наследственность. Исследования пестролистности у растений. Митохондриальная наследственность. Исследования дыхательной недостаточности у дрожжей. Молекулярная организация геномов митохондрий и пластид.
|
|
Значение популяционной и экологической генетики в селекции растений и животных
|
Понятие о популяциях: локальные популяции, менделевские популяции, панмикмитические популяции. Генетическая гетерогенность популяций. Генофонд. Внутрипопуляционный генетический полиморфизм. Закон Харди-Вайнберга. Асортативные скрещивания. Мутационные процессы в популяции. Понятия о генетическом грузе. Естественный отбор в популяциях, как основной фактор эволюции популяций. Адаптивная ценность генотипов и понятие о коэффициенте отбора. Генетико-автоматические процессы в популяциях (дрейф генов). Влияние изоляции (географической, биологической, экологической) на структуру популяций. Миграция и ее влияние на структуру популяций. Генетический гомеостаз и полиморфизм популяций.
|
|
Применение методов молекулярной генетики в растениеводстве и животноводстве
|
Методы выявления полиморфизма различных геномных участков ДНК, структурные гены, тандемные повторы и микросателлиты, диспергированные повторы и транспозирующиеся элементы, «анонимные» маркеры полиморфизма ДНК. Применение молекулярно-генетических маркеров полиморфизма ДНК для оценок происхождения животных, сортовой принадлежности растений, контроля динамики генетических структур под влиянием действия факторов естественного и искусственного отборов. Гены - кандидаты контроля качества конечной продукции – у животных гены каппа-казеина (сыропригодность молока), кальпастатина (постубойная нежность мяса), waxy ген у риса, гены запасных белков пшеницы и технологические свойства хлебопродукции.
|
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№
п/п
|
Наименование обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
|
№№ разделов дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
1.
|
Основы ветеринарии и биотехнологии размножения животных.
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
2.
|
Производство продукции растениеводства и животноводства.
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
3.
|
Технология хранения и переработки продукции растениеводства.
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
4.
|
Технология хранения и переработки продукции растениеводства.
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
5.
|
Стандартизация и сертификация с.х. продукции.
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
6.
|
Земледелие с основами почвоведения и агрохимии.
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Лекц.
|
С
|
СРС
|
Всего
|
|
Предмет, этапы развития и методы генетики
|
2
|
4
|
6
|
12
|
|
Цитологические основы наследственности. Митоз и мейоз
|
2
|
4
|
6
|
12
|
|
Закономерности наследования признаков при внутривидовой гибридизации
|
2
|
4
|
6
|
12
|
|
Хромосомная теория наследственности
|
2
|
4
|
6
|
12
|
|
Мутационная теория
|
2
|
4
|
6
|
12
|
|
Происхождение и эволюция с.-х. видов животных
|
2
|
4
|
6
|
12
|
|
Молекулярные основы наследственности
|
2
|
4
|
6
|
12
|
|
Значение популяционной и экологической генетики в селекции животных
|
2
|
4
|
6
|
12
|
|
Применение методов молекулярной генетики в животноводстве
|
2
|
4
|
6
|
12
|
|
Всего
|
18
|
36
|
54
|
108
|
6. Семинары
№
п/п
|
№ раздела
дисциплины
|
Наименование семинаров
|
Трудоемкость,
часы
|
|
1
|
Этапы развития и методы генетики
|
4
|
|
2
|
Характеристика наследственности. Митоз и мейоз в растениях и животных
|
4
|
|
3
|
Законы Менделя и их сущность
|
4
|
|
4
|
Основные положения хромосомной теории наследственности и её применение в селекции растений и разведении животных.
|
4
|
|
5
|
Модификационная, комбинативная и мутационная изменчивости и их использование в сельском хозяйстве.
|
4
|
|
6
|
Происхождение и эволюция с.-х. видов животных
|
4
|
|
7
|
ДНК как носитель наследственной информации
|
4
|
|
8
|
Законы популяционной генетики и их использование в селекции растений и животных.
|
4
|
|
9
|
Применение методов молекулярной генетики в растениеводстве и животноводстве
|
4
|
7. Курсовые проекты (работы) не предусмотрены.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. – Новосибирск: изд. Новосибирского университета Сибирское университетское издательство, 2002.
Пухальский В.А. Введение в генетику. – М.: КолосС, 2007.
Иванова С.В., Долгодворова Л.И., Потоцкая И.В., Фесенко И.А., Большакова Л.С. Практикум по генетике. – М.: РГАУ-МСХА, 2007.
Глазер В.М., Ким А.И., Орлова Н.Н. и др. Задачи по современной генетике. М. Книжный дом «Университет», 2005.
Глазко В.И., Глазко Г.В. Русско-англо-украинский толковый словарь по прикладной генетике, ДНК-технологии и биоинформатике. Киев – КВIЦ, 2001.
Сборник задач по генетике с методическими указаниями к ним. – М.: МСХА. – 1989.
Долгодворова Л.И. и др. Задачник по генетике. – М.: МСХА, 1996.
б) дополнительная литература:
Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. – М.: Высшая школа, 1989.
Гершензон С. М. Основы современной генетики. - К. , 1983.
Лобашев М.Е. Генетика. – Л.: изд-во Ленинградского университета, 1967.
Кайданов Л.З. Генетика популяций. - М.: Высш.шк., 1996.
Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. – М.: Мир, 1987.
в) программное обеспечение: для решения задач по тематикам дисциплины необходимо наличие компьютерной техники (3-5 единиц) с возможностями работы в ЕХЕL, SТАТISТIСА, AGROS.
г) базы данных, включая базу молекулярно-генетических данных National Centre of Biotechnology Information (NCBI), информационно-справочные и поисковые системы Google, Yandex, Rambler, реферативная база данных Агрикола и ВИНИТИ, научная электронная библиотека e-library, Интернет-портал университета www.timacad.ru, Интернет-сайт кафедры генетики www.genetics.timacad.ru .
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Материально- техническое обеспечение лекций
Учебные стенды, мультимедийное оборудование, специализированная аудитория.
Материально - техническое обеспечение семинарских занятий
Учебные стенды, мультимедийное оборудование, персональные компьютеры, калькуляторы, специализированная аудитория, микроскопы, цитологические препараты мейотического деления и митоза.
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Рекомендуемые модули внутри дисциплины соответствуют списку разделов, указанных в таблице 5.1. Изучение дисциплины может проводиться по традиционной системе обучения, а также с применением методов компьютерной симуляции, разбора результатов экспериментальных исследований.
Текущая аттестация проводится на каждом аудиторном занятии. Формы и методы текущего контроля: устное выборочное собеседование, письменные фронтальные опросы, проверка и оценка выполнения практических заданий и др. Проводится рубежный контроль знаний с целью проверки и коррекции хода освоения теоретического материала и практических умений и навыков. Рубежный контроль знаний проводится по графику в часы практических (семинарских) занятий по основному расписанию.
Разработчики:
РГАУ-МСХА
имени К.А.Тимирязева
|
зав. каф. генетики
|
А.А. Соловьев
|
РГАУ-МСХА
имени К.А.Тимирязева
|
доцент кафедры генетики
|
Л.С.Большакова
|
РГАУ-МСХА
имени К.А.Тимирязева
|
зав. каф. генетики и разведения животных
|
С.Н. Харитонов
|
РГАУ-МСХА
имени К.А.Тимирязева
|
профессор каф. генетики и разведения животных
|
Т.Т. Глазко
|
Эксперт:
|
|
|
РГАУ-МСХА
имени К.А.Тимирязева
|
профессор каф. селекции и семеноводства полевых культур
|
Т.И. Хупацария
| |
