Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
Генетика
Методические указания к самостоятельной работе
Красноярск
СФУ
2011
УДК (узнавать в библиотеке по тел. 2912-761)
ББК (там же)
Г (авт. знак дает РИО. Буква по первой фамилии или по названию)
Рецензенты: И.О. Фамилия, должность, место работы.
Составитель И.Л. Милютина
Г 20 Генетика: Методические указания к самостоятельной работе [Текст] / сост. И.Л. Милютина. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2011. – 22 с.
ISBN 978-5-7638-????-? (для внешних работ – дает РИО)
Тел. 8-913-522-4987
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Генетика». Пособие содержит тематический план лекций, практических занятий, контрольные вопросы к экзамену, примеры задач; представлены источники основной и дополнительной литературы в соответствии с темами дисциплины. В пособие даны рекомендации для самостоятельного изучения теоретического курса дисциплины, написания рефератов и подготовки к промежуточному и итоговому контролю. Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности – «Биохимия».
УДК (повтор)
ББК (повтор)
© Сибирский
федеральный
университет, 2011
ISBN 978-5-7638-????-? (повтор)
СОДЕРЖАНИЕ
Общие сведения ……………………………………………………………
|
4
|
1. Структура самостоятельной работы ……………………….….………
|
4
|
2. Методика реализации самостоятельной работы по изучению теоретического курса «Генетика»……………………………………...
|
5
|
2.1. Содержание раздела «Самостоятельная работа» по дисциплине «Генетика …………………………….....................................…………
|
5
|
2.2. Перечень вопросов по темам теоретического курса, изучаемых самостоятельно студентами …………………………………….……….
|
8
|
3. Методика реализации других видов самостоятельной работы ………
|
10
|
3.1. Список тем рефератов …………………………………………..…….
|
10
|
3.2. Методические рекомендации по подготовке рефератов …………...
|
11
|
4. Реализация графика самостоятельной работы………………………….
|
12
|
5. Методика проведения промежуточной аттестации…………………….
|
13
|
Библиографический список …………………………………………………
|
19
|
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Курс «Генетика» включен в цикл общепрофессиональных дисциплин (ОПД) для студентов, обучающихся по специальности 020208.65 - «Биохимия». Для освоения курса необходима общебиологическая подготовка до уровня 3-го курса и прохождение таких дисциплин как органическая и неорганическая химия, биохимия, биоорганическая химия, ботаника, зоология, физиология. Студент должен уметь использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.
Освоение данной программы необходимо для последующего изучения молекулярной биологии, эволюционной генетики, биотехнологии.
В задачи курса «Генетика» входит теоретическое изучение законов классической генетики, закономерностей и механизмов изменчивости; знакомство с классическими и современными методами генетики; получение современных представлений об организации наследственного материала, механизмами экспрессии и регуляции экспрессии генов; принципами генетической инженерии и селекции; приобретение навыков решения генетических задач. Это определяет основные направления самостоятельной работы студентов – ознакомление с последними достижениями в области генетики (интернет-ресурсы, научные периодические издания), самостоятельное изучение тем, которым на лекциях уделяется недостаточное внимание, подготовка реферата.
Формирование умения решать генетические задачи – основная цель семинарских занятий, логическим продолжением которых является самостоятельное решение задач во внеучебное время и при прохождении входного контроля.
Структура самостоятельной работы
На самостоятельную работу по дисциплине «Генетика» отводится 66 часов, из них 56 часов на изучение теоретического курса и 10 часов на подготовку реферата. Теоретический курс включает три модуля – «Закономерности наследования» (26 ч), «Молекулярная генетика, популяционная генетика» (20 ч), «Реализация генетической программы, основы селекции» (10 ч). В рамках изучения теоретического курса предусмотрено самостоятельное решение задач (типы задач и алгоритмы их решения разбираются на семинарских занятиях).
2. МЕТОДИКА РЕАЛИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КУРСА «Генетика»
Теоретический материал осваивается студентами, как в ходе прослушивания лекций, так и самостоятельного изучения теоретического курса и решения задач.
В Программе дисциплины выделен раздел для самостоятельного изучения теоретического материала. Для этого по каждому разделу (модулю) дисциплины обозначены конкретные темы и дан список рекомендованной литературы. Для каждого модуля дисциплины даны темы для самостоятельного освоения теоретического материала, список контрольных вопросов для подготовки к экзамену и тестовые задания для проверки знаний.
2.1. Содержание раздела «Самостоятельная работа» по дисциплине «Генетика»
Модуль 1. Закономерности наследования (26 ч)
Тема 1.1. Предмет и методы генетики. Менделевские закономерности наследования признаков 6 часов
Вопросы - Общая характеристика типов наследственности и изменчивости. Методы генетики: гибридологический, статистический метод χ2, генеалогический, цитологический, секвенирование, ПЦР, гибридизация нуклеиновых кислот, рестрикционный анализ. Гибридизация. [6] - 9-33; [12] –(I) 37-63; [33] - 23-37; [7] - 26-45, 73-89.
Решение задач из сборников 1 (разделы 1, 2), 2 (разделы 1, 2), 3 (разделы 1, 2), 4 (главы I-IV)
Тема 1.2. Взаимодействие генов . 6 часов
Вопросы – Типы взаимодействий между аллельными и неаллельными генами. Плейотропия. Летальные гены. Экспрессивность и пенетрантность. [6] - 34-39; [12] – (II) 334-365; [33] - 38-54; [7] - 106-145, 174-201
Решение задач из сборников 1 (раздел 3), 2 (разделы 1, 3), 3 (раздел 3), 4 (глава V, VIII)
Тема 1.3. Цитологические основы наследственности: кариотип и распределение генетического материала в ходе деления клеток 4 часа
Вопросы - Этапы цитогенетического исследования. Морфологические признаки хромосом. Клеточный цикл. Регуляция клеточного цикла. Апоптоз. Стадии митоза. Клоны и примеры природного клонирования. Стадии мейоза. [6] - 244-253; [33] - 55-84; [7] - 47-72.
Идентификация хромосом человека по фотографии кариотипа, решение задач из сборников 1 (раздел 9), 2 (раздел 6), 3 (раздел 8).
Тема 1.4. Сцепление генов. Сцепление с полом, генетика пола 6 часов
Вопросы - Группы сцепления. Частота рекомбинации. Генетическое картирование у разных групп организмов. Определение пола у различных организмов: прогамное, сингамное, эпигамное. Соотношение полов. Искусственная регуляция соотношения полов. [6] - 40-50; [12] – (I) 67-87; [33] - 85-111; [7] - 146-172, 233-304.
Решение задач из сборников 1 (разделы 4-6), 2 (разделы 4, 5), 3 (разделы 4,5,7), 4 (глава VI, VII)
Тема 1.5. Генеалогический метод. Близнецовый метод. 4 часа
Вопросы - Генеалогический метод - составление родословных и их генеалогический анализ. Определение наследуемости признака и типа наследования. Близнецовый метод (полисимптомный, иммуногенетический, приживляемость кусочков кожи, дерматоглифика, сопоставление групп моно- и дизиготных близнецов). Конкордантность признака. [9] - 9-38.
Решение задач из сборника 3 (раздел 6)
Модуль 2. Молекулярная генетика, популяционная генетика (24 ч)
Тема 2.1. Молекулярные основы наследственности: структура ДНК и гена 4 часа
Вопросы - Принцип кодирования генетической информации. Последовательности кодирующей ДНК. Определение гена с молекулярныой точки зрения. Регуляторные и структурные области гена. Экзоны и интроны. [12] – (I) 88-115, (II) 70-82; [7] - 306-342.
Решение задач из сборников 1 (разделы 7-9), 5
Тема 2.2. Организация ДНК у различных организмов 2 часа
Вопросы - Организация генома прокариот и эукатиот. Внеядерная наследственность. Геном хлоропластов и митохондрий. Организация генома вирусов. [6] - 235-288, 314-349; [7] - 567-594.
Тема 2.3. Механизмы экспрессии и регуляции экспрессии генов 3 часа
Вопросы - Механизмы транскрипции у прокариот и эукариот. Контроль транскрипции. Трансляция у про- и эукариот. Регуляция белкового синтеза и контроль генной экспрессии на стадии трансляции [6] - 172-195; [7] - 390-411, 498-527.
Тема 2.4. Механизмы сохранения генетической информации: репликации и репарации ДНК 2 часа
Вопросы - Типы репликации. Ферменты репликации. Теломеразный механизм. Механизмы репарации [6] - 110-126; [12] – (II) 103-130; [7] - 344-375, 473-480.
Тема 2.5. Генетическая изменчивость: мутации 5 часов
Вопросы - Генные мутации: замены (транзиции, трансверсии), делеции, инсерции; миссенс и нонсенс-мутации. Хромосомные мутации: внутри- (инверсии, делеции, дупликации) и межхромосомные (транслокации) мутации. Геномные мутации: полиплоидные и анеуплоидные. Механизмы действия мутагенов. [6] - 51-77, 207-216; [12] – (III) 7-71; [7] - 203-231, 453-472.
Тема 2.6. Генетическая изменчивость: рекомбинации и транспозиции 2 часа
Вопросы - Общая рекомбинация. Сайт-специфическая рекомбинация. Мобильные элементы генома. [6] - 42-50, 131-145; [12] – (II) 170-185; [33] - 144-168; [7] - 482-491, 270-304..
Тема 2.7. Популяционная генетика и элементарные процессы эволюции 6 часов.
Вопросы - Генетическая структура популяции. Закон Харди-Вайнберга, следствия. Факторы, влияющие на генетическую структуру популяции: отбор: естественный и искусственный, мутации, миграции, дрейф генов, избирательность скрещивания. [6] - 413-430; [12] – (III) 72-166; [7] - 739-777.
Решение задач из сборников 1 (раздел 10), 2 (раздел 8), 3 (раздел 8)
Модуль 3. Реализация генетической программы, основы селекции (16ч)
Тема 3.1. Модификационная изменчивость и реализация генетической программы развития в ходе индивидуального развития 2 часа
Вопросы - Типы модификаций. Молекулярно-генетические механизмы клеточной дифференцировки и детерминация. Переключение генов в эмбриогенезе. Гомеобоксы и гомеозисные мутации. [6] - 369-389; [12] -(II) 248-289; [33] - 409-453; [7] - 681-706.
Тема 3.2. Генетическая инженерия 2 часа
Вопросы - Основные приемы генной инженерии. Применение генно-инженерных методов. Создание рекДНК. Векторы: структура и требования к векторной молекуле. Использование генно-инженерных методов в биотехнологии. Принципы создания трансгенных растений и животных. [6] - 152-171; [12] – (I) 260-291; [33] - 257-289; [7] - 529-565.
Тема 3.3. Генетические основы селекции 2 часа
Вопросы - Наследование количественных признаков. Типы отбора в селекции. Типы скрещиваний в селекции. Гетерозис. Полиплоидия и отдалення гибридизация. Использование мутационного процесса и генной инженерии в селекции. [33] - 544-565.
Подготовка реферата – 10 часов
Изучение теоретического материала проводится студентами по конспектам прослушанных лекций.
После прочтения лекции студентам рекомендуется самостоятельно воспроизвести ее содержание в виде конспекта с необходимыми схемами, основными определениями и выводами. Приведены вопросы для самоконтроля усвоения материала по основным темам, на которые студент должен ответить. После каждой темы помещены примеры задач для входного контроля, решение которых позволяет понять достаточность проработки материала.
Студенты должны приходить на эти занятия подготовленными, предварительно изучив материал лекций и проработав основную и дополнительную литературу.
В ходе самостоятельной работы, если при прочтении лекции возникают вопросы, студент может проконсультироваться у преподавателя по электронной почте или на периодических очных консультациях. Рекомендуется проводить заочное общение с преподавателем (с помощью электронной почты, форумов в образовательно-информационной среде на сайте ИФБиБТ СФУ).
2.2. Перечень вопросов по темам теоретического курса, изучаемых самостоятельно студентами
Модуль 1. Закономерности наследования 16 ч
Тема 1.
Какие типы наследственности и изменчивости существуют?
Характеристика основных этапов исторического развития генетики.
Тема 2.
Законы Г.Менделя: формулировка и следствия, объяснение цитологических основ, статистические закономерности.
Причины отклонений от законов Г.Менделя и основные условия их выполнения.
Основные понятия генетики: наследственность, изменчивость, ген, локус, аллели, множественные аллели, гомологичные хромосомы, доминантность, рецессивность, гомозигота, гетерозигота, кариотип, генотип, геном, признак, виды признаков, фенотип, виды скрещивания
Тема 3.
Какие виды взаимодействия аллельных генов существуют, какое расщепление по генотипам и фенотипам наблюдается при каждом из них?
Каковы особенности наследования групп крови по системе АВО?
Чем отличается неполная экспрессивность признака от неполной пенетрантности?
Тема 4.
Как происходит анализ кариотипа?
Генная регуляция клеточного цикла
Что связывает стадии мейоза и кроссинговер?
Тема 5.
Как определить количество групп сцепления?
В чем особенности картирования генов у эу- и прокариот, у гаплоидных организмов?
Что показывает коэффициент коинцидентности?
Что такое лод-баллы?
Как картируют гены человека?
Тема 6.
Что такое реципрокное скрещивание?
Объясните теорию лайонизации
В чем различия признаков, зависящих от пола, и признаков, ограничиваемых полом?
Модуль 2. Молекулярная генетика, популяционная генетика 20 ч
Тема 7.
Чем отличаются формы молекул ДНК?
В чем смысл гипотезы «качания»?
Что собой представляет сателлитная ДНК?
Какие регуляторные области существуют?
Объясните особенности интронов и экзонов
Тема 8.
Что такое гистоны, какова их роль?
Какими особенностями обладают политенные хромосомы и хромосомы типа «ламповой щетки»?
Сходства и различия генома митохондрий и хлоропластов
Тема 9.
В чем особенности регуляции у lac- и trp-оперона?
Что такое полицистронность, ее преимущества?
Роль альтернативного сплайсинга
Зачем нужны энхансеры?
Тема 10.
Типы репараций ДНК, их значение
Принцип теломеразного механизма
Роль ферментов репликации
Тема 11.
Каковы механизмы мутагенного воздействия?
Как влияют хромосомные аберрации на потомство?
Способы получения аллополиплоидов
Тема 12.
Роль белка RecA в процессе рекомбинации
В чем особенности Tn и IS-элементов?
Функции и эволюционная роль мобильных элементов
Тема 13.
Какие виды естественного отбора существуют, при каких условиях они возникают?
Что такое «выживаемость», ее роль в изменении частоты аллелей в популяции?
Что такое «равновесная популяция», каким требованиям она должна удовлетворять?
Роль и влияние инбридинга на популяцию
|
