ОПД Ф.03 Генетика и биометрия

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Кафедра разведения

сельскохозяйственных

животных

 

ОПД Ф.03 Генетика и биометрия

 

МетодическИЕ УКАЗАНИЯ

К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

И задания к контрольной работе

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ

 

 

Специальность 111100 Зоотехния

 

 

УФА 2010

  Представлено и рекомендовано к печати кафедрой разведения сельскохозяйственных… Утверждено методической комиссией биолого-технологического факультета (протокол № ___ от «___» марта 2010 г.

Библиография

А) основная

2. Петухов, В.Л. Генетика. Учебник.//Петухов В.Л., Короткевич О.С., Стамбеков С.Ж., Жигачёв А.И., Бакай А.В.- Новосибирск.: СемГПИ, 2007 – 628 с. … 3. Меркурьева, Е.К.,Абрамова З.В., Бакай А.В., Кочиш И.И. Генетика: Учебник.-… 4. Долматова, И.Ю. Решение задач по генетике: Учебное пособие . – Уфа.: БГАУ, 2009. - 128 с.

Б) дополнительная

2. Бич Г., Бест Д и др. Биотехнология. Принципы и применение: Пер. с англ.- М.: Мир, 1988. – 480 с. 3. Меркурьева Е.К., Абрамова З.В и др. Генетика. -М.: Агропромиздат,1991.-… 4. Инге-Вечтомов С.Г. Введение в молекулярную генетику. – М.: Высш. шк., 1983. – 343 с.

Раздел 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ ТЕМ И РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

 

2.1 Введение. Предмет и методы генетики. Краткая история ее развития. Виды наследственности и изменчивости.

 

Становлению и развитию генетики способствовал целый ряд крупных обобщений в биологии и научных открытий. Важнейшими из них являются:

· клеточная теория М. Я. Шлейдена и Т. Шванна (1838г.);

· эволюционное учение Ч. Дарвина (1859 г.);

· закономерности наследования признаков, установленные Г. Менделем (1865 г.);

· теория мутации С. И. Коржинского (1899 г.) и Г. де Фриза (1903 г.);

· учение о популяции В. Иоганнсена (1903 г.);

· хромосомная теория наследственности Т. Г. Моргана (1910 г.); закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, сформулированный Н. И. Вавиловым (1923 г.);

· концепция о молекулярной основе наследственности и изменчивости орга­низмов Н. К. Кольцова (1936 г.);

· открытие О. Эвери (1944 г.) о сосредоточении наследственной информации в молекулах ДНК;

· создание Д. Уотсоном и Ф. Криком модели строения-ДНК (1953 г.);

· расшифровка Ф. Криком, М. Ниренбергом„ Д. Маттеи и С. Очоа (1961—1964 гг.) универсального генетического кода наследственной информации и синтеза белка в клетках организмов.

· первый синтез гена in vitro К.Корана (1972)

· появление первого трансгенного (генетически модифицированного) млекопитающего (мышь) (Пальмитер, 1982).

· изобретение К. Мюллисом полимеразной цепной реакции (ПЦР) синтеза гена (1993)

· опубликование генетических карт хромосом человека (1994)

· секвенирование (расшифровка нуклеотидных последовательностей) генов бактерий (1995)

· клонирование млекопитающих из соматической клетки (Я.Вильмут, 1997)

· Секвенирование генома человека (2001)

Необходимо знать основные этапы развития генетики, вклад отечественных и зарубежных учёных в развитие этой науки.

При изучении материала этой темы, прежде всего, необходимо уяснить, что наследственность и изменчивость являются важнейшими свойствами, характерными для всех живых организмов.

Затем следует познакомиться с видами наследственности (ядерная — хромосомная и внеядерная (ДНК хлоропластов, митохондрий и плазмид у бактерий) и причинами их обусловливающими.

Обратить внимание на то, что изменчивость может быть наследственной и ненаследственной. Их отличие в том, что в первом случае возникшие изменения передаются следующим поколениям, а во втором — не передаются. Характер изменений и причины, их вызывающие, настолько различны, что появилась необходимость в классификации явлений изменчивости.

В теме изучается современная классификация изменчивости. Согласно последней установлена комбинативная, коррелятивная, мутационная и модификационная изменчивость. Студент должен изучить суть каждого вида изменчивости, обратив особое внимание на факторы, их определяющие: при комбинативной изменчивости — независимое расхождение хромосом в мейозе и кроссинговер; при коррелятивной—взаимосвязь между признаками и плейотропное действие генов; при мутационной — изменения генетического материала на разных уровнях (генном, хромосомном, геномном); при модификационной (паратипической) — факторы внешней среды, в частности условия кормления и содержания сельскохозяйственных животных.

Завершить изучение темы следует выяснением значения разных видов наследственности и изменчивости в практике животноводства.

Литература: 1, стр.3-15; 2, стр.5-20; 3, стр.3-17; 5, стр.3-7

Вопросы для самопроверки

2). Что такое комбинативная изменчивость и каковы причи­ны ее возникновения? 3). Какая изменчивость называется коррелятивной и каково ее значение в… 4). Что такое мутационная изменчивость? Что является при­чиной возникновения мутаций?

Вопросы для самопроверки

2). Что такое вариационный ряд и как его построить? 3). Какие вы знаете константы, характеризующие вариаци­онный ряд? 4). Что означает статистическая ошибка средней арифме­тической величины?

Организация наследственного материала. ДНК-носитель наследственной информации

Необходимо вначале ознакомиться с экспериментами Ф. Гриффита и О. Эвери по генетической трансформации у пневмококков, в которых было доказано, что… Важным открытием в молекулярной генетике явилось установление Дж. Уотсоном и… ДНК является полимером, состоящим из мономеров — нуклеотидов, которые различаются только одним из четырех азотистых…

Вопросы для самопроверки

видовой специфичности ДНК? 2). Как осуществляется синтез ДНК? 3).Что такое ген?

Цитологические основы наследственности.

Митоз, мейоз и их биологическое значение

В онтогенезе передача наследственной информации от одного клеточного поколения к другому осуществляется в процессе непрямого деления клеток —… Рассматривая фазы митоза, необходимо основное внимание обратить на те из них,… В этом разделе рассматриваются также цитологические основы полового размножения у животных и растений (мейоз,…

Вопросы для самопроверки

2) Назовите диплоидные числа хромосом у основных видов сель­скохозяйственных животных. 3). В чем заключается генетическая сущность митоза? 3). В чем заключается генетическая сущность мейоза?

Закономерности наследования признаков при половом размножении, установленные Менделем

Для понимания гибридологического метода генетического анализа и закономерностей наследования признаков необходимо иметь четкое представление о… 1) скрещивание родительских форм (Р), различающихся по одной (моногибридное… 2) скрещивание гибридов F1 между собой и получение гибридов второго поколения F2;

Вопросы для самопроверки

2). Какое скрещивание называется моногибридным? 3). Что такое гомозитотность и гетерозиготность? 4). Что понимается под реципрокным и анализирующим скрещиванием?

Наследование при взаимодействии генов

Новообразование.Новообразованием называется такой тип взаимодействия генов, когда при их сочетании в одном организ­ме развивается совершенно новая… Комплементарное взаимодействие генов.В том случае, когда признак образуется… Эпистаз.При этом типе взаимодействия доминантный ген одной пары аллелей, например ген С, подавляет действие друго­го…

Вопросы для самопроверки

1).Назовите основные типы взаимодействия неаллельных генов.

2).Какое расщепление по фенотипу наблюдается при разных типах взаимодейст­вия генов?

3). В чем заключается комплементарное взаимодействие неаллельных генов?

4). В чем заключается эпистатическое взаимодействие неаллельных генов?

5).В чем заключается полимерное взаимодействие неаллельных генов?

6).Что означают понятия «гены-модификаторы», «экспрессивность» и «пенетрантность»?

Хромосомная теория наследственности

Гены, локализованные в одной хромосоме, образуют группу сцепления. Число групп сцепления соответствует количест­ву хромосом в гаплоидном их наборе.… При изучении сцепления признаков (генов) используется специальная символика,… Подробно вопрос о сцепленном наследовании с соответствующими схемами скрещиваний изложен в «Практикуме по генетике» и…

Вопросы для самопроверки

2). Что такое «группа сцепления»? Какое количество групп сцепления у разных видов домашних и промысловых живот­ных? 3). Что является причиной нарушения сцепления между признаками? 4). В каких единицах измеряется расстояние между генами в хромосоме?

Генетика пола

Сначала необходимо уяснить хромосомные типы определения пола, характерные для сельскохозяйственных животных В основе равного количества самок и самцов (1:1) у выс­ших животных лежит… В хромосомном наборе самок млекопитающих содержится две гомологичные хромосомы X. В хромосомном наборе сам­цов имеется…

Вопросы для самопроверки

2). Какой пол называется гомогаметным, а какой гетерогаметным? 3). Перечислите основные типы хромосомного определения пола. 4). Какие признаки называются сцепленными с полом? Ка­ковы особенности их наследования?

Молекулярные основы наследственности

спе­цифичность (каждый структурный ген обладает только ему присущим порядком расположения нуклеотидов и де­терминирует синтез определенного… целост­ность (при программировании синтеза полипептида ген выступает как… стабильность (относительная устой­чивость) и лабильностью (способность мутировать);

Вопросы для самопроверки

1). Что такое ген, кодон, экзон, интрон, промотор, терминатор?

2). В чем заключается сущность генетического кода?

3). Как осуществляется реализация наследственной инфор­мации с гена на белок?

4). Каково строение генетического материала у бактерий?

5). В чем заключается сущность теории Ф. Жакоба и Ж. Моно о регуляции синтеза и-РНК и белков у прокарот?

6). Регуляция активности генов у эукариот.

Мутационная изменчивость. Индуцированный мутагенез

Мутация — это качественное или количественное измене­ние генотипа, которое в процессе репликации ДНК передается в ряду клеточных поколений и… Обратите внимание на то, что мутации могут возникать как естественным путем… Ознакомьтесь с такими понятиями, как мутагенез и мутабильность, и выясните те факторы, которые приводят к…

Вопросы для самопроверки

2). Какие бывают хромосомные мутации? 3). Какие бывают геномные мутации? 4). В чем заключается разница между спонтанными и ин­дуцированными мутациями?

Генетические основы индивидуального развития.

Влияние генов на развитие признаков, путь от гена к при­знаку у прокариот и эукариот имеет принципиальные отличия. У прокариот путь от гена к… Один ген —> один фермент (белок) —> один признак. Формирование признаков высших организмов (эукариот) происходит, как правило, под действием многих генов, во…

Вопросы для самопроверки

1). Как в онтогенезе осуществляется реализация генотипа?

2).Влияют ли материнские гены на развитие зиготы? Приведите примеры.

3). Какие вы знаете критические периоды онтогенеза? В чем причина критических периодов?

4) Что такое тотипотентность ядра соматической клетки?

Влияние среды на развитие признака в онтогенезе. Модификационная изменчивость

Пределы модификационной изменчивости называются «нормой реакции»организма и определяются его наследственностью. Норму реакции генотипа необходимо… Большинство модификационных изменений носит адаптивный характер. Однако в… Литература: 1, стр.137-144; 2, стр.317-320; 3, стр. 15-16; 5,стр. 193-195.

Вопросы для самопроверки

1). Что такое модификационная изменчивость? Приведите примеры.

2) Приведите примеры адаптивных модификаций.

3).Что такое «норма реакции» и как можно применить знание нормы реакции в селекции сельскохозяйственных животных?

4) Что такое фенокопии? Морфозы?. Как их отличить от мутаций?

Генетика популяций

Изучение материала начните с выяснения понятий «попу­ляция» и «чистая линия». Затем ознакомьтесь с работами В. Иоганнсена по выяснению эффективности… В свободно размножающейся популяции наблюдается оп­ределенная структура… Для лучшего усвоения этого материала рекомендуется ре­шить несколько задач, имеющихся в учебном пособии «Решение задач…

Вопросы для самопроверки

2). К каким выводам пришел Иоганнсен в результате отбо­ра в популяциях и чистых линиях? 3). Какова формула Харди-Вайнберга для определения со­отношения генотипов в… 4). Что такое генетическая структура популяции?

Инбридинг, инбредная депрессия и гетерозис

1) инбридинг и его биологические особенности, инбредная депрессия и способы ее ослабления, методы оценки степени инбридинга и его использование в… 2) явление гетерозиса и его биологические особенности; теории, объясняющие… Начните с освоения раздела об инбридинге. Под ним пони­мается спаривание животных, находящихся в слабой, умерен­ной…

Вопросы для самопроверки

2). Что такое инбредная депрессия? 3). Какое влияние оказывает инбридинг на генетическую структуру популяций? 4). Какие существуют методы определения степени инбри­динга?

Нехромосомное наследование

Пластиды- это самовоспроизводящиеся органоиды растительной клетки, которые передаются по материнской линии (вместе с цитоплазмой яйцеклетки).… Митохондрии обеспечивают дыхание клеток. Подобно хлоропластам – это… Плазмиды-это кольцевые молекулы ДНК размером от 2-3 до нескольких десятков пар оснований, присутствующая в…

Вопросы для самопроверки

1). В чем заключается явление нехромосомной наследственности?

2) В каких органоидах клетки содержится ДНК?

3) Что из себя представляет ДНК хлоропластов и митохондрий?

4). Что такое плазмиды, какие в них содержатся гены?

 

Биотехнология и основы генетической инженерии

В настоящее время известны два способа искусственного синтеза генов вне организма - химический и ферментативный. Основные ферменты, используемые в… Таким методом уже созданы культуры бактерий, продуцирующие аминокислоту… Для получения трансгенных животных в настоящее время наиболее популярен и эффективен метод прямой микроинъекции…

Вопросы для самопроверки

2). Какие существуют методы синтеза нужных генов? 3) Что такое векторная молекула и каково ее назначение? 4).Какие существуют методы введения рекомбинантной ДНК в реципиентную клетку?

Иммуногенетический и биохимический полиформизм белков и их использование в биотехнологии и селекции. Полиморфизм ДНК.

Достижения иммуногенетики используются в практике жи­вотноводства для контроля происхождения племенных живот­ных, определения родства пород, для… В последние три десятилетия проявляется интерес к изу­чению полиморфизма… Более перспективным представляется использование в качестве маркерных систем полиморфных последовательностей…

Вопросы для самопроверки

2). Как определяются группы крови у животных? 3). Каковы особенности наследования групп крови? 4). Для чего используется определение групп крови в прак­тике животноводства?

Генетические аномалии у сельскохозяйственных животных

Летальными, или смертоносными, факторами называют такие, которые вызывают смерть особи до достижения ею стадии поло­вой зрелости. К полулетальным… Генетические аномалии — это морфофункциональные наруше­ния в организме… Генетические аномалии представляют собой признаки, кон­тролируемые одной парой аллельных генов. Характерной…

Вопросы для самопроверки

2). Каковы основной характер наследования генетических аномалий? 3). Какие примеры генетических аномалий у КРС, свиней, овец и лошадей Вы… 4). Как прилагается закон гомологических рядов в наследственной изменчивости при изучении генетических аномалий у…

Генетика иммунитета

Далее перейдите к рассмотрению примеров видовой, по­родной и линейной устойчивости к болезням, которые обуслов­лены генами, полученными от… Для практики зоотехнии большое значение имеет генети­чески обусловленная… Литература: 1, стр.267-299; 2, 366-394; 3,278-292; 5, 228-247

Вопросы для самопроверки

1). Что такое иммунитет и иммунная система организма?

2). Какие неспецифические факторы иммунитета вы знаете?

3). Что такое специфический иммунитет?

4). Что такое антитела? Какова их роль?

5).Возможна ли селекция животных на резистентность к отдельным заболеваниям?

Генетика поведения и ее селекционное значение

Необходимо ознакомиться с идеями основоположников на­уки о поведении животных — И. М. Сеченова и И. П. Павлова, создателей учения о типах высшей… Затем перейдите к изучению работ советских ученых по генетике поведения—Л. В.… Особое значение данные генетики поведения имеют для создания животных, приспособленных к условиям промышлен­ных…

Вопросы для самопроверки

2). Какова роль генотипа и условий среды в развитии пове­денческих признаков животных? 3). В чем заключается суть исследований Л. В. Крушинского по выявлению… 4). В чем заключается суть работ Д. К. Беляева по изуче­нию поведения животных при одомашнивании?

Раздел 3. Контрольные задания для студентов заочной формы обучения

Прежде чем приступать к выполнению контрольной работы, внимательно изучите учебный материал и ознакомьтесь с содержанием методических указаний.

Номера вопросов, которые должны быть освещены в контрольной работе, устанавливаются по приведенной ниже таблице с учетом учебного шифра студента. Например, учебный шифр студента 4238.Для нахождения номеров вопросов контрольного задания нужно в первой (заглавной) строке таблицы найти последнюю цифру шифра, т.е. 8. В первой вертикальной графе таблицы находится предпоследняя цифра учебного шифра – 3. В клетке таблицы, находящейся на месте пересечения графы, идущей от цифры 8 со строкой, отходящей от цифры 3, указаны номера вопросов контрольной работы студента. Они следующие: 7,26,47,79,114,117.

В разделе биометрии для каждого студента предусмотрены одинаковые задания на различном статистическом материале. Для этого нужно:

· вычислить средние арифметические величины (М), средние квадратические отклонения (σ), коэффициенты вариации (C_V) этих признаков и их ошибки (m) и достоверность (t_r);

· вычислить коэффициент корреляции (r) между этими признаками, его критерий достоверности (t_r);

· вычислить коэффициент регрессии R_x/y и R_y/x и сделать соответствующие выводы.

Вопросы для контрольной работы

1).Генетика как наука.Основные этапы ее становления. Место генетики среди биологических наук. 2). Методы генетических исследований: гибридологический, генеалогический,… 3). Исследования по изучению наследственности и наслед­ственной изменчивости до открытия законов Г. Менделя…

Раздел 4. Методические указания к выполнению биометрической части контрольной работы

1. Один из главных параметров совокупности - это ее объем (численность) – т.е. количество объектов, входящих в изучаемую совокупность. Характеризуется числом наблюдений (N или n).

2. Второе свойство совокупности – это общий уровень развития исследуемого признака у составляющих ее объектов. Параметром, характеризующим это свойство, является средняя арифметическая величина (М), которая вычисляется путем деления суммы всех значений признака на объем совокупности по формуле: М=, где:

М- средняя арифметическая величина

V- вариант, или дата (измеренное значение признака);

N- объем совокупности

Например, определим среднюю арифметическую величину признака «живая масса» поросят (n=10, см. табл. 3). Для этого суммируем все варианты и разделим полученную сумму на общее количество животных в выборке:

М=кг

3. Оценка степени разнообразия животных в изучаемых группах – важнейший элемент селекционной работы. Показателями разнообразия признака в совокупности слу­жат: лимиты (lim), среднее квадратическоеотклонение (s) и коэффициент вариации (C_v).

Лимиты характеризуют минимальное и максимальное значение изучаемого признака в выбороч­ной совокупности и указывают на амплитуду вариации.

Однако эти показатели недостаточны, так как жи­вотные с такими показателями могут быть нехарактер­ны для данного стада. Кроме того, лимиты не отража­ют индивидуальных различий внутри выборки. Напри­мер, при одинаковой средней величине животных двух групп по живой массе М₁==526 кг, М₂=526 кг лимиты со­ставляли в первой группе 450 - 550, во второй – 420 - 600. Размах колебаний в первой группе был 100 кг, во второй - 180 кг. Таким образом, при одной и той же средней величине группы неоднородны.

. Наилучшим показателем разнообразия признака является среднее квадратическое отклонение σ, которое учитыва­ет отклонение каждой варианты от средней арифмети­ческой.

При небольшом числе вариант (n<30) среднее квадра­тическое отклонение вычисляется по формуле:

s=

Таблица 3 Вычисление среднего квадратического отклонения в малой выборке

№п/п	Живая масса поросят, кг (V)	Отклонения (V-M)	Квадраты отклонений (V-M)2
	1,2 1,5 1,1 1,3 1,4 1,3 1,4 1,4 1,3 1,6	-0,15 +0,15 -0,25 -0,05 +0,05 -0,05 +0,05 +0,05 -0,05 +0,25	0,0225 0,0225 0,0625 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0625
N=10	åV=13,5; M=1,35	å(V-M)=0	å(V-M)2=0,1850

Например, вычислим среднее квадратическое отклоне­ние по данным о живой массе при рождении 10 поросят из помета одной свиноматки. Для этого строим расчетную таблицу, состоящую из трех колонок. Первая колонка – номер по порядку, вторая – абсолютное значение каждого варианта и третья – квадрат каждого варианта. Количество строчек соответствует количеству вариантов в выборке плюс суммарная строка (табл. 3).

В первую графу вписывают варианты (живая масса поросят при рождении). Суммировав их и разделив на число вариант, получают среднюю массу поросенка (М).

Затем вычитают M из каждой варианты и разности (отклонения от средней) и вписывают во вторую гра­фу. Для проверки правильности вычислений суммируют все разности (V—M), их сумма должна быть равна ну­лю.

Далее каждое отклонение возводят в квадрат и вписывают квадраты отклонений (V—M)² в третью гра­фу. Квадраты отклонений всегда положительны. Сум­мируя все числа третьей графы, получают сумму квад­ратов отклонений ∑(V—M)² , которую вписывают в итог третьей графы. Среднее квадратическое отклонение вы­числяют по формуле s=

В нашем примере s=

Выражение в знаменателе п—1 называется числом степеней свободы (n - греч. буква «ню»), которое указывает на то, что один из объектов изучаемой совокупности представлен средней арифметической величиной. Полученная величина s=±0,14 кг указывает, что в среднем отклонения вариант данного признака от средней арифметической составляют 0,14 кг. Сигма является величиной именованной, т.е. измеряется в единицах измерения признака. При изучении суточных удоев она выра­жается в килограммах, при изучении жирности молока - в процентах, при изучении промеров - в санти­метрах и является показателем признака для группы с определенной средней арифметической величиной.

Вычисление коэффициента вариации (с_v).

При изучении разнообразия признаков, выраженных в раз­личных единицах измерения (см, кг, % и др.), и при больших различиях средних арифметических величин сравниваемых групп сигма не может быть использова­на. В таких случаях используют другой показатель - коэффициент вариации (с_v), вычисляемый по формуле: с_v =

В нашем примере с_v =

Техника расчета коэффициента корреляции в малых выборках

n- число животных, изучаемых по двум признакам; x и y – значения вариант первого и второго признака; С- сумма квадратов центральных отклонений, вычисляемая отдельно по формулам соответственно для признака v1 и v2:

Вычисление коэффициентов регрессии

Для малых выборок удобны следующие формулы, если значения х и у выражаются малозначными числами: Rx/y= и Ry/x= Первый из этих коэффициентов (Rx/y) показывает, на какую величину изменяется признак «х» при изменении признака «у» на…

Coдержание

   

Учебное издание

Г. Уфа, БГАУ, кафедра разведения сельскохозяйственных животных

Развернуть

Открыть в широком формате