ГЕНЕТИКА

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ І ПРОДОВОЛСТВА УКРАЇНИ

ПОЛТАВСЬКА ДЕРЖАВНА АГРАРНА АКАДЕМІЯ

КАФЕДРА РОЗВЕДЕННЯ ТА ГЕНЕТИКИ СІЛЬСКОГОСПОДАРСЬКИХ ТВАРИН

ГЕНЕТИКА

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

Для виконання лабораторних робіт

студентами факультету «Ветеринарна медицина»

Полтава

УДК 636.04.82

 

Викладений матеріал для лабораторних робіт по дисципліні «Генетика у ветеринарній медицині».

Розраховано на студентів факультету ветеринарної медицини

 

 

Методичні рекомендації для виконання лабораторних робіт по дисципліні«Генетика у ветеринарній медицині» розроблені доктором сільськогосподарських наук, професором С. Л. Войтенко.

 

Рекомендовано методичною радою Навчально-наукового інституту тваринництва та ветеринарної медицини Полтавської державної аграрної академії

 

 

ВСТУП

Довгий час рівень знань щодо живої природи зосереджувався у медицині, тваринництві, рослинництві. Важливі відкриття про живу природу почали з’являтися в біології лише з кінця 18 сторіччя. Одержані нові дані змінювали підходи як до проблем, що їх вивчали біологи, так і методів, якими вони керувалися. Двадцяте сторіччя вивело генетику на передові позиції природопізнання. Але і до нашого часу одні відкриття змінюються іншими, більш обґрунтованими і досконалими, що забезпечує прогрес науки і суспільства. Наразі генетику не можна обмежити лише рамками спадковості, мінливості, взаємодією генів, роллю ДНК, синтезом білка в клітині тощо. В наше життя входять нові області ДНК-технологій, біоінформатики, метаболітики, протеоміки, за взаємодії яких стає можливим одержання організмів із заданими ознаками. Розвиток генетики сприяє розвитку медицини, особливо генної терапії, фармакогенетики, створенні ліків нового покоління, біорегуляторів, вакцин.

Впроваджуючи досягнення сучасної генетики, можливо поліпшити підходи до діагностики захворювань у тварин, ідентифікувати генетичні ознаки для селекції тварин за рахунок спрямованої зміни геному. Кількісні ознаки тварин (надій, склад молока, якість м’яса, плодючість, чутливість до інфекцій тощо) в переважній більшості полігенно обумовлені, але застосовуючи нові технології можливо виявляти маркери, що контролюють відповідні ознаки у тварин і за рахунок суперовуляції, трансплантації ембріонів та інших методів підвищити можливості одержання численного потомства з бажаними генами. Наразі актуальним напрямком в генетиці є ідентифікація генів, які визначають розвиток кількісних ознак (QTL) та їх мутацій у сільськогосподарських тварин; одержання потрібних білків, антитіл, імуностимуляторів, ферментів і інших продуктів шляхом введення нових генів і інші істоти; виявлення метаболізму у бактерій, для вибору антибіотика, що не пригнічує нормальну мікрофлору тощо.

Проте методологія наукового пізнання біології, в тому числі і генетики, не має остаточного завершення.

Мета дисципліни «Генетика у ветеринарній медицині» – вивчення студентами сучасної методології та методів науки про спадковість та мінливість ознак тварин

У результаті вивчення дисципліни студент повинен вміти:

· визначати аномалії сільськогосподарських тварин за результатами цито-та молекулярногенетичних досліджень;

· розраховувати частоти генів, генотипів та фенотипів у популяціях;

· контролювати успадковуваність небажаних генів в популяціях сільськогосподарських тварин;

· застосовувати методи генетики для одержання тварин, стійких до захворювань та підвищення господарськи корисних ознак;

· проводити статистичний аналіз генетичних процесів у популяції;

· застосовувати методи ДНК-технології для діагностики тварин та впроваджувати маркер-залежну селекцію;

Лабораторна робота 1. ЦИТОЛОГІЧНІ ОСНОВИ СПАДКОВОСТІ

Мета заняття: засвоїти знання щодо будову клітини еукаріот; вивчити будову хромосом та способи поділу клітини. Методичне забезпечення: підручники, посібники, таблиці. Розгляд питань:

Методичні рекомендації.

Хромосоми є носіями спадковості. Кожна хромосома має центромеру, що ділить хромосоми на два плеча із характерною для них довжиною. Кожна хромосома є… Набір хромосом у соматичній клітині, який є типовим для даної групи тварин або… Клітина розмножується поділом, який може відбуватися трьома способами: шляхом мітозу, амітозу й мейозу.

Приклад розв’язання задач.

Розв’язування: В нормі каріотип ВРХ, як відомо 60 хромосом. Чоловіча стать ВРХ гетерогаметна… Відповідь: 31 ХY і 30 Y; 30 Х і 31 YY.

Завдання для виконання.

Завдання 1. Вивчити будову хромосоми у залежності від розміщення ценромери (замалювати хромосоми та описати їх складові).

 

Завдання 2. Описати та замалювати фази мітозу

 

Завдання 3. Описати поділ клітини при мейозі.

 

Завдання 4. Розв’язати задачі.

1. Скільки хромосом та хроматид відходить до кожного полюса в анафазі редукційного поділу коня (2n=64)?

2. Чи можна сказати, що клітини, які утворилися внаслідок мейозу, ідентичні? Поясніть чому? Відповідь ілюструйте схемою.

Контрольні запитання

1. Охарактеризуйте генетичну роль окремих структур клітин у спадковості. 2. Поясніть роль ядра і цитоплазми в спадковості. 3. Що таке мітоз і його біологічне значення?

Лабораторна робота 2. МОЛЕКУЛЯРНІ ОСНОВИ СПАДКОВОСТІ

Методичне забезпечення: підручники, посібники, таблиці. Розгляд питань: 1. Спадкові носії інформації та синтез білка в клітині

Методичні рекомендації.

Процес синтезу білка в клітині називається біосинтезом і складається з двох етапів: транскрипції і трансляції. Перший етап – транскрипція… Ген – це дискретна одиниця спадковості, за допомогою якої відбувається запис,… Основні властивості гена:дискретність (виявляється у характері дії гена, в успадкуванні ознаки, обумовленої даним…

Приклад розв’язання задач.

Згідно з правилом Чаргафа, молекула ДНК складається з 2000 аденілових нуклеотидів і 2000 тимілових, 2000 – цитозину і 2000 гуаніну. 1. Визначимо загальну кількість нуклеотидів в молекулі:… 2. Оскільки середня молекулярна маса одного нуклеотиду дорівнює 345 у.о.м., тоді, М(ДНК)=8000х345=2760000 у.о.м.

Завдання для виконання

  Завдання 2. Записати, якими триплетами кодуються амінокислоти  

Контрольні запитання

1. Опишіть будову і функції ДНК.

2. Дайте характеристику різним видам РНК, їх будові, функціям, відмінностям від ДНК.

3. Поясніть суть явища синтезу білків у клітині.

4. Сучасне уявлення про структуру і функцію генів.

5. Опишіть генетичний код.

 

 

Лабораторна робота 3. ЗАКОНОМІРНОСТІ УСПАДКУВАННЯ ОЗНАК

Методичне забезпечення: посібники, таблиці, схеми Розгляд питань: 1.Вивчити закони успадковування ознак

Методичні рекомендації.

Перший закон Менделя – закон одноманітності гібридів першого покоління (F1): при схрещуванні гомозиготних батьківських організмів альтернативних… Другий закон: при схрещуванні гібридів першого покоління між собою в другому… Третій закон Менделя або закон незалежного комбінування свідчить про те, що розщеплення в двох парах генів…

Приклади розв’язання задач.

1. Р ♀ АаВb х ♂ ааbb. G    

Схема схрещування, утворення гамет

Та розщеплення за феногенотипом у потомстві

Гомозиготна батьківська особина утворює лише один тип гамет – аb. Таким чином, у першому поколінні виникнуть генотипи: АаВb, ааВb, Ааbb, ааbb з…   2. Р ♀ АаВВ х ♂ ааВb.

Схема схрещування, утворення гамет

Та розщеплення нащадків за генотипом і фенотипом

Оскільки батьки гетерозиготні за однією з двох пар генів, то кожний з них утворює по 2 типи гамет. Материнський організм – АВ, аВ, а батьківський –…   3. Р ♀ ААbb х ♂ ааВВ

Рис. 5. Схема схрещування особин гомозиготних

За обома парами генів, утворення гамет та розщеплення

Х нащадків за генотипом і фенотипом

Батьки гомозиготні за двома парами генів, таким чином, кожний з них утворює лише один тип гамет: материнська особина – Аb, а батьківська – аВ. Тому в першому поколінні буде спостерігатися одноманітність гібридів, тобто вони матимуть генотип АаВb і будуть чорні комолі.

Завдання для виконання

  Завдання 2. Визначити кількість сортів гамет, користуючись дихотомічним…  

Контрольні запитання

1. Що таке моно-, ди- та полігібридне схрещування?

2. Вказати, яке розщеплення по фено- і генотипу у особин при моно-, ди- та полігібридному схрещуванні

3. Написати схему схрещування дигетерозигот, користуючись сіткою (решіткою) Пеннетта.

4. Навести приклади взаємодії алельних та неалельних генів.

Лабораторна робота 4. ЗЧЕПЛЕННЯ ГЕНІВ. КРОСИНГОВЕР. ГЕНЕТИКА СТАТІ.

Методичне забезпечення: підручники, посібники, таблиці. Розгляд питань: 1. Вивчити хромосомну теорію спадковості та картування хромосом

Методичні рекомендації.

Хромосомна теорія спадковості стверджує: • гени розміщені в хромосомах; • гени займають певне місце в хромосомі, а їхні алелі обов'язково однакове місце в гомологічних хромосомах;

Приклади розв’язання задач.

Розв'язування У птахів жіноча стать є гетерогаметною, а чоловіча – гомогаметною.  

Схема схрещування, утворення гамет, розщеплення

Нащадків за ознаками зчепленими зі статтю, коли жіноча

Стать є гетерогаметною, а чоловіча гомогаметною

Відповідь. Жіночі особини з генотипом ZaW загинуть, їхня частка становить 25%.   Задача 2. У кукурудзи буває забарвлений ендосперм (А) і незабарвлений (а), гладкі зерна (В) і зморшкуваті (b). Гени,…

Завдання для виконання

  Завдання 2. Описати аномалії статі генетичного характеру, що призводить до…  

Контрольні запитання

1. Основні постулати хромосомної теорії

2. Кросинговер, його походження та форми.

3. Загальнобіологічне визначення статі

4. Генетичне визначення статі

5. Типи генетичного визначення статі

6. Приклади порушення статі, обумовлені порушенням набору статевих хромосом

7. Які бувають ознаки відносно статі.

 

 

Лабораторна робота 5. МІНЛИВІСТЬ ОЗНАК ОРГАНІЗМУ. МУТАЦІЇ ТА ЇХ ОСОБЛИВОСТІ

Мета заняття: з’ясувати причини мутацій, їх класифікацію та особливості. Методичне забезпечення: підручники, посібники, таблиці. Розгляд питань:

Методичні рекомендації.

Комбінаційна мінливість –результат незалежного, вільного розподілу хромосом у процесі редукційного поділу клітин, результатом кросинговеру, який… Мутаційною (спадковою чи генотиповою) називають мінливість самого генотипу. … Кореляційна мінливість – це взаємозалежність між розвитком двох ознак, коли із зміною однієї ознаки відповідною мірою…

Приклади розв’язання задач.

Розв'язування: Білок: ала – тре – сер – глу – мет. і РНК: ГЦУ – АЦУ – УЦА –… ГУУ – АУУ – УУА – ГАА – АУГ і кодуватиме білок: вал – іле – лей – глу – мет.

Завдання для виконання

  Завдання 2.Охарактеризувати основні положення мутаційної теорії Завдання 3.Які кількісні зміни в хромосомному складу клітин приводять до генотипових мутацій ?

Зміна кількості хромосом в результаті

Мутаційної мінливості організмів

Задача 2. Які зміни стануться у будові білка, якщо у фрагменті молекули іРНК (складу АГА-ГЦА-УЦУ-ЦУА) третій нуклеотид зміниться на гуанін, а сьомий…   Задача 3.У молекулі ДНК така послідовність нуклеотидів: АТТ – ГЦА – ТТГ – ЦГА – АЦЦ. П’ятий зліва нуклеотид випав. Як…

Контрольні запитання

1.Назвати види мінливості та їх особливість

2. Визначення геномних, хромосомних і генних мутацій та від чого вони залежать

3. Вказати типи геномних, хромосомних і генних мутацій

4. Що таке генетична безпека та приклади її використання.

Лабораторна робота 6. ГЕНЕТИЧНІ ПРОЦЕСИ У ПОПУЛЯЦІЯХ

 

Мета заняття: засвоїти методи визначення генної рівноваги в популяції; навчитися визначати кількість гемо- та гетерозиготних особин в популяції; визначати коефіцієнт успадковуваності ознак.

Методичне забезпечення: підручники, посібники, таблиці.

Розгляд питань:

1. Розподіл генів у популяціях. Закон Харді-Вайнберга

2.Визначити коефіцієнти успадковуваності ознак

 

ЛІТЕРАТУРА

1. Меркурьева Е. К. Генетика / Е. К.Меркурьева, З. В.Абрамова, А.В.Бакай идр. .-М. Агропромиздат, 1991 .-446с.

3. Глазко В.И.Введение в генетику / В.И. Глазко, Г.В.Глазко // К.: КВІЦ, 2003 .- 640с.

4. Хмельничий Л.М.Основи генетики тварин з біометрією [навчальний посібник] / Л.М.Хмельничий, І.О.Супрун, А.М.Салогуб.- Суми: ПП Вінниченко М.Д., ФОП Дьоменко В.В., 2011. – 344 с.

Методичні рекомендації

У 1908 р. англійський вчений Г.Х. Харді і незалежно від нього німецький вчений В. Вайнберг довели, що стан рівноваги між співвідношеннями… Формула р2 + 2рq + q2 = 1 є формулою Харді-Вайнберга. Закон формулюється так:… Успадковуваність – це показник, який виражає частку генетичної різноманітності у загальній фенотиповій мінливості…

Приклад розв’язання задач.

Розв'язування Розрахунок генетичного складу популяції проводимо згідно з рівнянням… р2(АА) = 0,32 = 0,09 = 9%;

Завдання для виконання.

Завдання 2. Назвати основні постулати закону Харді-Вайнберга Завдання 3. Розв’язати задачі. Задача 1. Визначте частоту генотипів АА, Аа та аа, якщо гомозиготні рецесивні особини становлять 1%.

Контрольні запитання.

2. Поясніть поняття чисті лінії. 3. Опишіть способи визначення співвідношення частот генів і генотипів у… 4. Поясніть закономірності генетичної структури популяцій і чистих ліній.

Лабораторна робота 7. ІМУНО – ТА ФАРМАКОГЕНЕТИКА

Мета заняття: засвоїти методи імуногенетики; поліморфізму білків. Вивчити реакцію організму на лікарські препарати.

Методичне забезпечення: підручники, посібники, таблиці.

Розгляд питань:

1.Вивчити методи досліджень груп крові тварин та поліморфізм білків

2.Фармакогенетика.

ЛІТЕРАТУРА

1. Меркурьева Е. К. Генетика / Е. К.Меркурьева, З. В.Абрамова, А.В.Бакай идр. .-М. Агропромиздат, 1991 .-446с.

2.Проценко М.Ю. Генетика / М.Ю. Проценко. – К. : Вища школа, 1994. – С. 216 – 234.

 

Методичні рекомендації

Імуногенетика– розділ імунології, що вивчає генетичну зумовленість факторів імунітету, внутрішньовидову різновидність і успадкування тканинних… Серія еритроцитарних антигенів, яка у різних особин одного і того самого виду… Системи груп крові можуть бути прості, складні, закриті, відкриті. Якщо система містить 1-2 антигена і має 2 алеля…

Завдання для виконання

Завдання 1. Вказати кількість генетичних систем груп крові та кількість антигенів у ВРХ, свиней, овець.

 

Завдання 2. Класифікувати хвороби та вказати групи факторів, які викликають захворювання

 

Завдання 3 . Які системи захисту існують в організмі тварин та що таке толерантність?

Завдання 4. Розв’язати задачу

Відомі групи крові трьох пар батьків:

Мати – А(ІІ), ММ, ІІІ+, батько – 0(І), ММ, Rh+;

Мати – В(ІІІ), ММ, Rh–, батько – В(ІІ), ММ, ІІІ+;

Мати – А(ІІ), ММ, Rh +, батько – В(ІІІ), ММ, Rh–

Визначте, якій з батьківських пар належить кожна дитина:

а) АВ, ММ, Rh–;

б) 0(І), ММ, Rh–;

в) А(ІІ), ММ, Rh +.

 

Лабораторна робота 8. МАТЕМАТИЧНІ ОСНОВИ БІОМЕТРІЇ

Мета заняття: проводити біометричну обробку результатів досліджень, визначати вплив різних факторів на ознаку.

Методичне забезпечення: підручники, посібники, таблиці.

Розгляд питань:

1. Методи визначення мінливості кількісних і якісних ознак

2. Кореляційний аналіз

3. Регресійний аналіз

4. Дисперсійний аналіз

 

ЛІТЕРАТУРА

2.Петухов В.Л. Ветеринарная генетика с основами вариационной статистики / В.Л. Петухов, А.И. Жигачев, Г.А. Назаров. – М. : Агропромиздат, 1985. – С.… 3.Близнюченко О.Г. Біометрія: Монографія / Близнюченко О.Г. – Полтава:… 4.Хмельничий Л.М. Основи генетики тварин з біометрією [навчальний посібник] / Л.М.Хмельничий, І.О.Супрун,…

Методичні рекомендації.

До варіант можуть бути віднесені кількісні та якісні ознаки. До кількіснихознак відносять такі, що можна безпосередньо виміряти або підрахувати… Середні величини – це абстрактні, цілі або дробові кількості, які… Для вирахування середньої арифметичної для малих вибірок використовують наступну формулу:

Завдання для виконання.

V –370; 350; 395; 385; 400; 405; 390; 405; 358; 372. Завдання 2.Визначити кореляційний та регресійний зв’язок між багатоплідністю…   Порядковий № Багатоплідність маток, гол К-сть поросят при відлученні, гол …

Контрольні запитання.

1 Чи можливо вивчити продукти забою генеральної сукупності?

2. Що характеризують середні величини?

3. Назвати основний показник мінливості та що він вимірює?

4. У яких межах знаходяться модальні особини популяції?

5. Нульова гіпотеза та її призначення

6. Яким буде зв’язок між ознаками, коли із збільшенням однієї інша зменшується?

7. Які задачі можна вирішити за допомогою дисперсійного аналізу?