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

1) Какие виды наследственности и изменчивости Вы знаете?

2). Что такое комбинативная изменчивость и каковы причи­ны ее возникновения?

3). Какая изменчивость называется коррелятивной и каково ее значение в племенной работе?

4). Что такое мутационная изменчивость? Что является при­чиной возникновения мутаций?

5). Что следует понимать под модификационной изменчивостью?

2.2 Биометрические методы анализа изменчивости и наследственности признаков у животных

Формирование количественных признаков чаще всего кон­тролируется не одной, а многими парами генов, что и опреде­лило их название как признаков полигенных. Характер вза­имодействия этих генов может быть различным. Поэтому, прежде чем приступить к изучению наследования количест­венных признаков, необходимо вспомнить различные типы взаимодействия генов, обратив особое внимание на полимерию, аддитивный тип действия полимер­ных генов, эпистаз и др.

Определение характера наследования количественных при­знаков осложняется тем, что на их проявление, кроме наслед­ственности, большое влияние оказывают внешние условия.

Изучение биометрического метода следует начать с выяс­нения понятий «генеральная совокупность» и «выборка». При этом обратите внимание на требования, которым должна удо­влетворять выборка. В современной генетике для изучения явлений наследствен­ности и изменчивости организмов широко используется биометрический метод, основанный на за­коне больших чисел и теории вероятности.

Необходимо изучитьпринципы составления выборки, по­строения и обработки вариационного ряда и способы вычис­ления основных его показателей (средняя арифметическая C или М, среднее квадратическое отклонение s, коэффициент изменчивости С_v, статистические ошибки.

Методы вычисления биометрических параметров, в том числе критерия их статистической достоверности и достоверности разности средних величин, коэффициентов корреляции и регрессии изложены в рекомендуемых учебниках, а также в пособии «Практикум по генетике» (Ларцева С. X., Муксинов М. К.)

На формирование признаков животных (в том числе и хозяйственно полезных) оказывает влияние не только наследственность, но и другие факторы (условия кормления и содержания, возраст, физиологическое состояние). При необходимости определения доли влияния отдельных факторов следует обратиться к дисперсионному анализу, основные элемен­ты и ход которого представлены в упомянутом выше учебном пособии.

Для изучения наследования количественных признаков предложены специальные понятия и параметры, их характери­зующие. Это наследуемость и повторяемость.

Выясните, что такое наследуемость и определите разницу между понятиями: наследственность, наследование и насле­дуемость. Показателем наследуемости признаков служит ко­эффициент наследумости (h²), который можно получить, вы­числив коэффициент корреляции между показателями изучае­мого признака двух родственных групп (например, матерей и дочерей, полусестер по отцу), или дисперсионным анализом. Методы вычисления изложены в методических указаниях.

После выяснения понятия «повторяемость» приступайте к изучению методов вычисления коэффициента повторяемости: дисперсионный (по Снедекору), путем вычисления коэффици­ента корреляции и метод ранговой корреляции (по Спирмену)..

Коэффициенты наследуемости и повторяемости могут быть использованы в племенной работе.

Практическое освоение биометрии осуществляется на заня­тиях в период лабораторно-экзаменационной сессии.

Литература: 1, стр.176-227; 2, стр.230-273; 3, стр.165-240; 5, стр.122-156

Вопросы для самопроверки

1). Что такое генеральная совокупность и выборка?

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?

5). Как определить критерий статистической достоверности разности двух независимых вариационных рядов?

6). Каким может быть характер и степень взаимосвязи между признаками?

7). В каких пределах варьирует цифровое значение коэф­фициента корреляции?

8). Что означает коэффициент регрессии и как его можно использовать в селекции сельскохозяйственных животных?

9). Имеется ли разница в наследовании качественных и ко­личественных признаков?

10). Что такое наследуемость? Есть ли разницамежду понятиями: наследственность, наследование, наследуемость?

11). Какие вы знаете методы определения коэффициента наследуемости?

12). Какие факторы влияют на величину h²?

13). Что такое повторяемость?

14). Какие методы попользуются для вычисления коэффици­ента повторяемости?

15). Какие факторы влияют на величину коэффициента по­вторяемости?

16). Как в племенной работе используются коэффициенты наследуемости и повторяемости?

17). Каковы показатели h² основных хозяйственно полезных признаков крупного рогатого скота?

18). Какие показатели необходимы для расчета эффекта се­лекции крупного рогатого скота по основным хозяйственно полезным признакам?