Название программы

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

Генетика

Направление: 020200 Биология

Степень (квалификация): магистр биологии

Название программы: генетика

Цель программы, общая характеристика:

Представляемая магистерская программа направлена на подготовку студентов-биологов, специализирующихся в области генетики человека и животных и владеющих современными методами молекулярной генетики и цитогенетики с целью изучения геномики человека и сельскохозяйственных животных и ее практического использования для профилактики, диагностики и лечения наследственных и ненаследственных (мультифакториальных) болезней человека и животных, а также для проведения маркерной селекции у сельскохозяйственных животных.

Руководитель программы: зав. кафедрой генетики – доктор биологических наук, профессор В.А. Трофимов

Общие курсы и обязательные спецкурсы программы:

1. Постановка научного эксперимента

2. Генетические основы селекции

3. Генетика сельскохозяйственных животных

4. Молекулярно-генетические методы в исследовании матричных процессов»

5. Цитогенетика

6. Гены и геномы

7. Молекулярная генетика

8. Генетика микроорганизмов

9. Генетика человека

10. Генетика популяций

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Постановка научного эксперимента»

Составитель рабочей программы: Трофимов В.А., профессор кафедры генетики.

Цель курса - формирование и реализация исследовательских компетенций студентов в научно-исследовательских проектах; формирование теоретических и практических основ методологии научного исследования; углубление и расширений знаний в области генетики; совершенствование использования информационных технологий и самоорганизации исследовательской деятельности.

Курс состоит из нескольких разделов, включая «Современные проблемы генетики», «Тематику научно-исследовательских работ, рекомендуемых для реализации в виде научно-исследовательских проектов», «Методическое и техническое обеспечение, включая информационные компьютерные технологии», «Приемы работы с техническими средствами по обработке результатов исследования», «Содержание и оформление законченного проекта научного исследования».

Содержание дисциплины

Актуальные проблемы генетики: теоретические и практические аспекты. Основные направления генетических исследований.

Ферментный инструментарий. Ферменты, применяемые в молекулярно-генетическом исследовании. Рестриктазы: I, II и III типов. Изошизомеры. Изменение субстратной специфичности рестриктаз в неоптимальных условиях. Построение рестрикционных карт.

ДНК-метилазы, их использование для получения крупных рестрикционных фрагментов ДНК. ДНК-лигазы. Механизм лигирования ДНК Т4-ДНК-лигазой.

ДНК-зависимая ДНК-полимераза I Е.со1i и ее фрагмент Кленова. Их использование для введения концевой радиоактивной метки, «затупления» концов ДНК и ник-трансляции. Термостабильные ДНК-зависимые ДНК- полимеразы.

РНК-зависимые ДНК-полимеразы (обратные транскриптазы), их использование для получения кДНК.

Стратегии выделения новых генов и оптимизации их экспрессии. Факторы, оказывающие влияние на эффективность экспрессии рекомбинантных генов в бактериальных клетках.

Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР). Стандартные условия и критические параметры проведения ПЦР. Разновидности ПЦР: метод «горячего старта», КТ-ПЦР, амплификация длинных фрагментов ДНК, методы повышения точности амплификации. Проблема количественного определения содержания матричных полинуклеотидов в амплифицируемых образцах. ПЦР в реальном времени. Получение точковых мутаций, делеций и вставок с помощью ПЦР.

Генетические и физические карты генома.

Гибридизация по Саузерну. Концепция STS-маркеров. Контиги. Компьютерный анализ нуклеотидных последовательностей. Электронная ПЦР.

Вектор и его емкость. Полилинкер. Функциональная классификация векторов: экспрессирующие векторы, челночные (бинарные) векторы. Особенности строения плазмидах векторов. Векторы на основе хромосомы фага λ. Космиды и фазмиды в качестве векторов. Ретровирусные и аденовирусные векторы, векторы на основе хромосом аденоассоциированных вирусов. Принципы адресной доставки трансгенов. Управление экспрессией трансгенов в клетках-мишенях. Сверхъемкие векторы YАС, ВАС и РАС.

Выявление дифференциально экспрессирующихся генов: дифференциальный дисплей, анализ репрезентативных различий (в мРНК) (RDA), вычитающая гибридизация.

Секвенирование. Современное оборудование: приборы и технические средства.

Клонирование ДНК. Клонирование фрагментов ДНК по сайтам рестрикции, а также с использованием адаптеров, линкеров и коннекторов.

Библиотеки и клонотеки кДНК, генов и нуклеотидных последовательностей. Получение библиотек EST-последовательностей. Методы скрининга библиотек и клонотек ДНК. Гибридизация с зондами. Использование ПЦР. Использование антител и функциональные тесты.

Способы введения ДНК в клетки: трансформация, трансфекция, электропорация.

Компьютерные технологии в генетическом анализе. Компьютерное моделирование. Базы данных: NCBI, KEGG, SWISS-PROT, EMBL и др..

Методы статистической обработки результатов исследования. Техническое обеспечение генетического исследования

Написание статьи, научного отчета.

Литература

Инге-Вечтомов С.Г. Введение в молекулярную генетику /С.Г.Инге-Вечтомов. - М.: Высшая школа, 1983.
Льюин Б. Гены /Б.Льюин. - М.: Мир, 1987. on-line версия этого учебника: ссылка скрыта).
Херрингтона С. Молекулярная клиническая диагностика. Методы /С.Херрингтона, Дж.Макги. - М.: Мир, 1999.
Набокина С.М. Введение в генетическую инженерию /С.М.Набокина.- Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2002.
Сингер М. Гены и геномы /М.Сингер, П.Берг. - М.: Мир, в 2-х т., 1998.
Чемерис А.В. Секвенирование ДНК /А.В.Чемерис, Э.Д.Ахунов, В.А.Вахитов. - М.: Наука, 1999.
Проблемы и перспективы молекулярной генетики /Отв. ред. Е.Д. Свердлов. - М.: Наука, Т.1. 2003.
Трофимов В.А. Исследование нуклеиновых кислот /В.А.Трофимов, О.Н.Аксенова. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2002.
Георгиев Г.П. Гены высших организмов и их экспрессия /Г.П.Георгиев. - М.: Наука, 1989.
Маниатис Т.С. Молекулярное клонирование с основами генной инженерии / Т.С.Маниатис.- М.: Мир, 1985.
Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия /С.Н.Щелкунов. - Новосибирск: Сиб. Унив. изд-во, 2008.

12)Клаг У. Основы генетики /У.Клаг, М.Каммингс. - М.: Техносфера, 2007.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Генетические основы селекции»

Составитель рабочей программы: Гудошникова Т.Н., доцент кафедры генетики.

Цель курса – изучить методы, используемые для создания новых и совершенствования существующих пород и линий животных, которые наилучшим образом повышают производительность труда в животноводстве.

Задачи курса – изложение всех основ селекции: наследственной изменчивости, системы скрещивания, теории и методов отбора. Изучить интенсивно развивающиеся научные направления: генную инженерию, биотехнологию, трансплантацию эмбрионов, клонирование животных, селекционно-ветеринарную генетику.

Содержание дисциплины

Основные задачи животноводства. Значение селекционно-племенных мероприятий для повышения продуктивности с.х. животных. Становление генетических основ селекции животных. Роль отечественных ученых в развитии селекционной и зоотехнической науки (П.Н.Кулешов, М.Ф.Иванов, Е.А.Богданов, Н.А.Юрасов и др.).

Происхождение домашних животных. Сопоставление современных культурных пород с родственными дикими формами. Проблемы и достижения отдаленной гибридизации животных. Доместикационные признаки. Экспериментальное моделирование процесса доместикации на серебристо-черных лисах, на антилопах канна и др.. Отбор по поведенческой реакции (отсутствие агрессивности и сопутствующие морфо-физиологические изменения организма животных: ускорение мутационного процесса, активация нефункционирующих генов, изменение гормонального статуса, полового цикла). Роль дестабилизирующего отбора по Д.К. Беляеву.

Понятие об исходном материале. Аборигенные породы, заводские породы и линии, инбредные линии, мутантные формы, родственные домашним животным дикие виды.

Сохранение генофонда ценных, но малопродуктивных пород крупного рогатого скота, овец, лошадей, свиней, птицы и других видов. Создание коллекционных стад в Аскания – Нова, ВНИТИН, сектора акклиматизации и гибридизации животных (п.Черга, Алтайский край).

Развитие исследований по частной генетике животных. Мутационная и комбинативная изменчивость и их роль в селекционном процессе. Иллюстрация закона гомологических рядов наследственной изменчивости у животных. Признаки качественные и количественные. Генетический анализ сложных признаков. Принцип сигнальных генов А.С. Серебровского. Генетические карты с.х. животных, методы их построения с помощью гибридологического анализа.

Селекция по сельскохозяйственно-ценным количественным признакам.

Использование популяционно-генетических и математических методов (h²) – показатель степени генетического разнообразия популяции (стада) по определенному селекционируемому признаку. Повторяемость (R) - показатель степени сходства и проявлении признаков у одной и той же группы животных в разные периоды их жизни. Зависимость показателей наследуемости и повторяемости от условий кормления, содержания животных и уровня селекции.

Методы разведения животных. Чистопородное разведение (аутбридинг, инбридинг, топкроссинг). Племенные книги. Система записи родословных. Методы учета инбридинга: коэффициент инбридинга по Райту, Система Шапоружа. Инбредная депрессия и ее проявление у разных видов животных. Создание инбредных животных и птицы. Межпородные и межлинейные скрещивания и отдаленная гибридизация животных. Типы скрещиваний: вводное, поглотительное, воспроизводительное, переменное. Промышленное скрещивание в товарном животноводстве.

Гетерозис и формы его проявления. Адаптационный, соматический, репродуктивный. Генетические основы гетерозиса. Гипотезы доминирования, сверхдоминирования, гетерозисности. Явление моногибридного гетерозиса. Общая и специфическая комбинационная способность на гетерозис. Компенсационный гетерозис по В.А. Струнникову. Возможность получения 100%-ой гетерозисности животных по определенным хромосомам и блокам генов.

Отбор и подбор производителей. Оценка животных по фенотипу и генотипу. Учение об экстерьере и конституции животных. Принцип бонитировки. Контрольный откорм и другие виды сравнительных испытаний. Экспресс-методы ранней оценки продуктивности животных. Селекционный эффект и селекционный дифференциал.

Оценка производителей по родословной и качеству потомства. Диаллельные и полиаллельные скрещивания. Сибселекция. Схемы оценки производителей по качеству потомства. Использование ЭВМ в крупномасштабной селекции.

Методы выведения пород и кроссов с.х. животных и птицы.

Понятие о породе. Методика М.Ф. Иванова по выведению пород украинской степной белой свиньи и асканийской тонкорунной овцы. Схемы выведения многоплодного каракуля, ландрас-кабаньих гибридов, зебувидного скота и других пород. Создание высокопродуктивных кроссов кур. Разведение по линиям Отличия заводских линий от инбредных. Генетическая структура породы. Апробация пород, породных групп, линий и кроссов.

Роль искусственного осеменения в племенном животноводстве. История создания методов, роль русских ученых (И.И. Иванов, В.К. Милованов и др.) Максимальное использование выдающихся производителей. Глубокое замораживание семени. Неограниченно длительное хранение семени, дальняя транспортировка. Необходимость проверки производителей на носительство леталей, дефектных генов, аномальных хромосом.

Использование иммуногенетических, биохимических и молекулярных маркеров в селекции. Характер наследования. Основные методы иммунологии. Определение происхождения животных, генетического родства пород, поиски коррелятивных связей с продуктивностью. Группы крови, полиморфные системы белков и ДНК.

Возможности использования методов генетической инженерии в животноводстве. Регуляция пола у животных. Искусственный андрогенез и гиногенез у тутового шелкопряда. Искусственный андрогенез и гиногенез у тутового шелкопряда. Экспериментальная полиплоидия у животных. Использование методов трансплантации и клонирования зигот в племенном животноводстве. Возможности получения большого числа потомков от выдающихся коров – рекордисток, неограниченного числа копий генотипов выдающихся производителей с целью быстрейшего размножения ценных генотипов, закрепления гетерозиса и т.д. Замораживание спермы, яйцеклеток и зигот как способ сохранения генофонда исчезающих пород и видов животных.

Задачи и нерешенные проблемы селекции животных в промышленно-технологических животноводческих комплексах. Отбор по поведенческим реакциям, по крепости конституции, технологичности признаков – форме вымени, выравненности молокоотдачи, оплаты корма, устойчивости к заболеваниям, стрессовым нагрузкам и т.д..

Литература

1) Мацеевский Я. Генетика и методы разведения животных /Я.Мацеевский, Ю.Земба.- М.: Высшая школа, 1988.

2) Петухов В.Л. Генетические основы селекции /В.Л.Петухов, Л.К.Эрнст. -Агропромиздат, 1989.

3) Красота В.Ф. Разведение сельскохозяйственных животных /В.Ф.Красота. - М.: ВНИИплем, 1999.

4) Борисенко Е.Я. Практикум по разведению сельскохозяйственных животных /Е.Я.Борисенко, К.П.Баранова, Н.П.Лисицин. - М.: Колос, 1984.

5) Костомахина Н.М. Разведение с основами частной зоотехнии /Н.М.Костомахина.- Спб.: Лань, 2006.

6) Завертяев Б.П. Генетические методы оценки племенных качеств молочного скота /Б.П.Завертяев. - Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1986.

7) Стрекозов В.С. Селекция быков – производителей голштинской породы /В.С.Стрекозов //Молочное и мясное скотоводство. - 2001. Т.10. №1.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Генетика сельскохозяйственных животных»

Составитель рабочей программы: Кудряшова В.И., доцент кафедры генетики.

Цель курса - получения будущими специалистами в области биологических наук глубоких знаний по основам современной генетики животных, селекции и биотехнологии сельскохозяйственных животных, которые являются базисом для успешной разработки проблем воспроизводства скота, о распространении генетических дефектов в отдельных породах имеющих общемировое значение.

Задачи курса - изучение наследственных аномалий с/х животных

- мониторинг распространения вредных генов в популяциях и их элиминация

- изучение болезней с наследственной предрасположенностью

- изучение влияния вредных экологических веществ на наследственный аппарат животных

- изучение методов биотехнологии для повышения резистентности животных к болезням

Содержание дисциплины

Современное состояние и перспективы развития животноводства в России.

Племенное дело - современное состояние и перспективы. Оптимизация структуры животноводства и кормовой базы. Защита животноводства от зарубежной экспансии. Проблемы защиты животных от болезней.

Некоторые наследственные признаки у домашних животных.

Скелет. Наружный покров. Окраска волосяного покрова. Суставы. Мышцы. Система органов пищеварения. Нервная система. Система органов размножения.

Группа крови и биохимический полиморфизм.

История развития. Основные понятия. Номенклатура. Наследование групп крови. Значение групп крови для практики. Гемолитическая болезнь новорожденных. Связь групп крови с продуктивностью. Биохимический полиморфизм. Значение биохимического полиморфизма.

Генетические основы иммунитета.

Структура иммуноглобулинов. Генетика иммуноглобулинов. Генетический контроль иммунного ответа. Главный комплекс гистосовместимости. Связь МНС и других антигеннов гистосовместимости с болезнями. Первичные (врожденные) дефекты иммунной системы.

Генетические аномалии у сельскохозяйственных животных.

Понятия о генетических, наследственно-средовых и экзогенных аномалиях. Генетические аномалии. Наследственно-средовые аномалии. Экзогенные аномалии. Генетический анализ в изучении этиологии врожденных аномалий. Простой аутосомный рецессивный тип наследования. Аутосомно доминантный тип наследовании. Сцепленный с Х-хромосомой тип наследования. Мультифакториальное наследование. Пенетрантность и экспрессивность при наследовании аномалий. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости.

Генетические болезни с/х животных.

Генетические болезни лошадей. Генетические болезни свиней. Генетические болезни овец. Генетические болезни коз. Генетические болезни птиц.

Болезни с наследственным предрасположением.

Генетическая устойчивость и восприимчивость к бактериальным болезням, к гельминтозам, к протоозам, к клещам, к вирусным инфекциям. Генетическая обусловленность респираторных болезней, желудочно-кишечного тракта. Болезни обмена веществ. Роль наследственности в предрасположенности животных к болезням конечностей. Роль наследственности в предрасположенности животных к бесплодию. Влияние факторов среды на устойчивость к болезням.

Методы профилактики распространения генетических аномалий и повышения наследственной устойчивости животных к болезням.

Учет врожденных аномалий и болезней. Методы генетического анализа. Повышение наследственной устойчивости животных к болезням. Оценка генофонда пород. Наследуемость и повторяемость устойчивости к заболеваниям. Массовый отбор на резистентность. Комплексная оценка генофонда семейств, линий и потомства производителей. Показатели отбора при селекции на устойчивость к болезням. Селекция животных на устойчивость к болезням. Непрямая селекция на резистентность. Мероприятия по повышению устойчивости к болезням.

Литература

1) Петухов В.Л. Ветеринарная генетика /В.Л.Петухов, А.И.Жигачев, Г.А.Назарова.- М.: Колос, 1996.

2) Мацеевский Я. Генетика и методы разведения животных /Я.Мацеевский, Я.Земба. - М.: Высш. шк., 1988.

3) Хатт Ф. Генетика животных /Ф.Хатт. - М.: Колос, 1969.

4) Костомахин Н.М. Разведение с основами частной зоотехнии /Н.М.Костомахин. - СПб.: Лань, 2006.

5) Эрнст Л.К. Проблемы селекции и биотехнологии сельскохозяйственных животных /Л.К.Эрнст. – Россельхозакадемия, 1995.

6) Эрнст Л.К. Мониторинг генетических болезней животных в системе крупномасштабной селекции/Л.К.Эрнст. - М.: Россельхозакадемия, 2006.

7) Визнер Э.Ветеринарная патогенетика /Э.Визнер, З.Виллер. - М.: Колос. 1979.

8) Дмитриев Н.Г. Разведение сельскохозяйственных животных с основами частной зоотехнии и промышленного животноводства /Н.Г.Дмитриев, А.И.Жигачев, А.В.Вилль. - Л.: Агропромиздат, 1989.

9) Красота В.Ф. Разведение сельскозяйственных животных /В.Ф.Красота, Т.Г.Джапаридзе. - М.: ВНИИплем, 1999.

10) Гудошникова Т.Н. Учебное пособие: Генетика и селекция сельскохозяйственных животных /Т.Н.Гудошникова, В.И.Кудряшова, В.А.Трофимов. - Саранск: Типография ООО «Мордовия – Экспо», 2009.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Молекулярно-генетические методы в исследовании матричных процессов»

Составитель рабочей программы: Трофимов В.А., профессор кафедры генетики.

Изучение матричных процессов (репликации, транскрипции и трансляции), представляет собой центральную проблему молекулярной генетики, что обусловлено определяющей ролью этих процессов в обеспечении жизнедеятельности клетки. Матричные процессы обеспечивают воспроизведение генетической информации в ряду поколений, ее стабильность и изменчивость. Непосредственно связаны с матричными процессами такие важнейшие генетические процессы как мутагенез и рекомбинация, процессы созревания и деградации РНК, укладки и деградации белков. Несмотря на то, что механизмы этих процессов довольно подробно охарактеризованы, они все еще нуждаются в дальнейшем исследовании. Необходимо изучение структуры и функций отдельных компонентов аппарата репликации, транскрипции и трансляции, а также их взаимодействия, механизмов интеграции матричных процессов между собой и с другими клеточными процессами.

Содержание дисциплины

Поиск новых генов и мутаций. Генетические и физические карты геномов. Рестрикционные карты и их построение.

Базовые методы идентификации мутаций.

Гибридизация по Саузерну (блот-гибридизация).

Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР). ПЦР в реальном времени.

Поиск и выявление точечных мутаций.

Первичная идентификация мутаций:

Метод анализа конформационного полиморфизма однонитевой ДНК – SSCP; денатурирующий градиентный гель-электрофорез – DGGE; метод гетеродуплексного анализа – HA; метод химического расщепления некомплементарных сайтов – СМС.

Идентификация известных мутаций: метод ПЦР-опосредованного сайт-направленного мутагенеза; метод «амплификации рефрактерной мутационной системы» ARMS; лигирование синтетических олигонуклеотидных зондов OLA; метод аллель-специфических олигонуклеотидов – ASO.

Новые методы детекции мутаций и генетических полиморфизмов: DHLC (Denaturation high performance liquid chromatography) метод; SPR (surface plasmon resonance) метод; методы ДНК-чипов (гибридизационные чипы, чипы с фиксацией, чипы с ферментным процессингом).

Концепция STS-маркеров. Контиги. Компьютерный анализ нуклеотидных последовательностей.

Анализ экспрессивной активности генов.

Амплификация посредством транскрипции.

Выявление дифференциально экспрессирующихся генов: дифференциальный дисплей, анализ репрезентативных различий (в мРНК) (RDA), вычитающая гибридизация.

ДНК-зонды и гибридизация in situ.

Клонирование ДНК. Клонирование фрагментов ДНК по сайтам рестрикции, а также с использованием адаптеров, линкеров и коннекторов.

Библиотеки и клонотеки кДНК, генов и нуклеотидных последовательностей. Их репрезентативность.

Способы введения ДНК в клетки: трансформация, трансфекция, электропорация. Получение библиотек EST-последовательностей. Методы скрининга библиотек и клонотек ДНК. Гибридизация с зондами. Использование ПЦР. Использование антител и функциональные тесты.

Компьютерное обеспечение молекулярно-биологических исследований.

Практикум (молекулярно-генетические методы в исследовании матричных процессов).

Литература

Инге-Вечтомов С.Г. Введение в молекулярную генетику /С.Г.Инге-Вечтомов.- М.: Высшая школа, 1983.
Льюин Б. Гены /Б.Льюин. - М.: Мир, 1987. (on-line версия учебника: ссылка скрыта).
Молекулярная клиническая диагностика. Методы /Под. ред С.Херрингтона, Дж. Макги. - М.: Мир, 1999.
Набокина С.М. Введение в генетическую инженерию /С.М.Набокина. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2002.
Сингер М. Гены и геномы /М.Сингер, П.Берг.- М.: Мир, 1998.
Чемерис А. В. Секвенирование ДНК /А.В.Чемерис, Э.Д.Ахунов, В.А.Вахитов. - М.: Наука, 1999.
Проблемы и перспективы молекулярной генетики Т.1. /Отв. ред. Е.Д.Свердлов. - М.: Наука, 2003.
Трофимов В.А. Исследование нуклеиновых кислот /В.А.Трофимов, О.Н.Аксенова.- Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2002.
Георгиев Г. П. Гены высших организмов и их экспрессия /Г.П.Георгиев. - М.: Наука, 1989.
Маниатис Т.С. Молекулярное клонирование с основами генной инженерии /Т.С.Маниатис. - М.: Мир, 1985.
Уилсон Дж. Молекулярная биология клетки: Сборник задач /Дж.Уилсон, Т.Хант. -М.: Мир, 1994.

12)Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия /С.Н.Щелкунов. - Новосибирск: Сиб. Унив. изд-во, 2008.

Клаг У. Основы генетики /У.Клаг, М.Каммингс. - М.: Техносфера, 2007.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Цитогенетика»

Составитель рабочей программы Трофимов В.А. – д.б.н., зав. кафедрой генетики

Цитогенетика изучает строение и функционирование генетического аппарата клетки на цитологическом уровне.

Цель изучения дисциплины - изучение процесса реализации генетической информации на уровне структурно-функциональных преобразований хромосом.

В задачи цитогенетики входит изучение структурно-функциональной организации хромосом, проблем цитогенетической нестабильности, механизмы поведения хромосом в течении клеточного цикла, клеточная инженерия. Прикладная цитогенетика занимается вопросами кариотипирования диких, сельскохозяйственных растений и животных, цитогенетическим мониторингом экологии среды существования организмов, клеточной селекции и является диагностическим приемом клинической генетики.

Содержание дисциплины

Основные этапы в развитии цитогенетики. Основные методы цитогенетики.

Структурная организация хромосом. Молекулярная организация митотической хромосомы. Морфология хромосом различных видов организмов.

Цитогенетическая номенклатура, аббревиатура, терминология и классификация.

Кариотип. Цитологические характеристики кариотипа. Организация кариотипа. Видовые и индивидуальные характеристики кариотипа. Критерии морфометрического метода анализа. Специальные методы окрашивания и анализа. Метод анализа синаптонемальных комплексов, кариограмма, кариотип, идеограмма. Дифференциальное окрашивание хромосом. Структурно-функциональные преобразования хроматина в разные фазы клеточного цикла. Эухроматин и гетерохроматин. Конститутативный и факультативный хроматин. Половой хроматин. Эффект положения.

Цитологические механизмы репликации. Синтез ДНК и удвоение хромосом. Асинхронный характер репликации хромосом и их районов. Единицы репликации и репликоны. Регуляция и генетический контроль репликации. Роль ядерной оболочки в репликации ДНК.

Цитогенетические аспекты транскрипции. Гигантские хромосомы как модель изучения транскрипционной активности. Хромосомы типа "ламповых щеток". Функционально активные локусы хромосом: междиски, пуффы, кольца Бальбиани, петли, ядрышковый организатор.

Хромомерная организация хромосом, феномен и генетический смысл. ДНК в хромомере. Роль хромосом в процессе дифференцировки. Пуффинг в онтогенезе. Цитологическое картирование генов.

Цитологические механизмы сегрегации, рекомбинации, конъюгации хромосом в клеточном цикле.

Генетическая рекомбинация в митозе и мейозе. Конъюгация хромосом. Синаптонемальный комплекс, ультраструктурные особенности и биохимическая организация, преобразования в мейозе. Генетический контроль мейоза. Мейотические мутации и их характеристики. Особенности мутаций у гибридов, полиплоидов, и в случае структурных нарушений хромосом. Цитогенетические механизмы стерильности. Амитоз.

Эволюция кариотипа, преобразования в онтогенезе и филогенезе. Пути преобразования кариотипа. Цитогенетическая нестабильность как механизм адаптации. Мобильные генетические элементы и вирусы как факторы генетической нестабильности.

Изменения хромосомного набора. Механизмы возникновения перестроек хромосом. Хромосомные и хроматидные аберрации. Делеции и дупликации генетического материала, их возникновение на стадиях митоза и мейоза. Инверсии цитологические приемы выявления. Эволюционное значение. Транслокации. Сестринские хроматидные обмены. Численные изменения хромосом. Полиплоидии: эуплоиды, гаплоиды, триплоиды, тетраплоиды. Использование полиплоидии в селекции. Дополнительные хромосомы (В-хромосомы).

Цитогенетические методы в биомониторинге и медицине.

Литература

Ченцов Ю.С. Общая цитология /Ю.С.Ченцов. - М., 1998.
Алов И.А. Цитофизиология и патология митоза /И.А.Алов. - М.: Медицина, 1972.
Быков В.Л. Цитология и общая гистология /В.Л.Быков. – СПб.: СОТИС, 2002.
Збарский И.Б. Организация клеточного ядра /И.Б.Збарский. - М.: Медицина, 1988.
Фролов А.К. Иммуноцитогенетика /А.К.Фролов, Н.Г.Арцимович, А.А.Сохин. - М.: Медицина, 1993.
Захаров А.В.Хромосомы человека: Атлас /А.В.Захаров, В.А.Бенюш, Н.П.Кулешов. - М.: Медицина, 1982.
Мамаева С.Е. Атлас хромосом постоянных клеточных линий человека и животных /С.Е.Мамаева. - М.: Научный мир, 2002.
Методы анализа хромосомных аберраций у человека /Под ред. К. Бэктон, Г. Эванса. - Женева: ВОЗ, 1975.
Прокофьева-Бельговская А.А. Основы цитогенетики человека /А.А.Прокофьева – Бельговская. - М.: Медицина, 1969.
Босток К. Хромосома эукариотической клетки /К.Босток, Э.Самнер. - М: Мир, 1981.
Трофимов В.А. Хромосомный анализ /В.А.Трофимов, В.И.Кудряшова, Ю.Б.Мадонова, О.Н.Аксенова, А.А.Дудко. - Саранск: Изд-во Морд. госун-та, 2004.
Мадонова Ю.Б. Анализ хромосом цитогенетическим методом /Ю.Б.Мадонова, В.А.Трофимов. – Саранск: Изд-во Морд. госун-та, 2006.
Гудошникова Т.Н. Введение в цитоэмбриологию покрытосеменных растений /Т.Н.Гудошникова, В.А.Трофимов, В.И.Кудряшова. - Саранск: Изд-во Морд. госун-та, 2004.
Трофимов В.А. Практикум по генетике /В.А.Трофимов, Т.Н.Гудошникова, О.Н.Аксенова, В.И.Кудряшова. - Саранск: Изд-во Морд. госун-та, 2006.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Гены и геномы»

Составитель рабочей программы: Трофимов В.А., профессор кафедры генетики.

Цель курса - изучение структурно-функциональной организации генов и геномов прокариот и эукариот, реализации генетических процессов.

Содержание дисциплины

Структурно-функциональная организация геномов прокариот и эукариот.

Повторяющиеся последовательности. Мини- и микросателлиты.

Гены прокариот и эукариот. Молекулярная организация генов. Гены, кодирующие один белок. Полицистронная единица транскрипции. Гены, организованные в оперон. Особенности транскрипции генов прокариот. Молекулярная организация генов эукариот. Особенности транскрипции генов эукариот. Регуляторные промоторные элементы (ТАТА, СААТ и GC-мотивы). Энхансеры, сайленсеры, инсуляторы.

Транскрипция у прокариот. Стадии цикла транскрипции: связывание РНК-полимеразы с ДНК, инициация цепи РНК, рост цепи РНК, терминация цепи РНК. РНК-полимеразы бактерий. Бактериальный промотор: структура, позитивная и негативная регуляция активности.

Строение и функционирование лактозного и триптофанового оперонов. Модель Жакоба-Моно. Регуляция транскрипции и терминаторах прокариот. р-Зависимая и р-независимая терминация. Аттенуация (на примере триптофанового оперона).

Гены эукариот классов 1. Транскрипция генов. РНК-полимераза I. Процессинг рРНК у эукариот: удаление интрона и сплайсинг. Механизм самосплайсинга у Tetrahymena.

Гены эукариот классов 2. Транскрипция генов. РНК-полимераза II. Процессинг мРНК у эукариот: кэпирование 5’-конца, сплайсинг, полиаденилирование 3’-конца. Механизм сплайсинга мРНК: общая схема и участие в процессе малых ядерных РНК. Альтернативный сплайсинг и его роль в регуляции экспрессии генов (на примере генов тропонина и фибронектина).

Гены эукариот классов 3. Транскрипция генов. РНК-полимераза III. Процессинг предшественников тРНК у прокариот. Участие РНКазы III, РНКазы D и РНКазы Р. Рибозимы.

Плазмиды и мобильные генетические элементы бактерий. Строение IS-элементов и транспозонов (Tn3, Tn5, Tn9) бактерий. Роль мобильных генетических элементов в различных генетических явлениях у бактерий. Механизм репликативной транспозиции. Консервативный механизм перемещения транспозонов. Подвижные генетические элементы генома эукариот. Ретропозоны. Ретротранспозоны. Мобильные элементы эукариот с концевыми инвертированными повторами.

Литература

1) Сингер М. Гены и геномы /М.Сингер, П.Берг. - М.: Мир, Т.1-2.- 1998.

2) Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии /В.Н.Рыбчин. - СПб, СПбГТУ, 1998.

3) Энциклопедия. Современное естествознание. Том. 2. Общая биология. /Под редакцией Ю.П.Алтухова. - М.: Магистр-Пресс. 2000.

4) Агол В.И. Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот /В.И.Агол, А.А.Богданов, В.А.Гвоздев и др. - М.: Высшая школа. 1990.

5) Льюин Б. Гены /Б.Льюин. - М.: Мир, 1987. (on-line версия этого учебника: ссылка скрыта)

6) Албертс Б. Молекулярная биология клетки /Б.Альбертс, Д.Брей, Дж.Льюис, М.Рэфф, К.Робертс, Дж. Уотсон. - М.: Мир. 1994. Т.1-2.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Молекулярная генетика»

Составитель рабочей программы: Трофимов В.А., профессор кафедры генетики

Цель курса - изучение генетических процессов (транскрипции, репликации, репарации, рекомбинации) на молекулярном уровне организации живого. Курс молекулярной генетики призван дать студентам систематические знания о молекулярных механизмах реализации генетической информации у прокариот и эукариот.

В задачи курса входит изучение принципов организации геномов живых организмов, знакомство с основами и последними достижениями в области транскрипции генов, репликации, рекомбинации и репарации, рестрикции и модификации генетического материала. Полученные знания могут быть успешно использованы для нужд современной биотехнологии.

Содержание дисциплины

История возникновения молекулярной генетики. Молекулярные основы наследственности. Доказательство генетической роли нуклеиновых кислот. Структура и функции нуклеиновых кислот. Первичная структура нуклеиновых кислот. Сверхспирализация ДНК, топоизомеразы. Макромолекулярная структура ДНК и РНК. Модель Уотсона-Крика. Альтернативные двуспиральные структуры ДНК.

Структурно-функциональные особенности генов прокариот и эукариот.

Репликация ДНК. Полуконсервативный механизм. Ферменты биосинтеза ДНК. ДНК-полимеразы прокариот и эукариот. ДНК-полимеразы бактериофагов. Точность редупликации ДНК и мутантные ДНК-полимеразы. ДНК-лигазы.

Механизм репликации ДНК (на примере E. coli). Схема синтеза ДНК в репликативной вилке. Особенности репликации у эукариот. Фрагменты Оказаки. Регуляция репликации. Современные модели репликации.

Молекулярные механизмы возникновения мутаций. Мутации, возникающие в процессе генетических процессов: репликации ДНК, генетической рекомбинации. Гены - мутаторы. Индуцированный мутагенез. Механизм действия мутагенов (УФ-свет, ионизирующая радиация, аналоги оснований, алкилирующие агенты, азотистая кислота, акридиновые красители и т.д.).

Репарация ДНК. Типы повреждений ДНК: апуринизация пуринового кольца, образование пиримидиновых димеров. Особенности репарации у прокариот и эукариот. Прямая реактивация ДНК. Механизмы эксцизионной репарации. Мутанты E. coli по ферментам репарации. Система SOS-репарации и результат их индукции.

Генетическая рекомбинация и ее типы. Рекомбинация - гомологичная и сайт-специфическая. Общая (гомологичная) рекомбинация. Разрыв и воссоединение нитей ДНК. Ассимиляция нитей. Образование гетеродуплексной области. Генная конверсия. Энзимология процесса рекомбинации. Сайт-специфическая рекомбинация (на модели интеграции хромосомы фага лямбда). Гены, контролирующие интеграцию и эксцизию. Сайт-специфическая рекомбинация, приводящая к инверсиям участков хромосомы (на примерах инверсии фрагмента G фага Mu и фазовым вариациям у салмонеллы). Биологическая роль инверсий. Механизм работы инвертаз. Механизм гомологичной рекомбинации (на примере E. coli). Структуры Холлидея. Анализ мутантов E. cоli по ферментам рекомбинации.

Особенности генетической рекомбинации у эукариот. Мейотический кроссинговер. Генетический контроль. Митотический кроссинговер: соотношение между реципрокной и нереципрокной рекомбинацией. Горячие точки рекомбинации у прокариот.

Роль систем рестрикции и модификации ДНК, индуцируемых клеткой-хозяином. Метилирование ДНК фагов и бактерий. Рестрикция ДНК и модификация. Ферменты рестрикции и модификации. Специфичность и механизм действия рестриктаз и метилаз. Антирестриктазные механизмы бактериофагов. Рекомбинантные ДНК. Клонирование гена. Стадии молекулярного клонирования: создание рекомбинантной молекулы ДНК, введение ее в организм-реципиент, отбор клеток, несущих ген-мишень. Ферменты, используемые при создании рекомбинантных ДНК. Векторные молекулы ДНК. Конструирование и использование векторов для клонирования генов в клетках дрожжей, млекопитающих и человека. Методы и механизмы трансформации клеток рекомбинантными ДНК. Выявление трансгенных клеток. Практическое применение.

Литература

1) Сингер М. Гены и геномы / М.Сингер, П.Берг. - М.: Мир, 1998.

2) Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии /В.Н.Рыбчин. - СПб.: СПбГТУ, 1998.

3) Агол В.И. Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот /В.И.Агол, А.А.Богданов, В.А.Гвоздев и др. - М.: Высшая школа, 1990.

4) Льюин Б. Гены/Б.Льюин. - М.: Мир, 1987. (on-line версия учебника: ссылка скрыта)

5) Албертс Б. Молекулярная биология клетки /Б.Альбертс, Д.Брей, Дж.Льюис, М.Рэфф, К.Робертс, Дж.Уотсон. - М.: Мир, 1994. Т.1-2.

6) Хесин Р.Б. Непостоянство генома /Р.Б.Хесин. - М.: Наука, 1984.

7) Стент Г. Молекулярная генетика /Г.Стент, Р.Кэлиндар. - М.: Мир, 1981.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Генетика микроорганизмов»

Составитель рабочей программы: Трофимов В.А., профессор кафедры генетики, Гудошникова Т.Н., доцент кафедры генетики.

Цель курса - изучение фундаментальных генетических процессов наследственности и изменчивости микроорганизмов.

Курс состоит из нескольких разделов, включая «Организация rенетическоrо аппарата и жизненные циклы микроорганизмов», «Мутации у микроорганизмов», «Гибридологический анализ хромосомных признаков у эукариотических микроорганизмов», «Формы переноса генетического материала и генетическое картирование у бактерий», «Слияние протопластов у микроорганизмов - метод создания гибридных штаммов», «Рекомбинация и генетический анализ у бактериофагов», «Внехромосомные генетические системы», «Мигрирующие генетические элементы микроорганизмов», «Генетические аспекты селекции микроорганизмов».

Содержание дисциплины

Организация rенетическоrо аппарата и жизненные циклы микроорганизмов.

Прокариоты, особенности строения клетки и генетического аппарата. Организация хромосом бактерий. Репликация бактериальных хромосом.

Мутации у микроорганизмов. Мутационная и модификационная изменчивость микроорганизмов. Мутации микроорганизмов, используемые в генетических исследованиях. Мутации бактериофагов.

Популяционная изменчивость бактерий.

Формы переноса генетического материала и генетическое картирование у бактерий. Трансформация. Генетическое картирование при трансформации: сцепление маркеров (котрансформация), рекомбинационный анализ. Трансфекция. Лизогения и трансдукция. Конъюгация.

Рекомбинация и генетический анализ у бактериофагов. Вирулентные бактериофаги (на примере Т-четных фагов). Умеренные бактериофаги (на примере λ).

Внехромосомные генетические системы. Мутации генов хлоропластов и митохондрий. Генетические карты.

Бактериальные плазмиды и их репликация. Интеграция плазмид в хромосому. Использование плазмид при генетическом анализе у бактерий. Мигрирующие генетические элементы микроорганизмов. Инсерционные последовательности (Is) и транспозоны (Тn) бактерий. Механизмы и генетические эффекты транспозиции.

Строение вириона и генома бактериофага Мu. Механизм интеграции в бактериальный геном и возможности использования Мu в генетических экспериментах.

Мигрирующие элементы дрожжей. ТуI элемент, его структура и способ внедрения в ДНК-мишень, генетические эффекты.

Система определения типа спаривания у дрожжей (α---).

Генетические аспекты селекции микроорганизмов. Основные направления и методы селекции микроорганизмов (использование естественной изменчивости; искусственный отбор, основанный на селекции спонтанных мутаций; искусственный отбор с применением мутагенных факторов (ступенчатая селекция и мутационные блоки путей биосинтеза); возможности использования гибридизации; генная инженерия и селекция).

Литература

1) Дебабов В.Г. Современные методы создания промышленных штаммов микроорганизмов /В.Г.Дебабов, В.А.Лившиц. - М.: Высшая школа, 1988.

2) Захаров И.А. Курс генетики микроорганизмов /И.А.Захаров. - Минск: Вышейшая школа, 1978.

3) Крылов В.Н. Геном бактериофагов /В.Н.Крылов //Сб. Организация генома. - М.: Наука, 1989.

4) Плазмиды. Методы. Под редакцией К. Харди. - М.: Мир, 1990.

5) Прозоров А.А. Генетическая трансформация и трансфекция /А.А.Прозоров. - М.: Haукa,1980.

6) Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии /В.Н.Рыбчин. - Изд-во СПбГТУ, 1999.

7) Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия /С.Н. Щелкунов.- Новосибирск: Сиб. Унив. изд-во, 2008.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Генетика человека»

Составитель рабочей программы: Кудряшова В.И., доцент кафедры генетики.

Цель курса - получение будущими специалистами в области медико-биологических наук глубоких знаний по основам современной генетики, генетики человека и медицинской генетики, являющихся базисом для успешной разработки медико-биологических проблем.

Задачи курса - формирование представлений об основных молекулярных, клеточных, организменных и иных биологических процессах, обеспечивающих нормальное существование и развитие человека

- формирование представлений, пороков развития человека и их профилактика

Содержание дисциплины

Наследственность и патология человека.

Предмет и задачи генетики человека и генотоксикологии. Формирование научных представлений наследственной патологии у человека. (Гальтон, Гаррод, Давенпорт, Холцейн и др.). Становление и развитие генетики человека и медицинской генетики в России (Кольцов Н.К., Левит С.Г., Давиденков С.Н. и др.). Связь генетики человека с биологическими и медицинскими дисциплинами.

Человек как объект генетического исследования.

Видовое единство людей и критика расистских евгенических концепций. Полиморфизм человека. Законы Менделя и человек. Уровни проявления дискретности признаков. Наследственность и гомеостаз организма.

Методы исследования в генетике человека.

Генеалогический, клинико-генеалогический (КГМ) методы, их этапы и границы применения. Методика составления и описания родословных. Генеалогический анализ при различных способах регистрации семей. Метод сибсов, метод пробандов. Критерии аутосомно-доминантного, аутосомно-рецисивного и сцепленного с полом наследования. Критерии полигенного наследования. Цитогенетический метод исследования. Основные методики идентификаций метафазных хромосом. Цитогенетическая номенклатура Парижского международного конгресса. Прометафазный анализ. Система символов обозначения кариотипа. Молекулярно-генетические методы. Фракционирование и рестракция ДНК. Гибридизация на фильтрах и цитогенетических препаратах ДНК - зонды. Секвенированные ДНК. Молекулярная цитогенетика. Использование методов морфологии, физиологии и биохимии в медицинской генетике. Синдромологический анализ.

Хромосомные болезни.

Классификация и общая фенотипическая характеристика хромосомных болезней. Механизм развития нарушений при хромосомных заболеваниях. Корреляция изменений фенотипа и кариотипа. Частота и типы хромосомных мутаций в онтогенезе человека. Хромосомные болезни обусловленные аномалиями половых хромосом. Полисония по половым хромосомам. Фенокариотипическая характеристика Х-трисомии и других поли-Х-синдромов. Кариотип 46, ХХ у мужчин. Х-моносомии (синдром Шершевского-Тернера). Мозаицизм 45, Х/47, ХХХ. Синдром ХХУ. Фенотипическая характеристика синдрома Клайнфельтера. Одновременное нерасхождение двух пар хромосом (48, ХХУ, УУ). Синдром 47, ХХУ. Структурная аномалия Х-хромосомы, ломкость Х-хромосомы (Х-сцепленная рецессивная олигофрения). Хромосомные болезни, обусловлены аномалиями аутосом. Полные трисомии аутосом. Синдромы Дауна, Патау, Эдвардса и их фено-кариотипическая характеристика. Общие сведения о других типах трисомии. Частичные трисомии и моносомии аутосом.

Генные болезни.

Классификация и частота генных болезней. Специфические особенности развития и появления генных мутаций при различных типах наследования. Доминантные мутации как причина наследственных болезней. Доминантные аномалии тканевых структур и морфологии органов (синдромы Элерса-Данлоса и Марфана). Проявление эффекта действия доминантных генов в гетерозиготном состоянии и гомозиготном состоянии (камптобрахидактилия, ахондроплазия). Доминантные заболевания с поздней манифестацией (хорея Гентингтона, миотоническая дистрофия). Доминантные Х-сцепленные болезни (витамин-Д-резистентный рахит, дефекты зубной эмали). Пенетрантность и экспрессивность проявления доминантных мутаций. Специфические особенности рецессивного действия мутантных генов и их значение в патогенезе заболеваний человека. Мутации структурных генов и нарушение биосинтеза ферментов, структурных и транспортных белков, гормонов и иммуноглобулинов. Реализация дефекта образования фермента: недостаток конечного продукта (альбинизм, гипотиреоз), накопление промежуточных продуктов метаболизма (фенилкетонурия), избыточное компенсаторная реакция при выпадении звена в цепи саморегуляции.

Генетические нарушения мембранного транспорта (аминоацидурии, цистинурия). Рецессивные наследственные болезни с недостатком двух ферментов. Комбинативное действие генов у гетерозигот по аномальным аллелям (“компаунд-гетерозиготы”). Рецессивное Х-сцепленное наследование болезней (дальтонизм, гемофилия А и В, миопатия Дюшенна). Функциональный мозаицизм Х-хромосомы у женщин (следствие эффекта Лайон) и его проявление у кондукторов мутантного гена (несовершенный амелогенез, ангиокератоз Фабри). Соотношение полов при аутосомных наследственных заболеваниях. Ограниченное полом проявление аутосомных болезней (мужское бесплодие, преждевременное половое созревание у мальчиков).

Генетическая гетерогенность наследственных болезней и ее причины (миопатии, гликогенозы, глухонемота). Значение множественного аллелизма в данной проблеме (варианты Г6-ФД, гемоглобина), расшифровка первичных дефектов и картирование мутантных генов. “Патологическая анатомия” генома. ДНК-диагностика наследственных болезней (миопатия, муковисцидоз). Фенотипический полиморфизм наследственных заболеваний, его генетическая и средовая детерминация. Сцепление аутосомных генов и значение генетических маркеров в диагностике наследственных болезней (группы крови АВ0). Полиморфизм длины рестрикционных фрагментов ДНК. Клинико-генетическое и биохимическая характеристика некоторых наследственных моногенных заболеваний человека с установленным дефектом метаболизма, иллюстрирующая закономерности реализации генетического дефекта в болезнь. Нарушение углеводного обмена: галактоземия, мукополисахаридозы, гликогенозы. Наследственные дефекты обмена липидов; болезни Гоше, Нимана-Пика, Фабри, гиперлипидемии. Наследственные нарушения обмена аминокислот: фенилкетонурия, альбинизм. Наследственные дефекты обмена пуринов и пиримидонов: синдром Леша-Найана, подагра. Наследственные нарушения ферментов эритроцитов: недостаточность глюкозо-С-фосфатдегидрогеназы. Гемоглобинопатии. Филогения молекул гемоглобина и молекулярная природа талассемией.

Семиотика наследственных болезней.

Ранний период манифестации. Варианты первичных генетических дефектов и их наследования. Полиорганность поражения. Хронический характер течения заболевания. Резистентность к терапии. Микро и макроаномалии развития. Изменение роста, нарушение массы тела, изменения со стороны кожных покровов, волос, черепа, глаз, носа, рта и его полости. Аномалии области шеи, грудной клетки, позвоночника, половых органов, конечностей.

Болезни с наследственным предрасположением.

Значение и критерии полигенного наследования болезней с наследственным предрасположением. Роль пара- и генотипических факторов в развитии мультифакториальных заболеваний. Методы генетического анализа наследственного предрасположения на примере заболевания атеросклерозом, гипертонической болезнью, язвенной болезнью и шизофренией.

Генетика мульфакториальных врожденных пороков развития, основные понятия и классификация. Изолированные и множественные пороки. Малые аномалии развития.

Наследственно обусловленные патологические реакции на действие внешних факторов. Общие представления о фармакогенетических реакциях. Экогенетические реакции на воздействие факторов внешней среды (загрязнение окружающей среды, биоагенты и др.).

Популяционные структуры и наследственные болезни. Влияние факторов, нарушающих равновесие генов (мутационный процесс, миграция, изоляция, инбридинг, дрейф генов) на распространенность наследственных болезней. Ареальные и этнические вариации концентрации генов некоторых заболеваний (типы гемоглобинов, талассемии, слепота, резистентность к гормону роста). Понятие о «грузе» наследственной патологии у человека.

Диагностика, профилактика и лечение наследственных болезней.

Использование методов клинического, параклинического и специального генетического обследования для выявления наследственной патологии. Показания для проведения специальных генетических методов исследования (клинико-генетического, цитогенетического, биохимического, ДНК-диагностики, иммунологического и др. методов). Принципы массовой диагностики наследственных болезней и характеристика просеивающих программ. Методы скрининга новорожденных на фенилкетонурию. Принципы избирательного просеивания для выявления наследственных дефектов (болезнь Тея-Сакса, серповидноклеточная анемия). Пренатальная диагностика наследственных заболеваний. Показания к применению. Методы пренатальной диагностики. Ультразвуковое исследования. Выявление аномалий скелета, пороков развития ЦНС, некоторых пороков развития внутренних органов. Амнио- и фетоскопия. Амниоцентез и хорионцентез. Периконцепционная профилактика.

Медико-генетическое консультирование как основа профилактики наследственных болезней. Основные задачи медико-генетического консультирования. Методические подходы к уточнению диагноза наследственных заболеваний (клинические и генеалогические исследования, использование специальных параклинических и генетических методов). Определение прогноза потомства. Расчет риска при моногенной патологии.

Принцип расчета риска при мультифакториальных болезнях. Генетический прогноз при кровнородственном браке.

Контроль мутагенных факторов среды в системе профилактики наследственной патологии. Тестирование и регламентация физических, химических и биологических мутагенов техногенного происхождения.

Основные подходы к лечению наследственных болезней (диетотерапия и другие пути коррекции метаболических дефектов). Понятие о этиологическом лечении (заместительная генотерапия, использование методов биотехнологии, генетической и клеточной инженерии).

Литература

Бочков В.А. Медицинская генетика /В.А.Бочков. - М.: Высшая школа, 1983.
Бочков Н.П. Клиническая генетика /Н.П.Бочков.- М.: Медицина, 1997.
Фогель Ф. Генетика человека /Ф.Фогель, А.Мотульски. - М.: Мир, 1990.
Захаров А.Ф. Хромосомы человека (атлас) /А.Ф.Захаров, В.А.Бенюш, Н.П.Кулешов, Л.И.Барановская. - М.: Медицина, 1982.
Зорина З.А. Основы экологии и генетики поведения /З.А.Зорина, И.И.Полетаева, Ж.И.Резникова. - М.: Изд-во Москов. ун-та,1999.
Топорнина Н.А. Генетика человека /Н.А.Топорнина. - М.: ВЛАДОС, 2001.
Шевченко В.А. Генетика человека /В.А.Шевченко. - М.: Изд-во Москов. ун-та, 2002.
Харпер П. Практическое медико-генетическое консультирование /П.Харпер. - М.: Медицина, 1984.
Иванов В.И. Генетика. Учебник для вузов /В.И.Иванов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.
Кириллова И.А., Тератология человека. Руководство для врачей

/И.А.Кириллова, Г.И.Кравцова, Т.В.Кручинский и др. - М.: Медицина, 1991. - 480 с.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Генетика популяций»

Составитель рабочей программы: Гудошникова Т.Н.. доцент кафедры генетики.

Цель генетики популяций – изучить наследственные изменения, происходящие в ряду поколений.

Задачи генетики популяций - изучить эволюционные процессы в популяциях.

Содержание дисциплины

Введение. Структурные уровни организации жизни. Понятия популяции и генофонда. Панмиксия и подразделенность. Популяция как единица эволюционного процесса и хозяйственной деятельности. Значение популяционной биологии для генетики человека

Задачи и методы генетики популяций, ее место в структуре биологических дисциплин. Вклад зарубежных (С.Райт, Р.Фишер, Дж.Холдейн, М.Кимура, Р.Левонтин и др.). и отечественных (С.С.Четвериков, А.С. Серебровский, Н.И.Вавилов, Ф.Г.Добржанский, Н.П.Дубинин, Д.Д.Ромашов и др.) ученых в популяционную генетику.

Теоретические принципы генетики популяций

Количественная и качественная изменчивость организмов. Основные параметры распределения количественных признаков в популяциях (среднее, дисперсия, ассиметрия, эксцесс). Наследуемость, корреляция и их значение для селекции.

Концепция генетического полиморфизма (Е.Форд). Частоты генов и генотипов. Понятие о стационарных состояниях популяций. Правило Харди-Вайнберга. Факторы микроэволюции. Естественный отбор и адаптация (Ч.Дарвин). «Мальтузианский параметр» и динамика численности популяций. Приспособленность генотипа, ее компоненты (С.Райт). Средняя приспособленность популяции и ее изменения в ряду поколений. «Основная теорема» естественного отбора (Р.Фишер). Уравнения генетической динамики при различных типах отбора (направленный, дизруптивный, балансирующий). Экологическая генетика.

Мутационный процесс Классификация мутаций, частота спонтанных и индуцированных мутаций, их влияние на приспособленность. Внутригенная рекомбинация. Дупликация генов. Понятие мутационного груза (Г. Меллер). Селективно-нейтральные мутации, их судьба в популяции (Р.Фишер, М.Кимура). Миграция генов и ее влияние на генетический состав популяции.

Случайный дрейф генов (А.С.Серебровский, С.Райт, Н.П.Дубинин и Д.Д.Ромашов, Э.Майр). Инбридинг. Соотношения между общей, репродуктивной и эффективной численностью популяций у различных видов, методы оценки.

Неслучайное скрещивание и его влияние на частоты генов и генотипов. Подразделенные популяции. Эффект Валунда. Структура генных миграций. «Островная» (С.Райт) и «лестничная» (М.Кимура) модели популяционной структуры. «Изоляция расстоянием» (С.Райт).

Взаимодействия случайных и систематических факторов эволюции. Стационарные распределения. «Адаптивная топография» С. Райта.

Генотип как целостная система Концепции « адаптивной нормы» популяции и «нормы реакции» генотипа. Концепция генетического гомеостаза (М.Лернер). Неравновесие по сцеплению. Отбор по генным комплексам. Интеграция полигенных систем в процессах адаптивной эволюции популяций (К.Мазер, Н.П.Дубинин).

Генетика природных и сельскохозяйственных популяций. Две модели генетической структуры вида – « классическая» и «балансовая». Наследственная гетерогенность популяций, ее компоненты и методы оценки. Полиморфизм белков и нуклеиновых кислот. Концепция системной организации природных популяций как естественно – исторически сложившихся популяционно-генетических структур. Компьютерное и экспериментальное моделирование популяционно-генетических процессов. Механизмы поддержания белкового полиморфизма.

Современные представления об эволюционном процессе. Анагенез и кладогенез. Теория «смещающегося равновесия» Сьюэлла Райта. Неортодоксальные концепции эволюции. Генетический мономорфизм вида и его значение для эволюционной теории. Генетические механизмы видообразования. Значение генетики популяций для хозяйственной деятельности человека, здравоохранения и медицины.

Генетические процессы в природных популяциях при антропогенных воздействиях. Понятия нормального и неблагоприятного процессов.

Генетический мониторинг и прогнозирование Популяционно – генетические принципы сохранения и рационального использования биологических ресурсов. Неистощительное природопользование.

Генетика популяций и селекция Генетические коллекции. Отбор по количественным признакам. Селекционный дифференциал. Коррелированные эффекты отбора. Принципы стабилизации генетической структуры сельскохозяйственных популяций. Генетические процессы в современных популяциях человека. Проблема неспецифической генетической устойчивости человеческого организма и ее значение для профилактической медицины.

Вероятность и статистика. Типы распределений (биноминальное, нормльное, Пауссона). Ассиметрия и эксцесс. Математическое ожидание и дисперсия. Регрессионный анализ. Корреляция. Оценки частот генов и приспособленности генотипов. Метод «хи-квадрат». Генетические расстояния. Кластерный анализ. Многомерные распределения.

Литература

Четвериков С.С. О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики /С.С.Четвериков. - Новосибирск: Наука, 1983.
Левонтин Р. Генетические основы эволюции /Р.Левонтин. - М.: Мир,1978.
Солбриг О. Популяционная биология и эволюция /О.Солбриг, Д. Солбриг.- М.: Ир., 1982.
Айла Ф. Современная генетика /Ф.Айла, Дж. Кайгер.- М.: Мир, 1988, Т.3.
Ли Ч. Введение в популяционную генетику /Ч.Ли. - М.: Мир, 1978.
Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях /Ю.П. Алтухов.- М.: Наука, 1989.
Животовский Л.А. Популяционная биометрия /Л.А.Животовский.- М.: 1991.
Кайданов Л.З. Генетика популяций /Л.З.Кайданов. - М.: Просвещение, 1996.
Хедрик Ф. Генетика популяций /Ф.Хедрик.- М.: Техносфера, 2003.

Blog

Название программы

Содержание

Генетические аномалии у сельскохозяйственных животных.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ