1. Формы изменчивости. Понятие о наследственной (генотипической) и модификационной (паратипической) изменчивости. Комбинативная и мутационная изменчивость. Модификационная (паратипическая) изменчивость. Ненаследуемая изменчивость как результат действия гена в различных условиях среды. Понятие о норме реакции фенотипа. Характеристика мутационной изменчивости. Теория мутации Г. де Фриза. Теория «мишени» Н.В. Тимофеева-Ресовского и физиологическая теория мутационного процесса М.Е. Лобашова.
2. Классификация мутаций по характеру изменений фенотипа: морфологические, биохимические, физиологические мутации. Классификация мутаций по характеру изменения генотипа: генные, хромосомные, геномные, цитоплазматические. Генеративные и соматические мутации. Спонтанные и индуцированные мутации. Мутации прямые и обратные, доминантные и рецессивные. Множественный аллелизм. Генетика групп крови у человека. Молекулярный механизм генных мутаций. Замена оснований, вставки и выпадения оснований. Хромосомные мутации: внутрихромосомные перестройки - дефишенси, делеции, дупликации, инверсии. Межхромосомные перестройки – транслокации. Цитологические и генетические методы обнаружения хромосомных мутаций. Эффект положения гена. Индуцированный мутационный процесс. Влияние ионизирующих излучений, химических и биологических агентов, температуры и других факторов на мутационный процесс. Мобильные генетические элементы и их роль в мутационном процессе.
3. Понятие полиплоидии. Полиплоидные ряды. автополиплоидия. Расщепление по генотипу и фенотипу при автополиплоидии. Митоз и наследование у аллополиплоидов. Амфидиплоидия как механизм получения плодовитых аллополиплоидов (опыты Г. Д. Карпеченко). Значение полиплоидов в эволюции и селекции растений и животных. Колхицин и его использование для получения полиплоидов. Анеуплоидия (гетероплоидия). Особенности митоза, образование гамет и наследование у анеуплоидов. Жизнеспособность и плодовитость анеуплоидных форм. Гаплоидия, ее использование в генетике и селекции.
4. Мутационный процесс и эволюция. Значение генных, хромосомных и геномных мутаций в эволюции и селекции.
VI Горизонтальный перенос наследственной информации у микроорганизмов. Генетический анализ у прокариот
1. Особенности микроорганизмов как объекта генетических исследований. Методы учета мутаций у микроорганизмов: клональный анализ, метод селективных сред, метод отпечатков и др. Особенности процессов, ведущих к рекомбинации у прокариот. Конъюгация у бактерий. Половой фактор, его роль. Методы генетического картирования при конъюгации. Кольцевая карта хромосомы кишечной палочки. Генетическая рекомбинация при трансформации. Трансдукция у бактерий. Использование трансформации и трансдукции для картирования генов. Представление о плазмидах, эписомах и мигрирующих генетических элементах. Их роль в переносе генетической информации. Основные способы создания трансгенных про- и эукариот для биотехнологии.
VII Молекулярные основы действия гена
1. Структура и функции нуклеиновых кислот. Модель ДНК, предложенная Уотсоном и Криком. Репликация ДНК. Генетический код. Свойства генетического кода. Триплетность кода. Вырожденность генетического кода. Неперекрываемость кодонов. Универсальность кода. Транскрипция и трансляция. Регуляция синтеза белка. Схема генетического контроля синтеза ферментов у бактерий. Ген-регулятор, оперон, структурные гены, промотор. Современные представления о строении и функции гена: цистроны, экзоны, интроны. Посттранскрипционные преобразования РНК у эукариот. Сплaйсинг. Задачи и методы генной инженерии.
VIII Структура гена
1. Представления школы Моргана о строении и функции гена. Рекомбинационный и функциональный критерий аллелизма. Формирование современных представлений о структуре гена. Ступенчатый аллеломорфизм и центровая теория гена. Псевдоаллелизм. Тонкая структура гена (работы Бензера).
IX Нехромосомное (цитоплазматическое) наследование
1. Отклонения от менделевских закономерностей как результат «цитоплазматической» локализации генов. Критерии цитоплазматического наследования. Пластидная и митохондриальная наследственность. Цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС) и ее практическое использование. Наследование через инфекцию. Предерминация цитоплазмы. Роль цитоплазматической наследственности в эволюции.
X Генетические основы онтогенеза
1. Онтогенез как реализация наследственно детерминированной программы развития. Стабильность генома и дифференциальная активность генов в ходе индивидуального развития. Опыты по трансплантации ядер. Тотипотентность ядра соматической клетки. Тканеспецифическая активность генов. Функциональные изменения хромосом в онтогенезе (пуффы, «ламповые щетки»). Регуляция транскрипции у бактерий. Оперон. Теория Жакоба и Моно о регуляции белкового синтеза по принципу обратной связи. Регуляция действия генов у прокариот и эукариот. Дискретность онтогенеза. Влияние цитоплазмы клетки, нервной и гормональной систем, внешней среды на действие генов. Экспрессивность, пенентрантность гена. Апоптоз – генетически запрограммированная смерть клетки.
XI Генетические процессы в популяции
1. Понятие о виде и популяции. Различие в эффективности отбора в чистых линиях и популяциях. Понятие о частотах генотипов. Панмиктические перекретсно-размножающиеся популяции. Закон и формула Харди-Вайнберга, их значение и практическое использование. Условия поддержания равновесного состояния панмиктической популяции. С. С. Четвериков как основоположник экспериментальной популяционной генетики. Генетическая гетерогенность популяций. Факторы динамики генетического состава популяции: мутационный процесс, дрейф генов, изоляция, межпопуляционные миграции, действие отбора. Типы отбора: движущий, стабилизирующий, дизруптивный.
XII Генетика человека
1. Особенности человека как объекта генетических исследований. Методы изучения генетики человека: генеалогический, близнецовый, цитогенетический, биохимический, онтогенетический, популяционный, метод культуры клеток. Кариотип человека. Проблемы медицинской генетики. Наследственные болезни и их распространение в человеческих популяциях. Понятие о врожденных и наследственных аномалиях. Хромосомные болезни. Молекулярные болезни. Причины возникновения наследственных и врожденных заболеваний. Последствия близкородственных браков в человеческом обществе. Генетическая опасность радиации и химических веществ. Задачи медико-генетических консультаций. Значение ранней диагностики. Перспективы генной терапии.
XIII Генетические основы селекции
1. Селекция как наука. Предмет и методы изучения. Генетика как теоретическая основа селекции. Учение об исходном материале. Центры происхождения культурных растений по Н. И. Вавилову. Понятие о породе, сорте, штамме. Системы скрещивания в селекции растений и животных. Аутбридинг. Инбридинг. Коэффициент инбридинга – показатель степени гомозиготности организмов. Особенности межвидовой и межродовой гибридизации: скрещиваемость, фертильность, особенности расщепления у гибридов. Пути преодоления нескрещиваемости. Явление гетерозиса и его генетические механизмы. Использование простых и двойных межлинейных гибридов в растениеводстве и животноводстве. Методы отбора. Индивидуальный и массовый отбор. Отбор по генотипу. Отбор по фенотипу. Сибселекция.