МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Н.А. Курносова, Е.П. Дрождина, М.А. Февралёва
Генетика и эволюция
Учебное пособие
Ульяновск, 2016 г.
УДК 575 (075.8)
ББК 8.04 я73+28.02 я73
К 93
Печатается по решению Ученого совета
Института медицины, экологии и физической культуры
Ульяновского государственного университета
Рецензенты:
доктор медицинских наук,
заведующая кафедрой морфологии
Института медицины, экологии и физической культуры
Ульяновского государственного университета Е.В. Слесарева;
доктор сельскохозяйственных наук,
заведующая кафедрой биотехнологии и переработки сельскохозяйственной продукции УГСХА им. П.А. Столыпина С.П. Лифанова
Пособие содержит основной теоретический материал, подобранный соответственно программным вопросам дисциплины «Биология с экологией». Проанализирован и систематизирован большой объем информации по разделам «Генетика», «Эволюция». В пособии отражено относительно небольшое количество фундаментальных тем, имеющих исключительное значение для познания живой природы. Одна из основных задач пособия - изложение материала в лаконичной и достаточно простой для понимания форме.
Пособие предназначено для студентов 1 курса медицинского факультета специальности «Лечебное дело», «Педиатрия», изучающих дисциплину «Биология с экологией».
Содержание
Основные понятия генетики............................................................................ 4
Методы генетики............................................................................................. 5
Законы наследственности Г. Менделя............................................................ 7
Множественный аллелизм............................................................................... 8
Взаимодействие аллельных генов.................................................................. 9
Взаимодействие неаллельных генов............................................................... 9
Аутосомное наследование............................................................................. 10
Наследование, сцепленное с полом.............................................................. 10
Генетика пола................................................................................................ 11
Хромосомная теория наследственности....................................................... 11
Сцепленное наследование............................................................................. 12
Особенности взаимосвязи между генотипом и фенотипом......................... 13
Ген как единица наследственности............................................................... 14
Генотип как целостная исторически сложившаяся система
взаимодействующих клеток.......................................................................... 15
Регуляция активности генов на уровне транскрипции
(на примере лактозного оперона)................................................................. 16
Виды изменчивости....................................................................................... 18
Модификационная изменчивость................................................................. 18
Комбинативная изменчивость....................................................................... 19
Мутационная изменчивость.......................................................................... 19
Геномные мутации......................................................................................... 20
Хромосомные мутации................................................................................. 21
Генные мутации............................................................................................. 22
Генетика популяций...................................................................................... 23
Доказательства эволюции……………………………………………………….24
Основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина…………………….25
Современная синтетическая теория эволюции………………………………...27
Современные представления о факторах эволюции…………………………..28
Виды естественного отбора……………………………………………………..31
Популяция – единица вида и эволюции………………………………………..32
Критерии биологического вида…………………………………………………33
Способы образования новых биологических видов………………………..…33
Сущность понятий «микроэволюция» и «макроэволюция»………………….34
Главные направления биологической эволюции……………………………...35
Пути достижения биологического прогресса………………………………….36
Основные гипотезы и теории возникновения жизни на земле……………….37
Список рекомендуемой литературы............................................................. 40
Основные понятия генетики
Наследственность – свойство организма передавать свои признаки потомкам без изменения.
Изменчивость – свойство организма приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития.
Фенотип – совокупность внешних и внутренних признаков организма.
Генотип – совокупность генов организма.
Геном – совокупность генов в гаплоидном наборе хромосом (видовая характеристика).
Генофонд – совокупность генов в популяции.
Кариотип – хромосомный набор организма, характеризующийся определенным числом хромосом, их формой и размерами.
Гомологичные хромосомы – парные хромосомы, имеющие одинаковую форму, размеры и расположение генов.
Аллельные гены – гены, занимающие одно и то же место (локус) в гомологичных хромосомах и контролирующие альтернативные признаки.
Локус – место гена в хромосоме.
Ген – участок молекулы ДНК, отвечающий за синтез иРНК (а, значит, впоследствии белка), тРНК и рРНК.
Гомозигота – организм, несущий одинаковые аллельные гены и образующий один тип гамет.
Гетерозигота – организм, несущий разные аллельные гены и образующий 2 типа гамет.
Доминантный ген – ген, действие которого проявляется в гетерозиготе, и который подавляет действие другого рецессивного гена.
Рецессивный ген – ген, действие которого подавляется доминантным геном, и он в гетерозиготе не проявляется.
Моногибридное скрещивание – скрещивание особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков.
Дигибридное скрещивание – скрещивание особей, анализируемых по 2 парам альтернативных признаков.
Полигибридное скрещивание - скрещивание особей, анализируемых по нескольким парам альтернативных признаков.
Анализирующее скрещивание – скрещивание особи с доминантным признаком с особью с рецессивным признаком с целью уточнения генотипа первого: если нет расщепления в потомстве, доминантный организм – гомозигота; если есть расщепление 1:1, то доминантный организм – гетерозигота.
Возвратное скрещивание – скрещивание гибрида с одним из родителей.
Методы генетики
1. Гибридологический метод (основатель Г. Мендель).
Метод основан на скрещивании организмов между собой с последующим математическим анализом расщепления признаков в потомстве.
Метод позволяет:
1) определить тип наследования признака (доминантный или рецессивный признак, наследуется сцеплено с полом или аутосомно);
2) получить организмы с новыми комбинациями признаков, что широко применяется в селекции.
2. Генеалогический метод (метод составления родословных).
С учетом встречаемости изучаемого признака у предков составляют родословную, по которой можно:
1) определить тип наследования признака;
2) сделать вывод о вероятности появления изучаемого признака у потомков.
Данный метод широко используется в медико-генетических консультациях.
3. Цитогенетический метод.
С помощью микроскопа изучают кариотип организма – количество, размеры и форму хромосом. Сравнивают полученные результаты с существующей нормой, что позволяет сделать вывод о наличии или отсутствии мутаций.
С помощью данных генетики о проценте кроссинговера между генами определяют расстояние между ними и впоследствии составляют генетические карты хромосом.
Близнецовый метод.
У близнецов одинаковый генотип, а выраженность генов в фенотипе может отличаться из-за различий в среде обитания. Изучая близнецов, живущих в разных условиях среды, делают вывод о влиянии среды на проявление конкретного гена в признаке, генотипа – в конкретном фенотипе.
Вариационно-статистический метод.
Используется для изучения модификационной изменчивости.