Генетика

Лекция 1. Менделизм. Опыты Г. Менделя и его последователей

• Гибридологический анализ. Моногибридное скрещивание, доминирование одного из родительских признаков в F1 и расщепление в Е2 (3:1). Анализирующее скрещивание. Наследственный фактор - дискретная единица наследственности -ген. Понятие аплель гена, Утверждение принципа, что наследуются не признаки, а аллели генов, контролирующие нх развитие.

Лекция 2. Дигибридное скрещивание

• Доминирование в F1 и расщепление в F2 (9А-В-: ЗА-вв: 3ааВ-: 1 аавв).
• Независимое комбинирование и независимое наследование признаков. Цитологические основы явления. Неаллельное взаимодействие генов. Ген и признак. Пенетрантность и экспрессивность признака. Норма реакции генотипа. Формально-генетический подход анализа наследования признаков. Типы взаимодействия неаллельных генов: комплементарное, эпистатическое, полимерия.

Лекция 3. Хромосомная теория наследственности Т.Г. У1органа

• Наследственные факторы - гены локализованы в хромосомах.
• Гены расположены в хромосоме в линейном порядке и составляют группу сцепления генов. Между гомологичными хромосомами может происходить обмен участками (кроссинговер), что приводит к нарушению сцепления генов, т.е. генетической рекомбинации. Величина кроссинговера есть функция расстояния между генами на хромосоме. Генетические карты, характеризуют относительные расстояния между генами, выраженные в процентах кроссинговера.

Лекция 4. Теория гена. Сложное строение гена. Функциональный и рекомбинационный тесты на аллелизм
Лекция 5. Генетика пола

• Пол - сложный, генетически контролируемый признак. Генетические) и эпигенетические факторы детерминации пола. Гены, контролирующие детерминацию и дифференцировку пола. Хромосомное определение пола. Основная функция половых хромосом (X,Y и W,Z)- поддержание полового диморфизма и первичного соотношения полов (N♂/N♀=1). Наследование признаков, сцепленных с полом. Реципрокные скрещивания. Отсутствие единообразия у гибридов F1, и наследование признака по типу «крест-накрест». Первичное и вторичное нерасхождение половых хромосом. Гинандроморфизм.

Лекция 6. Мутационная и модификационная изменчивость

• Наследственная изменчивость – мутационная и комбинативная – характеризуется изменением генотипа. Модификационная – ненаследственная изменчивость – видоизменяет фенотип организма в пределах нормы реакции генотипа. 
• Мутация – дискретное изменение признака, передающееся по наследству в ряду поколений организмов и клеток. 
• Классификация мутаций: по структуре генетического материала; по месту локализации; по типу аллельного; по причине возникновения. 
• Генетические последствия загрязнения окружающей среды. Мутагенные факторы Мониторинг уровня частоты различных типов мутаций в одних и тех же географических точках. Скрининг мутагенной активности лекарственных препаратов, пищевых добавок, новых промышленных химических соединений.
• Размах проявления модификационной изменчивости организма при неизменном генотипе — норма реакции.

Лекция 7. Мутационный процесс: спонтанный и индуцированный

• Мутационный процесс характеризуется: всеобщностью и причинностью, статистичностью и определенной частотой, протяженностью во времени. 
• Спонтанные мутации возникают в результате ошибок в работе ферментов матричного синтеза ДНК. Генетический контроль мутационного процесса. Гены мутаторы, гены антимутаторы. Системы репарации генетических повреждений.
• Закономерности индуцированного мутагенеза (радиационного, химического и биологического). Дозовая зависимость, временной характер, мощность дозы (концентрация), предмутационные изменения генетического материала и др.
• Методы количественного учета мутаций. Молекулярные механизмы возникновения генных мутаций и хромосомных перестроек.
• «Адаптивный» мутагенез. Проблема «наследования приобретаемых признаков».

Лекция 8. V. Генетика популяций

• Любую популяцию составляют особи, отличающиеся в той или иной мере по генотипу и фенотипу. Для понимания генетических процессов, протекающих в популяции необходимо знать: 1) какие закономерности управляют распределением генов между особями; 2) изменяется ли это распределение из поколения в поколение, и если изменяется, то каким образом.
• Согласно формуле Харди-Вайнберга, в идеальной популяции, находящейся в равновесии, доли разных генотипов должны неограниченно долго оставаться постоянными. В реальных популяциях эти доли могут изменяться из поколения в поколение вследствие ряда причин: малочисленность популяции, миграции, отбор мутации. Генофод популяции, геногеография (А.С. Серебровский), генетическая гетерогенность природных популяций (С.С. Четвериков), генетико-автоматические процессы (Н.П. Дубинин). Лекция 9,10. Генетика развития
• Современная биология развития представляет собой сплав эмбриологии, генетики и молекулярной биологии. Мутации генов, контролирующих разные этапы индивидуального развития, позволяют выявить время и место действия нормального аллеля данного гена и идентифицировать продукт этого гена в виде и - РНК, фермента (полипептида) или структурного белка.
• Генетический контроль детерминации и дифференцировки пола. 
• Модельные объекты генетики рахвития: Drosophila melanogaster - плодовая мушка, Caenorhabditis elegans – круглый червь, нематода, Xenopus laevis - шпорцевая лягушка, Mus musculus - лабораторная мышь, Arabidopsis Thaliana
• Проблемы генетики развития: анализ дифференциальной активности генов, активность. 
• Гомеозисные мутации, их роль на ранних этапах онтогенеза. Эпигенетика индивидуального развития и её перспективы. Генетический импринтинг. Роль апоптоза(генетически программированная гибель клеток) и некроза в ходе индивидуального развития многоклеточных организмов. АЛЛОФЕННЫЕ МЫШИ –генетические мозаики. В отличие от животных у растений из соматических клеток сформированного организма можно получить взрослое полноценное растение (морковь, табак, томаты), способное к половому размножению. Из изолированной клетки под действием растительных гормонов можно получить целое растение.
• Проблема репрограмирования генома в дифференцированныз клетках животных. Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК). Тотипотентнось, плюрипотентност и мультипотентность разных типов клеток. Получение индуцированных плюрипотентных клеток фибропластов человека (iPS ) с помощью индукторов репрограмирования транскрипционных факторов Oct4, Sox2, c-Mic, Klf4 и Nanog.
• Клонирование позвоночных животных (овечка Долли, 1997), В настоящее время клонированы десятки видов животных из класса млекопитающих (мышь, корова, кролик, свинья овца, коза, обезьяна-макака резус и др.). 

Лекция 11,12. Генетика человека 

• Биосоциальная природа человека. Антропогенетика и медицинская генетика. Методы исследования: генеалогический, близнецовый, цитологический, биохимический, молекулярно - генетический, математический и др.
• Менделирующие – моногенные и мультифакториаьные- полигенные признаки. Нормальный кариотип человека. Дифференциальное окрашивание хромосом и Fish –метод. Хромосомные аберрации и связанные с ними генетические синдромы. 
• Методы картирования генома человека. Гибридизация соматических клеток человека и мыши. Секвенирование генома человека ( 3,5х109 п.о.).. Геномика (структурная, функциональная, фармакогеномика, этногеномика и т.д.). 
• Генетический полиморфизм – основа биоразнообразия человека Типы полиморфизма ДНК( по числу и распредеоению мобильных генетических элементов; по числу копий тандемных повторов и др). 
• Медицинская генетика. Развитие медико-генетического консультирования. Пренатальная диагностика (кариотипирование; ДНК- маркеры, биохимические и иммунологические маркеры; прогноз для потомства). Демографическая генетика.
• Евгеника, генотерапия, , генетическая паспортизация (проблемы и спорные вопросы).

Лекция 13. Генетические основы селекции

• Селекция растений и животных. Исходный материал (дикие формы, районированные сорта растений и заводские породы животных, инбредные линии). 
• Гибридизация - методы скрещивания - межвидовое, межпородное, внутрипородное (аутбридинги инбридинг), промышленное скрещивание.
• Методы отбора ( массовый – индивидуальный, по фенотипу- по генотипу, по родословной – по качеству потомства) . Гибридная кукуруза (простые и двойные межлинейные гибриды). Межлинейные яичные и мясные гибриды кур. 
• Явления гетерозиса и инцухт - депрессии.
• Межродовой фертильный гибрид редьки и капусты ( рафанобрассика).
• Биотехнология и использование трансгенных организмов.

В результате освоения курса слушатель:

• получает представление о базовых понятиях генетики (ген, генотип, фенотип, мутация, репликация, рекомбинация, репарация,геном , геномика) достижениях в этой области знаний и практическом применении этих знаний в практике сельского хозяйства, медицины, биотехнологии;
• овладевает методами генетического анализа на прокариотических и эукариотических организмах; методами цитологического, физико-химического и биоинформатического анализа генетических феноменов и процессов;
• понимает интегрирующую роль генетики в познании ключевых звеньев и этапов фундаментальных биологических процессов (фотосинтез, синтез пептидов, онтогенез, онкогенез и др.).

Формат

• Форма обучения заочная (дистанционная).
• Еженедельные занятия будут включать просмотр тематических видео-лекций, решение генетических задач и выполнение тестовых заданий с автоматизированной проверкой результатов.
• Важным элементом изучения дисциплины является написание творческих работ в формате сочинения-рассуждения по заданным темам, которое должно содержать полные развернутые ответы, подкрепленные примерами из лекций и/или личного опыта, знаний или наблюдений.

Требования

• Знание математики, физики, химии и биологии в соответствии со стандартами обучения на биологических факультетах университетов.