ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
(1 ч в неделю)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Курс «Основы генетики и селекции» предназначен для углубленного изучения сложных вопросов генетики и практической селекции.
Цель курса — развить представления о главных закономерностях наследственности и изменчивости, сформировать материалистическое мировоззрение у учащихся.
Задачи:
- углублять и расширять знания учащихся по различным вопросам биологической науки, развивать интерес к биологии, способствовать выбору учащимися путей дальнейшего продолжения образования (в школе, средних специальных учебных заведениях, институтах);
- обеспечивать формирование диалектико-материалистического мировоззрения учащихся и понимание материального единства живой природы, диалектического характера и материальной сущности биологических явлений, познание путей и направлений развития живой природы и пр.;
- повышать вклад в политехническое образование, способствовать профориентации, выбору сельскохозяйственных, медицинских, ветеринарных профессий путем усиления внимания к научным основам выращивания растений и животных, включения учащихся в работы по выращиванию растений на учебно-опытном, приусадебном, садовом и дачном участках;
- способствовать решению задач экологического воспитания учащихся, проведению мероприятий по охране природы, формированию бережного отношения к природе;
— расширять знания учащихся о собственном организме, сохранении здоровья, мерах профилактики, доврачебной помощи, обеспечивать гигиеническое воспитание школьников, понимание вреда гиподинамии, курения, употребления алкоголя, неправильного питания, нарушения режима дня и др.
Настоящий курс способствует развитию практических навыков при самостоятельном решении поставленных в ходе обучения задач.
При прохождении курса учащиеся знакомятся с основными практическими задачами, стоящими перед генетикой и селекцией, а также с ролью этих наук в решении актуальных народнохозяйственных задач.
В целом курс рассчитан на развитие у школьников представлений о науке как реальной движущей силе развития общества.
Успешному усвоению содержания теоретического материала способствует выполнение лабораторных работ, перечень которых дан в каждой теме курса. При выполнении этих работ учащиеся овладевают методами микроскопирования, анализа органических веществ, работы с приборами для хроматографии, спектрографии. Все прикладные вопросы рассматриваются в плане решения конкретных теоретических вопросов.
ТЕМАТИЧЕСКОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ЧАСОВ
| № | Название раздела | Количество часов по авторской программе | Количество часов по авторской программе |
|---|---|---|---|
| Введение | 1 | 1 | |
| Дискретная природа наследственности. Законы Менделя | 3 | 3 | |
| Хромосомная теория наследственности. Вне хромосомное наследование. | 4 | 4 | |
| Структура и функции хромосом. | 3 | 3 | |
| Взаимодействие генов и фенотипическое проявление. | 3 | 3 | |
| Генетика пола и наследование , сцепленное с полом. | 3 | 3 | |
| Генные и хромосомные мутации. | 4 | 4 | |
| Изменение хромосомного набора | 3 | 3 | |
| Молекулярные основы наследственности. | 7 | 7 | |
| Регуляция активности генов. | 3 | 3 | |
| Молекулярные основы генетической изменчивости. | 4 | 4 | |
| Генотип и среда. Модификационная изменчивость. | 3 | 3 | |
| Феногенетика и генетика развития. | 2 | 2 | |
| Генетика количественных признаков. | 2 | 2 | |
| Генетика популяции. | 4 | 4 | |
| Генетика и микроэволюция. | 3 | 3 | |
| Генетика человека и медицинская генетика. | 4 | 4 | |
| Генная и клеточная инженерия. | 2 | 2 | |
| Принципы селекции. | 4 | 4 | |
| Особенности селекции животных, растений и микроорганизмов. | 2 | 2 | |
| ИТОГО | 64 | 64 |
2. СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ (1 ч)
Предмет генетики. История представлений о наследственности. Задачи, методы и объекты генетических исследований. Основные направления генетики.
1. ДИСКРЕТНАЯ ПРИРОДА НАСЛЕДСТВЕННОСТИ.
ЗАКОНЫ МЕНДЕЛЯ (3 ч)
Метод гибридологического анализа. Моногибридное скрещивание. Доминантные и рецессивные признаки. Первый закон Менделя. Расщепление. Второй закон Менделя. Принцип чистоты
гамет. Статистический характер расщепления признаков. Аллельные и неаллельные гены. Множественный аллелизм. Расщепление при дигибридном скрещивании во втором поколении. Третий закон Менделя. Полигибридное скрещивание.
Демонстрация схемы моногибридного и дигибридного скрещиваний.
2. ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ.
ВНЕХРОМОСОМНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ (4 ч)
Сцепление генов. Группы сцепления. Хромосомная теория Т. Моргана. Конъюгация хромосом в мейозе. Кроссинговер. Определение расстояний между генами. Локализация генов в хромосомах. Соответствие генетических и цитологических карт хромосом. Цитоплазматическая наследственность. Пластиды, митохондрии. Цитоплазматическая мужская стерильность.
Демонстрация схемы наследования при кроссинговере.
3. СТРУКТУРА И ФУНКЦИЯ ХРОМОСОМ (3 ч)
Общее строение хромосом. Классификация хромосом. Эухроматин и гетерохроматин. Изменение строения и функционирования хромосом в различных тканях. Хромосомные повторы. А- и В- хромосомы.
4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕНОВ И ФЕНОТИПИЧЕСКОЕ ПРОЯВЛЕНИЕ (3 ч)
Гены и признаки. Множественное действие генов. Степень выраженности генов. Взаимодействие аллельных генов. Полное и неполное доминирование. Типы взаимодействия неаллельных генов. Аддитивное действие генов. Анализ расщеплений при взаимодействии генов.
Демонстрация схемы взаимодействия генов.
5. ГЕНЕТИКА ПОЛА И НАСЛЕДОВАНИЕ, СЦЕПЛЕННОЕ С ПОЛОМ (3 ч)
Половые хромосомы. Генетическое определение пола. Роль Х- и У-хромосом в определении пола у человека и дрозофилы. Внехромосомные механизмы определения пола. Признаки, ограниченные полом и сцепленные с полом. Наследование признаков, сцепленных с полом. Отклонения от нормального соотношения полов.
Демонстрация схемы наследования спецленных с полом признаков.
6. ГЕННЫЕ И ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ (4 ч)
Мутации. Нормальные и мутантные признаки. Классификация мутаций. Генные (точковые) мутации. Частоты мутаций. Естественный мутагенез и его причины. Искусственный мутагенез. Практическое значение радиационного и химического мутагенеза. Хромосомные перестройки. Влияние хромосомных перестроек на конъюгацию хромосом и кроссинговер. Межхромосомные обмены. Транслокации.
Демонстрация хромосомных перестроек (на микропрепаратах, фотографиях).
7. ИЗМЕНЕНИЯ ХРОМОСОМНОГО НАБОРА (3 ч)
Автополиплоидия, распространение ее у растений и животных. Наследование признаков у автополиплоидов. Аллополиплоидия и ее значение в межвидовой гибридизации. Искусственное получение полиплоидов. Гаплоидия.
8. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ (7 ч)
Доказательства роли нуклеиновых кислот в наследственности. Химическое строение ДНК и РНК. Репликация нуклеиновых кислот; матричный принцип и факторы репликации. Особенности репликации у бактерий и вирусов. Реализация генетической информации. Транскрипция, трансляция. Строение рибосом и рибосом- ной PHR. Генетический код. Геном, его организация у бактерий и вирусов. Молекулярная структура хромосом аукариот. Комплекс белок — хроматин. Упаковка наследственного материала. Механизмы увеличения генетического материала. Делимость гена. Уникальные и повторяющиеся последовательности, активные и
неактивные участки генома. Подвижные генетические элементы.
Демонстрация:электронно-микроскопических фотографий ДНК; тонкого строения хромосом; конъюгации бактерий; взаимодействия вирусов и бактерий.
9. РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ГЕНОВ (3 ч)
Строение и работа оперона. Индукция и репрессия. Регуляция генной активности у прокариот и эукариот. Регуляция синтеза белков при трансляции.
10. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ (4 ч)
Основные типы мутаций: разрывы углеводно-фосфатного скелета ДНК, вставки, выпадения, изменения отдельных нуклеоти- дов, сшивки азотистых оснований. Репарация поврежденной ДНК; темновая и световая репарация. Мутагенное действие вирусов и подвижных генетических элементов. Молекулярные механизмы конъюгации и кроссинговера.
11. ГЕНОТИП И СРЕДА.
МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ (3 ч)
Генотип и фенотип. Влияние средовых факторов на феноти- пическое проявление генов. Изменчивость в чистых линиях и популяциях. Норма реакции генотипа. Адаптивные модификации и морфозы. Длительные модификации. Случайная изменчивость и ее природа.
12. ФЕНОГЕНЕТИКА И ГЕНЕТИКА РАЗВИТИЯ (2 ч)
Реализация генетической информации в формировании признаков. Взаимодействие и регуляция действия генов в онтогенезе. Дифференциальная активность генов. Генетические основы диф- ференцировки клеток и тканей.
13. ГЕНЕТИКА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ
(2 ч.)
Понятие о количественных признаках. Нормальное распределение и его параметры. Полимерные гены. Характер распределения признаков в потомстве при полигенном наследовании. Регрессия и модификационная изменчивость.
14. ГЕНЕТИКА ПОПУЛЯЦИИ (4 ч)
Менделевская популяция. Частота генотипов и генов. Закон Харди—Вайнберга. Популяционно-генетические модели. Мутационный процесс. Системы скрещиваний. Дрейф генов. Понятие приспособленности. Преобразование популяции под действием отбора. Формы отбора. Генетический полиморфизм, его формы и механизмы поддержания.
15. ГЕНЕТИКА И МИКРОЭВОЛЮЦИЯ (3 ч)
Генетическая изменчивость в природных популяциях. Эколо- го-генетическая структура популяций. Природа генетических различий между популяциями. Механизмы и формы видообразования. Генетические основы дивергенции. Генетика и макроэволюция.
16. ГЕННАЯ И КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ (4 ч)
Химический синтез генов. Ферментативный синтез генов. Выделение генов и включение их в вектор. Перенос генов и хромосом. Искусственная пересадка ядер в яйцеклетки и соматические клетки. Применение генной инженерии в селекции и медицине.
17. ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА И МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНЕТИКА
(2 ч)
Методы изучения генетики человека. Наследование качественных и количественных признаков. Наследование резус-фактора, групп крови. Генные мутации. Хромосомные аномалии. Наследственные заболевания человека. Болезни с наследственной предрасположенностью. Иммуногенетика, генетические аспекты онкологии. Действие ^ядовитых и наркотических веществ на наследственность. Методы диагностики, профилактики и лечения наследственных заболеваний человека.
18. ПРИНЦИПЫ СЕЛЕКЦИИ (4 ч)
Генетика как научная основа селекции. Выбор исходного материала для селекции. Оценка селектируемых признаков. Понятие наследуемости. Методы скрещиваний. Методы искусственного отбор. Интенсивность и эффективность отбора. Инбридинг и гетерозис. Использование полиплоидов, ансуплоидов, индуцированных мутантов. Отдаленная гибридизация.
19. ОСОБЕННОСТИ СЕЛЕКЦИИ ЖИВОТНЫХ, РАСТЕНИЙ И МИКРООРГАНИЗМОВ.
(2 ч)
Разнообразие пород животных. Родословные и племенные книги. Планирование скрещиваний. Централизованные системы хранения и обработки информации. Банки данных. Закон гомологических рядов у растений. Селекционные центры. Районирование сортов. Сорта-популяции. Особенности селекционного процесса у растений-самоопылителей. Особенности методов селекции микроорганизмов. Достижения и перспективы отечественной селекции.
3.СПИСОК УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
Для учителя
- Гужов Ю. А. Генетика и селекция сельскому хозяйству.— М.: Просвещение, 1984.
- Топорнина И. А. Задачи по генетике в курсе общей биологии.— М.: Высшая школа, 1984.
- Шварцман Л. Я. Полевая практика по генетике с основами селекции.— М.: Просвещение, 1986.
Для учащихся
- Гуляев Г. В. Задачник по генетике.— М.: Колос, 1986.
- Киселева 3. С., Мягкова А. Н. Генетика.— М.: Просвещение,
