Основные методы селекции растений: гибридизация и искусственный отбор. Явление гетерозиса.

Методы селекции растений.. Основные: искусственный отбор и гибридизация. Они позволяют выделить генотипы, уже имеющиеся в популяции. Существует два вида искуственного отбора: массовый и индивидуальный. Массовый отбор – это выделение группы особей, сходных по одному или комплексу желаемых признаков, без проверки их генотипа. При индивидуальном отборе оценивают потомство каждого отдельного растения в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих признаков.

Для обогащения генофонда применяют гибридизацию с последующим отбором. Все разнообразие типов скрещивания сводится к инбридингу и аутбридингу. Инбридинг – это внутрисортовое, аутбридинг – межсортовое скрещивание.

Родственное скрещивание применяют в тех случаях, когда желают закрепить хозяйственно ценные признаки сохраняющиеся у потомков. Гетерозис – увеличение жизнеспособности гибридов вследствие уналедования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. Это связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние, при этом аллели, снижающие жизнеспособность гибридов, не проявляются. Механизм действия гетерозиса ещё не окончательно выяснен. Явление гетерозиса зависит от степени родства между родительскими особями: чем более отдалёнными родственниками являются родительские особи, тем в большей степени проявляется эффект гетерозиса у гибридов первого поколения.

Билет 5. 1. Нуклеиновые кислоты: строение, состав, свойства и биологическая роль РНК. В клетках имеются два типа НК: ДНК и РНК. Эти биополимеры состоят из нуклеотидов. В составе нуклеотидов к молекуле рибозы присоеденины азотистое основание и остаток фосфорной кислоты. Молекула РНК представлена одной нитью. Различные виды РНК принимают участие в реализации наследственной информации через синтез белка.

2. Отдаленная гибридизация растений(примеры). Преодоление стерильности гибридов. Полиплоидия.

Скрещивание организмов, относящихся к разным видам и родам, называется отдалённой гибридизацией. Её цель – создание растительных форм и сортов, сочетающих признаки и свойства разных видов и родов. Отдалённая гибридизация делится на межвидовую и межродовую. Примеры межвидовой гибридизации – скрещивания мягкой пшеницы с твердой, подсолнечника с топинамбуром. Скрещивания пшеницы с рожью относятся к межродовой гибридизации.

Для преодоления стерильности гибридов применяют возвратные скрещивания и удвоение числа хромосом у гибридных растений. Применение возвратных скрещиваний основано на том, сто женские гаметы гибрида обычно обладают большей жизнеспособностью, чем мужские. Наиболее надежным методом преодоления стерильности является удвоение числа хромосом, так как мейоз протекает сравнительно нормально с образованием жизнеспособных гамет. Полиплоидия - наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличение числа наборов хромосом в клетках организма. Может быть вызвана искусственно. На основе полиплоидии созданы высокоурожайные сорта сельско хозяйственных растений (сахар).

Билет 6. 1. Сравнительная характеристика ДНК и РНК по строению и функциям. Виды РНК. ДНК и РНК состоят из нуклеотидов, имеют азотистое основание и остаток фосфорной кислоты. Каждая молекула РНК в отличие от молекулы ДНК представлена одной нитью (ДНК –две нити), вместо дезоксирибозы она содержит рибозу и вместо тимина – урацил. В ДНК хранится наследственная информация о всех свойствах клетки и организма в целом. Различные РНК принимают участие в реализации наследственной информации через синтез белка. иРНК определяет порядок расположения аминокислот в белковых молекулах тРНК подносит аминокислоты к рибосомам, своеобразным фабрикам по производству белков Ррнк определяет структуру и функционирование рибосом.

2. Селекция животных. Типы скрещиваний и методы разведения. Отдалённая гибридизация и полиплоидия домашних животных. Селекция животных имеет некоторые особенности: только половое размножение, очень редкая смена поколений (живых через несколько лет); количество особей в потомстве невелико. Важное значение приобретает анализ совокупности внешних признаков, характерного для той или иной породы.

При разведении применяют различные системы скрещиваний, делят на родственное скрещивание и неродственное. Разновидностью неродственное является межпородное скрещивание (кроссбридинг). В животноводстве скрещивания делят на два типа: племенное и промышленное. Для выделения новых пород и улучшения породных свойств применяется оба типа скрещивания. Для увеличения продуктивности животноводства используют промышленное скрещивания на основе существующих пород. Применение той или иной системы скрещиваний в селекции зависит от того какой тип изменчивости используется для селекционных целей и какие задачи при этом решаются.

Полиплоидия – Содержание более двух гаплоидных наборов хромосом.

Полиплоидия у животных встречается редко. Однако у некоторых видов животных она возможна. Известный учёный Астауров впервые создал полиплодоидные формы тутового шелкопряда. Он пошёл по пути, который предложил Карпеченко. Используя отдаленную гибридизацию и полиплодоидию, он создал совершенно новую форму тутового шелкопряда, объединившую в своём геноме хромосомы двух разных видов.

Отдалённая гибридизация – скрещивание животных, которые относятся к разным видам и родам.

Билет 7. 1. Реакция матричного синтеза в клетке. Репликация ДНК и её характеристика. По сколько молекулы ДНК являются матрицами для синтеза всех белков. Каждый белок представлен одной или несколькими полипептидными целями. Участок молекулы ДНК, служащей матрицей для синтеза одной полипептидной цепи, называют геном. Каждая молекула ДНК содержит много генов. Всю информацию, заключённую в молекулах ДНК, называют генетической, а всю совокупность ДНК клетки называют геномом.

Репликация – процесс матричного синтеза ДНК, осуществляемый ферментами ДНК – полимеразами. Дочерние молекулы ДНК не отличается от дочерней клетки. При делении клетки дочерние молекулы ДНК расходятся по двум образующимся клеткам, которая содержалась в материнской клетке. Каждая клетка многоклеточного организма возникает из одной зародышевой клетки в результате многократных делений, поэтому все клетки организма имеют одинаковый набор генов. Случайно возникшая ошибка в гене зародышевой клетки будет воспроизведена в генах миллионов её потомков. Ген является единицей наследственной информации.

2. Селекция бактерий, грибов, и её значение для медицины и народного хозяйства. Искусственное получение мутаций. Традиционная селекция микроорганизмов основана на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов. В результате искусственного мутагенезе и отбора была повышена продуктивность штаммов гриба пеницилла более чем в 1000 раз. Продукты микробиологической промышленности используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии, молочных продуктах. С помощью микробиологической промышленности получают антибиотики, аминокислоты, белки, гормоны, различные ферменты, витамины и многое другое.

Микроорганизмы используют для биологической очистки сточных вод, улучшений качеств почвы.

В середине 30-х годов была сформирована теория, описывающая кинетические зависимости инактивирующего и мутагенного эффекта ионизирующих излучений – так называемая “теория мишени” Важнейшие эксперименты, ставшие основой этой теории, были выполнены в период 1931 -1937гг Н.В. Тимофеевым-Ресовским,М.Дельбрюком, З.Циммером и другими исследователями.

В настоящее время известно большое количество веществ, усиливающих мутационный процесс. Разработана теория действия мутагенных соединений на наследственные структуры, интенсивно разрабатываются проблемы специфичности действия мутагенов.

Билет 8. 1. Характеристика транскрипции. Генетический код и его свойства. К рибосомам из ядра поступает иРНК, способная пройти через поры ядерной оболочки. Специальный фермент –РНК-полимераза, двигаясь по ДНК, подбирает по принципу комплементарности нуклеотиды и соединяет их в единую цепочку. Процесс образования иРНК называется транскрипцией. Если в нити ДНК стоит тимин, то полимараза включает в цель иРНК-аденин, если стоит гуанин – цитозин, аденин –включает урацил (в состав РНК не входит тимин). иРНК- копия не всей молекулы ДНК,.а только части её. Присоединившись к промотору, РНК-полимераза способна начать синтез иРНК. В конце группы генов фермент встречает сигнал, означающий конец переписывания. Готовая иРНК отходит от ДНК, покидает ядро и направляется к рибосоме, расположенной в цитоплазме клетки. Последовательность расположения нуклеотидов в иРНК определяет последовательность расположения аминокислот в белках и называется генетическим. Носителем генетической информации является ДНК, но так как непосредственное участие в синтезе белка принимает иРНК-копия одной из нитей ДНК, то генетический код записан на “языке” РНК. Код триплетен. Это означает, что каждая из 20 аминокислот зашифрована последовательностью 3 нуклеотидов, то есть триплетом, который называют кодон. Почти каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном. Код однозначен. Каждый триплет шифрует только одну аминокислоту. Между генами имеются знаки препинания – три специальных триплета(УАА,УАГ,УГА), каждый из которых обозначает прекращение синтеза цепи. Эти триплеты выполняют функцию знаков препинания. Код неперекрываем и внутри гена нет знаков препинания. Код универсален. Одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты.

2. Основные направления биотехнологии: микробиологическая промышленность, генная и клеточная инженерия. Главными направлениями биотехнологии: 1) производство с помощью микроорганизмов и культивируемых эукариотических клеток биологически активных соединений (ферментов, витаминов),лекарственных препаратов, а также белков, аминокислот, используемых в качестве кормовых добавок; 2) применение биологических методов борьбы с загрязнением окружающей среды и для защиты растений; 3) создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений.

Микробиологическая промышленность отрасль, в которой, произведённые процессы базируются на микробиологическом синтезе ценных продуктов (углеводородов нефти и газа), а также отходов промышленной переработки сахарной свёклы, кукурузы и тд. Выпускает белково-витаминные концентраты, аминокислоты, витамины, ферментные препараты, антибиотики. Микробиология возникла в ходе современной научно-технической революции и основана на новейших достижениях технической микробиологии, химии, физики, химической технологии и кибернетики.

Генная инженерия – совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК выделения генов из организма, осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы

Клеточная инженерия – создание клеток нового типа на основе их гибридизации, реконструкции и культивирования различные манипуляции с ними, направленные на решение научных и практических задач.