Строение прокариотической клетки

1. Задачи генетики
2. Разделы генетики
3. Методы генетики

Заключение

Литература  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     Явления наследственности и изменчивости признаков  были известны с древнейших времен. Сущность этих явлений была сформулирована в виде эмпирических правил: «Яблочко от яблони недалеко падает», «От худого семени не жди доброго племени», «Не в мать, не в отца, а в  прохожего молодца» и т.д.

     Натурфилософы античного мира пытались объяснить  причины сходства и различия между  родителями и их потомками, между  братьями и сестрами, механизмы определения  пола, причины рождения близнецов. Преемственность  поколений описывалась терминами  «генус» (род), «геннао» (рождаю), «генетикос» (имеющий отношение к происхождению), «генезис» (происхождение).

В Новое  время в Англии (Т. Найт), Германии (Й. Кёльрейтер), Франции (О. Сажрэ) были разработаны методики постановки опытов по гибридологическому анализу, были открыты  явления доминантности и рецессивности, сформулированы представления об элементарных наследуемых признаках. Однако раскрыть механизмы наследственности и изменчивости долгое время не удавалось. Для объяснения феноменов наследственности и изменчивости использовались концепции наследования благоприобретенных признаков, панспермии, изменчивости признаков под прямым влиянием среды и др.

В основу современной  генетики легли закономерности наследственности, обнаруженные Г. Менделем при скрещивании  различных сортов гороха (1865), а также  мутационная теория X. Де Фриза (1901–1903). Однако рождение генетики принято относить к 1900 г., когда X. Де Фриз, К. Корренс и  Э. Чермак вторично открыли законы Г. Менделя.

В 1906 г. на основании  корня «ген» У. Бэтсон (Англия) предложил  термин «генетика», а в 1909 г. В.Л. Иоганссен  предложил термин «ген». 

Ещё в 1883–1884 гг. В. Ру, О. Гертвиг, Э. Страсбургер, а  также А.Вейсман (1885) сформулировали ядерную гипотезу наследственности, которая в начале XX в. переросла  в хромосомную теорию наследственности (У. Сеттон, 1902–1903; Т. Бовери, 1902–1907; Т. Морган и его школа).

Т. Морганом были заложены и основы теории гена, получившей развитие в трудах отечественных  учёных школы А.С.Серебровского, которые  сформулировали в 1929–1931 гг. представления  о сложной структуре гена. Эти  представления были развиты и  конкретизированы в исследованиях  по биохимической и молекулярной генетике, которые привели к созданию Дж. Уотсоном и Ф. Криком (1953) модели ДНК, а затем и к расшифровке  генетического кода, определяющего  синтез белка.

Значительную  роль в развитии генетики сыграло  открытие факторов мутагенеза – ионизирующих излучений (Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов, 1925; Г. Мёллер, 1927) и химических мутагенов (В. В. Сахаров и М.Е.Лобашёв, 1933–1934). Использование индуцированного  мутагенеза способствовало увеличению разрешающей способности генетического  анализа и представило селекционерам  метод расширения наследств, изменчивости исходного материала.

Важное значение для разработки генетических основ  селекции имели работы Н.И. Вавилова. Сформулированный им в 1920 закон гомологических рядов в наследственной изменчивости позволил ему в дальнейшем установить центры происхождения культурных растений, в которых сосредоточено наибольшее разнообразие наследственных форм.

Работами  С. Райта, Дж. Б. С. Холдейна и Р. Фишера (20–30-е гг.) были заложены основы генетико-математических методов изучения процессов, происходящих в популяциях. Фундаментальный вклад  в генетику популяций внёс С. С. Четвериков (1926), объединивший в единой концепции  закономерности менделизма и дарвинизма. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Задачи генетики

Задачи  генетики вытекают из установленных  общих закономерностей наследственности и изменчивости. К этим задачам  относятся исследования:

1) механизмов хранения и передачи генетической информации от родительских форм к дочерним;

2) механизма реализации этой информации в виде признаков и свойств организмов в процессе их индивидуального развития под контролем генов и влиянием условий внешней среды;

3) типов, причин и механизмов изменчивости всех живых существ;

4) взаимосвязи процессов наследственности, изменчивости и отбора как движущих факторов эволюции органического мира.

Генетика  является также основой для решения  ряда важнейших практических задач. К ним относятся:

1) выбор наиболее эффективных типов гибридизации и способов отбора;

2) управление развитием наследственных признаков с целью получения наиболее значимых для человека результатов;

3) искусственное получение наследственно измененных форм живых организмов; 4) разработка мероприятий по защите живой природы от вредных мутагенных воздействий различных факторов внешней среды и методов борьбы с наследственными болезнями человека, вредителями сельскохозяйственных растений и животных;

5) разработка методов генетической инженерии с целью получения высокоэффективных продуцентов биологически активных соединений, а также для создания принципиально новых технологий в селекции микроорганизмов, растений и животных.

При изучении наследственности и изменчивости на разных уровнях организации живой  материи (молекулярный, клеточный, организменный, популяционный) в генетике используют разнообразные методы современной  биологии: гибридологический, цитогенетический, биохимический, генеалогический, близнецовый, мутационный и др. Однако среди  множества методов изучения закономерностей  наследственности центральное место  принадлежит гибридологическому методу. Суть его заключается в гибридизации (скрещивании) организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам, с последующим анализом потомства. Этот метод позволяет  анализировать закономерности наследования и изменчивости отдельных признаков  и свойств организма при половом  размножении, а также изменчивость генов и их комбинирование.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Разделы генетики.

  Генетика  – фундамент современной биологии. Вся генетика (как и любая наука) подразделяется на фундаментальную  и прикладную. Фундаментальная генетика изучает общие закономерности наследования признаков у лабораторных, или  модельных видов: вирусов (например, Т-чётных фагов), прокариот (например, кишечной палочки), плесневых и дрожжевых  грибов, дрозофилы, мышей и некоторых  других.

К фундаментальной  генетике относятся следующие разделы:

– классическая (формальная) генетика,

– цитогенетика,

– молекулярная генетика (в т.ч., генетика ферментов и иммуногенетика),

– генетика мутагенеза (в т. ч., радиационная и химическая генетика),

– эволюционная генетика,

– геномика и эпигеномика,

– генетика индивидуального развития и эпигенетика,

– генетика поведения,

– генетика популяций,

– экологическая генетика (в т.ч., генетическая токсикология),

– математическая генетика.

Прикладная  генетика разрабатывает рекомендации для применения генетических знаний в селекции, генной инженерии и  других разделах биотехнологии, в деле охраны природы. Идеи и методы генетики находят применение во всех областях человеческой деятельности, связанной  с живыми организмами. Они имеют  важное значение для решения проблем  медицины, сельского хозяйства, микробиологической промышленности.

Генетическая (генная) инженерия – это раздел молекулярной генетики, связанный с  целенаправленным созданием in vitro новых  комбинаций генетического материала, способного размножаться в клетке-хозяине  и синтезировать конечные продукты обмена. Генная инженерия возникла в 1972, когда в лаборатории П. Берга (Станфордский ун-т, США) была получена первая рекомбинантная (гибридная) ДНК (рекДНК), в которой были соединены  фрагменты ДНК фага лямбда и кишечной палочки с кольцевой ДНК обезьяньего  вируса SV40.  В прикладной генетике в зависимости от объекта исследования выделяют следующие разделы частной  генетики:

1. Генетика растений: дикорастущих и культурных: (пшеница, рожь, ячмень, кукуруза; яблони, груши, сливы, абрикосы – всего около 150 видов).

2. Генетика животных: диких и домашних животных (коров, лошадей, свиней, овец, кур – всего около 20 видов)

3. Генетика микроорганизмов (вирусов, прокариот, низших эукариот – десятки видов).

В особый раздел частной генетики выделяется генетика человека (существует специальный Институт медицинской генетики АМН России)

Генетика  человека изучает особенности наследования признаков у человека, наследственные заболевания (медицинская генетика), генетическую структуру популяций  человека. Известно несколько тысяч  собственно генетических заболеваний, которые почти на 100% зависят от генотипа особи. К наиболее страшным из них относятся: кислотный фиброз поджелудочной железы, фенилкетонурия, галактоземия, различные формы кретинизма, гемоглобинопатии, а также синдромы Дауна, Тернера, Кляйнфельтера. Кроме  того, существуют заболевания, которые  зависят и от генотипа, и от среды: ишемическая болезнь, сахарный диабет, ревматоидные заболевания, язвенные болезни  желудка и двенадцатиперстной кишки, многие онкологические заболевания, шизофрения и другие заболевания психики.

Существуют  специальные разделы прикладной генетики человека (экологическая генетика, фармакогенетика, генетическая токсикология), изучающие генетические основы здравоохранения. При разработке лекарственных препаратов, при изучении реакции организма  на воздействие неблагоприятных  факторов необходимо учитывать как  индивидуальные особенности людей, так и особенности человеческих популяций.

3. Методы генетики

      Совокупность  методов исследования наследственных свойств организма (его генотипа) называется генетический анализ. В  зависимости от задачи и особенностей изучаемого объекта генетический анализ проводят на популяционном, организменном, клеточном и молекулярном уровнях.

Основу генетического  анализа составляет гибридологический  анализ, основанный на анализе наследования признаков при скрещиваниях. Гибридологический  анализ, основы которого разработал основатель современной генетики Г. Мендель, основан  на следующих принципах:

1. Использование в качестве исходных особей (родителей), форм, не дающих расщепления при скрещивании, т.е. константных форм.

2. Анализ наследования отдельных пар альтернативных признаков, то есть признаков, представленных двумя взаимоисключающими вариантами.

3. Количественный учет форм, выщепляющихся в ходе последовательных скрещиваний и использование математических методов при обработке результатов.

4. Индивидуальный анализ потомства от каждой родительской особи.

5. На основании результатов скрещивания составляется и анализируется схема скрещиваний.

Гибридологическому  анализу обычно предшествует селекционный метод. С его помощью осуществляют подбор или создание исходного материала,  подвергающегося дальнейшему анализу (например, Г. Мендель, который по существу является основоположником генетического  анализа, начинал свою работу с получения  константных – гомозиготных –  форм гороха путём самоопыления);

Однако в  некоторых случаях метод прямого  гибридологического анализа оказывается  неприменим. Например, при изучении наследования признаков у человека необходимо учитывать ряд обстоятельств: невозможность планирования скрещиваний, низкая плодовитость, длительный период полового созревания. Поэтому кроме  гибридологического анализа, в генетике используется множество других методов.

Цитогенетический  метод. Заключается в цитологическом анализе генетических структур и  явлений на основе гибридологического анализа с целью сопоставления  генетических явлений со структурой и поведением хромосом и их участков (анализ хромосомных и геномных мутаций, построение цитологических карт хромосом, цитохимическое изучение активности генов  и т. п.). Частные случаи цитогенетического  метода – кариологический, карио  типический, геномный анализ.