Генетика и ее будущее

 

 

 

 

 

 

 

Тема: «Генетика и ее будущее»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работу выполнил:

студент первого курса 

экономического факультета

Шибанова Ивана

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

 

• Генетика

 

1. История открытия генетики

 

 

2. Наследственность – свойство организма передачи

наследственных признаков

 

 

3. Изменчивость – свойство организма приобретение признаков в жизни

 

 

• Гены – материальная основа генетики

 

 

1. Генотип – система взаимодействия генов

 

 

• Биотехнология ее методы

 

 

 

1. Клеточная инженерия

 

 

 

2. Генная инженерия

 

 

3. Практические достижения  биотехнологии

 

 

• Вывод

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Актуальность работ  связана со многими открытиями в  области генетики. Датой её открытия является 1900г., но Г.Мендель ещё в 1865г., установил закономерности наследственных признаков.

Знание генетики помогает понять возникновение и развитие жизни на Земле, открывает материальную основу эволюционных преобразований. Генетика открыла путь в молекулярную генетику, выявлена генетическая основа многих заболеваний или предрасположенность к ним.

На знаниях  генетики основана вся селекционная работа в сельском хозяйстве при получении новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, разработаны и активно внедряются в практику новые методы  биотехнологии и генной инженерии.

Генетика стала основой  для открытия многих законов природы.

 

Генетика (от греч. «генезис» - происхождение) – наука, изучающая закономерности и материальные основы наследственности и изменчивости организмов,  а также механизмы эволюции живого.  Развитие генетики  - характерная черта биологии 20 -     21веков. Генетика изучает законы наследственности и изменчивости, лежащие в основе эволюции органического мира и деятельности человека по созданию новых сортов культурных растений и пород домашних животных, как это установил ещё Ч. Дарвин.

 

1. Основные закономерности передачи признаков в ряду поколений при половом размножении были впервые установлены чешским ученым Грегором Менделем и опубликованы в 1865г. Его  исследования долгое время не были правильно оценены. Лишь в 1900г. вторично открыт закон  наследственности (К.Корренс, Э.Чермак, Г. де Фриз).

Мендель проводил опыты  на  горохе. У этого растения много  разных сортов, отличающихся  друг от друга хорошо выраженными наследственными  признаками. Имеются, например, сорта  с белым и пурпурными цветками, с высоким и низким стеблем, с желтыми и зелёными семенами, с гладкими и морщинистыми семенами и т.п. Каждая из указанных особенностей  наследуется в пределах данного сорта. У гороха обычно происходит самоопыление, хотя возможно и перекрестное опыление.

Мендель применил гибридологический метод исследования – скрещивание различающихся по определённым признакам родительских форм – и проследил проявление изучаемых признаков в ряду поколений. Мендель шел аналитическим путём: из большого многообразия признаков растений он вычленял одну или несколько пар противоположных друг другу признаков и прослеживал проявление их в ряду следующих друг за другом  поколений. Характерной чертой  опытов Менделя  был точный количественный учет проявления изучаемых признаков у всех особей. Это позволило ему установить определенные количественные закономерности.

2. Наука генетика считает предметом своего изучения – наследственность и изменчивость.

Наследственность –  способность организма передавать свои признаки и особенности развития потомству.

Изменчивость – способность  организма изменятся в процессе индивидуального развития под воздействием факторов среды. Изменчивость явление  нестабильности наследственных свойств.

Наследственность –  это свойство организма передавать свои признаки и особенности развития следующим поколениям. Благодаря наследственности все особи в пределах вида сходны между собой. Наследственность позволяет животным, растениям и микроорганизмам сохранять из поколения в поколение характерные черты вида, породы, сорта. Наследование признаков осуществляется через размножение. При половом размножении новые поколения возникают в результате оплодотворения. Материальные основы наследственности заключены в половых клетках. При бесполом или вегетативном размножении новое поколение развивается или из одноклеточных спор, или из многоклеточных образований. И при этих формах размножения связь между поколениями осуществляется через клетки, в которых заключены материальные основы наследственности.

Обеспечение преемственности  свойств – лишь одна из сторон наследственности; вторая сторона – точная передача специфического для каждого организма  типа развития, т.е. становление в ходе онтогенеза  определенных признаков и свойств и присущего только этому типу организмов обмена веществ.

3. Изменчивость – свойство организмов приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития. Благодаря изменчивости особи в пределах вида различаются между собой.

Следовательно, наследственность и изменчивость – два противоположных, но взаимосвязанных свойства организма. Благодаря изменчивости  особи в пределах вида различаются между собой.

Таким образом, изменчивость – это  свойство организмов, как бы  противоположное  наследственности. Изменчивость заключается  в изменении наследственных задатков – генов и, как следствие, в изменении их проявления в процессе развития организмов. Изучением причин, форм изменчивости и ее значения для эволюции также занимается генетика. При этом исследователи имеют дело не непосредственно с такими генами, а с результатами их проявления – признаками или свойствами. Поэтому закономерности наследственности и изменчивости изучают, наблюдая в ряду поколений за признаками организмов.

• Существует наука, которая называется генетикой она изучает наследственность. Наследственностью называется проявление у детей признаков их родителей, внешних черт или умственных способностей к сожалению, вместе с внешними чертами характера и интеллектом наследуются и болезни. Вся информация о человеке, весь подробнейший «чертёж» его откровения, особенности  его ума, психики – все это записано в  особых белковых образованиях – генах. Гены содержатся и яйцеклетке и в сперматозоиде. Когда происходит оплодотворение яйцеклетки, новый организм получает полную информацию о своих родителях. Какие-то признаки проявляются от папы, какие-то от мамы. А так как мама и папа, в свою очередь, получили информацию от бабушки и дедушки, то у ребенка могут проявится черты и бабушки и дедушки. Клетки, через которые осуществляется преемственность поколений, - специализированные половые при половом размножении и клетки тела – соматические при бесполом – несут в себе не сами признаки и свойства будущих организмов, а только задатки их развития. Эти задатки получили название генов. Геном является участок молекулы ДНК (или участок хромосомы), определяющий возможность развития отдельного элементарного признака, или синтез одной белковой молекулы. Из этого положения следует, что признак, обусловленный каким-либо определенным геном, может и не развиваться. Действительно, возможность проявления генов в виде признаков в значительной степени зависит от других генов, а также от условий внешней среды. Следовательно, предмет генетики составляет и изучение условий проявления генов. У всех организмов одного и того же вида каждый конкретный ген располагается в одном и том же месте, или локусе, строго определенной хромосомы. В гаплоидном наборе хромосом (например, у прокариот или в гаметах эукариотических организмов) имеется только один ген, ответственный за развитие данного признака. В диплоидном наборе хромосом (в соматических клетках у эукариот) содержится две гомологичные хромосомы и соответственно два гена, определяющие развитие одного какого – то признака. Существует наука которая называется генетикой она изучает наследственность. Гены, расположенные в одних и тех же локуса гомологичных хромосом и ответственные за развитие одного признака, называют аллельными. Для генов приняты буквенные обозначения. Если два аллельных гена полностью тождественные  по структуре, т.е. имеют одинаковую последовательность нуклеотидов, их можно обозначить так: АА. Совокупность всех генов одного организма называют генотипом. Однако генотип – не механическая сумма генов. Возможность проявления гена и форма его проявления зависят, как будет показано дальше, от условий среды. В понятие среды входят не только условия, окружающие клетку, но и другие гены. Гены взаимодействуют друг с другом и, оказавшись в одном генотипе, могут сильно влиять на проявление действия    соседних  генов. Таким образом, для каждого отдельно взятого гена существует генотипическая среда. В связи с этим известный российский генетик М.Е. Лобашев   определил генотип как систему взаимодействующих генов.
• Биотехнология. Биотехнологией называют основное на самом совершенном биологическом процессе производство необходимых для человека веществ. Здесь комплексно используют высшие достижения микробиологии, биотехнологии, биохимии, инженерных наук.

В биотехнологических процессах  широко применяют микроорганизмы (бактерии, нитчатые грибы, актиномицеты, дрожжи). В огромных биореакторах (ферментерах) на специально подобранных питательных средах они нарабатывают белок, лекарственные препараты, ферменты и д.р.

Большую роль играют микроорганизмы в обеспечении животноводства полноценными  кормовыми белками. На отходах нефтяной промышленности, а также на метаноле, этаноле, метане растут бактерии и дрожжи. Они создают большую массу белка, используемого как полноценные кормовые добавки. Этот белок богат незаменимой аминокислотой лизином, которого часто не хватает в растительной пище, вследствие чего задерживается  рост животных.

1. Большое значение  в биотехнологии приобретают  методы, получившие название клеточной инженерии. Предварительно клетки искусственно созданные питательные среды, где они в стерильных условиях продолжают жить и размножаться. Такие клеточные культуры (или культура тканей) могут служить для продукции ценных веществ. Например, культура клеток растения женьшень продуцирует лекарственное вещество, как и целое растение.

Клеточные культуры используют и для гибридизации клеток. Применяя некоторые специальные приемы, можно объединить клетки разного происхождения от организмов, обычная гибридизация которых половым путем невозможна. Метод клеточной инженерии открывает принципиально новый способ создания гибридов на основе соединения в единую систему не половых, а соматических клеток. Уже получены гибридные клетки и организмы картофеля и томатов, яблони и вишни и некоторые другие. Открываются огромные перспективы для создания человеком новых форм культурных растений.

У животных получение гибридных клеток также открывает новые перспективы, главным образом для медицины. Например, в культуре получены гибриды между раковыми клетками (обладающими способностью к неорганическому росту) и некоторыми клетками крови – лимфоцитами. Последние вырабатывают вещества, обусловливающие иммунитет (невосприимчивость) к инфекционным, в том числе вирусным, заболеваниям. Используя такие гибридные клетки, можно получат ценные лекарственные вещества, повышающие устойчивость организма к инфекциям.

2. В биотехнологии широко применяют метод генной (генетической) инженерии. Успехи молекулярной биологии и генетики открывают широкие перспективы управления основными жизненными процессами путем перестройки генотипа. Исследованиями по перестройке генотипа занимается генная инженерия. Методы ее очень сложны. Сущность некоторых их них сводится к тому, что в генотип организма встраиваются или исключаются из него отдельные гены или группы генов. Такие эксперименты проводятся преимущественно  на прокариотаных организмах (бактериях) и вирусах, но имеются уже некоторые данные, показывающие возможность применения методов генотической инженерии и на эукариотных организмах.

В результате встраивания  в генотип ранее отсутствовавшего гена можно заставить клетку синтезировать  белки, которые она раньше не синтезировала Например, в генотип бактерии кишечной палочки удалось ввести ген из генотипа человека, контролирующий синтез инсулина – гормона в углеводном обмене. Инсулин широко используется в медицине при лечении нарушений функций поджелудочной железы (диабет). В настоящие время промышленный синтез инсулина будет осуществлять при посредстве кишечной палочки с встроенным геном инсулина. Хорошо известно, какое огромное значение для урожайности сельскохозяйственных культур имеют неорганические соединения азота. Существуют некоторые виды бактерий, обладающих замечательной способностью фиксировать атмосферный азот, переводя его в связанный азот почвы. Поставлена задача - гены, контролирующие фиксацию атмосферного азота, ввести в генотип почвенных бактерий, которые не имеют этих генов. Решение задач будет иметь первостепенное значение для растениеводства, совершенно по-новому встанет вопрос об удобрении почв.

Генная инженерия— совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы. Генная инженерия служит для получения желаемых качеств изменяемого организма.

Генная инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя исследования таких биологических наук, как молекулярная биология, цитология, генетика, микробиология. Самым ярким событием, привлёкшим наибольшее внимание и очень важным по своим последствиям, была серия открытий, результатом которых явилось создание методов управления наследственностью живых организмов, причём управления путём проникновения в «святая святых» живой клетки — в её генетический аппарат.

Учёные, биохимики и  молекулярные биологи научились  модифицировать гены или создавать  совершенно новые, комбинируя гены различных  организмов. Они научились также  синтезировать гены, причём точно  по заданным схемам. Они научились вводить такие искусственные гены в живые организмы и заставили их там работать. Это было начало генетической инженерии. Задумаемся над следующим обстоятельством.

Основа микробиологической, биосинтетической промышленности —  бактериальная клетка. Необходимые для промышленного производства клетки подбираются по определённым признакам, самый главный из которых — способность производить, синтезировать, при этом в максимально возможных количествах, определённое соединение — аминокислоту или антибиотик, стероидный гормон или органическую кислоту.