Что изучает генетика?

Генетика человека

Изучением закономерностей наследования, мутаций, изменчивости человека занимается генетика человека. Изучать человечество с точки зрения генетики довольно сложно, т.к. это сопряжено с рядом физических и этических проблем.

Основная цель наблюдения за изменчивостью генотипа человека — улучшение жизни и здоровья населения планеты.

Гены содержат не только информацию о фенотипических признаках конкретного человека, но и о болезнях, индивидуальных чертах характера, способностях.

Рис. 1. Генотип человека.

Что изучает генетика человека:

генетические причины физиологических, морфологических, биохимических свойств тканей и органов, а также психической и интеллектуальной деятельности человека;
статистические закономерности распределения генов;
генетическую обусловленность болезней и способы их предотвращения;
роль генов в формировании личности;
механизмы памяти, эмоций, мышления на молекулярно-генетическом уровне;
способы передачи информации, накопленной в процессе онтогенеза;
полезные и вредные генетические мутации.

К человеку применимы все законы Менделя.

Для изучения человеческого генотипа и особенностей наследования необходимы особые методы. Проследить наследование того или иного признака в ряде поколений затруднительно, т.к. человек развивается медленно и склонен накапливать множество мутаций в течение жизни.
Основные проблемы изучения генотипа человека:

невозможно экспериментальное скрещивание из этических соображений;
большое количество хромосом (сложно отслеживать один признак);
позднее половое созревание;
небольшое количество потомков;
сложность создания одинаковых условий для экспериментальных групп (нарушается чистота эксперимента).

Однако существует несколько методов, способных рассказать о тайнах человеческих генов. Кратко о генетике человека и её методах представлено в таблице.

Метод	Описание	Пример
Генеалогический	Изучение генетической родословной, чтобы проследить наследование определённых признаков и заболеваний	Прослеживание у поколений наследования музыкального слуха, курчавых волос, группы крови
Близнецовый	Изучение влияния внешних факторов среды на развитие однояйцевых близнецов, имеющих идентичный генотип	Возможность отследить наследственную предрасположенность к заболеваниям — шизофрении, сахарному диабету, эпилепсии
Цитогенетический	Выявление хромосомных заболеваний, связанных с изменением структуры или количества хромосом. Изучение генетических патологий методом сравнения с нормальным генотипом	Синдромы:– Клайнфельтера — недоразвитость половых органов, умственная отсталость (чаще проявляется у мужчин);– Дауна — нарушение строения внутренних органов и психического развития, укороченность конечностей;– Тернера-Шерешевского — замедленное половое созревание, бесплодие, диспропорции тела (чаще проявляется у женщин)
Биохимический	Обнаружение нарушений в обмене веществ, связанных с изменением генов	Фенилкетонурия — заболевание, при котором блокируется синтез тирозина, что приводит к слабоумию

Рис. 2. Синдром Тернера-Шерешевского.

Научившись контролировать и корректировать генетическую наследственность, человечество сможет улучшить свой генофонд и выращивать талантливое здоровое потомство.

Генная инженерия и биоинформатика — сравнительно молодые науки, интенсивно развивающиеся в современном мире. Каждый год проводятся исследования и научные эксперименты, продвигающие человечество в решении сложных проблем, связанных со старением, онкологическими заболеваниями, алкоголизмом, ожирением и т.д.
Некоторые современные достижения генетики человека:

предупреждение и лечение генетических заболеваний;
возможность «редактировать» геном человека;
воздействие на генотип болезнетворных бактерий;
обнаружение мутации, отвечающей за долгожительство;
раскрытие генетических механизмов эволюции.

Возможности генетики помогут лечить неизлечимые болезни, улучшать бионические протезы, воздействовать на интеллектуальные способности человека. Генетика человека — наука будущего, которая значительно облегчит жизнь человечества как биологического вида.

Рис. 3. Бионический протез.

Из доклада для урока 11 класса узнали об основных методах, позволяющих изучать генетическую информацию человека, а также возможностях генетики.

С помощью генетических методов выявляются тяжёлые заболевания, изучается влияние среды на развитие личности, отслеживаются наследственные признаки и заболевания.

Развитие генетики позволит бороться со старостью, неизлечимыми болезнями, максимально раскрыть человеческий потенциал.

Будь в числе первых на доске почета

Источник: https://obrazovaka.ru/biologiya/genetika-cheloveka-kratko-11-klass.html

Что такое генетика и что она изучает? — Сайт для Всезнаек и Почемучек

Генетика — это наука, раздел биологии, который изучает наследственность и изменчивость. И то, и другое — базовые свойства живого, они присущи каждому существу на Земле.

Все, от вирусов до человека, обладают наследственностью — свойством потомков быть похожими на родителей.

При этом дети всё же отличаются и от родителей, и друг от друга, другими словами, у всех них есть изменчивость.

Почему без этой пары свойств жизнь оказалась бы невозможной? Стабильность наследственности иногда поразительна.

Обычный по всей Евразии рачок летний щитень неотличим от предков, которые плавали в водоёмах 200 миллионов лет назад и своими тремя глазами видели первых динозавров! Лишённый наследственности организм не передаст никаких полезных свойства потомству.

Каждому новому поколению пришлось бы осваиваться в жизни заново, с нуля, а не наращивать полученный от родителей багаж ценных приспособлений. Если б не наследственность, на Земле, наверное, до сих пор бы жили одни лишь самые древние и примитивные микробы.

Не лучше оказалась бы и жизнь без изменчивости. Ведь условия существования меняются. В Арктике то растут тропические пальмы, то её всю покрывает лёд.

В центре Азии то плещется океан, то на его месте вырастают высоченные горы. Тут уж родительское наследство может и не выручить. А вымирать никому неохота.

Чтобы уцелеть, живое должно иметь и запас отличий от предков — шанс на выживание в новых ситуациях. Это и обеспечивается изменчивостью.

Какие научные проблемы решает генетика?

Раз дети похожи на родителей, значит, те каким-то образом передают информацию о себе. Нетрудно сообразить, что реально передача может идти только через узкий мостик — пару половых клеток.

Этот очевидный факт ставит перед генетиками четыре основные проблемы:

— где и в каком виде хранится в клетках наследственная информация;

— каковы механизмы её передачи следующему поколению;

— как она реализуется, то есть, как гены работают;

— почему изменяется генетическая информация.

Есть ли практическая польза от решения этих проблем?

И правда, они, вроде, далеки от реальной жизни. Но на самом деле, новые знания раньше или позже находят применение.

70 лет назад генетики выяснили, что наследственную информацию хранит особое вещество, которое сокращённо назвали ДНК. Шли десятилетия, учёные выясняли устройство этой самой ДНК, откуда она берётся. Научились разрезать её молекулы, собирать их заново, исследовали ДНК плесени и бактерий и т.д., и т.п. Всё это кажется «чистой наукой», но именно отсюда родилось, например, ДНК-тестирование.

Оно позволяет изобличить преступника по микроскопическим уликам — одному-единственному волоску, капельке слюны на сигарете. Появилась возможность точно устанавливать родство и личности погибших, выяснять пригодность тканей одного человека для их пересадки другому. ДНК помогает проверять качество пищи, диагностировать ВИЧ-инфекцию, датировать древние рукописи и др.

Поскольку генетика исследует свойства всего живого, то и результаты её находят самое широкое использование — в медицине, производстве продуктов питания, охране природы, даже в обучении и воспитании детей! Генетики конструируют неизвестные в природе материалы и организмы с заданными свойствами, получают новые источники энергии, участвуют в познании космоса.

Эта наука помогает выяснить происхождение и расселение народов, растений и животных, к её помощи прибегают археологи, географы, криминалисты, военные, геологи, инженеры.

Источник: http://www.vseznaika.org/biology/chto-takoe-genetika-i-chto-ona-izuchaet/

Что изучает генетика

Наука генетика обрела самостоятельность чуть более 100 лет назад и начиналась с изучения гибридных форм жизни. В центре рассмотрения современной генетики находятся два основополагающих свойства живых организмов — наследственность и изменчивость. Методы, используемые учеными-генетиками, позволяют ответить на важные вопросы, имеющие непосредственное отношение к эволюции живых организмов.

Содержание статьи

Генетика и наследственность
Изменчивость как предмет генетики

Под наследственностью в генетике понимают универсальную способность живых организмов передавать потомству информацию о некоторых существенных признаках и особенностях развития. Наследственность позволяет видам живых организмов в течение очень длительных периодов времени оставаться относительно неизменными. Она является выражением преемственности поколений.

Все организмы могут быть сгруппированы в системные единицы, распределяясь по видам, родам и семействам. Такой системный характер жизни на планете стал возможным именно благодаря наследственности. Это свойство дает возможность сохранять характерные черты сходства и различия внутри отдельных групп, выделяемых в рамках систематизации.

Одна из функций наследственности состоит в сохранении некоторых признаков, проходящих сквозь череду сменяющих друг друга поколений. Другая функция состоит в обеспечении характера обмена веществ, происходящего в процессе развития организмов и в обеспечении нужного типа развития.

Становление живого организма проходит через ряд определенных стадий, сменяющих друг друга в четкой последовательности. Такие программы развития также входят в сферу интересов генетики.Другой предмет изучения генетики — изменчивость.

Это свойство отражает нестабильное сохранение признаков, которые передаются по наследству от поколения к поколению. Причина изменчивости заключается в изменении и комбинировании генов. Эти процессы идут в ходе индивидуального развития организмов.

После наследственности изменчивость считается вторым по значимости фактором, определяющим ход эволюции жизни на Земле.Изучение наследственности генетики ведут, рассматривая разные уровни организации жизни. При этом анализ начинается на хромосомном и клеточном уровне, постепенно поднимаясь к организмам и целым популяциям.

Основной метод, используемый при этом, называется генетическим анализом, включающем в себя в том числе и элементы математической статистики.

Изменчивость генов, которая находит проявление при индивидуальном развитии живых организмов, изучается в рамках раздела науки, называемом онтогенетикой.

Арсенал методов здесь достаточно широк, он включает анализ иммунологических реакций, пересадку тканей и даже клеточных ядер. Современная генетика вооружена эффективными инструментами, позволяющими изучать описанные выше свойства организмов, определяющие эволюцию жизненных форм.

Распечатать<\p>

Что изучает генетика

Источник: https://www.kakprosto.ru/kak-903344-chto-izuchaet-genetika-

Генетика, как наука: что она изучает, как развивалась с годами

Рождение ребенка — это процесс явления настоящего чуда. Способность давать жизнь является великим даром. И, конечно же, первые разговоры и обсуждения, которые ведутся вокруг новорожденного, преследуют одну цель — выяснение сходства малыша с родителями.

На кого похож новорожденный? На папу или маму, бабушку или дедушку? Вот основная тема для разговоров на ближайший промежуток времени.

Но с ростом малыша, помимо внешних признаков, обнаруживаются и удивительные моменты в его поведении и поступках.

Реакция на происходящие события, походка, любимые позы и даже манера речи — во всем этом можно увидеть, как в зеркальном отражении, себя. Как приобретаются данные факторы? Что влияет на внешность и характер маленького человечка?

к содержанию ↑

Генетика, как наука

Генетика — наука, изучающая наследственность и изменчивость живых организмов. Правы были те, кто считал человека уникальным творением природы. Благодаря генетике мы узнали, что понятие кожаного мешка, наполненного мясом и костями, не имеет под собой никаких оснований. Вместилище информации, сосуд, наполненный тайнами и загадками, — вот как воспринимает человека данная наука.

Каким образом информация передается из поколения в поколение? Что способствует такому понятию, как наследственность? Вот основные вопросы, на которые ищет ответ наука, называющаяся генетика.

Генетика как наука прошла много этапов. Путь развития данной дисциплины был извилист и тернист. Основоположниками науки были европейские монахи, которые обратили внимание на передачу наследственных признаков у растений и насекомых.

Цвет фасоли, окрас мух — вот основные признаки, которые вызвали у монахов неподдельный интерес и над которыми экспериментировали первые генетики. 1865 год признания науки.

Причиной внимания грантов от науки в сторону этого течения послужил труд австрийского монаха Иоганна Менделя «Опыты над растительными гибридами». Наука получила свое нынешнее название в 1906 г., а в 1909 г.

появилось понятие ген, которое известно сегодня каждому школьнику.

к содержанию ↑

Генетика в современности

Давно канули в Лету времена, когда генетика ограничивалась наблюдением и изучением простейших организмов. Сейчас данное направление имеет широкий спектр задач и огромное значение в жизни современного человечества.

Медицина, спорт высоких достижений, сельское хозяйство и пищевая промышленность, военно-промышленный комплекс — все это лишь небольшой фронт применения генетики в современном мире.

Увеличение сбора урожая, морозостойкие и жаростойкие культуры, неприхотливые в обработке и имеющие высокое сопротивление к вредителям. Спортсмены, которые в состояние побить любые рекорды. Солдаты, имеющие сверхспособности. Отсутствие таких чувств, как голод, сон, усталость — качества, о которых могут мечтать военачальники любой из стран.

Медицинские препараты, способные избавить человечество от всех существующих болезней и недугов. Вот лишь малая часть вопросов из сфер человеческой деятельности, которые решает генетика. Даже пресловутая чума 20-го и 21-го века СПИД, возможно, является результатом процесса разработки биологического оружия, направленного на уничтожение населения неугодных стран.

к содержанию ↑

ДНК

Основное направление, которое изучает наука, является человеческий геном и в частности ДНК. ДНК — это молекулы нуклеиновых кислот в виде генетического кода. Данный термин является основным предметом изучения генетики. В этом коде зашифровано огромное количество информации, благодаря наследованию которой и происходит развитие всех популяций нашего мира.

Память — основное значение молекул ДНК. Благодаря этой сложной функции происходит непрерывное развитие всех живых организмов нашей планеты.

«Выживает сильнейший» — выражение, существование которого не было бы возможным без генетического кода, передающегося потомкам.

Все признаки, которыми наделены все формы жизни нашей планеты и которые позволяют успешно выживать им в условиях суровой окружающей среды, сохранены и развиты благодаря ДНК.

Все жизненные процессы, происходящие в любых организмах, подвластны изучению данной науки.

Генетика имеет ряд направлений и дисциплин, которые охватывают многие процессы и детально разбирают их, открывая с каждым днем огромное количество информации, которая раньше казалась сказкой.

Наука генетика позволяет открыть чудесный и таинственный мир жизни. Все тайны, над которыми не одно столетие задумывалось человечество, сейчас намного ближе к раскрытию и пониманию. С каждым годом, с каждым витком развития генетики завеса тайны рождения всего живого на планете приподымается все больше.

Несмотря на внешнее сходство с родителями и родственниками, каждый человек — личность и индивидуальность.

Источник: https://etogenetika.ru/amp/novosti/chto-izuchaet-genetika/

Генетика как наука

Михаил Октябрь 07, 2016 Основы генетики Комментировать

Содержание:

1. Предмет и задачи генетики
2. Методы генетики

Предмет и задачи генетики

Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими.

Наследственность — свойство живых организмов сохранять и передавать от поколения к поколению характерные для данного вида организмов особенности его строения, функционирования и развития (морфологические, биохимические, онтогенетические, физиологические и иные признаки), а также способность родителей передавать дочерним поколениям те или иные индивидуальные признаки и особенности.

Изменчивость — способность дочерних организмов отличаться от своих родителей морфологическими, биохимическими, физиологическими и иными признаками, теряя в процессе онтогенеза некоторые из старых, родительских признаков и приобретая новые.

Ген — участок молекулы ДНК, характеризующийся определенной последовательностью нуклеотидов, в котором закодирована информация о последовательности аминокислот в конкретном белке или нуклеотидов в РНК.

■ Каждый ген ответствен за формирование определенного элементарного признака или свойства организма.

❖ Задачи генетики: ■ изучение механизмов хранения и передачи генетической информации; ■ изучение механизмов реализации генетической информации в виде тех или иных признаков и свойств организмов; ■ изучение механизмов и закономерностей изменчивости; ■ использование законов генетики для получения организмов с заданными свойствами;

■ использование законов генетики для борьбы с наследственными болезнями, организмами — распространителями болезней и вредителями сельскохозяйственных растений и животных и т.д.

Генная инженерия — область генетики, занимающаяся искусственным созданием новых генетических комбинаций в молекулах ДНК с целью получения принципиально новых микроорганизмов (вырабатывающих необходимые белковые продукты) и высокопроизводительных и устойчивых к болезням сортов растений.

Методы генетики

❖ Основные методы современной генетики:

■ гибридологический: анализ наследования и передачи в ряду поколений отдельных альтернативных признаков при точном количественном учете потомков с различными комбинациями признаков (позволяет выявить закономерности и тип наследования отдельных признаков);

■ генеалогический: изучение родственников нескольких поколений одной семьи с учетом родословной — генеалогии (позволяет выявить особенности наследования признаков, генотип членов родословной, рассчитать вероятность проявления определенных признаков у потомков);

■ рекомбинантной ДНК: исследование частоты рекомбинаций между отдельными парами генов, представленных в одной хромосоме (позволяет установить последовательность расположения генов в ДНК и генные мутации);

■ цитогенетический: изучение кариотипа (числа и структуры хромосом) клеток организма (позволяет выявить геномные и хромосомные мутации);

■ близнецовый: изучение близнецов (позволяет определить роль генотипа, окружающей среды и таких факторов как воспитание и обучение в формировании тех или иных признаков);

■ популяционно-статистический (позволяет определить частоту встречаемости генов и генотипов в популяциях);

■биохимические (позволяют установить последовательность аминокислот в полипептидной цепи и выявить генные мутации).

Источник: https://esculappro.ru/genetika-kak-nauka.html

Генетика

Генетика, наука о наследственности и изменчивости живых организмов. Так как эти свойства присущи всем без исключения организмам, они представляют важнейшие характеристики жизни в целом, а генетика служит фундаментом всей биологии.

В течение тысячелетий при разведении домашних животных и культурных растений человек пользовался добытыми на основании опыта сведениями о передаче от поколения к поколению хозяйственно-полезных признаков. Однако первые научные представления о сущности явлений наследственности и изменчивости появились лишь во 2-й пол. 19 в. В 1865 г. Г.

Мендель сообщил результаты своих опытов по скрещиванию сортов гороха и сформулировал закономерности наследования «зачатков» (позднее их назвали генами ), определяющих альтернативные признаки. Эта работа была понята и оценена только в 1900 г., когда законы Менделя независимо друг от друга заново открыли трое учёных.

С этого момента началось бурное развитие генетики, подготовленное достигнутыми в кон. 19 в. успехами цитологии (выяснение механизмов митоза и мейоза, гипотеза о роли клеточного ядра в наследственности, теоретические работы А. Вейсмана и др.). В первой трети 20 в. была выявлена роль мутаций в наследственной изменчивости, а также получены первые результаты по искусственному мутагенезу. Т.

Х. Морган и его ученики создали хромосомную теорию наследственности. Плодотворно развивалась генетика и в нашей стране: Н.И.

Вавилов открыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, были выполнены выдающиеся работы по изучению сложного строения гена, установлена роль мутационного процесса в эволюции природных популяций, что позволило объединить закономерности генетики с дарвинизмом. Крупных успехов отечественные учёные достигли в частной генетике растений и животных.

Вместе с тем неясным оставался один из самых принципиальных вопросов — вопрос о химической природе генетического материала — «вещества наследственности». Наконец, в 1944 г. экспериментально было доказано, что этим веществом у бактерий являются нуклеиновые кислоты, точнее – дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК. Начавшееся с сер. 20 в.

широкое применение в генетических исследованиях методов и идей химии, физики и математики привело к возникновению молекулярной генетики и, несколько шире, молекулярной биологии. Датой рождения последней обычно считают 1953 г., когда Дж. Уотсон и Ф. Крик не только установили структуру ДНК (предложили модель т. н. двойной спирали), но и объяснили биологические функции этой гигантской молекулы (а значит, и свойства наследственности и изменчивости) её химическим строением.

Следующими достижениями стали установление принципов работы генетического кода (1961–1965), выяснение различных аспектов организации и функционирования генетического материала у разных групп организмов, создание генной инженерии. В самом начале 21 в. международная группа учёных завершила многолетнюю работу по расшифровке генома человека.

Генетика внесла огромный вклад в решение многих проблем сельского хозяйства, медицины, микробиологической и фармацевтической промышленности. Все шире её методы используются в криминалистике, палеонтологии, истории.

Без учёта генетических закономерностей невозможно понимание фундаментальных свойств жизни, характера её эволюции на Земле.

Таким образом, генетика остаётся одной из наиболее перспективных и быстро развивающихся отраслей биологии.

Основы генетики. Гибридологический метод.
Законы Менделя.
Генотип и фенотип.
Половые хромосомы и аутосомы. Сцепленное с полом наследование.
Генетика человека. Методы изучения наследственности человека. Наследственные заболевания, их профилактика.
Наследственная изменчивость, ее виды. Виды мутаций, их причины. Роль мутаций в эволюции органического мира и селекции.

Разнообразие сортов растений и пород животных — результат селекционной работы ученых. Закон Н. И. Вавилова о гомологических рядах в наследственной изменчивости.
Гибридологический метод изучения наследственности. Первый и второй законы Менделя.
Цитологические основы закономерностей наследования.
Дигибридное скрещивание. Второй закон Менделя.
Сцепление наследования генов.

Генетика пола.

Источник: http://ebiology.ru/genetika/

Генетика

Генетика — одна из важнейших наук современной биологии. Она изучает важные свойства живого — наследственность и изменчивость.

Наследственность — свойство живых организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями, а также обусловливать специфический характер индивидуального развития в определенных условиях внешней среды.

В настоящее время различают наследственность: ядерную, внеядерную (пластидную и цитоплазматическую и акариотическую (у прокариотов). Наследственность всегда сопровождается изменчивостью.

Наследственность и изменчивость неразрывно связаны между собой.

Изменчивость — это процесс возникновения различий между особями по ряду признаков (размеры, форма, химический состав и пр.) и функций. Изменчивость делят на ненаследственную (синонимы модификационная, фенотипическая) и наследственную (генотипическую). К наследственной изменчивости относятся мутационная изменчивость и комбинационная, возникающая при обмене генетической информацией.

https://www.youtube.com/watch?v=hG5nq-54tSM

Комбинационная изменчивость возникает при половом размножении от соединения двух наследственно различающихся половых клеток. При этом новых генов не возникает, но перекомбинация хромосом и генов образует новый генотип.

Мутационная изменчивость возникает при структурных изменениях самих генов или хромосом клеток организма под воздействием физических, химических или биологических мутагенных факторов.

Наследственная изменчивость проявляется в разной степени выраженности признаков в определенных пределах.

У бактерий имеются особые механизмы переноса хромосом и генов, которые вызывают генотипическую изменчивость, к ним относятся трансформация и трансдукция.

Трансформация — особый способ гибридизации у бактерий при котором происходит включение ДНК, характерной для одного штамма бактерий (донора) в клетки другого штамма (реципиента).

Трансдукция — генетическая рекомбинация у бактерий на основе переноса генетической информации с помощью фага из бактериальной клетки одного генотипа в клетку с другим генотипом.

Модификационная изменчивость характеризуется фенотипическими различиями, которые возникают под влиянием условий внешней среды.

Предел модификационной изменчивости признака, обусловленной генотипом, называется норма реакции.

Явление наследственности и изменчивости присущи всему живому на Земле. По этому генетика в общей биологии занимает центральное место и тесно связана со всеми направлениями биологии.

Генетика служит теоретической научной базой селекции и семеноводства культурных растений, лесной селекции, домашних животных, микроорганизмов. В наши дни генетика, разбившись на множество комплексных направлений, будучи ключевой наукой биологии и при этом находясь в тесной связи с жизнью и практикой, развивается исключительно глубоко и быстро.

Датой рождения генетики считается 1900 год — год переоткрытия Карлом Корренсом (Германия) и Эрихом Черманом (Австрия) и Гуго Де Фризом (Голландия) законов Менделя. С этого периода выделяют три этапа в развитии генетики. Первый этап охватывает период с 1900 по 1930 годы и называется этап классической генетики.

В этот период созданы теория гена и хромосомная теория наследственности, разработано учение о генотипе и фенотипе, о взаимодействии генов, о генетических принципах индивидуального отбора в селекции, учение о мобилизации генетических ресурсов планеты для целей селекции. В 1903 году У Сэттон указал на локализацию в хромосомах менделевских факторов наследственности.

Август Вейсман (1834 — 1914) создал теорию, которая во многом предвосхитила хромосомную теорию наследственности.

Он рисует близкую нашему современному пониманию схему строения хромосом, он первым доказал невозможность наследования признаков, приобретенных в онтогенезе и подчеркнул автономию зародышевых клеток, а также показал биологическое значение редукции числа хромосом в мейозе, как механизма поддержания постоянства диплоидного хромосомного набора вида и основы комбинативной изменчивости.

В 1901 году Гуго Де Фриз сформулировал мутационную теорию. Томас Гент Морган в 1910 году со своими учениками А. Стертевантом, К. Бриджесом и Г. Мёллером сформулировал представление о линейном расположении генов в хромосомах и создал первый вариант теории гена — элементарного носителя наследственной информации. Проблема гена является центральной и в наше время.

В 1920г. Николай Иванович Вавилов сформулировал закон гомологических рядов наследственной изменчивости, который связал воедино систематику и генетику. Н.И. Вавилов создал также теорию генетических центров культурных растений, которая облегчила поиск и интродукцию необходимых генотипов растений.

В этот же период выходят в свет работы Г. Нильсона-Эле по изучению закономерностей наследования количественных признаков, по изучению гетерозиса или гибридной мощности Э. Иста и Д. Джонса, по межвидовой гибридизации плодовых растений И.В. Мичурина. Интенсивно развивается частная генетика видов. В эпоху классической генетики происходит становление генетики и в России.

Второй этап развития генетики — этап неоклассицизма, который охватывает период с 1930 по 1953 годы.

В эти годы был открыт экспериментальный мутагенез, обнаружено, что ген является сложной системой, обоснованы принципы генетики популяций и эволюционной генетики, создана биохимическая генетика, получены доказательства ведущей роли ДНК в наследственности. Так в 1925 году отечественные ученые Г.А.

Надсон и Г.С. Филиппов вызвали индуцированный мутагенез, в результате облучения радием, у дрожжей. Позднее было показано мутагенное действие рентгеновских лучей, открыт химический мутагенез.

Используя метод химического мутагенеза советские ученые во главе с А.С. Серебровским показали сложную структуру гена. Основополагающие работы по изучению генетических процессов в эволюции принадлежат советскому ученому С.С. Четверикову, английским генетиком Р. Фишеру и Дж.

Холдейну и американскому генетику С. Райту. Исследования показали генетическую сущность процессов эволюции популяций и привели к заключению, что именно генетика способна вскрыть внутренние механизмы процессов эволюции. Дж. Бидл и Э.

Тейтум заложили основы биохимической генетики. в 1944 году О. Эвери, К. Мак-Леод и М. Мак-Карти доказали роль нуклеиновых кислот в экспериментах по трансформации признаков у пневмококков. В 1865г. Ф. Мишером были открыты нуклеиновые кислоты, а в 1953 году Д.Д. Уотсон и Ф.

Крик опубликовали структурную модель ДНК.

С этого момента начинается третий этап развития генетики — эпоха синтетической генетики. В этот период стремительно развиваясь, генетика разбилась на множество комплексных направлений, она развивается исключительно глубоко и быстро.

В настоящее время больших успехов достигла биотехнология и генетическая инженерия в получении соматических трансгенных гибридов, в создании первой карты генома человека, в клонировании животных, в создании трансгенных микроорганизмов. растений и животных. Успешно развивается генетика человека.

Развитие генетических исследований лесных древесных пород прошли значительно меньший путь, т.к. это сложный объект генетических исследований. Однако общие закономерности наследственности и изменчивости, найденные на других объектах, используются в значительной степени и здесь.

В генетике лесных древесных пород успешно развиваются области знаний по формовому разнообразию, фенотипической и генетической структуре лесных популяций, по отбору мутагенов и географических рас, по изучению явления гетерозиса, по цитоэмбриологическим исследованиям, по сохранению генофонда природных популяций, а также частная генетика и селекция.

Биосфера Земли в настоящее время переживает серьезные изменения. Развитие цивилизации вызывает неконтролируемые изменения в биосфере. Эти изменения значительны, они влияют на наследственность человека и на популяционные системы животных, растений, микроорганизмов и вирусов.

Перед генетикой стоит задача оценить, какие генетические последствия могут наступить от влияния мутагенов среды на человека и другие формы жизни.

Генетика выявляет мутагенные факторы среды, реакцию популяций на давление мутагенных факторов, давление мутаций на генетику популяций человека, разрабатывает тест-системы, изучает динамику генетического груза в населении.

К основным методам генетики относятся гибридологический, математический, цитологический.

Гибридологический метод представляет собой специфический метод генетики, который заключается в гибридизации и последующем учете гибридного потомства по изучаемым признакам. Гибридологический метод был разработан Г. Менделем, сформулировавшим правила этого метода:

Скрещиваемые организмы должны принадлежать к одному виду.
Скрещиваемые организмы должны четко различаться по отдельным признакам.
Изучаемые признаки должны быть константны, т.е. воспроизводиться из поколения в поколение при скрещивании в пределах линии.
Необходимы характеристика и количественный учет всех классов расщепления, если они наблюдаются у гибридов первого и последующих поколений.

Математический метод в биологии также впервые был применен Г. Менделем, который применил математические подходы как к изучению результатов скрещиваний, так и к построению гипотез и объяснению полученных результатов.

С этого времени сравнение количественных данных эксперимента с теоретически ожидаемыми стало неотъемлемой частью генетического анализа.

Математический анализ незаменим при изучении наследуемости количественных признаков, изучении изменчивости (особенно модификационной), при исследовании популяций.

Цитологический метод используется для изучения клетки, как основной единицы живой материи. Изучение строения хромосом вместе с гибридологическим анализом дали начало цитогенетическому методу.

Кроме этих методов широкое применение находят метод получения мутаций, гибридизации соматических клеток, культуры тканей и клеток, методы биотехнологии, биохимический, иммунологический, иммунохимический.

Генетика широко использует методы физики: оптические, седиментационные, меченых атомов в молекулярной генетике и генной инженерии и других направлениях.

Разумеется, приведенные методы являются только частью методов, используемых в генетике. Особое место отводится разработке методов генетики человека.

Современная наука в распоряжение исследователя представляет массу потенциальных возможностей, которые могут быть реализованы при конкретной программе исследований.

Вопросы для самопроверки

Что изучает генетика и каково ее место среди других биологических наук.
Охарактеризуйте основные этапы развития генетики.
Какова роль отечественных ученых в развитии генетики.
Каково значение генетики в предотвращении мутагенного загрязнения окружающей среды.
Основные методы генетики, их значение и область применения.

Источник: http://lib.repetitors.eu/biologiya/110-2009-12-21-06-52-08/2247-2010-08-27-06-01-08

Генетика

Генетика — раздел биологии, изучающий материальные основы наследственности и изменчивости и механизмы эволюции органического мира.

Родоначальником генетики считают Грегора Менделя, аббата монастыря в Брно (Чехия), предложившего гибридологический метод исследования наследственности, открывшего законы независимого наследования признаков. Эти законы носят имя Менделя. Они были заново открыты в начале XX века, а объяснены — в середине века, после открытия и изучения нуклеиновых кислот, в том числе ДНК.

К важнейшим понятиям генетики относят наследственность, изменчивость, ген, геном, генотип, фенотип и разновидности генофонда.

Рассмотрим более подробно перечисленные понятия.

Наследственность — это способность родителей передавать потомству определенные, строго характерные для данных организмов признаки. Так, потомством растений не могут быть животные; из семян пшеницы не может развиться пальма и т. д.

Различают несколько видов наследственности.

1. Ядерная наследственность, которая определяется геномом клеток, находящемся в ядре (о геноме см. далее). Этот вид наследственности наиболее распространен и характерен для всех эукариот.

2. Цитоплазматическая наследственность, определяемая геномом, находящемся в цитоплазме (в пластидах, митохондриях, клеточном центре и т. д.). Примером этой наследственности является пестролистность фиалки Ночная красавица, определяемая геном пестролистности, находящемся в цитоплазме яйцеклетки.

Роль наследственности состоит в том, что она:

1) обеспечивает существование данного вида в течение определенного исторического отрезка времени;

2) закрепляет те признаки организмов, которые возникли за счет изменчивости и оказались благоприятными для существования организма в данной среде.

Изменчивость — способность разных особей данного вида проявлять признаки, отличающие эти организмы от других.

В природе нет двух совершенно одинаковых организмов. Даже близнецы, развившиеся из одного яйца, обладают признаками, отличающими их друг от друга. Различают несколько видов изменчивости.

1. Модификационная (определенная, групповая) изменчивость — это, как правило, морфологическая изменчивость (изменение размеров организма в зависимости от условий существования, отдельных частей организма — листьев, цветов, стеблей и др.).

Причину такой изменчивости установить достаточно просто (отсюда и название «определенная»),Так как условия воздействуют на организмы примерно одинаково, то у разных особей одного вида будут примерно одинаковые изменения (это объясняет название «групповая»), Важно знать, что модификационная изменчивость не затрагивает наследственного вещества (генотипа), поэтому не наследуется и ее еще называют «ненаследственной».

2. Мутационная (наследственная, неопределенная, индивидуальная) изменчивость связана с изменениями наследственного вещества. Установить причину такой изменчивости можно, но очень сложно, поэтому и название «неопределенная».

Эта изменчивость затрагивает отдельный организм, даже отдельные его части, отсюда и название «индивидуальная».

Мутационная изменчивость наследуется организмом, и если возникшее изменение благоприятно для его выживания, то такое изменение закрепляется в потомстве, если нет — то носители возникших признаков гибнут.

Мутационная изменчивость неоднородна и имеет ряд разновидностей:

1. Хромосомная изменчивость связана с изменением структуры хромосом. Одним из ее видов является комбинативная изменчивость, возникающая за счет кроссинговера.

2. Генная изменчивость связана с нарушением в структуре гена.

Любая мутационная изменчивость связана с изменением генотипа, что в свою очередь приводит к изменению фенотипа. Мутационная изменчивость проявляется в разных формах мутаций, среди которых выделяют следующие:

1. Полиплоидию — кратное увеличение числа хромосом; наблюдается в основном у растений; ее можно вызвать искусственно, что широко применяется в селекции для преодоления барьеров при межвидовом скрещивании (так получили тритикале, пырейно-пшеничный гибрид и др.).

2. Соматические мутации — изменения, возникающие за счет различных видоизменений в хромосомах соматических клеток (это приводит к изменению только части организма); эти мутации не наследуются, так как не затрагивают хромосом гамет. Соматические мутации можно использовать в селекции организмов, размножающихся вегетативно (так был выведен сорт яблони Антоновка шестисотграммовая).

Роль изменчивости заключается в том, что она:

1) обеспечивает лучшую приспособляемость организма к условиям внешней среды;

2) создает предпосылки для реализации микроэволюции, так как генные мутации в половых клетках приводят к возникновению признаков, резко отличающих один организм от другого, и если такие признаки оказываются благоприятными для организма, они закрепляются в потомстве, накапливаются, что в конечном итоге приводит к появлению новых видов.

Ген — участок молекулы ДНК, ответственный за наличие и передачу конкретного признака организма.

Геном — совокупность всех генов в данном организме.

Генотип. Различают генотип в широком и узком понимании смысла данного термина. В широком смысле генотип — совокупность всех генов, содержащихся в хромосомах и цитоплазме клетки данного организма, определяющих признаки организма и передающие их по наследству.

В генетических исследованиях часто используют понятие «генотип в узком смысле слова» — когда при характеристике организма говорят о генах, характеризующих один или несколько выделенных для исследования признаков (например, генотип гороха с зелеными семенами). В исследованиях применение генотипа в широком смысле слова практически невозможно, так как возникают затруднения с обработкой результатов эксперимента.

Генотип (в целом) для организмов данного вида практически одинаков — с некоторыми небольшими различиями, характеризующими индивидуальность данного конкретного организма.

Генофонд вида — это совокупность всех генов во всех особях, принадлежащих к данному виду.

Генофонд биоценоза — совокупность всех генов, принадлежащих всем организмам, образующим данный биоценоз.

Генофонд планеты — совокупность всех генов всех особей всех видов, населяющих планету Земля.

Фенотип. Фенотип, как и генотип, различают как в широком, так и в узком понимании этого термина.

Фенотип в широком смысле означает совокупность всех развивающихся в процессе жизни признаков и свойств организмов в конкретных условиях среды, формирующихся на основе генотипа под воздействием внешних условий среды.

Исходя из фенотипа в целом, нельзя установить закономерностей наследования тех или иных признаков, так как их очень много и они тесно переплетаются между собой, поэтому необходимо выделение понятия «фенотип» в узком смысле слова.

Фенотип в узком смысле означает один или несколько конкретных признаков, характеризующих данный организм (число таких признаков не превышает трех-четырех). Так, горох может характеризоваться морщинистыми семенами зеленого цвета (здесь используются два признака). Каждый признак связан с материальным носителем (геном) данного свойства организма.

Существуют вариации, когда фенотип строго связан с данным генотипом. Например, зеленый цвет семени гороха определяется только геном зеленого цвета семени.

Встречаются и такие случаи, когда данный фенотип связан с разным генотипом, например желтый цвет семени гороха может определяться либо генами желтого цвета семени, либо совокупностью гена желтого и гена зеленого цвета семени, т.е.

одному фенотипу может соответствовать несколько генотипов (в узком понимании смысла этих терминов).

Общая характеристика методов исследования, применяемых в генетике

Закономерности наследования признаков организмами дают возможность управления этими процессами при проведении селекции, что способствует значительному развитию этой области знаний.

В развитии генетики выделяют несколько этапов.

Первый этап (1865-1903) характеризуется началом исследований и заложением основ генетики. Основоположник учения о закономерностях наследования Г. Мендель предложил и широко использовал гибридологический метод исследования и впервые обнаружил законы независимого наследования признаков.

Законы Менделя были вторично открыты Г. де Фризом, К. Корренсом и Э. Чермаком. В. Иогансен в 1900 г. впервые сформулировал понятие «популяция» и вместо понятия «наследственный фактор» ввел понятия «ген», «генотип», «фенотип».

В то время материальная основа гена была неизвестна, что привело к недооценке генетики материалистами.

Второй этап развития генетики (1903-1940 гг. XX в.) связан с изучением проблем генетики на клеточном уровне. Наибольшее значение имели работы Т. Бовери, У. Сеттона и Э. Вильсона, установившие взаимосвязь между законами Г.

Менделя и распределением хромосом в процессе митоза и Мейоза. Т. Морган открыл закон «сцепленного наследования» и объяснил его с позиций клеточной теории. Был найден удобный объект генетических исследований — плодовая мушка дрозофила. Н. И.

Вавилов открыл закон гомологических рядов наследования.

Третий этап развития генетики начинается с 40-х годов XX в. и продолжается по настоящее время. На этом этапе генетические закономерности изучаются и объясняются на молекулярном уровне.

В это время были открыты нуклеиновые кислоты, установлена их структура, выявлены материальные основы гена как носителя наследственности, разработаны принципы генной инженерии, генетика стала научной основой селекции, в чем и состоит ее основная практическая значимость.

В генетике широко применяются следующие методы исследований.

1. Гибридологический метод исследований состоит в том, что берут организмы с резко различными признаками данного типа, например, растения с белыми и красными цветками, семенами, разными по форме или по цвету, животных с разной длиной волосяного покрова или разным цветом шерсти и т.д. Эти организмы скрещивают и изучают характер наследования потомством разных признаков.

Различают моногибридное, дигибридное и полигибридное скрещивания (ди-, три-, тетра- и далее являются вариантами полигибридного скрещивания).

При моногибридном скрещивании изучают организмы, отличающиеся признаками одного типа, например скрещивают растения с цветами разного цвета или с семенами разной формы или скрещивают комолых (безрогих) коз с рогатыми и т. д.

При дигибридном скрещивании берут организмы, обладающие разными признаками двух типов, например скрещивают горох с гладкими и желтыми семенами с горохом, у которого семена зеленые и морщинистые, или скрещивают животных с длинной черной шерстью с животными, у которых короткая и белая шерсть, и т. д.

Гибридологический метод генетических исследований применим и достаточно эффективен для организмов, дающих большое плодовитое потомство, и которые часто вступают в процессы размножения (растения с коротким сроком развития, насекомые, мелкие грызуны и т. д.).

2. Генеалогический метод исследований в генетике состоит в изучении родословных линий в потомстве. Для животных это селекционные книги потомства, для людей — родовые книги аристократов, где указываются потомки различных колен, отмечаются важнейшие признаки, в том числе и заболевания.

Этот метод используется при изучении закономерностей наследования у людей и крупных животных, дающих немногочисленное потомство и имеющих большой период достижения половой зрелости.

3. Близнецовый метод генетических исследований связан с изучением влияния окружающей среды на организмы с очень близким генотипом (в широком понимании этого термина). Этот метод тесно связан с генеалогическим и применим для изучения особенностей наследования тех же организмов, что и генеалогический метод.

Для понимания закономерностей наследования необходимо знание некоторых терминов. Ниже эти термины рассмотрены.

Важнейшим понятием генетики является ген, являющийся единицей наследственной информации и определяющий характер наследования и возможность развития признака.

В гаплоидном наборе хромосом (геном прокариот или половых клеток) имеется один ген, обусловливающий тот или иной признак.

В соматических клетках содержится диплоидный набор хромосом, имеются гомологичные хромосомы и каждый вид (тип) признака определяется, как правило, двумя генами.

Разновидности одного вида признака, которые взаимоисключают друг друга, называются альтернативными (например, желтый и зеленый цвет семян, длинная и короткая шерсть).

Гены по характеру их расположения в хромосомах и признакам, за развитие которых они отвечают, разделяют на аллельные и неаллельные.

Аллельными называются гены, расположенные в одинаковых локусах гомологичных хромосом и контролирующие развитие альтернативных признаков (например, гены гладкой и морщинистой поверхности семени гороха).

Неаллельные гены ведают различными неальтернативными признаками, они могут располагаться как в одной, так и в разных хромосомах (например, гены желтой окраски семени и гладкой формы поверхности семени).

Аллельные гены по характеру воздействия друг на друга разделяют на три вида: доминантные (подавляющие), рецессивные (подавляемые) и равноценные (равнодействующие, гены одинакового воздействия).

Доминантными называют такие аллельные гены, которые подавляют проявление другого альтернативного признака, за который отвечает другой аллельный ген (так, ген желтой окраски семени подавляет ген зеленой окраски семени и вновь возникшее потомство будет иметь семена желтого цвета). Эти гены обозначают прописными буквами латинского алфавита, например А, В, С и т. д.

Рецессивными называют такие аллельные гены, действие которых не проявляется в присутствии других парных им ген соответствующего альтернативного признака (так, ген морщинистой формы семени гороха не проявляется в присутствии гена гладкой формы семени гороха, за счет чего у растений, получившихся после скрещивания растений с гладкой и морщинистой поверхностью семени, будут семена с гладкой поверхностью). Эти гены обозначают строчными буквами латинского алфавита, например А1 и А2; В1 и В2 и т. д.

Генами равного воздействия называют такие аллельные гены, при воздействии которых друг на друга возникают промежуточные признаки (так, гены белой и красной окраски лепестков цветка фиалки Ночная красавица, находясь в одном организме, приводят к появлению растений с розовыми цветами). Их обозначают прописными буквами латинского алфавита с индексом, например А1 и А2; В1 и В2 и т. д.

Организмы, соматические клетки которых содержат одинаковые аллельные гены, называются гомозиготными (например, АА, bb или ААВВ и т. д.).

Организмы, соматические клетки которых содержат разные аллельные гены, называются гетерозиготными (их обозначают AA, Bb, AABB).

Рецессивные признаки (признаки, за которые отвечают рецессивные гены) проявляются только в гомозиготных организмах, содержащих два одинаковых аллельных гена, ответственных за рецессивный признак.

Эволюционная теория и генетика

Генетика оказывает большое влияние на понимание и объяснение многих вопросов эволюционной теории. Так, без представлений, развиваемых генетикой, нельзя объяснить причину эволюции. Понятие «идеальная популяция» многое разъясняет в объяснении основ эволюционной теории.

Генетика популяций тесно связана с эволюционной теорией.

Ее важнейшим понятием является идеальная популяция — гипотетическая популяция, не способная к реальному существованию из-за того, что в ней не возникает новых мутаций, отсутствует отбор, благоприятствующий (неблагоприятствующий) определенным генам, и обеспечивается возможность случайного сочетания генов (из-за большой величины популяции), которая полностью изолирована от влияния других популяций.

Для идеальных популяций справедлив закон Харди — Вайнберга (1908): В идеальной популяции, при свободном скрещивании не меняются относительные частоты генов (частоты гомо- и гетерозигот) для всех последующих поколений.

В реальных популяциях этот закон не реализуется, так как неизбежно возникновение мутаций из-за постоянно меняющихся микро- и макроусловий. В этих популяциях постоянно происходит скрещивание и осуществляется отбор.

За счет скрещивания при относительной фенотипической однородности происходит накопление особей с рецессивными признаками и на определенном этапе становится возможным скрещивание организмов с такими признаками, которые при этом фенотипически проявляются, что приводит либо к закреплению данных признаков в результате естественного отбора, либо к исчезновению, что и создает базу для процессов видообразования.

Следовательно, каждый вид и каждая популяция представляют собой сложную гетерозиготную систему, которая содержит в себе резерв наследственной изменчивости, создающий основу для эволюционных процессов (от микроэволюции к макроэволюции).

Источник: http://www.polnaja-jenciklopedija.ru/biologiya/genetika.html