Генетика- наука о закономерностях наследственности и изменчивости

Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости.

Наследственность – это свойство живых организмов передавать из

поколения в поколение особенности морфологии, физиологии, биохимии и индивидуального развития в определённых условиях среды.

Изменчивость – это свойство, противоположное наследственности, - это способность дочерних организмов отличаться от родителей морфологическими, физиологическими, биохимическими особенностями и отклонениями в индивидуальном развитии.

Наследственность и изменчивость реализуются в процессе наследования, то есть, при передаче генетической информации от родителей потомкам через половые клетки (при половом размножении) или через соматические клетки (при бесполом размножении).

Основные задачи генетики:

• изучение способов хранения генетической информации у разных групп организмов;
• изучение материальных носителей генетической информации;
• анализ способов передачи наследственной информации из поколения в поколение;
• изучение закономерностей реализации генетической информации в процессе индивидуального развития и влияния на них условий внешней среды;
• изучение механизмов изменчивости и роли изменчивости в эволюционном процессе;
• изыскание способов исправления повреждённой генетической информации.

Кроме теоретических задач генетика решает и практические задачи:

- выбор наиболее эффективных типов скрещивания и способов отбора;

- разработка методов закрепления ценных признаков и методов подавления нежелательных признаков;

- искусственное получение новых форм живых организмов;

- разработка методов защиты от мутагенных факторов;

- разработка методов генной инженерии для получения высокоэффективных продуцентов различных биологически активных соединений.

Генетика тесно связана со многими биологическими науками: биохимией, молекулярной биологией, цитологией, эмбриологией, теорией эволюции.

Элементарной дискретной единицей наследственности и изменчивости является ген.

Ген или наследственный фактор – это участок молекулы ДНК (у некоторых вирусов РНК), который определяет последовательность аминокислот конкретного полипептида (или первичную структуру полипептида) или нуклеотидов РНК.

Основные понятия генетики:

• признак – это любая особенность организма, по которой можно различить 2 особи (окраска цветков, плодов, скорость созревания, способность или неспособность к синтезу какого-либо вещества и т. д);

• альтернативные признаки – это противоположные или взаимоисключающие признаки;

• аллельные гены или аллели – это гены, которые располагаются в идентичных локусах гомологичных хромосом и отвечают за проявление у особей альтернативных признаков, их обозначают одинаковыми буквами, доминантный признак – заглавной (А), рецессивный – строчной (а);

• доминантный признак – это альтернативный признак (и ген, обуславливающий его проявление), который проявляется у гибридов первого поколения, этот признак проявляется в гомо- и гетерозиготном состоянии;

• рецессивный признак или подавляемый – это альтернативный признак (и ген, обуславливающий его появление), который не проявляется у гибридов первого поколения этот признак проявляется только в гомозиготном состоянии;

• доминирование – это преобладание признаков одного из родителей;

• гомозиготный организм (гомозигота) – это организм, который образует один тип гамет и не даёт расщепления при скрещивании с таким же по генотипу организмом (может быть доминантным (АА) или рецессивным (аа);

• гетерозиготный организм (гетерозигота) – это организм образует два типа гамет и даёт расщепление при скрещивании с таким же по генотипу организмом;

• генотип – это совокупность генов организма (каждый ген испытывает на себе воздействие других генов и сам оказывает влияние на них, поэтому один и тот же ген в разных генотипах может проявляться по-разному);

• фенотип – это совокупность всех свойств и признаков организма (этот термин можно употреблять и по отношению к одному альтернативному признаку), фенотипические признаки:

а) морфологические (цвет, форма, окраска);

б) анатомические (объём, строение);

в) биохимические (концентрация глюкозы, мочевины, углекислоты), фенотип развивается на базе определённого генотипа и воздействия условий внешней среды, поэтому организмы, имеющие одинаковые генотипы могут отличаться друг от друга в зависимости от условий внешней среды, отдельный признак - фен;

В онтогенезе действует весь генотип, как целостная исторически сложившаяся система со сложными связями и взаимоотношениями между генами и средой обитания.

• моногибридное скрещивание – это скрещивание, при котором родительские особи отличаются друг от друга по одной паре альтернативных признаков;

• дигибридное скрещивание – это скрещивание, при котором родительские особи отличаются друг от друга по двум парам альтернативных признаков;
• анализирующее скрещивание - это скрещивание особей с неизвестным генотипом с гомозиготной особью;
• возвратное скрещивание - это скрещивание гибридов первого поколения с гомозиготной родительской особью;
• реципрокное скрещивание – это скрещивание 2–х форм между собой в двух разных направлениях, одно из скрещиваний – прямое, второе – обратное);

• чистые линии – это особи, которые при скрещивании друг с другом в ряду поколений не давали расщепления.

Обозначения для записи результатов скрещивания:

- «Р» - родители;

- «F» - потомство;

- «F₁»- гибриды первого поколения;

- «F₂»- гибриды второго поколения, появляются при скрещивании гибридов первого поколения;

- × - скрещивание;

- о – мужская особь;

- о – женская особь;

- А   и   а - гаметы.

Закономерности наследования.

Изучение характера и способов передачи признаков потомству началось в 17 веке, (когда были проведены первые опыты при гибридизации у растений нем. учёным Кельрейтером, который обнаружил у гибридов первого поколения признаки вегетативной крепости, сейчас это явление получило названиегетерозис. Анг. селекционер Найт обратился к опытам по скрещиванию гороха и установил, что признаки одного родителя преобладают у гибридов F₁ и далее в поколениях проявляются ранее скрытые признаки, поэтому он сделала вывод о том, что наследственность дискретна. Фр. учёный Ноден применил метод количественного подсчёта, но закономерность установить не смог, так как изучал наследование нескольких признаков сразу).

Механизмы и закономерности наследования были вскрыты Г. Менделем. (родился в 18822 г. в Моравии. Его отец был садоводом и привил сыну интерес к селекционному делу. После 6 классов гимназии, из-за материальных трудностей учиться дальше не смог и попал в монастырь, где принял сан. В монастыре Мендель изучал богословие (монастыри в то время способствовали возрождению чешской культуры, а монахи были одновременно преподавателями) и одновременно проявил интерес к исследовательской работе. Первые 2 года Мендель проводил опыты по определению чистоты сортов гороха, а затем в течение 8 лет изучал наследование 7 пар признаков.) В 1865 году он публикует работу «Опыты над растительными гибридами». Умер Мендель за 16 лет до всеобщего признания его работ.

В 1900 году одновременно и независимо друг от друга голландец Де Фриз ан энотере, немец Корренс на маке, австриец Чермак на дурмане обнаружили те же закономерности, что и Г. Мендель, однако приоритет всё же остался за Менделем.

Главная заслуга Менделя в том, что он установил закономерности наследования с помощью гибридологического метода (характеристика приведена в методах генетики).

Мендель очень удачно выбрал объект – горох:

- неприхотлив;

- легко выращивается;

- даёт многочисленное потомство;

- самоопыляющееся растение;

- возможно искусственное опыление;

- отличается большим количеством альтернативных признаков.