Генетика как наука
С давних времен человек обращал свое внимание на то, что некоторые живые организмы похожи между собой.
Среди людей встречалось явление, когда определенные черты внешнего облика или психофизиологических особенностей человека были присущи семьям на протяжении многих поколения.
Например, в семье Моцартов музыкантами были представители нескольких поколений, династия Габсбургов «славилась» характерным большим носом («габсбурговский нос»), дети внешне напоминают родителей или дедушек-бабушек. Объяснить это только воспитанием невозможно.
Особенно пристально проблемы наследственности начали изучаться в $XIX$ веке. Проводились опыты над животными и растениями. Зародилась новая отрасль биологии, занимающаяся этими проблемами.
Определение 1
Генетика – это наука, которая изучает закономерности наследственности и изменчивости живых организмов.
Это – достаточно молодая отрасль биологии. Официальной датой ее рождения принято считать $1900$ год, когда три ботаника, ставившие опыты по гибридизации растений – голландец Г. де Фриз, немец К. Корренс и австриец Е.
Чермак, нашли, независимо друг от друга, забытую работу Грегора Менделя (чешского исследователя) – «Опыты над растительными гибридами», которая была изданна в $1865$ году. Ученые были поражены тем, насколько совпадали результаты их исследований с результатами опытов Г. Менделя.
Позже установленные Менделем законы наследственности восприняли ученые других стран, а тщательные полноценные исследования доказали их универсальный характер.
Ничего непонятно?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Название «генетика» новой науке предложил английский ученый У. Бетсон в $1906$ году. Следующий этап в развитии этой молодой отрасли биологии связан с именем выдающегося американского генетика Т. Х.
Моргана и его учеников.
Они в ходе кропотливых исследований создали хромосомную теорию наследственности, которая оказала огромное влияние на дальнейшее развитие не только генетики, но и всей биологии в целом.
Развитие генетики в СССР
В конце $20$-х годов биологическая наука в Советском Союзе бурно развивалась. Проводились исследования в области медицины, селекции, микробиологии. Особо важные открытия были связаны с именами таких выдающихся биологов, как:
- Н. И. Вавилов,
- Н. К. Кольцов,
- С. С. Четвериков,
- А. С. Серебровский.
Благодаря их работам советская генетика развивалась быстрыми темпами и занимала лидирующие позиции в мировой биологии. Академик Вавилов Н.И. осуществил беспрецедентный проект. Под его руководством был собран богатейший материал генофонда растений со всего мира. Это могло послужить важным толчком для генетических исследований и селекционной работы.
К сожалению, культ личности Сталина проявился и в развитии советской науки. В конце $30$-х годов в биологии получила распространение доктрина академика Лысенко Т.Д.
, безосновательно названная «мичуринским учением».
Благодаря поддержке Сталина, Лысенко не только добился свертывания генетических исследований, но и способствовал аресту ученых ленинградской школы биологов во главе с Н.И. Вавиловым.
Замечание 1
Генетика в Советском Союзе была объявлена «лженаукой», «продажной девкой мирового империализма». Советской генетике был нанесен непоправимый урон. Были прекращены разработки многих антибиотиков. Почти до средины $60$-х годов $ХХ$ века в Советском Союзе не проводились генетические исследования.
И только стремительное развитие мировой генетики, достижения иностранных ученых в области молекулярной генетики. Заставило руководство страны возродить отечественную генетическую науку.
С конца $60$-х годов во многих научных центрах Советского Союза создавались научно-исследовательские лаборатории и институты генетического профиля. Советскими учеными было сделано ряд важных открытий в области медицины, генной инженерии, сельского хозяйства.
В современных условиях также ведутся работы с применением новейших технологий. Исследуются вопросы клонирования, долголетия, борьбы со многими заболеваниями. Особенно актуальной стала проблема борьбы со СПИДом.
Источник: https://spravochnick.ru/biologiya/genetika_kak_nauka/
Генетика как наука
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 как наука.Основные генетические понятия
Обучающие:
- Обеспечить освоение знаний об истоках генетики, истории её возникновения как гибридологической науки.
- Организовать деятельность учащихся по углублению знаний о материальных носителях наследственности.
- Обеспечить у старшеклассников убеждённость в том, что знания основных понятий генетики необходимы для понимания биологических закономерностей.
- Познакомить с логикой научного открытия.
- Способствовать формированию ключевых биологических компетентностей.
Развивающие:
- Развивать личностно-смысловое отношение к генетике.
- Развивать познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности в процессе приобретения знаний по предмету с использованием различных источников информации и информационных технологий.
- Способствовать формированию коммуникативных навыков работы, развитию монологической речи.
- Вырабатывать навыки самооценки.
Воспитательные:
- Воспитывать убеждённость в возможностях познания законов генетики и использования достижений науки на благо развития цивилизации.
- Продолжить формирование у учащихся навыков самостоятельной деятельности, взаимоконтроля и самоконтроля.
- Воспитывать коммуникативные способности у старшеклассников.
Оборудование: мультимедийный проектор, видеофрагменты, презентация к уроку, портрет Г. Менделя, плакат «Основные вехи в истории генетики»; терминологические карты «Термины и понятия генетики», учебные тексты.
Форма урока: урок-портфолио
Тип урока: изучение нового материала.
Основные понятия: гибрид, гибридологический метод, ген, доминантные и рецессивные признаки, фенотип, генотип, кариотип, генофонд
Методы и приемы
Словесные методы: беседа и рассказ.
Наглядные методы: плакат, таблицы, презентации.
Логические приемы: выдвижение гипотез, выявление признаков, сравнения, выводы, обобщения.
Групповая: составление кластера, синквейна
Индивидуальная: работа в тетради.
Коллективная: обсуждение информации, фактов.
Прежде чем перейти к изучению новой темы я хочу, чтобы мы вспомнили некоторые моменты из предыдущих уроков.
Тема «Индивидуальное развитие и размножение»
Фронтальная беседа по вопросам
Что такое хромосомы?
Где они расположены ?
Что такое ген?
Какой набор хромосом называется диплоидным?
Какой набор хромосом называется гаплоидным?
Дать определение понятиям: размножение, оплодотворение,
гаметы, зигота, онтогенез, митоз, мейоз.
Сегодня у нас необычный урок, я предлагаю вам, ребята, создать Портфолио всего одного урока биологии, в надежде, что он станет вкладом в ваш общий багаж знаний.
А в конце урока мы проведем экспертизу Портфолио, ее результаты и будут оценкой вашего труда на уроке.
Экспертизу Портфолио будем проводить по трем критериям:
-
Предметная компетентность – это ваши знания
-
Коммуникативная компетентность – это умение общаться
-
Культура оформления Портфолио
Начнем с оформления Титульного листа. Бланки у вас на столе. Приступайте к работе, пожалуйста. Проблем нет? (не знаем тему)
Тему? А попробуйте определить ее сами. Только будьте внимательны! Посмотрите на доску, исправьте ошибку, объясните свои действия.
Сюжетный рисунок, какую ошибку допустил художник?
Ответ: он забыл о наследственности и перепутал детей собак.
Чтобы вы в своей жизни не допускали такие ошибки, мы с вами начнем изучать закономерности наследственности и изменчивости.
Что такое наследственность?
Что такое изменчивость?
А какая наука изучает эти уникальные свойства организмов?
Это и есть тема нашего необычного «урока – Портфолио»:
«Генетика как наука. Методы изучения генетики. Основные генетические понятия».
(учащиеся записывают тему урока – портфолио)
Какую цель мы можем поставить на уроке?
Ученики формулируют цель.
Какие вопросы мы сегодня должны решить на уроке?
Сегодня на уроке мы поговорим с вами об истории самой молодой и интереснейшей науке – генетике, об ученых, внесших свой вклад в ее развитие. Мы определим место этой науки в современном мире и выясним, какое значение имеют генетические знания для человечества в целом.
Впишите, пожалуйста, ребята, недостающую информацию на этой странице.
Содержание портфолио
-
История развития науки генетики.
-
Методы изучения генетики.
-
Основные понятия. Генетические символы.
С точки зрения истории генетика – наука сравнительно молодая, хотя на явления наследственности люди обратили внимание еще в глубокой древности.
- 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.
Тем не менее, четких представлений о закономерностях наследования и наследственности не было вплоть до конца XIX века.
О том, какие события привели, к рождению этой науки вы узнаете из видеофрагмента.
Будьте внимательны и вносите недостающую информацию в таблицу
Кто является «отцом» генетики?
В каком году Г. Мендель опубликовал результаты своих исследований?
Официальная дата рождения генетики
Де Фриз в Голландии, Корренс в Германии, Э. Чермак в Австрии.
Горох
Кто предложил термин генетика
Какие понятия ввел Г. Мендель
Основной метод генетики
-
Показал, что наследуются не признаки, а факторы (задатки).
Изучил наследование каждого признака в отдельности, выявил статистические закономерности, дал правильную биологическую интерпретацию.
Впервые применил гибридологический метод.
Обратите внимание, как бурно происходило развитие генетических знаний, с чем это связано?
Работа с плакатом «Основные вехи в истории генетики».
Мы переходим к следующему разделу
Любая наука имеет предмет, объект изучения и свои методы исследования.
-
Назовите объекты изучения генетики. (вирусы, бактерии, грибы, растения, животные и человек)
Учащиеся работают с учебным текстом и заполняют таблицу
Работа с таблицей
В чем же его особенности?(скрещивание особей отличающихся, по каким то признакам)
Задание. Приведите примеры альтернативных признаков.
Подберите альтернативные признаки: высокий-; светловолосый-; голубоглазый-; кудрявый-; гладкий-; шестпалый-; глухота-; резус-положительна кровь
Можно ли считать альтернативными признаками пары
Высокий-низкий, мохнатый – безрогий, круглый – овальный, морщинистый – пурпурный, нормальные крылья – короткие крылья, глухота – толстые губы?
Представьте: встретились два друга.
-
«Привет друг! Я увидел твое родословное древо. Да, ну ты фенотип! А сколько в твоей родословной гомозигот и гетерозигот! Это просто удивительно, как хорошо ты знаешь свою наследственность!».
-
«Да и твое древо впечатляет, сколько в твоей родословной аллелей. Фенотипы твоих родственников вроде бы одинаковые, а генотипы разные. А еще я был удивлен, что у твоих предков был редкий рецессивный ген»
Ребята, вы поняли, о чем шла речь? (нет)
А почему? (непонятные слова)
Как вы предлагаете решить эту проблему? (изучить эти слова, объяснить их значение)
« Я знаю это»; «Я узнал сейчас»:
Какие понятия были вам известны?
А что нового вы узнали?
Физпауза: У каждого организма своя наследственность. И мы можем это доказать:
Встаньте, пожалуйста, ребята!
Посмотрите друг на друга. Какую особенность вы заметили? А теперь поглядите в глаза друг другу. Что вы в них увидели? Поднимите руки светловолосые? А теперь темноволосые! Вы убедились, что мы разные?
Но все вы, ребята, одинаково молоды, красивы и талантливые! Спасибо. Прошу садиться.
Как вы на уроках математики, физики, химии делаете записи? (символы, знаки, формулы)
Г.Мендель тоже предложил для удобства генетических записей использовать символы.
Попробуйте сами перевести генетические понятия в язык символов! (работа текстом, записи в бланке портфолио)
(Проверяем по порядку) Комментарий:
А почему именно эти символы?
Что напоминают вам некоторые из них?
С генетическими понятиями и их символами вы разобрались. А теперь попробуйте их применить!
У вас на столах лежат карточки с генетическими символами.
1 Кому достались карточки с доминантными генами, прошу встать и показать их.
2 Кому достались рецессивные гены …
3.Гомозиготы …
4. Гетерозиготы ….
Работа с учебным текстом в группах. Составление кластера.
1 гр. Структура современной генетики.
2 гр. Значение генетики.
3 гр. Синквейн на тему «генетика».
Ответы учащихся.
Почему генетика в последнее время стала такой популярной и особенно медицинская генетика? (наследственные болезни)
Совершенно верно, уровень рождаемости детей с генетическими отклонениями достиг 17% . Достижение порога в 30% приводит популяцию к полной гибели!!
Генетики ищут пути избавления человечества от многих наследственных недугов, например, от раннего старения организма.
Генетики помогают и историкам: Изучение ДНК платяных вшей, которые откладывают яйца на одежду, помогли определить, что люди стали носить одежду170 тысяч лет назад. С помощью археологии это определить было невозможно.
Сейчас мы проверим, как вы запомнили материал
Тесты
Проведем взаимопроверку
Выставление оценок.
Приступаем к экспертизе Портфолио. Считайте, ребята, баллы по критериям и переводите их в оценку за урок.
6б.
Итого
Предметная
компетентность
Не отвечал
Частично
отвечал
Активно работал
Коммуникативная
компетентность
Не общался
Мало общался
Активно общался
Культура оформления
Не аккуратно
Аккуратно
Очень аккуратно
Оценка теста
4-9 – «3»
10-14 – «4»
15-18 – «5»
Кто сегодня получил «5»? А «4»?
Все ли получилось?
Что вызвало затруднение?
Как вы можете это исправить?
Если бы вы сами готовили этот урок, что бы вы изменили?
Определитесь, какие гены доминируют в вашем настроении на данный момент?
выучить материал, творческое задание – составить кроссворд, используя понятия темы.
Источник: https://infourok.ru/genetika-kak-naukaosnovnie-geneticheskie-ponyatiya-1693329.html
История становления и развития генетики как науки
Введение в историю генетики
В сегодняшний век интеграции очень сложно определить границы практически любой науки. Это касается в том числе и генетики.
Мы, конечно, можем использовать заштампованное «наука о наследственности и изменчивости» но это не передает всей сути и масштаба этой дисциплины.
При том, что генетика присутствует везде – медицине, истории, криминалистике и даже спорте. А что уж говорить о современной биологии.
Однако еще относительно недавно эта молодая наука была чуть ли не самой обособленной областью биологической науки. И лишь в последней трети прошлого века начался её бурный прогресс.
Как генетика стала всеобъемлющей
Особенностью генетики всегда являлась её синтетическая методология, отличающая её от аналитической методологии остальных направлений биологии.
Так, исследуя объект своего изучения, она не делила его на части, а косвенно, наблюдая за целым (соотношение признаков при скрещиваниях) и основываясь на математике, изучала его.
Подтверждением же верности её выводов были живые организмы с предсказанными признаками. И как же обособленная наука заняла, возможно, центральное место в современной биологии?
Генетика – молодая наука
Начиная с 50-х годов ХХ века бурно развивалась другая новая наука – молекулярная биология. Аналитическая наука изначально совершено противоположна генетике.
Однако предметы этих двух дисциплин во многом пересекались: они обе занимались изучением передачи и реализации наследственной информации, однако двигались они с противоположных сторон.
Генетика, если можно так сказать, «снаружи», молекулярная биология – «изнутри».
И наконец в конце ХХ века генетика и молекулярная биология «встретились», и умозрительные объекты генетических исследований обрели конкретную физико-химическую форму, а молекулярная биология стала синтетической наукой.
И именно с этого момента до неразличимости стерлись границы генетики как науки – было невозможно определить, где кончается молекулярная биология или начинается генетика.
А для обозначения новой зародившейся синтетической науки появилось название «молекулярная генетика».
Генетика
А где же классическая генетика?
Титулом «классическая генетика» стали называть генетику домолекулярного периода вместе со всеми её подходами, основанными на теории вероятности и скрещиваниях. Но вместе с этим титулом её отправили в «почетную отставку».
Классическая генетика – это наука, в которой не совершается больше открытий, но крайне необходимая для понимания основных закономерностей наследственности и изменчивости, без понимания которых многие области научного знания не достигли бы тех высот, которые им уже покорились.
Когда зародилась генетика?
Принято говорить, что генетика зародилась, когда чешский монах-августинец Грегор Мендель провел свои опыты на горохе. Стоит отметить что научное сообщество того периода не придало значения работам Менделя, и признание они получили спустя не один десяток лет. Но вопросами наследственности и изменчивости ученые занимались и до него, но о их работах вспоминают очень редко.
Так еще в XVIII веке ботаники начали заниматься экспериментальным изучением наследования признаков растений. Стоит упомянуть Йозефа Готлиба Кельрейтера, с 1756 по 1761 г.г., работавшего в Академии наук в Санкт-Петербурге. Именно там он провел первые опыты по искусственной гибридизации растений, результаты 136 были опубликованы.
В опытах с дурманом, табаком и гвоздиками Кельрейтор установил равноправие “матери”и “отца” при передаче признаков потомкам, а также доказал существование пола у растений.
Но самым важным вкладом его в науку стал новый метод изучения наследственности – метод искусственной гибридизации. Используя его, французы Огюстен Сажрэ и Шарль Виктор Ноден в середине XIX в., открыли явление доминантности.
Все накопленные факты требовали своего осмысления. Именно в осмысление этих фактов и заключается главная залуга Грегора Менделя.
Грегор Мендель
Современная генетика
Современная генетика уже очень далеко шагнула от классического учения Менделя и приобретает все большее значение в сферах медицины, биологии, сельского хозяйства и животноводства. Современная генетика – это прежде всего молекулярная генетика. На ее основе производится селекция полезных микроорганизмов, растений и животных.
Генетически модифицированные организмы обладают полезными свойствами, не характерными для их родственников из “дикой” природы. Например, листья генетически модифицированного картофеля являются несъедобными для колорадского жука – злейшего врага картошки и тех, кто ее выращивает.
Количество генетически модифицированных продуктов, потребляемых человечеством, растет с каждым годом.
Учитывая тот факт, что огромное количество заболеваний человека являются генетически обусловленными, невозможно переоценить значение генетики для медицины.
После того, как в начале 21 века был расшифрован геном человека, методы профилактики наследственных патологий и борьбы с негативным воздействием генов становятся все эффективнее.
Например, вероятность и риск развития хронических заболеваний может быть предсказан задолго до рождения ребенка, также появляются методы, позволяющие свести этот риск к минимуму.
Генная инженерия
Если Вам нужно разобраться с решением задач или курсовой по генетике в короткий срок – не стесняйтесь обращаться к нашим авторам. Мы поможем решить любой вопрос с учебой, даже если ситуация кажется безнадежной!
Источник: https://Zaochnik.ru/blog/istoriya-stanovleniya-genetiki/
Генетика как наука о законах наследственности и изменчивости живых организмов
Сохрани ссылку в одной из сетей:
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра агрономии и экологии
РЕФЕРАТ на тему:
“Генетика как наука о законах наследственности и изменчивости живых организмов”
Выполнила:
Студентка 1 курса экфака
11 группы
Котова П.В.
Проверил:
Прудников А.Д.
Смоленск 2009
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. История генетики
ГЛАВА 2. Генетика как наука о законах наследственности
ГЛАВА 3. Генетика как наука о законах изменчивости
ЗАКЛЮЧЕНИЕ (ВЫВОДЫ)
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Генетика – дисциплина, изучающая механизмы и закономерности наследственности и изменчивости организмов, методы управления этими процессами.
Она призвана раскрыть законы воспроизведения живого по поколениям, появление у организмов новых свойств, законы индивидуального развития особи и материальной основы исторических преобразований организмов в процессе эволюции. Первые две задачи решают теория гена и теория мутаций.
Выяснение сущности воспроизведения для конкретного разнообразия форм жизни требует изучения наследственности у представителей, находящихся на разных ступенях эволюционного развития. Объектами генетики являются вирусы, бактерии, грибы, растения, животные и человек.
На фоне видовой и другой специфики в явлениях наследственности для всех живых существ обнаруживаются общие законы. Их существование показывает единство органического мира.
Цель реферата: оформление, систематизация представлений и знаний о генетике как науке, изучающей законы наследственности и изменчивости организмов.
Основная задача данного реферата – рассмотрение генетики с позиций процессов наследования и изменения живых организмов.
ГЛАВА 1. История генетики
Первоначально генетика изучала общие законы наследственности и изменчивости на основании фенотипических данных.
Понимание механизмов наследственности, то есть роли генов как элементарных носителей наследственной информации, хромосомная теория наследственности и т. д. стало возможным с применением к проблеме наследования методов цитологии, молекулярной биологии и других смежных дисциплин.
https://www.youtube.com/watch?v=hG5nq-54tSM
Сегодня известно, что гены реально существуют и являются специальным образом отмеченными участками ДНК или РНК — молекулы, в которой закодирована вся генетическая информация. У эукариотических организмов ДНК свёрнута в хромосомы и находится в ядре клетки.
Кроме того, собственная ДНК имеется внутри митохондрий и хлоропластов (у растений). У прокариотических организмов ДНК, как правило, замкнута в кольцо (бактериальная хромосома, или генофор) и находится в цитоплазме.
Часто в клетках прокариот присутствует одна или несколько молекул ДНК меньшего размера — плазмид.
В 1865 году монах Грегор Мендель (занимавшийся изучением гибридизации растений в Августинском монастыре в Брюнне (Брно, ныне на территории Чехии) обнародовал на заседании местного общества естествоиспытателей результаты исследований о передаче по наследству признаков при скрещивании гороха (работа «Опыты над растительными гибридами» была опубликована в трудах общества в 1866 году). Мендель показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей к потомкам в виде дискретных (обособленных) единиц. Сформулированные им закономерности наследования позже получили название законов Менделя. При жизни его работы были малоизвестны и воспринимались критически (результаты опытов на другом растении, ночной красавице, на первый взгляд, не подтверждали выявленные закономерности, чем весьма охотно пользовались критики его наблюдений).
Классическая генетика
В начале XX века работы Менделя вновь привлекли внимание в связи с исследованиями Карла Корренса, Эриха фон Чермака и Гуго Де Фриза по гибридизации растений, в которых были подтверждены основные выводы о независимом наследовании признаков и о численных соотношениях при «расщеплении» признаков в потомстве.
Вскоре английский натуралист Уильям Бэтсон ввёл в употребление название новой научной дисциплины – генетика (в 1905 году в частном письме и в 1906 году публично). В 1909 году датским ботаником Вильгельмом Йоханнсеном введён в употребление термин «ген».
Важным вкладом в развитие генетики стала хромосомная теория наследственности, разработанная, прежде всего, благодаря усилиям американского генетика Томаса Ханта Моргана и его учеников и сотрудников, избравших объектом своих исследований плодовую мушку Drosophila melanogaster. Изучение закономерностей сцепленного наследования позволило путем анализа результатов скрещиваний составить карты расположения генов в «группах сцепления» и сопоставить группы сцепления с хромосомами (1910—1913 гг.).
Молекулярная генетика
Эпоха молекулярной генетики начинается с появившихся в 1940—1950-х годах работ, доказавших ведущую роль ДНК в передаче наследственной информации. Важнейшими шагами стали расшифровка структуры ДНК, триплетного кода, описание механизмов биосинтеза белка, обнаружение рестриктаз и секвенирование ДНК.
Генетика в России и СССР
Если не считать опытов по гибридизации растений в XVIII веке, первые работы по генетике в России были начаты в начале XX века как на опытных сельскохозяйственных станциях, так и в среде университетских биологов, преимущественно тех, кто занимался экспериментальной ботаникой и зоологией.
После революции и гражданской войны 1917—1922 годов началось стремительное организационное развитие науки. К концу 1930-х годов в СССР была создана обширная сеть научно-исследовательских институтов и опытных станций (как в Академии наук СССР, так и во Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук имени Ленина (ВАСХНИЛ)), а также вузовских кафедр генетики.
Признанными лидерами направления были Вавилов, Кольцов, Серебровский, Четвериков и другие. В СССР издавали переводы трудов иностранных генетиков, в том числе Моргана, Мёллера, ряд генетиков участвовали в международных программах научного обмена.
Американский генетик Мёллер работал в СССР (1934—1937), советские генетики работали за границей: Тимофеев-Ресовский — в Германии (с 1925 года), Добржанский — в США (с 1927 года).
В 1930-е годы в рядах генетиков и селекционеров наметился раскол, связанный с энергичной деятельностью Лысенко и Презента. По инициативе генетиков был проведён ряд дискуссий (наиболее крупные — в 1936 и 1939 годах), направленных на борьбу с подходом Лысенко, но их результаты были довольно неопределёнными.
На рубеже 1930—1940-х годов в ходе так называемого Большого террора большинство сотрудников аппарата ЦК ВКП(б), курировавших генетику, и ряд видных генетиков были арестованы, многие расстреляны или погибли в тюрьмах (в том числе Вавилов). После войны дебаты возобновились с новой силой.
Генетики, опираясь на авторитет международного научного сообщества, снова попытались склонить чашу весов в свою сторону, однако с началом холодной войны ситуация значительно изменилась. В 1948 году на августовской сессии ВАСХНИЛ Лысенко, пользуясь поддержкой И. В. Сталина, объявил генетику лженаукой.
Лысенко воспользовался некомпетентностью партийного руководства наукой, «пообещав партии» быстрое создание новых высокопродуктивных сортов зерна («ветвистая пшеница») и др. С этого момента начался период гонений на генетику, который получил название лысенковщины и продолжался вплоть до снятия Н. С.
Хрущева с поста генерального секретаря ЦК КПСС в 1964 году.
Лично Т. Д. Лысенко и его сторонники получили контроль над институтами отделения биологии АН СССР, ВАСХНИЛ и вузовскими кафедрами. Были изданы новые учебники для школ и вузов, написанные с позиций «Мичуринской биологии».
Генетики вынуждены были оставить научную деятельность или радикально изменить профиль работы.
Некоторым удалось продолжить исследования по генетике в рамках программ по изучению радиационной и химической опасности за пределами организаций, подконтрольных Лысенко и его сторонникам.
Сходные с лысенковщиной явления наблюдались и в других науках. Наиболее известные кампании прошли в цитологии (в связи с учением Лепешинского о живом веществе), физиологии (борьба Быкова и его сторонников за «наследие» Павлова) и микробиологии (теории Бошьяна).
После открытия и расшифровки структуры ДНК, физической базы генов (1953 год), с середины 1960-х годов началось восстановление генетики. Министр просвещения РСФСР Столетов инициировал широкую дискуссию между лысенковцами и генетиками, в результате было опубликовано много новых работ по генетике.
В 1963 году вышел в свет университетский учебник Лобачёва «Генетика», выдержавший впоследствии несколько изданий. Вскоре появился и новый школьный учебник «Общая биология» под редакцией Полянского, используемый, наряду с другими, и по сей день.
В настоящее время исследования по генетике продолжаются в крупных научных центрах России.
ГЛАВА 2. Генетика как наука о законах наследственности
Основные методы генетики. Основным методом генетики на протяжении многих лет является гибридологический метод. Гибридизацией называется процесс скрещивания с целью получения гибридов. Гибрид это организм, полученный в результате скрещивания разнородных в генетическом отношении родительских форм.
Гибридизация может быть внутривидовой, когда скрещиваются особи одного вида и отдаленной, если скрещиваются особи из различных видов или родов. При исследовании наследования признаков используются методы моногибридного, дигибридного, полигибридного скрещивания, которые были разработаны еще Г. Менделем в его опытах с сортами гороха.
При моногибридном скрещивании наследование проводится по одной паре альтернативных признаков, при дигибридном скрещивании – по двум парам альтернативных признаков, при полигибридном скрещивании – по 3,4 и более парам альтернативных признаков.
При изучении закономерностей наследования признаков и закономерностей изменчивости широко используется метод искусственного мутагенеза, когда с помощью мутагенов вызывают изменение в генотипе и изучают результаты этого процесса.
Широкое распространение в генетике нашел метод искусственного получения полиплоидов, что имеет не только теоретическое, но и практическое значение. Полиплоиды обладают большой урожайностью и меньше поражаются вредителями и болезнями. Широко используется в генетике биометрические методы.
Ведь наследуются и изменяются не только качественные, но и количественные. Биометрические методы позволили обосновать положение фенотипа и нормы реакции. С 1953 года особое значение для генетики приобрели биохимические методы исследования.
Генетика вплотную занялась изучением материальных основ наследственности и изменчивости – генов. Объектом исследования генетики стали нуклеиновые кислоты, особенно ДНК. Изучение химической структуры гена позволило ответить на главные вопросы, которые ставила перед собой генетика. Как происходит наследование признаков? В результате чего возникают изменения признаков?
Законы наследования, установленные Г. Менделем. Доминантные и рецессивные признаки, гомозигота и гетерозигота, фенотип и генотип, аллельные признаки.
Чешскому ботанику – любителю Иоганну Грегору Менделю принадлежит открытие количественных закономерностей, сопровождающих формирование гибридов. В работах Г. Менделя (1856-1863) были раскрыты основы законов наследования признаков. В качестве объекта исследования Менделем был выбран горох посевной.
На период исследований для этого строго самоопыляющегося растения было известно достаточное количество сортов с четко различными исследуемыми признаками. Выдающимся достижением Г. Менделя явилась разработка методов исследования гибридов. Им было введено понятие моногибридного, дигибридного, полигибридного скрещивания.
Мендель впервые осознал, что только начав с самого простого случая – наблюдения за поведением в потомстве одной пары альтернативных признаков – и постепенно усложняя задачу. Можно разобраться в закономерностях наследования признаков.
Планирование этапов исследования, математическая обработка полученных данных, позволили Менделю получить результаты, которые легли в основу фундаментальных исследований в области изучения наследственности. Мендель начал с опытов по моногибридному скрещиванию сортов гороха.
Исследование касалось наследованию только одной пары альтернативных признаков (красный венчик-АА*белый венчик-аа). На основании полученных данных Мендель ввел понятие доминантного и рецессивного признака.
Доминантным признаком он назвал признак, который переходит в гибридные растения совершенно неизменным или почти неизменным, а рецессивным тот, который становится при гибридизации скрытым. Затем Мендель впервые сумел дать количественную оценку частотам появления рецессивных форм среди общего числа потомков для случаев моно-, ди-, тригибридного и более сложных скрещиваний. В результате исследований Г.Менделем были получены обоснования следующих обобщений фундаментальной важности:
Источник: http://works.doklad.ru/view/iepEcVKKTSA.html
История развития генетики
Генетика – наука, изучающая закономерности и материальные основы наследственности и изменчивости организмов, а также механизмы эволюции живого. Наследственностью называется свойство одного поколения передавать другому признаки строения, физиологические свойства и специфический характер индивидуального развития. Свойства наследственности реализуются в процессе индивидуального развития.
Наряду со сходством с родительскими формами в каждом поколении возникают те или иные различия у потомков, как результат проявления изменчивости.
Изменчивостью называется свойство, противоположное наследственности, заключающееся в изменении наследственных задатков – генов и в изменении их проявления под влиянием внешней среды.
Отличия потомков от родителей возникают также вследствие возникновения различных комбинаций генов в процессе мейоза и при объединении отцовских и материнских хромосом в одной зиготе.
Здесь надо отметить, что выяснение многих вопросов генетики, особенно открытие материальных носителей наследственности и механизма изменчивости организмов, стало достоянием науки последних десятилетий, выдвинувших генетику на передовые позиции современной биологии.
Основные закономерности передачи наследственных признаков были установлены на растительных и животных организмах, они оказались приложимы и к человеку. В своем развитии генетика прошла ряд этапов.
Первый этап ознаменовался открытием Г. Менделем (1865) дискретности (делимости) наследственных факторов и разработкой гибридологического метода, изучения наследственности, т. е. правил скрещивания организмов и учета признаков у их потомства.
Дискретность наследственности состоит в том, что отдельные свойства и при знаки организма развиваются под контролем наследственных факторов (генов), которые при слиянии гамет и образовании зиготы не смешиваются, не растворяются, а при формировании новых гамет наследуются независимо друг от друга.
Значение открытий Г. Менделя оценили после того, как его законы были вновь переоткрыты в 1900 г. тремя биологами независимо друг от друга: де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии. Результаты гибридизации, полученные в первое десятилетие XX в.
на различных растениях и животных, полностью подтвердили менделевские законы наследования признаков и показали их универсальный характер по отношению ко всем организмам, размножающимся половым путем.
Закономерности наследования признаков в этот период изучались на уровне целостного организма (горох, кукуруза, мак, фасоль, кролик, мышь и др.).
Менделевские законы наследственности заложили основу теории гена – величайшего открытия естествознания XX в., а генетика превратилась в быстро развивающуюся отрасль биологии. В 1901–1903 гг. де Фриз выдвинул мутационную теорию изменчивости, которая сыграла большую роль в дальнейшем развитии генетики.
Важное значение имели работы датского ботаника В. Иоганнсена, который изучал закономерности наследования на чистых линиях фасоли. Он сформулировал также понятие «популяциям» (группа организмов одного вида, обитающих и размножающихся на ограниченной территории), предложил называть менделевские «наследственные факторы» словом ген, дал определения понятий «генотип» и «фенотип».
Второй этап характеризуется переходом к изучению явлений наследственности на клеточном уровне (питогенетика). Т. Бовери (1902–1907), У. Сэттон и Э.
Вильсон (1902–1907) установили взаимосвязь между менделевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления (митоз) и созревания половых клеток (мейоз).
Развитие учения о клетке привело к уточнению строения, формы и количества хромосом и помогло установить, что гены, контролирующие те или иные признаки, не что иное, как участки хромосом. Это послужило важной предпосылкой утверждения хромосомной теории наследственности.
Решающее значение в ее обосновании имели исследования, проведенные на мушках дрозофилах американским генетиком Т. Г. Морганом и его сотрудниками (1910–1911). Ими установлено, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке, образуя группы сцепления.
Число групп сцепления генов соответствует числу пар гомологичных хромосом, и гены одной группы сцепления могут перекомбинироваться в процессе мейоза благодаря явлению кроссинговера, что лежит в основе одной из форм наследственной комбинативной изменчивости организмов. Морган установил также закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.
Третий этап в развитии генетики отражает достижения молекулярной биологии и связан с использованием методов и принципов точных наук – физики, химии, математики, биофизики и др. – в изучении явлений жизни на уровне молекул. Объектами генетических исследований стали грибы, бактерии, вирусы.
На этом этапе были изучены взаимоотношения между генами и ферментами и сформулирована теория «один ген – один фермент» (Дж. Бидл и Э. Татум, 1940): каждый ген контролирует синтез одного фермента; фермент в свою очередь контролирует одну реакцию из целого ряда биохимических превращений, лежащих в основе проявления внешнего или внутреннего признака организма.
Эта теория сыграла важную роль в выяснении физической природы гена как элемента наследственной информации.
В 1953 г. Ф. Крик и Дж. Уотсон, опираясь на результаты опытов генетиков и биохимиков и на данные рентгеноструктурного анализа, создали структурную модель ДНК в форме двойной спирали.
Предложенная ими модель ДНК хорошо согласуется с биологической функцией этого соединения: способностью к самоудвоению генетического материала и устойчивому сохранению его в поколениях – от клетки к клетке.
Эти свойства молекул ДНК объяснили и молекулярный механизм изменчивости: любые отклонения от исходной структуры гена, ошибки самоудвоения генетического материала ДНК, однажды возникнув, в дальнейшем точно и устойчиво воспроизводятся в дочерних нитях ДНК.
В последующее десятилетие эти положения были экспериментально подтверждены: уточнилось понятие гена, был расшифрован генетический код и механизм его действия в процессе синтеза белка в клетке. Кроме того, были найдены методы искусственного получения мутаций и с их помощью созданы ценные сорта растений и штаммы микроорганизмов – продуцентов антибиотиков, аминокислот.
В последнее десятилетие возникло новое направление в молекулярной генетике – генная инженерия – система приемов, позволяющих биологу конструировать искусственные генетические системы.
Генная инженерия основывается на универсальности генетического кода: триплеты нуклеотидов ДНК программируют включение аминокислот в белковые молекулы всех организмов – человека, животных, растений, бактерий, вирусов.
Благодаря этому можно синтезировать новый ген или выделить его из одной бактерии и ввести его в генетический аппарат другой бактерии, лишенной такого гена.
Таким образом, третий, современный этап развития генетики открыл огромные перспективы направленного вмешательства в явления наследственности и селекции растительных и животных организмов, выявил важную роль генетики в медицине, в частности, в изучении закономерностей наследственных болезней и физических аномалий человека.
Источник: https://www.examen.ru/add/manual/school-subjects/natural-sciences/genetics/istoriya-razvitiya-genetiki/
Генетика как наука
Что такое наследственность?
Что такое изменчивость?
Велик и многообразен мир живых организмов, населяющих Землю. Разнообразие и одновременно сходство живых существ – фундаментальная особенность жизни. Чем обеспечивается такая особенность?
Многообразие органического мира обусловлено свойствами живой природы – наследственностью и изменчивостью. Эти фундаментальные свойства изучает генетика.
Предмет изучения генетики. Генетика (от греч.
genesis – происхождение) – это наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости. Генетические исследования и методы генетики имеют важное значение для развития биологической науки в целом.
Именно поэтому XVI Всемирный генетический конгресс в Канаде (1988) проходил под девизом «Генетика и единство биологии».
Наследственность обеспечивает материальную (морфологическую и анатомическую) и функциональную преемственность организмов, обусловливая их сходство. Наследственность реализуется в ходе наследования при размножении организмов, т. е.
в процессе передачи информации о признаках и особенностях развития.
Наследственность неразрывно связана с изменчивостью – способностью организмов в ряду поколений приобретать новые признаки и свойства и утрачивать прежние.
Изменчивость позволяет организмам быстро и эффективно приспосабливаться к изменяющимся условиям среды.
Свойства наследственности и изменчивости прослеживаются в пределах отдельных организмов и видов. Это, в частности, можно проследить на примере человека. Различия людей очевидны практически по любым признакам.
Неодинаковы морфологические признаки (цвет волос, глаз, форма ушной раковины, носа и т. д.) и физиологические (обмен веществ, восприимчивость к болезням и др.).
В то же время каждый человек в большей или меньшей степени похож на своих родителей, дедушек, бабушек или других кровных родственников.
Научные достижения генетики способствуют решению многих проблем, касающихся сущности жизни. Генетика занимает центральное место в системе биологических и медицинских наук. Она сыграла ведущую роль в разработке современной теории эволюции, стала основой для возникновения и развития молекулярной биологии.
Велико практическое значение генетики, поскольку она представляет собой теоретическую основу селекции полезных для человека микроорганизмов, сортов культурных растений и пород домашних животных, способствует успехам практической медицины. Помимо этого, генетические знания имеют важное мировоззренческое значение, поскольку позволяют человеку правильно понимать сущность природных процессов и явлений.
Основные этапы развития генетики. До начала ХХ в. попытки ученых объяснить явления, связанные с наследственностью и изменчивостью, имели в основном умозрительный характер.
Постепенно было накоплено множество сведений относительно передачи различных признаков от родителей потомкам. Однако четких представлений о закономерностях наследования у биологов того времени не было.
Исключением стали работы австрийского естествоиспытателя Г. Менделя.
Г. Мендель в своих опытах с различными сортами гороха установил важнейшие закономерности наследования признаков, которые легли в основу современной генетики. Результаты своих исследований Г. Мендель изложил в статье, опубликованной в 1865 г.
в «Трудах Общества естествоиспытателей» в г. Брно. Однако опыты Г. Менделя опережали уровень исследований того времени, поэтому данная статья не привлекла внимания современников и оставалась невостребованной в течение 35 лет, вплоть до 1900 г. В этом году три ботаника – Г.
Де Фриз в Голландии, К. Корренс в Германии и Э. Чермак в Австрии, независимо проводившие опыты по гибридизации растений, натолкнулись на забытую статью Г. Менделя и обнаружили сходство результатов своих исследований с результатами, полученными Г. Менделем.
1900 год считается годом рождения генетики.
Первый этап развития генетики (с 1900 примерно до 1912 г.) характеризуется утверждением законов наследственности в гибридологических опытах, проведенных на разных видах растений и животных. В 1906 г. английский ученый В. Ватсон предложил важные генетические термины «ген», «генетика». В 1909 г. датский генетик В. Иоганнсен ввел в науку понятия «генотип», «фенотип».
Второй этап развития генетики (приблизительно с 1912 до 1925 г.) связан с созданием и утверждением хромосомной теории наследственности, в создании которой ведущая роль принадлежит американскому ученому Т. Моргану и его ученикам. (Подробно о хромосомной теории наследственности см. § 42.)
Третий этап развития генетики (1925 – 1940) связан с искусственным получением мутаций – наследуемых изменений генов или хромосом (см. § 46). В 1925 г. русские ученые Г. А. Надсон и Г. С.
Филиппов впервые открыли, что проникающее излучение вызывает мутации генов и хромосом. В это же время были заложены генетико-математические методы изучения процессов, происходящих в популяциях.
Фундаментальный вклад в генетику популяций внес С. С. Четвериков.
Для современного этапа развития генетики, начавшегося с середины 50-х годов XX в., характерны исследования генетических явлений на молекулярном уровне.
Этот этап ознаменован выдающимися открытиями: созданием модели ДНК, определением сущности гена, расшифровкой генетического кода. В 1969 г. химическим путем вне организма был синтезирован первый относительно небольшой и простой ген.
Спустя некоторое время ученым удалось осуществить введение в клетку нужного гена и тем самым изменить в желаемую сторону ее наследственность.
Основные задачи современной генетики заключаются в познании новых закономерностей наследственности и изменчивости и в изыскании путей их практического использования.
Методы генетики. Основным методом исследования наследственности и изменчивости организмов является гибридологический анализ.
В основу своих исследований этот метод впервые положил Мендель.
Суть метода состоит в скрещивании (гибридизации) организмов, отличающихся друг от друга контрастными (альтернативными) признаками, и в детальном анализе данных признаков у полученных потомков гибридов.
Процесс материальной наследственности в поколениях отдельных клеток и организмов изучают на основе цитогенетического метода. Можно сказать, что этот метод служит для исследования количества, формы, размеров хромосом. В целях изучения функционирования хромосом и механизмов их самовоспроизведения при клеточном делении все чаще привлекают биохимические, биофизические и физиологические методы.
Действие гена и его проявление в индивидуальном развитии организма изучают с помощью феногенетического метода. В его основу входят такие приемы, как трансплантация наследственно различных тканей, пересадка ядер из одной клетки в другую, методы культуры тканей с получением клонов из одиночных соматических живых клеток и др.
Методы генетических исследований часто включают элементы математической статистики.
Исследования частоты распространения отдельных генов, генотипов, хромосомных аномалий в относительно обособленных человеческих популяциях осуществляют на основе популяционного метода. Этот метод позволяет предсказать распространение наследственных болезней, определить отрицательные последствия родственных браков, выявить генетическую историю человеческих популяций.
Генетика, как всякая наука, имеет свой предмет и методы исследования, обладает собственным терминологическим аппаратом (совокупностью понятий), теоретической базой: теориями, законами, закономерностями, правилами.
Вопросы и задания
- Что является предметом изучения генетики?
- Что такое наследственность и изменчивость?
- Как взаимосвязаны явления наследственности и изменчивости?
- Назовите существенные научные достижения, характерные для отдельных периодов развития генетики.
Источник: http://blgy.ru/biology10/genetics
Загрузка...
