Наследственность и изменчивость организмов. История развития генетики. Основные понятия и термины. Методы генетических исследований

Наследственность и изменчивость организмов. История развития генетики. Основные понятия и термины. Методы генетических исследований

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?

Наследственность и изменчивость организмов. История развития генетики. Основные понятия и термины. Методы генетических исследованийГенетика – 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».

Наследственность и изменчивость организмов. История развития генетики. Основные понятия и термины. Методы генетических исследованийГенетика

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.

Наследственность и изменчивость организмов. История развития генетики. Основные понятия и термины. Методы генетических исследованийГрегор 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.

Наследственность и изменчивость организмов. История развития генетики. Основные понятия и термины. Методы генетических исследованийГенная 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!

Генетика как наука: история развития, основные понятия, значение в жизни человека

Генетика – это наука, изучающая закономерности наследования генетической информации и изменчивость организмов. Основоположник генетики – австрийский ученый Грегор Мендель.

История развития генетики

Генетика – относительно молодая наука, зародилась она в 19 ст., и развивается до сегодняшних дней.

Наследственность и изменчивость организмов. История развития генетики. Основные понятия и термины. Методы генетических исследований

Выделяют три основных этапа в развитии генетики:

Этап I

Первый этап связан с Грегором Менделем и открытием законов наследственности. Многочисленные исследования и скрещивания животных и растений уже вначале XX ст. полностью подтвердили теории, выдвинутые Менделем. Вклад в развитие генетики сделал биолог В. Иоганнсен, который описал такие понятия как «генотип», «фенотип» и «популяция».

Этап II

Второй этап начался с изучения генетики на клеточном уровне. Исследуя строение клетки, удалось установить, что гены являются участками гомологичных хромосом, которые в процессе деления распределяются между дочерними клетками. В этот период Т.Г.Морганом было открыто явление кроссинговера, который играет важную роль в механизме наследственной изменчивости.

Этап III

Третий этап характеризуется достижениями в сфере молекулярных наук, которые позволили изучать закономерности генетики на уровне бактерий и вирусов. Была выдвинута теория, которая гласит, что один ген отвечает за один фермент. Фермент катализирует определенную реакцию, среди множества других, которая отвечает за формирование признака.

В 50-60 годах прошлого столетия Ф.Крик и Дж.Уотсон разработали модель ДНК, которая представляла собой двойную спираль, она дала возможность проследить репликацию молекулы ДНК. Это открытие стало выдающимся событием века.

В XXI веке начала развиваться генная инженерия, которая дает возможность создавать собственные генетические системы. Это позволило выделять гены из одних участков и внедрять их в генетический аппарат других организмов. Так генная инженерия стала занимать важное место в селекции растений и животных, в медицине при изучении врожденных заболеваний, аномалий развития.

Основные понятия генетики

  • Наследственность — способность одного поколения живых организмов передавать свои характеристики следующему.
  • Изменчивость — приобретение потомством отличительных признаков в процессе индивидуального развития.
  • Признаки — особые черты строения организма, которые формируются на протяжении жизни и зависят от генетического фона и условий окружающей среды.
  • Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма.

Ген — наименьшая структурная и функциональная единица наследственности.

Входит в состав молекулы ДНК и отвечает за образование и передачу конкретного свойства.

  1. Генотип — набор генов, унаследованных от родителей, которые под влиянием внешних факторов определяют фенотип организма.
  2. Аллельные гены — гены, занимающие одинаковые локусы в гомологичных хромосомах.
  3. Гомозиготы— особи, несущие аллельные гены с одинаковой молекулярной основой.
  4. Гетерозиготы — особи, несущие аллельные гены различной молекулярной структуры.

Наследственность и изменчивость организмов. История развития генетики. Основные понятия и термины. Методы генетических исследованийЗаконы и понятия генетики

Законы генетики

Основные законы были сформулированы Менделем, которые он вывел опытным путем, исследуя закономерности наследования на растениях.

Закон единообразия гибридов первого поколения.

Суть закона заключается в следующем: если скрестить два гомозиготных организма, которые кодируют разное проявление одного признака, то потомки в первом поколении будут единообразны. Аллель, который проявился, является доминантным, он подавляет рецессивный признак.

Определить это явление Менделю удалось, используя чистые линии гороха с белыми и пурпурными цветами. После скрещивания, все потомство имело пурпурный окрас цветков.

Закон расщепления.

Скрещивание гетерозигот, полученных в первом поколении, дает расщепление по такому принципу:

  • фенотип 3:1;
  • генотип 1:2:1.
  • Так, менделевский закон подтвердил, что рецессивные признаки никак не изменяются и не теряются, а просто не проявляются в сочетании с доминантным геном.
  • Закон независимого наследования признаков.
  • Скрещивание двух гетерозиготных особей, которые отличаются более чем по двум признакам, дает поколение с разнообразной и независимой комбинацией генов.
Читайте также:  Многообразие и происхождение культурных растений - биология

Разделы генетики

  1. Классическая генетика изучает закономерности передачи генов.
  2. Цитогенетика исследует структуру хромосом и их участие в передаче наследственной информации.

  3. Молекулярная генетика исследует молекулярные основы наследования признаков путем изучения строения ДНК и РНК.
  4. Биохимическая генетика направлена на изучение влияния генетических факторов на биохимические процессы в живом организме.

  5. Медицинская генетика – изучает наследственные заболевания и разрабатывает эффективное лечение.

Значение генетики

Все чаще рождаются дети с наследственными аномалиями развития. Врожденная патология сказывается на деятельности жизненно важных органов и приводит к росту ранней детской смертности.

  • Неблагоприятная экологическая обстановка вредные привычки родителей приводят к разного рода мутациям, которые сказываются на здоровье человека.
  • На сегодняшний день ученые-генетики сделали много открытий в области медицины, селекции животных и растений, что позволяет целенаправленно влиять на наследственность организмов, предотвращая мутационные процессы.
  • Многие заболевания, как показали исследования, носят генетическую природу:
  • Увеличение количества хромосом (синдром Клайнфельтера);
  • уменьшение (синдром Шерешевского-Тернера);
  • болезни сцепленные с хромосомами (гемофилия, дальтонизм);
  • нарушения обмена веществ (галактоземия).

Теперь, зная причину развития заболевания, ученые разрабатывают методы предотвращения мутаций, которые ведут к врожденным аномалиям.

Селекция животных и растений уже стала самостоятельной наукой, но в основе ее лежат генетические закономерности наследования. Новые сорта растений с высокой урожайностью, ценные породы животных удалось получить, используя законы наследственности и изменчивости.

Фармацевтическая промышленность не обходится без генетической инженерии. Продукция антибиотиков стала возможной благодаря генетической модификации микроорганизмов-продуцентов. Так удалось многократно увеличить скорость синтеза лекарственных средств и уменьшить затраты на производство.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (11

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.

"Наука генетика. Основные понятия генетики". Урок для 9-го класса

Цели урока: сформировать представление о генетике – науке, изучающей наследственность и изменчивость организмов, познакомить с основными понятиями науки.

Читайте также:  Пищеварение в желудке, Биология

Задачи:

  • образовательная: изучить основные исторические моменты в истории генетики как науки, показать многообразие методов, используемых генетикой; изучить основные понятия генетики;
  • развивающая: формировать умения и навыки по использованию генетической терминологии и символов для объяснения закономерностей наследования признаков;
  • воспитательная: продолжить способствовать формированию культуры умственного труда через овладение навыками общения в процессе беседы, диалога.
  • Обеспечение занятия: портрет Грегори Менделя, стенд или плакат «Основные вехи в истории генетики»; терминологические карты «Обзор основных терминов и понятий генетики»
  • Тип урока: изучение нового материала.
  • Метод проведения: беседа.
  • Требования согласно программе:
  • Ученик должен
  • иметь представление об истории становления науки, об основных направлениях в изучении наследственности;
  • знать основные генетические понятия: «наследственность», «изменчивость», «ген», «аллель», «генотип», «фенотип»;
  • уметь применять основные термины для объяснения закономерностей наследования.

Ход урока

I. Организационный момент.

  • приветствие;
  • наличие учащихся.

II. Изучение нового материала

Запись на доске:

Генетика – молодая наука, составляющая основу всей современной биологии. Ее возраст – чуть более 100 лет (с 1900 года). Название «генетика» предложил английский ученый У. Бэтсон в 1906 г. Оно происходит от греческого слова «genesis», что означает – происхождение.

Вступительное слово учителя:

Генетика – это наука о закономерностях наследования признаков у организмов. Первый действительно научный шаг вперед в изучении наследственности был сделан австрийским монахом Грегором Менделем, который в 1865 году опубликовал статью, заложившую основы современной генетики.

Мендель показал, что наследственные задачи не смешиваются, а передаются от родителей потомкам в виде дискретных (обособленных) единиц.

Эти единицы, представленные у особей парами, остаются дескретными и передаются последующим поколениям в мужских и женских гаметах, каждая из которых содержит по одной единице из каждой пары.

В 1909 году датский ботаник Иогансен назвал эти единицы генами, а в 1923 году американский генетик Морган показал, что они находятся в хромосомах. С тех пор генетика достигла больших успехов в объяснении природы наследственности и на уровне организма, и на уровне гена.

(учитель обращает внимание на стенд «Основные вехи в истории генетики»)

Основные вехи в истории генетики (материалы для стенда (плаката или раздаточного материала)

Середина 18 – начало 21 века Первые попытки научного объяснения причин наследственности и изменчивости
1763–1851 гг. Французский исследователь ввел представление о контрастных или альтернативных признаках
1856–1865 гг. Работы Г. Менделя по гибридизации растений – первый научный шаг в изучении наследственности.
1865 г. Вышла в свет работа Г. Менделя «Опыты над растительными гибридами», в которой изложены закономерности наследования, открытые им в результате восьмилетних исследований на различных сортах гороха.
1900 г. К. Корренс, Г. Де Фриз и К. Чермак, проводя эксперименты на различных объектах, заново переоткрыли основные законы наследования признаков, открытые Г. Менделем.
1901–1903 г.г. Была разработана мутационная теория Г.де Фриза.
1906 г. Генетики в США и Европе начинают работать с плодовой мушкой дрозофилой.
1911 г. Т. Морган сформулировал хромосомную теорию наследственности в ее первом представлении.
1920 г. Н.И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов наследственной изменчивости.
1929 г. А.С. Серебровский и Н.П. Дубинин доказали сложную структуру гена.
1933 г. Т. Мограну, первому среди профессиональных биологов, была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине
1944 г. Американскими биохимиками (О.Эверин и др.) было установлено, что носителем свойства наследственности является ДНК.
1953 г. Расшифрована структура ДНК Ф. Криком и Д. Уотсоном
1955–1960 г.г. Выяснение природы генетического материала и основных закономерностей сохранения генетической информации, ее передачи и реализации в молекулярные признаки (белки)
1962 г. Английский физик ф. Крик и биофизик М. Уилкине, и американский биофизик Д. Уотсон получают Нобелевскую премию за открытие структуры нуклеиновых кислот и их роли в наследственной передаче признаков организма.
1968 г. Американским биохимикам Р. Холи, Х. Коранс, М. Ниренбергу присуждена Нобелевская премия за расшифровку генетического кода и его роли в синтезе белка.
1980–1990 г.г. Первые геномные проекты и начало и начало их реализации. Механизмы регуляции генной активности, проблемы генетического контроля за формирование признаков. Развитие медицинских аспектов генетики.
1997 г. Первое клонированное животное (овечка Долли), полученное из ядра взрослой соматической клетки; собственное ядро ооцита было заменено на ядро клетки из культуры эпителиальных клеток молочной железы взрослой лактирующей овцы.
1990–2000 г.г. Первые расшифрованные геномы прокариот (бактерий) и эукариот. Создание трансгенных организмов.
2001 г. Расшифрован геном человека. Этические проблемы использования генетических технологий.

На следующем этапе урока ставится задача раскрыть содержание проблем, разрабатываемых генетикой.

ГЕНЕТИКА – изучает два фундаментальных свойства живых организмов – наследственность и изменчивость.

Беседа.

– Что такое наследственность? Как вы понимаете этот термин?

Совместная формулировка определения и запись его в тетрадь.

НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ – это способность родителей передавать свои признаки, свойства и особенности развития следующему поколению. (необходимо объяснить, что передаются не сами признаки: цвет глаз, волос и др., а гены, определяющие их развитие.

  1. – В чем биологический смысл наследственности? (Сохранение вида)
  2. Мы выяснили, что гены определяют признаки и свойства организма.
  3. – Что такое ген? (участок ДНК)
  4. далее формируем более полное представление о гене:
  • Гены могут изменяться (мутации)
  • Каждый ген представлен двумя и более разновидностями (конкретными состояниями)

АЛЛЕЛЬ – конкретное состояние гена

  • Аллельные гены обозначаются одной буквой;
  • Гены находятся в хромосомах (рисунок в учебнике «Расположение генов в хромосомах»)
  • Соматические клетки имеют (2п) – диплоидный набор хромосом, половые – гаплоидный (п).

ЛОКУС – конкретное место нахождения гена в хромосоме;

Понятия «ген» и «аллель» в определенной степени синонимы («ген» –  более широкое понятие; «аллель» –  конкретное)

  • Совокупность генов (аллелей) в организме составляет его генотип;
  • Совокупность свойств и признаков организма составляет его фенотип.

Затем рассматривается проблема изменчивости организмов, которая трактуется как свойство, противоположное наследственности.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ – способность организмов изменять свои признаки и свойства.

– В чем биологический и эволюционный смысл изменчивости? (обеспечивает выживание вида).

Приводятся примеры изменчивости:

А) снижение урожая зерновых при плохом агрофоне, низкая удойность молока при плохом кормлении коров, светло-зеленый цвет листьев при недостатке азота, света; Б) появление среди людей альбиносов, шестипалых людей, карликов и т.д.;

В) люди живущие на планете Земля, такие одинаковые и такие не похожие. Среди них не найдешь генетических и психологических двойников – ни по соседству, ни на противоположной стороне планеты, ни в прошлой истории человечества, ни в будущем.

Далее учитель с помощью учащихся называет задачи, решаемые наукой генетикой.

  1. Изучение веществ и структур, которые составляют материальные основы наследственности, обеспечивают преемственность между поколениями, определяют сходство индивидуального развития.
  2. Изучение механизмов реализации наследственной информации в процессе индивидуального развития организмов.
  3. Изучение вопросов влияния окружающей среды на формирование признаков в процессе индивидуального развития организмов.
  4. Изучение изменчивости как всеобщего свойства организмов, форм и причин этого явления.

Учащиеся делают вывод. Озвучивают цель и задачи генетики.

Таким образом генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости двух противоположных и вместе с тем неразрывно связанных между собой процессов, свойственных всему живому на Земле.

III. Закрепление пройденного материала.

Работа с терминологической картой

Терминологическая карта. Обзор основных терминов и понятий генетики.

  • Задание: Прочитайте определения понятий на карточке, выделите отличительные признаки, попробуйте дать свои формулировки понятий.
  • Ген – участок молекулы ДНК, отвечающий за структуру определенной молекулы белка и определяющий возможность развития отдельного элементарного признака.
  • Генотип – совокупность всех генов организма; совокупность наследственных признаков организма, полученных от родителей.
  • Фенотип – совокупность признаков и свойств организма, проявляющаяся при взаимодействии генотипа и окружающей среды.
  • Гомологичные хромосомы – парные хромосомы, одинаковые по форме, размерам, набору генов.
  • Локус – участок хромосомы, в котором расположен ген.

Альтернативные признаки – это взаимоисключающие, контрастные признаки (например, желтые и зеленые семена гороха). Часто один из альтернативных признаков является доминантным, а другой рецессивным. (см. ниже). Аллельные гены – пара генов, расположенных в одних и тех же локусах гомологичных хромом и контролирующих развитие контрастных альтернативных признаков. Каждый ген этой пары называется аллелью. Зигота – клетка, образующаяся при слиянии двух гамет (половых клеток) – женской (яйцеклетка) и мужской (сперматозоида). Содержит диплоидный (двойной) набор хромом.

  1. Гомозигота – зигота, имеющая одинаковые аллели данного гена (оба доминантные АА или оба рецессивные аа).
  2. Доминантный признак – преобладающий признак, проявляющийся в потомстве у гетерозиготных особей.
  3. Рецессивный признак – признак, который передается по наследству, но подавляется, не проявляясь у гетерозиготных потомков, полученных при скрещивании.

Гамета –  половая клетка организма, несущая один ген из аллельной пары. Гаметы содержат по одной хромосоме из каждой пары. Задание: Поработайте в паре, обсудите ваши сформулированные понятия, опросиьте друг друга.

VI. Домашнее задание.

Параграф 35 и записи в тетради. Дать определение понятия гена, используя разные точки зрения. Вспомнить значения терминов из рубрики «Вспомните» параграфа 36.

Список литературы использованный при подготовке к уроку:

  1. Борисова Л.В. «Тематическое и поурочное планирование по биологии» К учебнику С.Г. Мамонтова, В.Б. Захарова, Н.И. Сонина «Биология. Общие закономерности. 9 класс». М.: Издательство «Экзамен», 2006, стр. 111–113.
  2. Гуменюк М.М. «Биология. 9 класс. Поурочные планы по учебнику С.Г. Мамонтова, В.Б. Захарова, Н.И. Сонина. Волгоград: Учитель, 2006, стр. 204–212.
  3. Козлова Т.А., Кучменко В.С. «Биология в таблицах. 6 – 11 класс. Справочное пособие. М.: «Дрофа», 2006, стр. 60–61.
  4. Пепеляева О.А., Сунцова И.В. «Поурочные разработки по общей биологии. 9 класс». М.: «Вако», 2006, стр. 94–97.

15.03.2012

Наследственность и изменчивость – свойства организмов

Наследственность — устойчивое свойство живых организмов, способность передавать свои признаки и особенности индивидуального развития следующему поколению.

Изменчивостью называют способность живых существ приобретать новые признаки. Они появляются уже в процессе индивидуального развития. Одна из причин — влияние условий окружающей среды. Изменчивость может носить: 

  • наследственный характер;
  • ненаследственный характер.

Наследственная изменчивость связана с преобразованиями в ДНК и РНК. Генотипическая изменчивость проявляется в двух видах — мутационной и комбинативной. В основе последней лежит половой процесс. Комбинативная изменчивость обеспечила появление в процессе эволюции огромного разнообразия генотипов.

Мутационная изменчивость носит спонтанный характер. Внезапно возникают изменения в отдельных генах, целых хромосомах. Эти процессы носят индивидуальный характер. Также мутации делят по месту происхождения на соматические (в клетках органов тела), генеративные (в половых клетках).

Как показывают исследования и наблюдения, с мутациями связаны определенные опасности. Только небольшое количество изменений оказывается в итоге полезным. Поэтому, такое большое внимание в генетике и медицине уделяется мутагенным факторам, их выявлению и предупреждению вредного воздействия.

Характер изменений генотипа позволил ученым выделить три вида — генные, хромосомные и геномные мутации.Генныесвязаны с изменением последовательности нуклеотидов в одном гене. Это сказывается на синтезе белков и обмене веществ.

При хромосомных мутациях изменения затрагивают несколько генов. Происходит удвоение (дупликация), выпадение (делеция), поворот (инверсия), обмен (транслокация) участков хромосом.

Геномная мутация приводит к изменению числа хромосом в генотипе отдельной особи. Кратное увеличение количества хромосом — полиплоидия. Добавление одной или другого числа хромосом — анеуплоидия.

Ненаследственная, фенотипическая или модификационная изменчивость возникает под влиянием факторов окружающей среды. Изменения не затрагивают материальные носители наследственных признаков. Далее перечислены основные признаки модификационной изменчивости.

Характеристки модификационной изменчивости:

  1. Не передаются потомкам, а передается норма реакции.
  2. Возникают у многих особей вида и зависят от воздействия окружающей среды.
  3. Возможны только в пределах нормы реакции, т.е. определяются генотипом.

Как показали исследования, изменения проявляются в определенных условиях.

Модификационная изменчивость позволяет лучше приспособиться к окружающей среде, мутационная — поставляет материал для эволюции видов.

Смотри также:

3.4 Генетика, её задачи. Наследственность и изменчивость – свойства организмов

  • Видеоурок: Основы генетики. Наследственность и изменчивость
  • Лекция: Генетика, её задачи. Наследственность и изменчивость – свойства организмов   
  • Генетика, как наука
  • Основоположником генетики, как науки, считается чешский ученый Грегор Мендель, открывший явление и некоторые закономерности наследования признаков.
  • Генетика – так называется наука об изменчивости и наследственности живых организмов.
  • Эта отрасль научного знания оперирует терминами:

Ген – минимальная единица наследственной информации, которая практически является участком ДНК, кодирующим один белок.

Геном – все гены, находящиеся в одной клетке организма.

Генотип – означает то же самое , при узком понимании, рассматривается как комбинация генов одного аллеля.

Аллель – разные формы одного гена, расположенные в одних и тех же локусах (участках) хромосом и определяющие возможные альтернативные признаки организма – голубые или карие глаза, светлые или темные волосы, желтые или зеленые семена.

Фенотип – проявление возможных вариантов во внешности организма.

Гомозигота – организм, имеющий одни и те же гены в обоих аллелях.

Гетерозигота – организм, имеющий одновременно оба аллеля одного гена.

  1. Наследственность – характерное только для биологических объектов свойство сохранять и передавать в поколениях черты строения, метаболизма и развития.
  2.  Эта способность позволяет сохранить постоянство и многообразие жизненных форм.
  3. Изменчивость – особенность живых существ, выражающаяся в способности утрачивать прежние признаки и приобретать новые.

Практически она проявляется в отличиях особей следующего поколения как друг от друга, так и от родителей.

Причина этого феномена заключается во взаимном влиянии на организм внешних условий и наследственных признаков.

На каждый организм среда обитания оказывает свое влияние, так как ее условия для каждого из них немного отличаются, именно этим обусловлены фенотипические различия даже одинаковых по генотипу организмов.

Получается, что консервативность наследственности, сохраняющей неизменными признаки в поколениях и прогрессивность изменчивости оказывают взаимное влияние на строение, метаболитические и фенотипические свойства организма.

Задачи и методы генетики

К задачам генетики относятся теоретические и практические исследования:

  • связей и взаимного влияния между наследственностью, отбором и изменчивостью и их роли в эволюционном развитии;
  • закономерностей и способов фенотипического проявления генетической информации, как на уровне вида, так и в отдельном организме;
  • путей приобретения, хранения и передачи этой информации от родителей к следующим поколениям.

На основе знаний, накопленных генетикой решаются такие практические задачи, как:

  • определение эффективных методов гибридизации;
  • управление наследуемыми признаками и определение путей и методов получения желательных результатов;
  • разработка методов защиты от мутагенных факторов и природоохранных мероприятий;
  • разработка новых технологий.

Генетика использует различные методы научного познания:

  • генеалогический;
  • цитогенетический;
  • мутационный;
  • гибридологический.

Основными из них на сегодняшний день являются гибридологический, цитогенетический и биохимический.

Развитие технологий, создание мощной исследовательской аппаратуры позволяет все более уверенно и точно проводить исследования на клеточном и молекулярном уровне.

Гибридологический же позволяет на практике изучить результаты скрещивания на примерах различных видов, выявить закономерности наследований признаков и обретения новых признаков, а также проследить за их сохранением в потомстве.

Хромосомная теория наследования

В начале ХХ в Т. Морган и его коллеги смогли опытным путем доказать, что гены локализуются в хромосомах и вывести некоторые закономерности наследования. В течение всего ХХ века затем эти идеи изучались, подтверждались и дополнялись, результатом исследований стали формулировки хромосомной теории наследования:

  • Гены находятся в хромосомах;
  • Гены располагаются в хромосомах линейно;
  • Разные хромосомы содержат разное число генов. В каждой хромосоме (кроме гомологичных) находятся свои уникальные гены, не повторяющиеся в других;
  • В гомологичных хромосомах располагаются гены, отвечающие за одни и те же признаки. Они могут быть аллельными (варианты одного и того же признака – длинная или короткая шея, желтые или белые цветки) и тогда занимают одни и те же локусы (участки хромосом);
  • Гены, находящиеся в одной хромосоме, наследуются вместе ( потомок получает целый пакет генов, находящихся в хромосоме, называемый группой сцепления);
  • Группа сцепления может распадаться при кроссинговере. Чем дальше друг от друга в хромосоме находятся гены, тем меньше вероятность сцепленного их наследования;
  • У каждого вида живых существ есть свой набор хромосом, называемый кариотипом.

Научная ценность этой теории заключается в доказательстве и объяснении механизмов, по которым работают законы Менделя, определении внутриклеточных механизмов наследования и генетического базиса теории естественного отбора.

Предыдущий урок Следующий урок
Ссылка на основную публикацию