ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ГЕНЕТИКИ

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ГЕНЕТИКИ

Генетика-наука о наследственности и изменчивости организмов.

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. История генетики начинается с 1900

года, когда независимо друг от друга Корренс, Герман и де Фриз

открыли и сформулировали законы наследования признаков, когда была

переиздана работа Г. Менделя «Опыты над растительными

гибридами». С того времени генетика в своем развитии прошла три

хорошо очерченных этапа- эпоха Классической генетики (1900-1930),

эпоха неоклассицизма (1930-1953) и эпоха синтетической генетики,

которая началась в 1953 году. На первом этапе складывался язык

генетики, разрабатывались методики исследования, были обоснованы

фундаментальные положения, открыты основные законы. В эпоху

неоклассицизма стало возможным вмешательство в механизм

изменчивости, дальнейшее развитие получило изучение гена и хромосом,

разрабатывается теория искусственного мутагенеза, , что позволило

генетике из теоритической дисциплины перейти к прикладной. Новый

этап в развитии генетики стал возможным благодаря расшифровке

структуры «золотой» молекулы ДНК в 1953 г. Дж. Уотсоном и

Ф.Криком. Генетика переходит на молекулярный уровень исследований.

Стало возможным расшифровать структуру гена , определить

материальные основы и механизмы наследственности и изменчивости.

Генетика научилась влиять на эти процессы, направлять их в

нужное русло. Появились широкие возможности соединения теории и

практики. 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. Гешскому

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 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: 1. При моногибридном скрещивании наблюдается явление

доминирования. 2. В результате последующих скрещиваний гибридов

происходит расщепление признаков в соотношении 3:1. 3. Особи

содержат либо только доминантные, либо только рецессивные, либо

смешанные задатки. Зигота, содержащая смешанные задатки получила

название гетерозиготы, а организм , развившейся из гетерозиготы -

гетерозиготным. Зигота, содержащая одинаковые(доминантные или

рецессивные) задатки называется гомозиготой, а организм, развившейся

из гомозиготы-гомозиготным. Мендель вплотную подошел к проблемам

соотношения между наследственными задатками и определяемыми ими

признаками организма. Внешний вид организма зависти от сочетания

наследственных задатков. Этот вывод был им рассмотрен в работе

«Опыты над растительными гибридами». Мендель впервые четко

сформулировал понятие дискретного наследственного задатка, независящего

в своем проявлении от других задатков. Каждая гамета несет по

одному задатку . Сумма наследственных задатков организма стала по

предложению Иогансена в 1909 году называться генотипом, а внешний

вид организма, определяемый генотипом , стал называться фенотипом.

Сам наследственный задаток Иогансен позднее назвал геном. Во время

оплодотворения гаметы сливаются, формируя зиготу, при этом в

зависимости от сорта гамет, зигота получит те или иные

наследственные задатки. За счет перекомбинации задатков при

скрещиваниях образуются зиготы , несущие новое сочетание задатков,

чем и обуславливаются различия между индивидуалами. Это легло в

основу фундаментального закона Менделя- закона частоты гамет.

Сущность закона заключается в следующем положении- гамет чисты, то

есть они содержат по одному наследственному задатку от каждой

пары. Пара задатков , сходящихся в гамете была названа аллелем , а

сами задатки аллельными. Позднее появился термин аллельные гены,

определяющий пару аллельных задатков. Работы Г. Менделя не

получили в свое время никого признания и оставались неизвестными

вплоть до вторичного переоткрытия законов наследственности К.

Корренсом, К.Гермаком и Г. Де Фризом в 1900 году. В том же году

Корренсом были сформулированны три закона наследования признаков,

которые позднее были названы законами Менделя в честь выдающегося

ученого, заложившего основы генетики.Моногибридное скрещивание.

Единообразие гибридов первого поколения. Закон расщепления

признаков.Цитологические основы единообразия гибридов первого

поколения и расщепления признаков во втором поколении.

Моногибридное скрещивание-это метод исследования , при котором

изучается исследование одной пары альтернативных признаков. Для

опытов по моногибридному скрещиванию Мендель выбрал 22 сорта

гороха, которые имели четкие альтернативные различия по семи

признакам: семене круглые или угловатые, семядоли желтые или

зеленые, кожура семян серая или белая, семена гладкие или

морщинистые, желтые или зеленые, цветки пазушные или верхушечные,

растения высокие или карликовые. В течении ряда лет Мендель путем

самоопыления отбирал материал для скрещивания , где родители были

представлены чистыми линиями, то есть находились в гомозиготном

состоянии. Скрещивание показало , что гибриды проявляют только один

признак.