Реферат: Генетика
При вивченні закономірностей успадкування звичайно схрещують організми, що відрізняються один від одного альтернативними, тобто контрастуючими проявами ознаки. Наприклад можна взяти горох
(саме його брав Мендель) з насінням жовтого і зеленого кольорів (ознака – колір насіння), зморшкуватим і гладеньким (ознака – форма насіння), забарвленням квіток пурпуровим і білим (ознака – колір квітки), з високим і низьким стеблом (ознака – розмір стебла). Кожна ознака організму визначається одним або кількома генами. Кожний ген може існувати в кількох формах (станах), які називають алелями (алеломофорними парами). Алелі гена розташовані у гомологічних хромосомах в одних і тих самих місцях (локусах).
Гомозиготи і гетерозиготи.
Якщо в обох гемологічних хромосомах містяться однакові алелі (наприклад, обидва кодують жовте забарвлення насіння або обидва – зморшкувату форму насіння тощо), такий організм називається гомозиготним. Якщо ж алелі різні (наприклад в одній із гомологічних хромосомах алель кодує жовтий пігмент, а в іншій, гомологічній їй, хромосомі алель зеленого пігменту або один алель – гладенької форми, а другий – зморшкуватої форми насіння), то такий організм називається гетерозиготним. Можна сказати і так: зигота, яка утворилась злиттям гамет з однаковими алелями одного гена, називається гемозиготною. Гетерозигота утворюється злиттям гамет, які несуть у собі різні алелі даного гена. Один і той самий організм може бути гомозиготним за одним (або кількома) генами (вв, ББ) і гетерозиготним за іншим (іншими: Аа, Гг).
Генотип і фенотип.
Сукупність спадкових факторів організмів (генів) називається генотип. Сукупність всіх ознак і властивостей організму, які є результатом взаємодії генотипу з зовнішнім середовищем називається фенотипом. Ось чому організми з однаковим генотипом можуть відрізнятися один від одного залежно від умов розвитку і існуванням. Межі, в яких змінюються фенотипові прояви генотипу, називаються нормою реакції.
Актуальні проблеми генетики.
Генетика – наука, що об’єднує навколо своєї проблематики багато біологічних дисциплін.
Біохімічна генетика включає біохімію нуклеїнових кислот, білків і ферментів. Тут застосовуються методи, що використовуються біохіміками і молекулярними біологами (хроматографія, аналіз ферментів).
Цитогенетика займається вивченням хромосом тварин і рослин в нормі і при патології.
Класична генетика розглядає успадкування Менделевських ознак і з допомогою статистичних методів досліджує більш складні типи успадкування.
Клінічна генетика вирішує питання діагностики, прогнозування і лікування різних спадкових хвороб.
Предмет і завдання генетики.
Популяційна генетика вивчає поведінку генів в популяціях і дію таких факторів, як дрейф генів, міграції, мутації і добір.
Генетика поведінки – наука, предметом вивчення якої являються спадкові фактори, що визначають поведінку людей.
Соціальна біологія пояснює поведінку людини в суспільстві на сонові біологічних і еволюційних уявлень.
Завдання генетики.
1.Одне з головних завдань сучасної біології – збільшення ресурсів для населення Землі, що постійно зростає.
Генетика являється теоретичною основою селекції, що розробляє ефективні шляхи і методи одержання нових порід тварин і сортів рослин. Найважливішим інструментом селекції став закон гомологічних рядів, відкритий М.І. Вавіловим.
Генетика – селекціонери використовують такий природний процес, як мутагенез, примушуючи його служити людині. Головна задача селекції майбутнього – одержати спрямовані мутації тобто навчитися стріляти по потрібному гену. При цьому використовують радіоактивне випромінювання і хімічні мутагени.
2.Генетика людини більшістю своїх досягнень зобов’язана тому, що опиралась на закони Менделя, і використовувала методи, що розроблялися в різних областях біології (регуляція активності генів, регуляція діяльності імунної системи і роботи мозку, причини спадкових хвороб і т.д.).
3.Пізнання молекулярних основ життєдіяльності організмів призвело до використання біологічних процесів і речовин в промисловості. Народилася нова галузь виробництва – біотехнологія, що являє собою комплект біологічних знань і технічних засобів, які необхідні для одержання продуктів життєдіяльності клітини.
Основні напрямки сучасної біотехнології – біотехнологічний синтез, культивація і використання рослин і клітинних тварин, генна інженерія, наука про білкові речовини клітин (ензімологія).
3.Гібрідологічний метод вивчення спадковості
Основні закономірності спадкування були відкриті Г. Менделем. Він досяг успіху у своїх дослідженнях завдяки зовсім новому, розробленому ним методу, який отримав назву гібридологічного аналізу. Суть гібридологічного методу вивчення спадковості полягає в тому, що про генотип організму судять за ознаками (фенотипу) потомків, отриманих при певних схрещуваннях.
Методи ґрунтуються на таких положеннях:
1.Враховується не весь різноманітний комплекс ознак у батьків і гібридів, а аналізується спадковість за окремими ознаками та їхніми проявами.
2.Проводиться точний кількісний облік спадкування кожного стану ознаки не лише в першому поколінні від схрещування, а в і наступних поколіннях.
Гібридологічний метод знайшов широке застосування в науці і практиці.
Об’єктом для досліджень Мендель брав горох, який має багато сортів, що відрізняються альтернативними проявами ознак. Вибір об’єкта виявився вдалим, оскільки спадкування ознак у гороха відбуваються досить чітко. Гороху звичайно властиве самозапилення, хоч можливе також перехресне запилення. У самозапильної рослини все потомство є потомством одного організму, тобто становить так звану чисту лінію, а здатність до перехресного запилення полегшує гібридизацію. Це дало Менделю можливість проаналізувати потомство як кожної окремої особини, так і в результаті гібридизації. Перш ніж приступити до експериментів Мендель кілька років перевіряв чистоту сорту (гомозиготність), а впевнившись у цьому, розпочав експеримент.
Мендель проаналізував закономірності спадковості як у тих випадках, коли батьківські організми відрізнялися за альтернативним проявом однієї (моногібридне схрещування), так і у тих, коли вони відрізнялися за альтернативними виявами кількох ознак (ди -, три -, полігібридне). Відповідно до рівня науки того часу Мендель не міг ще пов’язати спадкові фактори з певними структурами клітин.
3.1 Перший закон Менделя
У дослідах Менделя при схрещуванні сортів гороху, які мали жовте і зелене насіння, все потомство (тобто гібриди першого покоління) виявилися жовтим насінням. При цьому не мало значення з якого саме насіння (жовтого чи зеленого) виросли материнські (батьківські) рослини. Отже, обидва батьки однаковою мірою здатні передавати свої ознаки потомству.
Аналогічні результати були виявлені і в дослідах, в яких до уваги бралися інші ознаки. Так, при схрещуванні рослин з гладеньким і зморшкуватим насінням все потомство мало гладеньке насіння. При схрещуванні рослин з пурпуровими і білими квітками у всіх гібридів виявилися лише пурпурові пелюстки квітів і т.д.
Виявлена закономірність отримала назву першого закону Менделя, або закон однотипності гібридів першого покоління. Стан (алель) ознаки, який проявляється в першому поколінні, отримав назву домінантного; стан (алель), який в першому поколінні гібридів не проявляється, називається рецесивним.
,,Задатки” ознак (гени) Г. Мендель запропонував позначити літерами латинського алфавіту. Алелі, які належать до однієї пари станів ознаки, позначають однією і тією ж літерою, але домінантний алель – великою, а рецесивний – маленькою. Алель пурпурного забарвлення квітів слід позначити, наприклад, А, алель білого кольору квіток – а, алель жовтого кольору насіння – В, алель зеленого кольору насіння – в і т.д.
Згадаймо, що кожна клітина тіла має диплоїдний набір хромосом. Всі хромосоми парні, алелі ж гена містяться в гомологічних хромосомах. Отже, в зиготі завжди є два алелі і генотипову формулу за будь-якою ознакою слід записувати двома літерами.
Особину, гомозиготну за домінантним алелем, слід записувати АА, рецесивним – аа, гетерозиготну – Аа. Досліди показали, що рецесивний алель проявляє себе лише у гомозиготному стані, а домінантний – як у гомозиготному (АА), так і в гетерозиготному стані (Аа).
Гени розташовані в хромосомах. Отже, в наслідок мейозу гемологічні хромосоми (а з ними алелі гена) розходяться в різні гамети. Але оскільки у гомозиготи обидва алелі однакові, всі гамети несуть один і той самий алель, тобто гомозиготна особина дає лише один тип гамет.
Досліди по схрещуванню запропоновано записувати у вигляді схем.
Домовились батьків позначати літерою Р, особин першого покоління – F1, особин другого покоління – F2 і т.д. Схрещування позначють
знаком множення (Х), генотипову формулу материнської
особини ( ) записують першою, а батьківської ( )- другою. В першому рядку
записують генотипові формули батьків, у другому – типи їхніх гамет, у третьому
генотипи першого покоління і т.д.
Для прикладу запишемо схему моногібридного схрещування монозиготного гороху з пурпуровими і білими квітками:
Р АА х аа
Гамети А а
F1 Аа
Оскільки у першого батька лише один тип гамет (А) і у другого також один тип гамет (а), можливе лише одне сполучення Аа. Всі гібриди першого покоління виявляються однорідними: гетерозиготними за генотипами і домінантними за фенотипом.
