Исследования и законы Георга Менделя.

Генетика

Генетика - одна из биологических наук. Название “генетика” произошло от латинского слова geneo (рожаю) или genus (род). Само название этой науки указывает на то, что она изучает наследственность организмов, но наследственность неразрывно связана с изменчивостью организмов, поэтому генетика изучает оба эти свойства организмов. Итак, генетика - это наука, которая изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов. Наследственностью называется способность сохранять передавать признаки в ряду поколений, а изменчивостью называется способность организмов приобретать новые и утрачивать старые признаки. Значение генетики в современном мире огромна. Она применяется в медицине: уже установлено более 1000 наследственных заболеваний человека и разработаны методы предупреждения некоторых из них, разрабатываются генетические методы борьбы с раком, генетические методы широко применяются в производстве антибиотиков. Огромна роль генетики в сельском хозяйстве по выведению новых сортов и пород и усовершенствованию старых. Пушное звероводство тоже неразрывно связано с генетикой: выводят более красивые и ценные сорта меха. Это всего лишь несколько примеров практического использования генетики.

Для понимания генетических процессов необходимо знать строение хромосом, основы цитологии, знать процесс гаметогенеза и владеть следующими основными понятиями генетики.

Ген - это единица наследственности, определенный участок молекулы ДНК, контролирующий синтез одного белка и влияющий на развитие одного признака (по схеме ген ? белок ? признак). Гены располагаются в хромосомах. Месторасположение гена на хромосоме называется локусом. Каждая хромосома имеет парную хромосому у диплоидных организмов (имеющих двойной набор хромосом. Гаплоидным набором хромосом называется одинарный набор). Парные хромосомы называются гомологичными. Одна гомологичная хромосома при оплодотворении приходит от мамы, вторая от папы (вспомните мейоз, гаметогенез и оплодотворение). В гомологичных хромосомах одинаковые гены расположены в одинаковой последовательности. Их различие состоит в том, что одинаковые гены имеют разные формы, которые называются аллелями (например, ген отвечающий за цвет глаз, может быть в форме аллеля, определяющего развитие голубых глаз или карих глаз). Действие одного аллеля может подавлять действие другого. Аллель, подавляющий действие другого, называется доминантны, па подавляемый аллель называется рецессивным. Каждый ген в организме представлен двумя своими аллелями, расположенными на гомологичных хромосомах. Если в организме по данному признаку присутствуют разные аллели (рецессивный и доминантный), то такой организм называется гетерозиготым, а если одинаковые аллели, то гомозиготным. Принцип чистоты гамет - одно из важных положений в генетике. Он заключается в том, что свойства аллелей не изменяются под влиянием других аллелей и каждая гамета содержит только один аллель какого-либо гена. С цитологической точкой зрения это объясняется тем, что в процессе мейоза гомологичные хромосомы расходятся по разным гаметам, поэтому в каждой гамете содержится только один аллель каждого гена, а при оплодотворении гомологичные хромосомы воссоединяются в пары в зиготе. На протяжении всего этого процесса аллели ведут себя как независимые, цельные единицы. Весь набор генов организма называется генотипом, а вся совокупность признаков организма называется фенотипом. Далее будет приведено более полное представление об этих понятиях, но без знания этих понятий наизусть будет трудно впоследствии разобраться в основах генетики.

Закономерности наследственности.

Исследования и законы Георга Менделя.

Первый шаг в исследовании наследственности был сделан австрийским ученым Георгом Менделем. В 1866 году он опубликовал статью, заложившую основы современной генетик, где Мендель показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей к потомкам в виде самостоятельных единиц. Эти единицы в 1909 году датский ботаник Иогансен назвал генами, а в 1912 году генетик Морган показал, что они находятся в хромосомах. Свои исследования Мендель начал летом 1856 года.

Объектом своих исследований Мендель выбрал горох огородный (Pisum sativum). Этот вид отличался некоторыми преимуществами.

· Во-первых, он имел много сортов, четко различавшихся по нескольким признакам.

· Во-вторых, это растение было неприхотливым и его было легко выращивать.

· В-третьих, горох размножается в чистоте, то есть признаки из поколения в поколение оставались неизменными. Это было обусловлено тем, что репродуктивные органы (тычинки и пестик) плотно прикрыты лепестками, так что растение обычно размножается самоопылением.

· В-четвертых, возможно искусственное скрещивание сортов, и оно дает плодовитое потомство, что позволяло следить за ходом наследования признаков в ряду поколений. Эти преимущества во многом определили успех его исследований. Из 34 сортов гороха Мендель выбрал 22, в которых отличия между исследуемыми признаками проявлялись наиболее четко. Мендель провел исследования по семи признакам: высоте стебля, форме семян, окраске семян, форме и окраске плодов, расположению и окраске цветов.

Очень важным фактом явилось то, что Мендель сначала доказал, что только один спермий оплодотворяет яйцеклетку, тогда как до его исследований считалось, что несколько спермиев могут оплодотворить одну яйцеклетку. Этот вывод был сделан на основе опыта, в котором Мендель на рыльце пестика нанес только одно пыльцевое зерно и получил 18 вполне развитых семян, а затем и половозрелых родителей. Также определяющим положением в открытии Менделя было ясное понимание того, что появление разных категорий потомков связано с наличием у них гамет разных классов. В связи с этими двумя положениями, Мендель пришел к выводу о необходимости количественного (статистического) метода. Поскольку один спермий оплодотворяет яйцеклетку, то очевидно, что закон соединения разных яйцеклеток со спермиями разных родов не может быть установлен при получении одного или малого количества потомков. Количество потомков в таком эксперименте должно быть достаточно большим, чтобы раскрыть законы сочетания гамет. Итак, делаем вывод, что законы наследственности должны носить статистический характер для достоверности полученных результатов. Мендель ввел точную регистрацию и запись всех экспериментов и всех полученных результатов. В отличие от своих предшественников он изучал наследование не свойств организма в целом, а только наследование отдельных контрастирующих признаков, по которым различались скрещиваемые родители. Все перечисленные выше факторы обусловили успех исследований, но надо отметить, что Менделю во многом повезло, так как он изучал признаки, определяющие гены которых находились в разных хромосомах, поэтому он избежал более сложного процесса, такого как скрещенное наследование, о котором будет говориться позже.