Молекулярно – генетические основы наследственности и изменчивости

Развитие идей и методов мендилизма и хромосомной теории наследственности дали толчок в развитии революции в генетике. Согласно этой теории было доказано, что существуют явления трансформаций у бактерий; хромосомы - это комплексные компоненты, состоящие из белка и нуклеиновой кислоты.  Молекулярная генетика - это достижение XX века, которое на новом уровне впитало в себя прогрессивные итоги развития хромосомной теории наследственности, теории мутации, теории гена, методов цитологии и генетического анализа. На путях молекулярных исследований в течение последних 20 лет генетика претерпела значительные изменения. Генетика стала одним из компонентов современного естествознания. Благодаря ее развитию появилась новая концепция о существовании жизни, в практику вошли новые методы управления и познания наследственности, оказавшие влияние на сельское хозяйство, медицину и производство. Основным было раскрытие молекулярных основ наследственности. Стало ясно, что простые молекулы дизоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) несут в своей структуре запись генетической информации. Эти открытия позволили генетикам, физикам и химикам в анализе проблем наследственности. Генетическая информация действует в клетке по принципам управляющих систем, что ввело в генетику язык и логику кибернетики. Несмотря на ранее существующие мнения на всеобъемлющую роль белка как основу жизни, эти открытия показали, что в основе преемственности жизни лежат молекулы нуклеиновых кислот. Под их влиянием в каждой клетке формируются специфические белки. Управляющий аппарат клетки собран в ее ядре, точнее - в хромосомах, из линейных наборов генов. Каждый ген, являющийся элементарной единицей наследственности, представляет собой сложный микромир в виде химической структуры, свойственной определенному отрезку молекулы ДНК.

 Современная генетика открывает перед человеком глубины организации и функций жизни. Как всякие великие открытия, хромосомная теория наследственности, теория гена и мутаций (учения о формах изменчивости генов и хромосом) оказывали глубокое влияние на жизнь. Развитие физико-химической сущности явления наследственности неразрывно связано с выяснением материальных основ всех явлений жизни. В явлении жизни нет ничего кроме атомов и молекул, но форма их движения качественно специфична. Наследственность не автономное, независимое свойство, оно неотделимо от проявления свойств клетки в целом. Взаимодействие молекул ДНК, белков и РНК лежит в основе жизнедеятельности клетки и ее воспроизведения. 

Наследственность – свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями, повторение типа индивидуального развития. Обеспечение воспроизведения материальных единиц наследственности - генов, локализованных в специфических структурах ядра клетки (хромосомах) и цитоплазмы. Вместе с изменчивостью наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм и лежит в основе эволюции живой природы. Явление наследственности, в общем смысле этого понятия, есть воспроизведение по поколениям сходного типа обмена веществ, общим субстратом наследственности является клетка в целом. Явление наследственности в целом обусловлено генами и хромосомами, которые представляют собой только элементы более сложной системы - клетки. Это не умаляет роли генов и ДНК, в них записана генетическая информация, то есть возможность воспроизведения определенного типа обмена веществ.  Реализация этой возможности, то есть процессы развития особи или процессы жизнедеятельности клетки, базируется целостной саморегулирующейся системой в виде клетки или организма.  

В настоящее время в качестве первоочередной встает задача, выяснить, как осуществляется высший синтез физических и химических форм движения, появление которого знаменовало собой возникновение жизни и наследственности. Явление жизни нельзя свести к химии и физике, так как жизнь - это особая форма движения материи. Сущность этой особой формы движения материи не может быть принята без знания природы простых форм, которые входят в него уже как бы в «снятом виде». Поэтому проблема физических и химических основ наследственности является одной из центральных в генетике. После раскрытия природы генетического кода и генетических механизмов в синтезе белков, впервые удалось дать полный химический анализ и формулы строения молекулы транспортной РНК. Все эти открытия, включая факт, что синтез молекул ДНК идет под координирующим влиянием затравки (матричной ДНК), показывает, какой шаг сделала генетическая биохимия к созданию прототипа живого. Другим открытием послужила разработка условий для искусственного самоудвоения ДНК в бесклеточной системе. Было установлено, что молекулы ДНК существуют в форме замкнутого кольца и в таком виде служат матрицей для ДНК-полимеразы. Для изучения наследственности человека существую различные методы.

Генеалогический метод - составление генного дерева многих поколений и изучение типа наследования (доминантный, рецессивный), частоту и интенсивность свойств. Результатом изучения является определение доминантных и рецессивных свойств, связанных с полом и риск проявления наследственных нарушений у потомков.

Цитогенетический метод - изучение хромосомных наборов здоровых и больных людей. Результат изучения - количество, формы, строения хромосом, особенности хромосомных наборов обоих полов,  хромосомных нарушений.

Биохимический метод изучает изменения в биологических параметрах организма, связанных с изменением генотипа. Результат изучения – определение нарушений в составе крови и другое.

Близнецовый метод изучает генотипические и фенотипические особенности близнецов. Результат исследования – определение относительного значения наследственности и окружающей среды в формировании и развитии человеческого организма.

Популяционный метод изучает частоту встречаемости аллей и хромосомных нарушений в популяциях человека. Результат изучения – определение распространение мутаций и естественного отбора в популяциях человека. Помимо изучения наследственности, методов изучения наследственности, существуют различные виды изменчивости. К ним относятся: комбинационная и мутационная изменчивость.

Комбинационная изменчивость – изменчивость, возникающая вследствие рекомбинации генов во время слития гамет. Основные причины: независимое расхождение хромосом во время мейоза; случайное сочетание хромосом во время оплодотворения; рекомбинация генов.

Мутационная изменчивость – изменчивость, вызванная действием на организм мутагенов, вследствие чего возникают мутации. Мутагены бывают физические, химические и биологические. Мутационная изменчивость классифицируется на генные, хромосомные и генные мутации.

Молекулярно – генетическая основа наследственности и изменчивости основа на разнообразии индивидуальных различий, которые включают в себя: резкие качественные различия, не связанные друг с другом переходными формами, количественные различия, образующие непрерывные ряды; изменения отдельных признаков и свойств, так и взаимосвязанные изменения ряда признаков.

Список использованной литературы

1.Алексеев В.П. Концепция современного естествознания. М.: Окей – книга. 2008г. стр. 200

2.Бабушкин А.Н. Современные концепции естествознания. СПб.: Питер, 2007г. стр. 203.

3.Борщов А.С. Концепция современного естествознания. М.: Экзамен, 2007г. стр. 64

4.Горелов А.А. Концепции современного естествознания. М.: Приор, 2008г. стр. 205

5.Данилова B.C. Основные концепции современного естествознания. М.: Аспект Пресс, 2008г. стр. 340

6.Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. М.: Гардарики, 2007г. стр. 475

7.Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. М.: Наука. 2008г. стр. 300

Насельский В.Д. Вселенная вчера, сегодня, завтра. М.: Наука. 2008г. стр. 400

8.Орлов П.М. Основы генетики. М.: Высшая школа 2007г. стр. 400

9.Садохин А.П. Концепции современного естествознания. М.: Высшая школа. 2007г. стр. 382.