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.