Генетика ( от греч. génesis происхождение ) наука о законах наследственности и изменчивости организмов. Важнейшая задача Г. разработка методов управления. - презентация

1

2 Генетика ( от греч. génesis происхождение ) наука о законах наследственности и изменчивости организмов. Важнейшая задача Г. разработка методов управления наследственностью и наследственной изменчивостью для получения нужных человеку форм организмов или в целях управления их индивидуальным развитием.

3

4 Основополагающие законы Г. были вскрыты чешским естествоиспытателем Г. Менделем при скрещивании различных рас гороха (1865). Однако принципиальные результаты его опытов были поняты и оценены наукой лишь в 1900, когда голл. учёный Х. де Фриз, нем. К. Корренс и австр. Э. Чермак вторично открыли законы наследования признаков, установленные Менделем. С этого времени началось бурное развитие Г., утвердившей принцип дискретности в явлениях наследования и организации генетического материала и сосредоточившей главное внимание на изучении закономерностей наследования потомками признаков и свойств родительских особей.

5 В развитии этого направления Г. решающую роль сыграл метод гибридологического анализа, сущность которого состоит в точной статистической характеристике распределения отдельных признаков в популяции потомков, полученных от скрещивания особей, специально подобранных в соответствии с их наследственными качествами. Уже в первое десятилетие развития Г. на основе объединения данных гибридологический анализа и цитологии изучения поведения хромосом в процессах клеточного деления ( см. Митоз ), созревания половых клеток ( см. Мейоз ) и оплодотворения возникла цитогенетика, связавшая закономерности наследования признаков с поведением хромосом в процессе мейоза и обосновавшая хромосомную теорию наследственности и теорию гена как материальной единицы наследственности. Хромосомная теория объяснила явления расщепления, независимого наследования признаков в потомстве и послужила основой для понимания многих фундаментальных биологических явлений. Под термином " ген ", введённым в 1909 датским учёным В. Иогансеном, стали понимать наследственный задаток признака.

6

7 Современная Г. рассматривает наследственность как коренное, неотделимое от понятия жизни свойство всех организмов повторять в ряду последовательных поколений сходные типы биосинтеза и обмена веществ в целом. Это обеспечивает структурную и функциональную преемственность живых существ от их внутриклеточного аппарата до морфо - физиологической организации на всех стадиях индивидуального развития. Наследственная изменчивость, т. е. постоянно возникающие изменения генотипической основы организмов, и наследственность поставляют материал, на основе которого естественный отбор создаёт многообразие форм жизни и обеспечивает поступательный ход эволюции. Одно из коренных положений современной Г. состоит в том, что наследственная информация о развитии и свойствах организмов содержится главным образом в молекулярных структурах хромосом, заключённых в ядрах всех клеток организма и передаваемых от родителей потомкам.

8

9 Один из фундаментальных принципов Г. дискретность наследственных факторов, определяющих развитие признаков и свойств. Признаки родительских особей при скрещивании не уничтожаются и не смешиваются. Развиваясь у гибридных особей первого поколения либо в форме, характерной для одного из родителей, либо в промежуточной форме, они вновь проявляются в определённых соотношениях в последующих поколениях, как это было впервые показано Г. Менделем. Скрещивая расы садового гороха, различающиеся по окраске семядолей ( жёлтые и зелёные ), Мендель наблюдал, что все гибридные семена первого поколения имели жёлтые семядоли ; семена второго поколения, получаемые при самоопылении растений первого поколения, имели и жёлтые и зелёные семядоли ; отношение между количествами таких семян равнялось 3:1. Это явление называется расщеплением. Признак.

10 Если вести анализ только по одному признаку, то обнаруживаются два типа потомков : один с доминантным, другой с рецессивным признаком ( в отношении 3:1); если же учесть генетическую структуру организмов, то можно различить уже три типа потомков : 1AA ( гомозиготные по доминантному признаку ), 1Aa ( гетерозиготные ), 1aa ( гомозиготные по рецессивному признаку ). Проведённый Менделем анализ наследования двух разных признаков ( например, окраски семядолей и формы семян гороха ) показал, что в потомстве гибридных ( гетерозиготных ) особей имеет место расщепление по обоим этим признакам, причём оба они комбинируются во втором поколении потомков независимо один от другого. Поскольку при расщеплении по каждому признаку возникают два типа потомков в отношении 3:1, то для случая двух независимо наследуемых признаков во втором поколении четыре типа потомков в отношении : (3+ 1)´(3 +1)= , т. е. 9/16 потомков с обоими доминантными признаками, 3/16 с первым доминантным, вторым рецессивным, 3/16 с первым рецессивным, вторым доминантным, 1/16 с обоими рецессивными признаками.

11

12 Наследственное разнообразие особей создаётся, с одной стороны, за счёт рекомбинации генов при скрещивании, с другой в результате изменения самих генов, т. е. за счёт мутаций. Различают след. основные типы мутаций : геномные, хромосомные и точковые. К геномным мутациям относится полиплоидия [ увеличение числа хромосом, кратное основному, или гаплоидному (n), их числу ], в результате которой возникают триплоиды, тетраплоиды и т. д., т. е. организмы с утроенным (3n), учетверённым (4n) и т. д. числом хромосом в соматических клетках.

13 Особое значение в процессе эволюции и селекции имеют точковые мутации. К группе точковых относят все мутационные изменения, при которых не удается цитологическими методами обнаружить какие - либо нарушения структуры отдельных хромосом. В эту группу включают как мелкие делеции, дупликации и инверсии, так и изменения наследственного кода на молекулярном уровне ( истинные генные мутации ). Провести грань между этими двумя группами изменений часто не удаётся. Анализ на молекулярном уровне генных мутаций у вирусов показал, что они вызваны утерей или вставкой отдельных нуклеотидов в молекуле ДНК или заменой одних азотистых оснований другими ( транзиции и трансверсии ) в процессе репликации ( копирования ) ДНК.

14

15 Уже открытие Менделем закономерностей расщепления показало, что возникающие у организмов рецессивные мутации не исчезают, а сохраняются в популяциях в гетерозиготном состоянии. Это устранило одно из самых серьёзных возражений против дарвиновской теории эволюции ( см. Дарвинизм ), высказанное английским инженером Ф. Дженкином, утверждавшим, что величина полезного наследственного изменения, которое может возникнуть у какой - либо особи, в последующих поколениях будет уменьшаться и постепенно приближаться к нулю.

16 Исследования показали, что природные популяции насыщены мутациями, главным образом рецессивными, сохраняющимися в гетерозиготном состоянии под покровом нормального фенотипа. В неограниченно больших популяциях при свободном скрещивании и отсутствии " давления " отбора концентрация аллельных генов и соответствующих генотипов ( АА, Aa, aa) находится в определённом равновесии, описываемом формулой английского математика Г. Харди и немецкого врача В. Вайнберга : p2AA+2pqAa+q2aa,

17

18 Основой современной теории отбора и подбора служат закономерности, вскрытые общей и популяционной Г., методы оценки генетических параметров популяций. Установив, что отбор эффективен лишь в том случае, когда он опирается на наследственное разнообразие особей в популяции, и что фенотип далеко не всегда соответствует генотипу, Г. обосновала необходимость оценки наследственных качеств и разнообразия селекционируемых организмов и вооружила селекцию соответствующими методами и практическими приёмами. Так, оценка наследственности качеств производителей по хозяйственно важным признакам их потомков, издавна практикуемая лучшими животноводами, получила на основе Г. научное обоснование как необходимый приём селекционно - племенной работы, особенно ценный в связи с распространением метода искусственного осеменения.

19 Совершенствованию методов селекции отдельных видов животных и растений способствуют работы по частной Г. этих форм. Так, разведение цветных норок или каракульских овец невозможно без знания закономерностей наследования окрасок у этих животных. На основе генетических закономерностей независимого наследования и взаимодействия генов осуществлен генетический синтез норок с сапфировой, жемчужной и др. окрасками меха, не встречающимися в природе. Для создания новых сортов растений широкое применение получила отдалённая гибридизация, на основе которой получены многие ценные сорта плодовых растений ( И. В. Мичурин ), пшенично - пырейные гибриды ( Н. В. Цицин, Г. Д. Лапченко и др.), некоторые гибридные сорта озимых пшениц и др. Отдалённой гибридизацией успешно пользуются также в селекции картофеля, свёклы, ряда древесных культур, табака и др.

20

21 В СССР главными центрами исследований по Г. являются институт общей генетики АН СССР, институт биологии развития АН СССР, институт молекулярной биологии АН СССР, Отдел химической генетики института химической физики АН СССР, Радиобиологической отдел института атомной энергии АН СССР, институт медицинской генетики АМН СССР ( все в Москве ), институт цитологии и генетики Сибирского отделения АН СССР ( Новосибирск ), институт генетики и цитологии АН БССР ( Минск ), институт цитологии АН СССР ( Ленинград ), институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Главмикробиопрома ( Москва ), Сектор молекулярной биологии и генетики АН УССР ( Киев ), а также кафедры генетики МГУ, ЛГУ и др. университетов.

22 Организовано (1965) Генетиков и селекционеров общество Всесоюзное им. Н. И. Вавилова с отделениями на местах. Г. преподают во всех университетах, медицинских и с.- х. вузах СССР. Генетические исследования интенсивно ведутся и в др. социалистических странах, а также в Великобритании, Индии, Италии, США, Франции, ФРГ, Швеции, Японии и др. Каждые 5 лет собираются международные генетические конгрессы ( см. Биологические конгрессы международные ).

23

24