По учебной дисциплине «Естествознание»
Мы с Вами на этой учебной неделе с 28 сентября по 2 октября 2020 года дистанционно начинаем изучать продолжаем изучать тему:
«Основы генетики и селекции».
Вам необходимо выполнить задания:
Изучить материал лекции по данной теме.
Генетика как наука возникла на рубеже 19-20 веков. Она изучает два основных свойства организмов – наследственность и изменчивость.
Наследственность – это свойство живых организмов сохранять и передавать при размножении в ряду поколений характерные для вида или популяции особенности строения, функционирования и развития.
Изменчивость – это способность потомков приобретать новые признаки и свойства, отсутствующие у родительских форм, и терять старые.
Основными задачами генетики являются: 1) изучение материальных структур клетки – носителей генетической информации;
2) изучение механизма передачи генетической информации от поколения к поколению всех живых организмов;
3) изучение механизмов становления признаков в процессе индивидуального развития под контролем генов и влиянием условий внешней среды;
4) изучение причин и механизмов изменчивости;
5) изучение взаимосвязи процессов наследственности, изменчивости и отбора.
Задачи современной генетики состоят не только в решении указанных теоретических проблем, раскрывающих перспективу познания кардинальных явлений природы. Эта наука призвана решать практические задачи, такие как: 1) выбор наиболее эффективных типов скрещивания и способов отбора;
2) изучение и разработка путей и методов управления развитием наследственных, наиболее ценных признаков и подавление нежелательных;
3) искусственное получение новых форм живых организмов;
4) разработка мероприятий по защите внешней среды;
5) разработка методов генетической инженерии для получения высокоэффективных
продуцентов различных биологически активных соединений и др.
Первый шаг в познании закономерностей наследственности сделал выдающийся чешский исследователь Грегор Мендель (1822 – 1884). Он показал, что признаки организмов определяются дискретными (отдельными) наследственными факторами.
Ген – материальная единица наследственности, определяющая отдельный признак (от структуры молекулы белка до реакции организма). Этот участок молекулы ДНК в хромосоме (у некоторых вирусов – молекулы РНК).
В 1909 г. Вильгельм Иогансен назвал генами постулированные Грегором Менделем в 1865 г. наследственные факторы.
Особенности функционирования генов
Свойства генов и особенности их проявления в признаках состоят в следующем:
1. Гены линейно расположены в хромосоме.
2. Ген специфичен – отвечает за проявление строго определенного признака.
3. Ген дискретен – обособлен в своем проявлении от других генов.
4. Ген может усиливать проявление признака при увеличении числа доминантных аллелей.
5. Ген может действовать множественно на развитие разных признаков.
6. Разные гены могут одинаково действовать на проявление одного признака, образуя генный комплекс, или полигенные системы.
7. Ген может подавлять эффект какого-либо гена (явление эпистаза).
8. Действие гена может быть изменено в зависимости от его местонахождения в хромосоме (эффект положения).
Аллельныегены (аллели) – гены, определяющие альтернативное развитие одного и того же признака и расположенные в идентичных участках гомологичных хромосом.
Генотип и фенотип
Генотип – совокупность всех генов и цитоплазматических их носителей, определяющих развитие всех наследственных признаков и свойств организма.
У каждого вида генотип рассматривают не как механический набор генов, а как единую систему генетических элементов, взаимодействующих на различных уровнях (например, аллели одного или разных генов).
Генотип контролирует развитие, строение и жизнедеятельность организма – его фенотип.
Фенотип – формируется под влиянием генотипа и условий среды.
Термин «генотип» предложил в 1909 г. Вильгельм Иогансен в 1909 г., а Грегор Мендель понимал под генотипом совокупность наследственных задатков.
Основной метод, который Г.Мендель разработал и положил в основу своих опытов, называют гибридологическим. И в настоящее время среди множества современных методов генетического анализа центральное место до сих пор принадлежит гибридологическому методу.
Суть его заключается в скрещивании (гибридизации) организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам, и в последующем анализе потомства.
Этот метод используется на молекулярном (гибридизация молекул ДНК или РНК), клеточном (гибридизация соматических клеток) и организменном уровнях в селекции микроорганизмов, растений и животных.
Законы Г.Менделя
Первый закон Менделя (закон единообразия гибридов первого поколения или правило доминирования): при скрещивании чистых линий наблюдалось единообразие первого поколения и доминирование одного признака над другим (в исследуемой паре признаков).
Признак, который проявляется у гибридов первого поколения, Г. Мендель назвал доминантным, а признак, который подавляется – рецессивным.
Второй закон Менделя (закон расщепления): в потомстве, полученном от скрещивания гибридов первого поколения, наблюдается явление расщепления: четверть особей из гибридов второго поколения несет рецессивный признак, три четверти – доминантный.
Первый и второй законы Г.Менделя выполняются только при моногибридном скрещивании, т.е. скрещивании при котором родительские организмы отличаются только по одному изучаемому признаку.
Установив закономерности наследования одного признака, Г.Мендель начал изучать наследование признаков, за которые отвечают две пары аллельных генов. Скрещивание, в котором участвуют особи, отличающиеся по двум парам аллелей, называют дигибридным скрещиванием.
Третий закон Г.Менделя
Третий закон Менделя (закон независимого наследования признаков или независимого комбинирования генов): при скрещивании особей, отличающихся по двум или более парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг до друга.
Опыты Менделя послужили основой для развития современной генетики. Ему удалось выявить закономерности наследования благодаря принципиально новым методическим подходам, которым и по сей день следуют все генетики:
1. Скрещиваемые организмы должны принадлежать к донному виду.
2. Скрещиваемые организмы должны четко различаться одной, двумя и более парам альтернативных, контрастных признаков.
3. Изучаемые признаки должны быть константы, т.е. воспроизводится из поколения в поколение при скрещивании и пределах родственной формы.
4. Должен применяться индивидуальный анализ потомства от каждого гибридного организма.
5. Необходимо использовать количественный учет гибридных организмов, различающихся по отдельным парам альтернативных признаков, в ряду последовательных поколений.