Что такое генетика и что она изучает? Что изучает генетика в биологии

БЕСПЛАТНО ответим на Ваши вопросы
По лишению прав, ДТП, страховом возмещении, выезде на встречную полосу и пр. Ежедневно с 9.00 до 21.00
Москва и МО +7 (499) 938-51-97
С-Петербург и ЛО +7 (812) 467-32-86
Бесплатный звонок по России 8-800-350-23-69 доб.418

Что изучает генетика?

Все знают, что яблочко от яблони падает, согласно русской пословице, очень близко. За аграрной метафорой прячется простая мысль: дети похожи на своих родителей. Биологический аспект этого явления – то, что изучает генетика: насколько далеко может свалиться яблоко, какими формой, размером, вкусом будет обладать, какое деревце прорастет из его семян, как будут меняться в перспективе его признаки и свойства. Естественно, наука рассматривает не именно яблони и яблоки, но и вообще любые живые организмы, от сложного человека до простого вируса. И все они подчиняются законам генетики.

Генетика – это наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости живых организмов: любой из них способен передавать свои генетические признаки потомству, а также изменяться под воздействием внешней среды. Эти свойства лежат в основе эволюции. Материальным носителем признаков наследственности и изменчивости служит ДНК (у вирусов – РНК), определенная последовательность молекул которой в хромосоме называется геном. Гены несут в себе информацию о морфологических, физиологических, биохимических и других характеристиках организма.

Генетика – общее название раздела биологии, внутри которого существует четкая классификация по объекту и методам исследования. Так, генетика человека изучает наследственность и изменчивость нормальных (антропогенетика) и патологических (медицинская) признаков человеческих организмов, генетика растений – закономерности наследования признаков растительных организмов, экологическая генетика рассматривает влияние факторов окружающей среды, радиационная – процессы изменения в генах под воздействием радиации. Теория эволюции основана на принципах и методах популяционной генетики, изучающей процессы видообразования. Генная инженерия – отрасль, к которой сводят науку генетику фантасты, голливудские режиссеры и политработники: она занимается искусственным изменением генов.

thedifference.ru

Что такое генетика и что она изучает?

Генетика – это наука, раздел биологии, который изучает наследственность и изменчивость. И то, и другое – базовые свойства живого, они присущи каждому существу на Земле.Все, от вирусов до человека, обладают наследственностью – свойством потомков быть похожими на родителей. При этом дети всё же отличаются и от родителей, и друг от друга, другими словами, у всех них есть изменчивость.

Почему без этой пары свойств жизнь оказалась бы невозможной? Стабильность наследственности иногда поразительна. Обычный по всей Евразии рачок летний щитень неотличим от предков, которые плавали в водоёмах 200 миллионов лет назад и своими тремя глазами видели первых динозавров! Лишённый наследственности организм не передаст никаких полезных свойства потомству. Каждому новому поколению пришлось бы осваиваться в жизни заново, с нуля, а не наращивать полученный от родителей багаж ценных приспособлений. Если б не наследственность, на Земле, наверное, до сих пор бы жили одни лишь самые древние и примитивные микробы.

Не лучше оказалась бы и жизнь без изменчивости. Ведь условия существования меняются. В Арктике то растут тропические пальмы, то её всю покрывает лёд. В центре Азии то плещется океан, то на его месте вырастают высоченные горы. Тут уж родительское наследство может и не выручить. А вымирать никому неохота. Чтобы уцелеть, живое должно иметь и запас отличий от предков – шанс на выживание в новых ситуациях. Это и обеспечивается изменчивостью.

Какие научные проблемы решает генетика?

Раз дети похожи на родителей, значит, те каким-то образом передают информацию о себе. Нетрудно сообразить, что реально передача может идти только через узкий мостик – пару половых клеток.Этот очевидный факт ставит перед генетиками четыре основные проблемы:

— где и в каком виде хранится в клетках наследственная информация;

— каковы механизмы её передачи следующему поколению;

— как она реализуется, то есть, как гены работают;

— почему изменяется генетическая информация.

Есть ли практическая польза от решения этих проблем?

И правда, они, вроде, далеки от реальной жизни. Но на самом деле, новые знания раньше или позже находят применение.

70 лет назад генетики выяснили, что наследственную информацию хранит особое вещество, которое сокращённо назвали ДНК. Шли десятилетия, учёные выясняли устройство этой самой ДНК, откуда она берётся. Научились разрезать её молекулы, собирать их заново, исследовали ДНК плесени и бактерий и т.д., и т.п. Всё это кажется «чистой наукой», но именно отсюда родилось, например, ДНК-тестирование.

Оно позволяет изобличить преступника по микроскопическим уликам – одному-единственному волоску, капельке слюны на сигарете. Появилась возможность точно устанавливать родство и личности погибших, выяснять пригодность тканей одного человека для их пересадки другому. ДНК помогает проверять качество пищи, диагностировать ВИЧ-инфекцию, датировать древние рукописи и др.

Поскольку генетика исследует свойства всего живого, то и результаты её находят самое широкое использование – в медицине, производстве продуктов питания, охране природы, даже в обучении и воспитании детей! Генетики конструируют неизвестные в природе материалы и организмы с заданными свойствами, получают новые источники энергии, участвуют в познании космоса.Эта наука помогает выяснить происхождение и расселение народов, растений и животных, к её помощи прибегают археологи, географы, криминалисты, военные, геологи, инженеры.

www.vseznaika.org

это... Генетика и здоровье. Методы генетики

Генетика – это наука, изучающая закономерности передачи признаков от родительских особей к потомкам. Эта дисциплина также рассматривает их свойства и способность к изменчивости. При этом в качестве носителей информации выступают особые структуры – гены. В настоящее время наука накопила достаточно информации. Она имеет несколько разделов, каждый из которых обладает своими задачами и объектами исследований. Наиболее важные из разделов: классическая, молекулярная, медицинская генетики и генная инженерия.

Классическая генетика

Классическая генетика – это наука о наследственности. Это свойство всех организмов передавать во время размножения свои внешние и внутренние признаки потомству. Классическая генетика также занимается изучением изменчивости. Она выражается в нестабильности признаков. Эти изменения накапливаются из поколения в поколение. Только благодаря такому непостоянству организмы могут приспособиться к изменениям в окружающей их среде.

Наследственная информация организмов заключена в генах. В настоящее время их рассматривают с точки зрения молекулярной генетики. Хотя возникли эти понятия еще задолго до появления этого раздела.

Термины «мутация», «ДНК», «хромосомы», «изменчивость» стали известными в процессе многочисленных исследований. Сейчас результаты многовековых опытов кажутся очевидными, но когда-то все начиналось со случайных скрещиваний. Люди стремились получить коров с большими удоями молока, более крупных свиней и овец с густой шерстью. Это были первые, даже не научные, опыты. Однако именно эти предпосылки привели к возникновению такой науки, как классическая генетика. Вплоть до 20-го века скрещивание было единственным известным и доступным методом исследования. Именно результаты классической генетики стали значительным достижением современной науки биологии.

Молекулярная генетика

Это раздел, изучающий все закономерности, которые подчинены процессам на молекулярном уровне. Самое важное свойство всех живых организмов – это наследственность, то есть они способны из поколения в поколение сохранять основные черты строения своего организма, а также схемы протекания обменных процессов и ответов на воздействие различных факторов окружающей среды. Это происходит благодаря тому, что на молекулярном уровне особые вещества записывают и сохраняют всю полученную информацию, а затем передают ее следующим поколениям во время процесса оплодотворения. Открытие этих веществ и последующее их изучение стало возможным благодаря исследованию строения клетки на химическом уровне. Так были открыты нуклеиновые кислоты - основа генетического материала.

Открытие «наследственных молекул»

Современная генетика знает практически все о нуклеиновых кислотах, но, конечно же, так было не всегда. Первое предположение о том, что химические вещества могут быть как-то связаны с наследственностью, было выдвинуто лишь в 19-м веке. Изучением этой проблемы на тот момент занимались биохимик Ф. Мишер и братья-биологи Гертвиги. В 1928 году отечественный ученый Н. К. Кольцов, опираясь на результаты исследований, предположил, что все наследственные свойства живых организмов закодированы и размещены в гигантских «наследственных молекулах». При этом он заявил, что эти молекулы состоят из упорядоченных звеньев, которые, собственно, и являются генами. Это определенно было прорывом. Также Кольцов определил, что данные «наследственные молекулы» упакованы в клетках в особые структуры, названные хромосомами. Впоследствии эта гипотеза нашла свое подтверждение и дала толчок развитию науки в 20-м веке.

Развитие науки в 20-м веке

Развитие генетики и дальнейшие исследования привели к ряду не менее важных открытий. Было установлено, что каждая хромосома в клетке содержит всего одну огромную молекулу ДНК, состоящую из двух нитей. Ее многочисленные отрезки – это гены. Основная их функция заключается в том, что они особым образом кодируют информацию о строении белков-ферментов. Но реализация наследственной информации в определенные признаки протекает при участии другого типа нуклеиновой кислоты – РНК. Она синтезируется на ДНК и снимает копии с генов. Она же переносит информацию на рибосомы, где и происходит синтез ферментных белков. Строение ДНК было выяснено в 1953 г., а РНК - в период с 1961 по 1964 год.

С этого времени молекулярная генетика стала развиваться семимильными шагами. Эти открытия стали основой исследований, в результате которых были раскрыты закономерности развертывания наследственной информации. Этот процесс осуществляется на молекулярном уровне в клетках. Также были получены принципиально новые сведения о хранении информации в генах. Со временем было установлено, как происходят механизмы удвоения ДНК перед делением клеток (репликация), процессы считывания информации молекулой РНК (транскрипция), синтез белков-ферментов (трансляция). Также были обнаружены принципы изменения наследственности и выяснена их роль во внутренней и внешней среде клеток.

Расшифровка структуры ДНК

Методы генетики интенсивно развивались. Важнейшим достижением стала расшифровка хромосомной ДНК. Выяснилось, что существует всего два типа участков цепи. Они отличаются друг от друга расположенностью нуклеотидов. У первого типа каждый участок своеобразен, то есть ему присуща уникальность. Второй же содержал разное количество регулярно повторяющихся последовательностей. Они были названы повторами. В 1973 году был установлен тот факт, что уникальные зоны всегда прерываются определенными генами. Отрезок всегда заканчивается повтором. Этот промежуток кодирует определенные ферментативные белки, именно по ним «ориентируется» РНК при считывании информации с ДНК.

Первые открытия в генной инженерии

Появляющиеся новые методы генетики повлекли за собой дальнейшие открытия. Было выявлено уникальное свойство всей живой материи. Речь идет о способности восстанавливать поврежденные участки в цепи ДНК. Они могут возникать в результате различных негативных воздействий. Способность к самовосстановлению была названа «процессом генетической репарации». В настоящее время многие именитые ученые высказывают достаточно подкрепленные фактами надежды на возможность «выхватывать» определенные гены из клетки. Что это может дать? В первую очередь возможность устранять генетические дефекты. Изучением таких проблем занимается генетическая инженерия.

Процесс репликации

Молекулярная генетика изучает процессы передачи наследственной информации при размножении. Сохранение неизменности записи, кодируемой в генах, обеспечивается точным ее воспроизведением во время деления клеток. Весь механизм данного процесса изучен в деталях. Оказалось, что непосредственно перед тем, как происходит деление в клетке, осуществляется репликация. Это процесс удвоения ДНК. Он сопровождается абсолютно точным копированием первоначальных молекул по правилу комплементарности. Известно, что в составе нити ДНК всего четыре типа нуклеотидов. Это гуанин, аденин, цитозин и тимин. Согласно правилу комплементарности, открытому учеными Ф. Криком и Д. Уотсоном в 1953 году, в структуре двойной цепи ДНК аденину соответствует тимин, а цитидиловому нуклеотиду - гуаниловый. Во время процесса репликации происходит точное копирование каждой цепи ДНК путем подстановки нужного нуклеотида.

Генетика – наука сравнительно молодая. Процесс репликации был изучен лишь в 50-х годах 20-го века. Тогда же был обнаружен фермент ДНК-полимераза. В 70-е годы, после многолетних исследований, было установлено, что репликация – процесс многостадийный. В синтезе молекул ДНК принимают непосредственное участие несколько различных видов ДНК-полимераз.

Генетика и здоровье

Все сведения, связанные с точечным воспроизведением наследственной информации во время процессов репликации ДНК, широко применяются в современной медицинской практике. Досконально изученные закономерности свойственны как здоровым организмам, так и в случаях патологических изменений в них. Например, доказано и подтверждено опытами, что излечение некоторых болезней может быть достигнуто при влиянии извне на процессы репликации генетического материала и деления соматических клеток. Особенно если патология функционирования организма связана с процессами метаболизма. Например, такие заболевания, как рахит и нарушение фосфорного обмена, напрямую вызваны угнетением репликации ДНК. Как же можно изменить такое состояние извне? Уже синтезированы и опробованы лекарственные препараты, стимулирующие угнетенные процессы. Они активизируют репликацию ДНК. Это способствует нормализации и восстановлению патологических состояний, связанных с заболеванием. Но генетические исследования не стоят на месте. С каждым годом получают все больше данных, помогающих не просто излечить, а предотвратить возможную болезнь.

Генетика и лекарственные препараты

Очень многими вопросами здоровья занимается молекулярная генетика. Биология некоторых вирусов и микроорганизмов такова, что их деятельность в организме человека порой приводит к сбою репликации ДНК. Также уже установлено, что причиной некоторых заболеваний является не угнетение этого процесса, а чрезмерная его активность. Прежде всего, это вирусные и бактериальные инфекции. Они обусловлены тем, что в пораженных клетках и тканях начинают ускоренными темпами размножаться патогенные микробы. Также к данной патологии относятся онкологические заболевания.

В настоящее время существует целый ряд лекарственных средств, которые способны подавить репликацию ДНК в клетке. Большую часть из них синтезировали советские ученые. Эти лекарства широко применяются в медицинской практике. К ним относится, например, группа противотуберкулезных препаратов. Существуют и антибиотики, подавляющие процессы репликации и деления патологических и микробных клеток. Они помогают организму быстро справиться с чужеродными агентами, не давая им размножаться. Такие лекарственные препараты обеспечивают отличный лечебный эффект при большинстве серьезных острых инфекций. А особенно широкое применение данные средства нашли при лечении опухолей и новообразований. Это приоритетное направление, которое выбрал институт генетики России. Каждый год появляются новые улучшенные препараты, препятствующие развитию онкологии. Это дает надежду десяткам тысяч больных людей по всему миру.

Процессы транскрипции и трансляции

После того как были проведены опытные лабораторные тесты по генетике и получены результаты о роли ДНК и генов как матриц для синтеза белков, некоторое время ученные высказывали мнение, что аминокислоты собираются в более сложные молекулы тут же, в ядре. Но после получения новых данных стало ясно, что это не так. Аминокислоты не строятся на участках генов в ДНК. Было установлено, что этот сложный процесс протекает в несколько этапов. Сначала с генов снимаются точные копии – информационные РНК. Эти молекулы выходят из ядра клетки и передвигаются к особым структурам – рибосомам. Именно на этих органеллах и происходят сборка аминокислот и синтез белков. Процесс получения копий ДНК получил название «транскрипция». А синтез белков под контролем информационной РНК – «трансляция». Изучение точных механизмов этих процессов и принципов влияния на них - главные современные задачи по генетике молекулярных структур.

Значение механизмов транскрипции и трансляции в медицине

В последние годы стало очевидным, что скрупулезное рассмотрение всех этапов транскрипции и трансляции имеет большое значение для современного здравоохранения. Институт генетики РАН уже давно подтвердил тот факт, что при развитии практически любого заболевания отмечается интенсивный синтез токсических и просто вредных для организма человека белков. Этот процесс может протекать под контролем генов, которые в нормальном состоянии неактивны. Либо это введенный синтез, за который ответственны проникшие в клетки и ткани человека патогенные бактерии и вирусы. Также образование вредных белков могут стимулировать активно развивающиеся онкологические новообразования. Именно поэтому доскональное изучение всех этапов транскрипции и трансляции в настоящее время исключительно важно. Так можно выявить способы борьбы не только с опасными инфекциями, но и с раком.

Современная генетика – это непрерывные поиски механизмов развития заболеваний и лекарственных препаратов для их лечения. Сейчас уже возможно ингибировать процессы трансляции в пораженных органах или организме в целом, тем самым подавить воспаление. В принципе, именно на этом и построено действие большинства известных антибиотиков, например, тетрациклинового или стрептомицинового ряда. Все эти лекарственные препараты выборочно ингибируют в клетках процессы трансляции.

Значение исследования процессов генетической рекомбинации

Очень большое значение для медицины имеет также детальное изучение процессов генетической рекомбинации, которая отвечает за передачу и обмен участков хромосом и отдельных генов. Это важный фактор в развитии инфекционных заболеваний. Генетическая рекомбинация лежит в основе проникновения в клетки человека и внедрения в ДНК чужеродного, чаще вирусного, материала. В результате происходит синтез на рибосомах не «родных» организму белков, а патогенных для него. По этому принципу происходит репродукция в клетках целых колоний вирусов. Методы генетики человека направлены на разработку средств борьбы с инфекционными заболеваниями и для предотвращения сборки патогенных вирусов. Кроме того, накопление информации о генетической рекомбинации позволило понять принцип обмена генов между организмами, что привело к появлению геномодифицированных растений и животных.

Значение молекулярной генетики для биологии и медицины

За последнее столетие открытия сначала в классической, а потом уже в молекулярной генетике оказали огромное, и даже решающее влияние на прогресс всех биологических наук. Особенно сильно шагнула вперед медицина. Успехи генетических исследований позволили понять некогда непостижимые процессы наследования генетических признаков и развития индивидуальных особенностей человека. Примечательно и то, как быстро эта наука из чисто теоретической переросла в практическую. Она стала важнейшей для современной медицины. Детальное изучение молекулярно-генетических закономерностей послужило базой для понимания процессов, происходящих в организме как больного, так и здорового человека. Именно генетика дала толчок развитию таких наук, как вирусология, микробиология, эндокринология, фармакология и иммунология.

fb.ru

Генетика.

Генетика – одна из важнейших наук современной биологии. Она изучает важные свойства живого – наследственность и изменчивость.

Наследственность – свойство живых организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями, а также обусловливать специфический характер индивидуального развития в определенных условиях внешней среды. В настоящее время различают наследственность: ядерную, внеядерную (пластидную и цитоплазматическую и акариотическую (у прокариотов). Наследственность всегда сопровождается изменчивостью. Наследственность и изменчивость неразрывно связаны между собой.

Изменчивость – это процесс возникновения различий между особями по ряду признаков (размеры, форма, химический состав и пр.) и функций. Изменчивость делят на ненаследственную (синонимы модификационная, фенотипическая) и наследственную (генотипическую). К наследственной изменчивости относятся мутационная изменчивость и комбинационная, возникающая при обмене генетической информацией.

Комбинационная изменчивость возникает при половом размножении от соединения двух наследственно различающихся половых клеток. При этом новых генов не возникает, но перекомбинация хромосом и генов образует новый генотип.

Мутационная изменчивость возникает при структурных изменениях самих генов или хромосом клеток организма под воздействием физических, химических или биологических мутагенных факторов. Наследственная изменчивость проявляется в разной степени выраженности признаков в определенных пределах. У бактерий имеются особые механизмы переноса хромосом и генов, которые вызывают генотипическую изменчивость, к ним относятся трансформация и трансдукция.

Трансформация – особый способ гибридизации у бактерий при котором происходит включение ДНК, характерной для одного штамма бактерий (донора) в клетки другого штамма (реципиента). Трансдукция – генетическая рекомбинация у бактерий на основе переноса генетической информации с помощью фага из бактериальной клетки одного генотипа в клетку с другим генотипом. Модификационная изменчивость характеризуется фенотипическими различиями, которые возникают под влиянием условий внешней среды.

Предел модификационной изменчивости признака, обусловленной генотипом, называется норма реакции.

Явление наследственности и изменчивости присущи всему живому на Земле. По этому генетика в общей биологии занимает центральное место и тесно связана со всеми направлениями биологии.

Генетика служит теоретической научной базой селекции и семеноводства культурных растений, лесной селекции, домашних животных, микроорганизмов. В наши дни генетика, разбившись на множество комплексных направлений, будучи ключевой наукой биологии и при этом находясь в тесной связи с жизнью и практикой, развивается исключительно глубоко и быстро.

Датой рождения генетики считается 1900 год – год переоткрытия Карлом Корренсом (Германия) и Эрихом Черманом (Австрия) и Гуго Де Фризом (Голландия) законов Менделя. С этого периода выделяют три этапа в развитии генетики. Первый этап охватывает период с 1900 по 1930 годы и называется этап классической генетики. В этот период созданы теория гена и хромосомная теория наследственности, разработано учение о генотипе и фенотипе, о взаимодействии генов, о генетических принципах индивидуального отбора в селекции, учение о мобилизации генетических ресурсов планеты для целей селекции. В 1903 году У Сэттон указал на локализацию в хромосомах менделевских факторов наследственности. Август Вейсман (1834 – 1914) создал теорию, которая во многом предвосхитила хромосомную теорию наследственности. Он рисует близкую нашему современному пониманию схему строения хромосом, он первым доказал невозможность наследования признаков, приобретенных в онтогенезе и подчеркнул автономию зародышевых клеток, а также показал биологическое значение редукции числа хромосом в мейозе, как механизма поддержания постоянства диплоидного хромосомного набора вида и основы комбинативной изменчивости.

В 1901 году Гуго Де Фриз сформулировал мутационную теорию. Томас Гент Морган в 1910 году со своими учениками А. Стертевантом, К. Бриджесом и Г. Мёллером сформулировал представление о линейном расположении генов в хромосомах и создал первый вариант теории гена – элементарного носителя наследственной информации. Проблема гена является центральной и в наше время.

В 1920г. Николай Иванович Вавилов сформулировал закон гомологических рядов наследственной изменчивости, который связал воедино систематику и генетику. Н.И. Вавилов создал также теорию генетических центров культурных растений, которая облегчила поиск и интродукцию необходимых генотипов растений.

В этот же период выходят в свет  работы Г. Нильсона-Эле по изучению закономерностей наследования количественных признаков, по изучению гетерозиса или гибридной мощности Э. Иста и Д. Джонса, по межвидовой гибридизации плодовых растений И.В. Мичурина. Интенсивно развивается частная генетика видов. В эпоху классической генетики происходит становление генетики и в России.

Второй этап развития генетики – этап неоклассицизма, который охватывает период с 1930 по 1953 годы. В эти годы был открыт экспериментальный мутагенез, обнаружено, что ген является сложной системой, обоснованы принципы генетики популяций и эволюционной генетики, создана биохимическая генетика, получены доказательства ведущей роли ДНК в наследственности. Так в 1925 году отечественные ученые Г.А. Надсон и Г.С. Филиппов вызвали индуцированный мутагенез, в результате облучения радием, у дрожжей. Позднее было показано мутагенное действие рентгеновских лучей, открыт химический мутагенез.

Используя метод химического мутагенеза советские ученые во главе с А.С. Серебровским показали сложную структуру гена. Основополагающие работы по изучению генетических процессов в эволюции принадлежат советскому ученому С.С. Четверикову, английским генетиком Р. Фишеру и Дж. Холдейну и американскому генетику С. Райту. Исследования показали генетическую сущность процессов эволюции популяций и привели к заключению, что именно генетика способна вскрыть внутренние механизмы процессов эволюции. Дж. Бидл и Э.Тейтум заложили основы биохимической генетики. в 1944 году О. Эвери, К. Мак-Леод и М. Мак-Карти доказали роль нуклеиновых кислот в экспериментах по трансформации признаков у пневмококков. В 1865г. Ф. Мишером были открыты нуклеиновые кислоты, а в 1953 году Д.Д. Уотсон и Ф. Крик опубликовали структурную модель ДНК.

С этого момента начинается третий этап развития генетики – эпоха синтетической генетики. В этот период стремительно развиваясь, генетика разбилась на множество комплексных направлений, она развивается исключительно глубоко и быстро. В настоящее время больших успехов достигла биотехнология и генетическая инженерия в получении соматических трансгенных гибридов, в создании первой карты генома человека, в клонировании животных, в создании трансгенных микроорганизмов. растений и животных. Успешно развивается генетика человека. Развитие генетических исследований лесных древесных пород прошли значительно меньший путь, т.к. это сложный объект генетических исследований. Однако общие закономерности наследственности и изменчивости, найденные на других объектах, используются в значительной степени и здесь. В генетике лесных древесных пород успешно развиваются области знаний по формовому разнообразию, фенотипической и генетической структуре лесных популяций, по отбору мутагенов и географических рас, по изучению явления гетерозиса, по цитоэмбриологическим исследованиям, по сохранению генофонда природных популяций, а также частная генетика и селекция.

Биосфера Земли в настоящее время переживает серьезные изменения. Развитие цивилизации вызывает неконтролируемые изменения в биосфере. Эти изменения значительны, они влияют на наследственность человека и на популяционные системы животных, растений, микроорганизмов и вирусов.

Перед генетикой стоит задача оценить, какие генетические последствия могут наступить от влияния мутагенов среды на человека и другие формы жизни.

Генетика выявляет мутагенные факторы среды, реакцию популяций на давление мутагенных факторов, давление мутаций на генетику популяций человека, разрабатывает тест-системы, изучает динамику генетического груза в населении.

К основным методам генетики относятся гибридологический, математический, цитологический.

Гибридологический метод представляет собой специфический метод генетики, который заключается в гибридизации и последующем учете гибридного потомства по изучаемым признакам. Гибридологический метод был разработан Г. Менделем, сформулировавшим правила этого метода:

  1. Скрещиваемые организмы должны принадлежать к одному виду.
  2. Скрещиваемые организмы должны четко различаться по отдельным признакам.
  3. Изучаемые признаки должны быть константны, т.е. воспроизводиться из поколения в поколение при скрещивании в пределах линии.
  4. Необходимы характеристика и количественный учет всех классов расщепления, если они наблюдаются у гибридов первого и последующих поколений.

Математический метод в биологии также впервые был применен Г. Менделем, который применил математические подходы как к изучению результатов скрещиваний, так и к построению гипотез и объяснению полученных результатов. С этого времени сравнение количественных данных эксперимента с теоретически ожидаемыми стало неотъемлемой частью генетического анализа. Математический анализ незаменим при изучении наследуемости количественных признаков, изучении изменчивости (особенно модификационной), при исследовании популяций.

Цитологический метод используется для изучения клетки, как основной единицы живой материи. Изучение строения хромосом вместе с гибридологическим анализом дали начало цитогенетическому методу.

Кроме этих методов широкое применение находят метод получения мутаций, гибридизации соматических клеток, культуры тканей и клеток, методы биотехнологии, биохимический, иммунологический, иммунохимический.

Генетика широко использует методы физики: оптические, седиментационные, меченых атомов в молекулярной генетике и генной инженерии и других направлениях. Разумеется, приведенные методы являются только частью методов, используемых в генетике. Особое место отводится разработке методов генетики человека. Современная наука в распоряжение исследователя представляет массу потенциальных возможностей, которые могут быть реализованы при конкретной программе исследований.

 

 

Вопросы для самопроверки

  1. Что изучает генетика и каково ее место среди других биологических наук.
  2. Охарактеризуйте основные этапы развития генетики.
  3. Какова роль отечественных ученых в развитии генетики.
  4. Каково значение генетики в предотвращении мутагенного загрязнения окружающей среды.
  5. Основные методы генетики, их значение и область применения.

lib.repetitors.eu

ГЕНЕТИКА - это... Что такое ГЕНЕТИКА?

  • ГЕНЕТИКА — (от греч. genesis происхождение), обычно определяется как физиология изменчивости и наследственности. Именно так определил содержание генетики Бетсон (Bateson), предложивший в 1906 г. этот термин, желая подчеркнуть, что из трех основных элементов …   Большая медицинская энциклопедия

  • ГЕНЕТИКА — (от греч. genesis происхождение), наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими. В её основу легли закономерности наследственности, обнаруженные Г. Менделем при скрещивании разл. сортов гороха (1865), а также… …   Биологический энциклопедический словарь

  • ГЕНЕТИКА — [гр. genetikos относящийся к рождению, происхождению] биол. раздел биологии, изучающий законы наследственности и изменчивости организмов. Словарь иностранных слов. Комлев Н.Г., 2006. генетика (гр. genetikos относящийся к рождению, происхождению)… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • генетика — продажная девка империализма Словарь русских синонимов. генетика сущ., кол во синонимов: 11 • биология (73) • …   Словарь синонимов

  • Генетика — (греч. genetikos – относящийся к происхождению) наука о законах наследственности и изменчивости организмов. Генетика занимает одно из центральных мест в комплексе биологических дисциплин; ее объектом является генотип, выполняющий функцию… …   Энциклопедия культурологии

  • генетика — раздел биологии, изучающий законы наследования признаков. Генетику не следует путать с психологией генетической, изучающей развитие поведения от момента рождения до смерти. Словарь практического психолога. М.: АСТ, Харвест. С. Ю. Головин. 1998.… …   Большая психологическая энциклопедия

  • ГЕНЕТИКА — (от греческого genesis происхождение), наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. В зависимости от объекта исследования различают генетику микроорганизмов, растений, животных и человека, а от уровня… …   Современная энциклопедия

  • ГЕНЕТИКА — (от греч. genesis происхождение) наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. В зависимости от объекта исследования различают генетику микроорганизмов, растений, животных и человека, а от уровня… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ГЕНЕТИКА — ГЕНЕТИКА, наука, изучающая НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ. К предмету генетики относятся: зависимости характерных признаков отдельного организма от его ГЕНОВ, основы их передачи потомству, причины изменения признаков вследствие МУТАЦИИ. Поведение человека,… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ГЕНЕТИКА — ГЕНЕТИКА, генетики, жен. (от греч. genea рождение, род) (биол.). Отрасль биологии, изучающая условия зарождения организмов, их изменчивости и передачи наследственных свойств. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • ГЕНЕТИКА — [нэ ], и, жен. Наука о законах наследственности и изменчивости организмов. | прил. генетический, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • dic.academic.ru

    Генетика - это... Что такое Генетика?

    — наука о механизмах и закономерностях наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими. Для анализа и решения социальных проблем наиболее актуальны такие разделы генетики, как генетика  человека и медицинская генетика .

    Основополагающие понятия, сформировавшиеся в общей генетике, являются основными и в генетике человека, и в медицинской генетике. К ним относятся: ген — единица генетической информации — участок молекулы  дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), содержащий информацию о первичной структуре одного белка. Все живые организмы обладают единой системой записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот, которая получила название генетического кода. Он определяет последовательность включения аминокислот в синтезирующуюся полипептидную цепь в соответствии с последовательностью нуклеотидов ДНК гена. Каждый ген ответствен за синтез определенного белка (полипептидной цепи). Контролируя его образование, ген управляет всеми химическими реакциями организма, а потому определяет его признаки. Важнейшее свойство генов — сочетание их высокой устойчивости (неизменяемости в ряду поколений) со способностью к наследуемым изменениям — мутациям, служащим основой изменчивости организмов, дающей материал для естественного отбора. Устойчивая совокупность всех наследственных свойств особи — генотип; на основе генотипа и влияния факторов внешней среды формируется фенотип - меняющаяся в процессе индивидуального развития совокупность внешних и внутренних структур и функций особи, В узком смысле генотип — совокупность аллелей (структурных состояний) гена или группы генов, контролирующих анализируемый признак у данного организма. В современной генетике генотип рассматривают как единую систему генетических элементов, взаимодействующих на различных уровнях (например, между аллелями одного гена или разных генов).

    Совокупность генов содержащаяся в гаплоидном (одинарном) наборе хромосом данного организма называется геномом. Диплоидные организмы содержат два генома — отцовский и материнский. В отличие от генотипа, геном представляет собой характеристику вида, а не отдельной особи. В 1988 г. по инициативе ученых США (У. Гильберт, Дж. Уотсон и др.) создана международная организация “Геном человека”, ставящая целью координацию работ по определению полной нуклеотидной последовательности всей ДНК человека. Решение этой проблемы важно для понимания происхождения и эволюции человека, выяснения причин и механизмов возникновения наследственных болезней и др.

    Совокупность генов, которые имеются у особей данной популяции, группы популяций или вида получила название генофонд. Основой генетической целостности популяции является наличие полового процесса, обеспечивающего возможность постоянного обмена внутри её наследственным материалом. В результате формируется единый генофонд популяции, куда в каждом поколении особями разного генотипа вносится больший или меньший вклад, в зависимости от их приспособительной ценности. Важнейшая особенность единого генофонда —его глубокая дифференцированность, неоднородность. Причиной изменения частоты генов в генофонде может быть наличие одного или сочетания следующих факторов: активный дрейф генов, избирательное мутирование в каком-либо направлении, дифференцированный отбор генотипов, появление мигрантов генотипически неидентичных местным особям. В результате перечисленных процессов меняется равновесие частот генотипов. Генофонд населения - его генетическая память —это важнейший ресурс, который определяет трудовой и интеллектуальный потенциал общества и здоровье его членов. Главными критериями жизнеспособности генофонда любой популяции являются: 1) наличие устойчивого воспроизводства в поколениях и 2) сохранение оптимального уровня генетического разнообразия.

    В теории и практической деятельности медицинской генетики важная роль принадлежит понятию генетический груз (наследственная отягощенность). Источниками генетического груза служат мутационные и сегрегационные процессы. Генетический груз особенно заметен при близкородственных браках). Наследственная отягощенность у современного населения составляет около 5%, причем 0.5% всех новорожденных страдают хромосомными болезнями, около 1% детей рождается с заболеваниями, обусловленными генными мутациями (болезни наследуемые моногенно, т.е. по одному мутагенному гену) и около 3.5% рождаются с наследственным предрасположением к хроническим заболеваниям (полигенное, т.е. зависящее от многих генов наследование). Генетический груз в человеческих общностях постоянно растет в связи с мутагенным воздействием на людей неблагоприятных факторов окружающей среды, в том числе физического и химического ее загрязнения. Генетический груз возрастает при алкоголизме и наркомании. Местами он достиг опасного уровня, превышающего социально-допустимый.

    Частота наследственных заболеваний колеблется в разных этнических группах людей и в разных географических зонах, что связано с влиянием отбора в человеческих популяциях. Большинство наследственных болезней и заболеваний с наследственной предрасположенностью передаются детям от родителей по рецессивному типу, т.е. они проявляются только тогда, когда из двух родительских (от матери и от отца) генов, ответственных за один и тот же признак, оба мутантны. В случае, когда один из двух генов нормален, заболевание не проявляется. В популяциях поддерживается сбалансированный наследственный полиморфизм, т.е. наличие как минимум двух (нередко и более) аллелей одного и того же гена при условии доминирования нормального аллеля. Но если частота мутантного аллеля в популяции достаточно высока, то повышается и риск накопления, а следовательно, и проявления рецессивных мутаций.

    Среди методов исследования в генетике часто применяется географический подход. Это направление названо геногеографией. Ее основная задача — установление географического распространения и, по возможности, частот аллелей, определяющих основные признаки и свойства в пределах всего или части ареала изучаемого вида организмов. Геногеография выясняет также причины распространения аллелей. Шире возможности т. н. феногеографии, изучающей географическое распространение фенов (признаков-маркёров генотипического состава популяций). Геногеграфия имеет важное практическое и прикладное значение в современной антропологии, а также в генетике человека и особенно в медицинской генетике.

    Новейшие достижения генетики связаны с развитием генной инженерии — раздела молекулярной генетики, ориентированного на целенаправленное создание в лабораторных условиях (в пробирке) новых комбинаций генетического материала, способного размножаться в клетке-хозяине и синтезировать конечные продукты обмена. Генетическая инженерия за короткий срок оказала огромное влияние на развитие различных молекулярно-генетических методов и позволила существенно продвинуться на пути познания строения и функционирования генетического аппарата. На основе генетической инженерии возникла отрасль фармацевтической промышленности, названная “индустрией ДНК” и представляющая собой одну из современных ветвей биотехнологии. Ею получен допущенный для лечебного применения инсулин человека (хумулин).

    Важным достижением генетики явилась разработка дородовой диагностики наследственных болезней и врожденных пороков развития. Исследование, проводимое на 16 — 20 неделе беременности, позволяет выявить показания либо для своевременного прерывания ее, либо для начала лечения болезни еще во внутриутробном периоде. Практическая реализация достижений медицинской генетики осуществляется медико-генетической службой, существующей во многих странах. В России в областных, краевых и республиканских больницах созданы консультативные кабинеты по вопросам медицинской генетики, а в некоторых крупных городах работают центры по наследственной патологии. Эти учреждения активно выявляют и регистрируют наследственные болезни, осуществляют диспансеризацию больных и их семей, проводят медико-генетические консультации, т.е. информируют будущих родителей о риске проявления у потомства наследственных болезней и т.д. Профилактика наследственных болезней и заболеваний с наследственной предрасположенностью — наиболее перспективное направление в борьбе за снижение наследственного груза в популяциях людей.

    Исследователи-генетики внесли большой вклад в разработку проблемы биосоциальной сущности человека. Социальная сущность человека как сочлена человеческого общества определяются социальной и культурной средой, воспитанием, общением с матерью с момента рождения. Но, став социальным существом, человек во всех своих проявлениях не лишился своей биологической индивидуальности. Социальные условия не устраняют генетической разнокачественности людей, возникающей в силу всеобщности законов наследственности. Все индивидуальные и личностные свойства человека, его отношение к ближним и поведение в обществе всегда определяются взаимодействием генетической системы и внешних условий, в которых он формируется и развивается.

    Огромный фактический материал свидетельствует, что любые нервно-психические и поведенческие свойства, определяющие индивидуальные и личностные качества человека связаны с межличностной генетической вариацией. Важнейшие психические характеристики человека зависят в той или иной степени от генетического фактора. Это относится и к таким свойствам человека, как сила, чувствительность и лабильность его нервной системы, психодинамические и нейродинамические параметры. Под генетическим контролем находится функциональная активность ассоциативной зоны мозга. Формируясь к 12‑14‑летнему возрасту, а иногда и несколько раньше, ее характер сохраняется в течение всей жизни как индивидуальная особенность человека, но ее межличностная вариация чрезвычайно велика. Наблюдается огромный полиморфизм элементов наследственной системы, детерминирующий индивидуальные и личностные качества людей. Это создает подлинную уникальность генотипа каждого человека, независимо от его национальной, расовой или социальной принадлежности.

    Экология человека. Понятийно-терминологический словарь. — Ростов-на-Дону. Б.Б. Прохоров. 2005.

    human_ecology.academic.ru

    Генетика — WiKi

    Гене́тика (от греч. γενητως — порождающий, происходящий от кого-то[1][2][3]) — наука о закономерностях наследственности и изменчивости.

    Этот взгляд на генетику не разделяют многие современные учёные. По мнению ведущих североамериканских генетиков, таких, как Энтони Грифитс[4], Джеффри Миллер[5], Девид Судзуки, Ричард Левонтин и др., генетику следует определить как науку о генах:

    ....Некоторые определяют её [генетику] как науку о наследственности, хотя наследственные явления представляли интерес для людей задолго до того, как биология и генетика оформились в качестве научных дисциплин. Древние народы улучшали растительные культуры и одомашненных животных, выбирая для разведения экземпляры, обладающие желательными признаками. Большой интерес вызывали у них и такие вопросы, как: «Почему дети напоминают своих родителей?» или «Какие семейные особенности могут влиять на течение различных заболеваний?»

    Но этих людей нельзя было назвать генетиками. Генетика как набор принципов и аналитических процедур не существовала до 60-х годов XIX века, когда монах Августинского монастыря Грегор Мендель выполнил ряд экспериментов, указывающих на существование биологических структур, которые мы теперь называем генами.

    Генетика происходит от слова «ген», и именно гены находятся в центре внимания исследователей. Это не зависит, изучают ли генетики молекулярный, клеточный, организменный, семейный, популяционный или эволюционный уровни. Проще говоря, генетика - это наука о генах.Griffiths, Anthony J. F.; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart, eds. (2000)[6].

    В зависимости от объекта исследования классифицируют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека и другие; в зависимости от используемых методов других дисциплин — молекулярную генетику, экологическую генетику и другие.

    Идеи и методы генетики играют важную роль в медицине, сельском хозяйстве, микробиологической промышленности, а также в генетической инженерии[7].

    Введение

    Законы Менделя

    История

    Работы Грегора Менделя

    В 1865 году монах Грегор Мендель (занимавшийся изучением гибридизации растений в Августинском монастыре в Брюнне (Брно), ныне на территории Чехии) обнародовал на заседании местного общества естествоиспытателей результаты исследований о передаче по наследству признаков при скрещивании гороха (работа «Опыты над растительными гибридами» была опубликована в трудах общества в 1866 году). Мендель показал, что некоторые наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей к потомкам в виде дискретных (обособленных) единиц. Сформулированные им закономерности наследования позже получили название законов Менделя. При жизни его работы были малоизвестны и воспринимались критически (результаты опытов на другом растении, ночной красавице, на первый взгляд, не подтверждали выявленные закономерности, чем весьма охотно пользовались критики его наблюдений).

    Классическая генетика

    В начале XX века работы Менделя вновь привлекли внимание в связи с исследованиями Карла Корренса, Эриха Чермака и Гуго Де Фриза по гибридизации растений, в которых были подтверждены основные выводы о независимом наследовании признаков и о численных соотношениях при «расщеплении» признаков в потомстве.

    Вскоре английский натуралист Уильям Бэтсон ввёл в употребление название новой научной дисциплины: генетика (в 1905 году в частном письме и в 1906 году публично). В 1909 году датским ботаником Вильгельмом Йогансеном введён в употребление термин «ген».

    Важным вкладом в развитие генетики стала хромосомная теория наследственности, разработанная, прежде всего, благодаря усилиям американского генетика Томаса Ханта Моргана и его учеников и сотрудников, избравших объектом своих исследований плодовую мушку Drosophila melanogaster. Изучение закономерностей сцепленного наследования позволило путём анализа результатов скрещиваний составить карты расположения генов в «группах сцепления» и сопоставить группы сцепления с хромосомами (1910—1913 гг.).

    Молекулярная генетика

    Эпоха молекулярной генетики начинается с появившихся в 1940—1950-х гг. работ, доказавших ведущую роль ДНК в передаче наследственной информации. Важнейшими шагами стали расшифровка структуры ДНК, триплетного кода, описание механизмов биосинтеза белка, обнаружение рестриктаз и секвенирование ДНК.

    Разделы генетики

    Модельные организмы

    Изначально наследование изучалось у широкого диапазона организмов, однако учёные стали специализироваться на генетике конкретных видов. Модельными становятся те организмы, по которым уже накоплено много научных данных, которые уже исследовались и легко содержатся в лабораторных условиях. Модельные организмы выбирались отчасти благодаря приоритетности — короткому времени генерации (быстрой смены поколений) и возможности генетических манипуляций. В результате, в генетических исследованиях некоторые виды стали основными[8].

    К широко используемым в генетических исследованиях модельным организмам относят бактерию Escherichia coli, растение Arabidopsis thaliana, дрожжи Saccharomyces cerevisiae, нематоду Caenorhabditis elegans, плодовую муху Drosophila melanogaster и обыкновенную домовую мышь (Mus musculus).

    См. также

    Примечания

    Литература

    • Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика: В 3 т. М.: Мир, 1987—1988. Т. 1. 295 с. Т. 2 368 с. Т. 3. 335 с.
    • Алиханян С. И., Акифьев А. П., Чернин Л. С. Общая генетика. — М.: Высш. шк., 1985. — 446 с.
    • Гершензон С. М. Основы современной генетики. — Киев: Наук. думка, 1983. — 558 с.
    • Гершкович И. Генетика. — М.: Наука, 1968. — 698 с.
    • Дубинин Н. П. Генетика. — Кишинёв: Штииница, 1985. — 533 с.
    • Жимулёв И. Ф. Общая и молекулярная генетика: учебное пособие для студентов университетов, обучающихся по направлению 510600 — Биология и биологическим специальностям. — 2-е, испр. и доп. — Новосибирск: Новосибирск : Сиб. унив. изд-во, 2003. — 478 с. — 2500 экз. — ISBN 5-94087-077-5
    • Инге-Вечтомов С. Г. Генетика с основами селекции. 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: 2010. — 720 с.
    • Клаг Уильям С., Каммингс Майкл Р. Основы генетики. — М.: Техносфера, 2007. — 896 с.
    • Льюин Б. Гены: Пер. с англ. — М.: Мир, 1987. — 544 с.
    • Пухальский В. А. Введение в генетику. — М.: КолосС, 2007. — 224 с. (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений)
    • Сингер М., Берг П. Гены и геномы: В 2 т. М.: Мир, 1998. Т. 1. 373 с. Т. 2. 391 с.
    • Мюнтцинг А. Генетика. — М.: Мир, 1967. — 610 с.

    Ссылки

    ru-wiki.org



    О сайте

    Онлайн-журнал "Автобайки" - первое на постсоветском пространстве издание, призванное осветить проблемы радовых автолюбителей с привлечение экспертов в области автомобилестроения, автоюристов, автомехаников. Вопросы и пожелания о работе сайта принимаются по адресу: Онлайн-журнал "Автобайки"