Найти эксперта
Что изучает генетика
Генетика является одной из самых главных областей биологии. Она служит фундаментальной основой для разработки практических методов, с помощью которых создаются новые виды растений, породы животных, культуры микроорганизмов, имеющих необходимые для человека признаки. То есть, генетика является основой селекции.
Таким образом, генетика – это раздел биологии, изучающий наследственность и изменчивость организмов и разрабатывающий методы управления ими.
Генетические методы использовались человеком с древних времен, на протяжении тысяч лет, когда он улучшал домашних животных и сорта растений. Однако человек использовал генетические методы, не зная при этом, какие механизмы лежат в основе. По мнению ученых, люди уже 6 тыс. лет назад имели небольшое представление о том, что некоторые признаки могут передаваться из поколения в поколение. Об этом свидетельствуют археологические данные. Уже тогда человек создавал улучшенные виды растений и породы животных, имевшие необходимые свойства, путем отбора организмов из популяций и скрещивания их между собой.
Элементарными единицами в генетике являются гены.
Возникновение генетики
Основателем генетики как науки считается Грегор Мендель, чешский монах. Мендель преподавал физику и естествознание в средней школе, а в свободное время занимался выращиванием растений в саду монастыря. Следует отметить, что выращиванием растений он занимался с целью изучения закономерности наследования признаков. Подобные опыты проводились и другими учеными, однако только Мендель проанализировал обобщил результаты своих экспериментов.
Для опытов Мендель использовал семена гороха с белыми цветками и семена с пурпурными цветками. Затем, когда растения зацвели, он из пурпурного цветка удалил тычинки и перенес на его пестик пыльцу с белого цветка. Через время образовались семена, которые он снова посадил. В результате, все взошедшие растения оказались с пурпурным цветками. Этот опыт Мендель повторял несколько раз и результат всегда оказывался одинаковым. Таким образом, он сделал вывод, что гибриды всегда наследуют один из признаков родителя.
Найти эксперта
То есть, результат опытов Менделя выражается в следующем: в полученных при скрещивании растений с разными признаками гибридах не возникает растворения признаков и один признак, доминантный, подавляет другой, рецессивный.
В дальнейших опытах Мендель скрестил между собой полученные пурпурные растения. В результате, выросшие растения имели пурпурные и белые цветки. То есть, признак белой окраски, который исчез в результате первого скрещивания, снова появился. Растений с пурпурными цветками оказалось больше в 3 раза, чем растений с белыми цветками.
Далее, Мендель повторил опыт еще четыре раза, и все время отношение доминантных и рецессивных признаков было 3:1.
Основные положения генетики
Знания, полученные Менделем в ходе этих опытов, были небольшими в мерках современной науки, однако знания науки его времени эти выводы намного опережали. Мендель предположил, что половые клетки – гаметы – несут по одному задатку каждого из признаков и свободны от других задатков того же признака. Это предположение стало важнейшим законом, открытым им. Закон чистоты гамет имеет значение и в современной генетике.
В 1866 г. Менделем было сформулировано предположение, согласно которому признаки организмов определяются наследуемыми единицами – генами. Было выявлено, что гены находятся в хромосомах. Передача генов от одного поколения к другому происходит с хромосомами.
В современной науке накоплено достаточно знаний о хромосомах и структуре ДНК. Однако, несмотря на это, дать точное определение гена достаточно сложно, поэтому существует три формулировки:
- ген как единица рекомбинации. Это означает, что ген представляет собой крупную единицу, является областью хромосомы, которая определяет какой-либо признак организма
- ген как единица мутирования. Это определение означает, что ген является одной парой комплиментарных оснований в нуклеотидной последовательности ДНК. То ест, ген – это наименьший участок хромосомы, способный к мутации
- ген как единица функции. Это определение означает, что ген является наименьшим участком хромосомы, который обусловливает синтез определенного продукта.
Таким образом, генетика основывается на следующих положениях:
- наследственность – важнейшее свойство всех организмов, обусловленное наличием генов, расположенных в хромосомах. Характер индивидуального развития организма определяется наследственностью
- наследственная изменчивость обусловила возникновение многообразия форм. Благодаря наследственной изменчивости стала возможной биологическая эволюция
- основу индивидуального развития организмов составляют биохимические процессы, запрограммированные в молекулах РНК и ДНК.
- передача наследственной информации происходит при помощи генов, участков молекулы ДНК, которые определяют характер биохимических реакций, определяющих проявление одного признака
- наследственная информация содержится в ядре клетки, а также в малых количествах в хлоропластах и митохондриях.
Задачи и методы исследования генетики
Генетика решает следующие задачи:
- изучение способов хранения генетической информации у разных организмов
- анализ способов передачи наследственной информации
- выявление механизмов и закономерностей процесса реализации генетической информации, происходящей в ходе индивидуального развития
- исследование закономерностей и механизмов изменчивости
- изучение роли изменчивости в эволюционном процесса
- поиск способов исправления генетической информации.
Методами исследования генетики являются следующие:
- Метод гибридологического анализа, который дает возможность выявить закономерности наследования отдельных признаков в процессе полового размножения организмов.
- При помощи цитогенетического метода исследуется кариотип клеток организма, а также выявляются хромосомные и геномные мутации
- Генеалогический метод необходим для исследования родословных человека и животных. При помощи этого метода устанавливается тип наследования какого-либо признака, а также зиготность организмов и степень вероятности проявления признаков в следующих поколениях
- Близнецовый метод основывается на исследовании проявления признаков у однояйцевых и двуяйцевых близнецов. Этот метод позволяет значение наследственности и внешней среды в процессе формирования конкретных признаков.
- Биохимические методы основываются на исследовании степени активности ферментов и химического состава клеток, определяемых наследственностью.
- С помощью популяционно-статистического метода вычисляется частота встречаемости генов и генотипов в популяциях.
Найти эксперта
