Генетика. Основные понятия

Генетика. Основные понятия

Генетика - наука, изучающая наследственность и изменчивость – свойства, присущие всем живым организмам. Бесконечное разнообразие видов растений, животных и микроорганизмов поддерживается тем, что каждый вид сохраняет в ряду поколений характерные для него черты: на холодном Севере и в жарких странах корова всегда рождает теленка, курица выводит цыплят, а пшеница воспроизводит пшеницу. При этом живые существа индивидуальны: все люди разные, все кошки чем-то отличаются друг от друга, и даже колоски пшеницы, если присмотреться к ним повнимательнее, имеют свои особенности. Два эти важнейшие свойства живых существ – быть похожими на своих родителей и отличаться от них – и составляют суть понятий «наследственность» и «изменчивость».

Истоки генетики, как и любой другой науки, следует искать в практике. С тех пор как люди занялись разведением животных и растений, они стали понимать, что признаки потомков зависят от свойств их родителей. Отбирая и скрещивая лучших особей, человек из поколения в поколение создавал породы животных и сорта растений с улучшенными свойствами. Бурное развитие племенного дела и растениеводства во второй половине 19 в. породило повышенный интерес к анализу феномена наследственности. В то время считали, что материальный субстрат наследственности – это гомогенное вещество, а наследственные субстанции родительских форм смешиваются у потомства подобно тому, как смешиваются друг с другом взаиморастворимые жидкости. Считалось также, что у животных и человека вещество наследственности каким-то образом связано с кровью: выражения «полукровка», «чистокровный» и др. сохранились до наших дней.

Законы генетики, открытые Менделем, Морганом и их последователями, описывают передачу признаков от родителей к детям. Они утверждают, что все наследуемые признаки определяются генами. Каждый ген может быть представлен в одной или большем числе форм, названных аллелями. Все клетки организма, кроме половых, содержат по два аллеля каждого гена, т.е. являются диплоидными. Если два аллеля идентичны, организм называют гомозиготным по этому гену. Если аллели разные, организм называют гетерозиготным. Клетки, участвующие в половом размножении (гаметы), содержат только один аллель каждого гена, т.е. они гаплоидны. Половина гамет, производимых особью, несет один аллель, а половина – другой. Объединение двух гаплоидных гамет при оплодотворении приводит к образованию диплоидной зиготы, которая развивается во взрослый организм.

 

Дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК) кислоты

Молекула ДНК представляет собой две спирально закрученные одна вокруг другой нити. Каждая нить представляет собой полимер, мономерами которого… Соединение нуклеотидов в нити ДНК происходит через углевод одного нуклеотида и… Принцип комплементарности оснований.

ДНК в цифрах

· Общая длина всех молекул ДНК в ядре одной половой клетки человека составляет около 102 см. · Каждый человек несет в своей ДНК от 50 до 100 тысяч генов – все они… · Длина всех одиночных нитей молекулы ДНК в ядре одной клетки человека составляет около четырех метров. В каждом из…

Строение молекулы РНК

Информационная РНК передает в цитоплазму генетическую информацию от ДНК, находящейся в ядре. Рибосомная РНК составляет значительную часть материала рибосом –… Транспортная РНК действует как «адаптор», встраивая аминокислоты растущей полипептидной цепи в надлежащем порядке.

Гены. Генетический код и его особенности

Гены.

Изучение наследственности уже давно было связано с преставлением о ее корпускулярной природе. В 1866 г. Мендель высказал предположение, что признаки организмов определяются наследуемыми единицами, которые он назвал “элементами”. Позднее их стали называть “факторами” и, наконец, генами; было показано, что гены находятся в хромосомах, с которыми они и передаются от одного поколения к другому.

Несмотря на то, что уже многое известно о хромосомах и структуре ДНК, дать определение гена очень трудно, пока удалось сформулировать только три возможных определения гена:

- ген как единица рекомбинации. На основании своих работ по построению хромосомных карт дрозофилы Морган постулировал, что ген - это наименьший участок хромосомы, который может быть отделен от примыкающих к нему участков в результате кроссинговера. Согласно этому определению, ген представляет собой крупную единицу, специфическую область хромосомы, определяющую тот или иной признак организма;

- ген как единица мутирования. В результате изучения природы мутаций было установлено, что изменения признаков возникают вследствие случайных спонтанных изменений в структуре хромосомы, в последовательности оснований или даже в одном основании. В этом смысле можно было сказать, что ген - это одна пара комплиментарных оснований в нуклеотидной последовательности ДНК, т.е. наименьший участок хромосомы, способный претерпеть мутацию.

- ген как единица функции. Поскольку было известно, что от генов зависят структурные, физиологические и биохимические признаки организмов, было предложено определять ген как наименьший участок хромосомы, обусловливающий синтез определенного продукта.

Генетический код и его особенности.

Выделяют ряд основных свойств генетического кода: 1. Код триплетен. В состав РНК входят 4 нуклеотида: А, Г, Ц, У. Если бы мы… В природе же существует трехбуквенный, или триплетный, код. Это означает, что каждая из 20 аминокислот зашифрована…

Основные методы генетики

Гибридизацией называется процесс скрещивания с целью получения гибридов. Гибрид - это организм, полученный в результате скрещивания разнородных в… При изучении закономерностей наследования признаков и закономерностей… Широко используется в генетике биометрические методы. Ведь наследуются и изменяются не только качественные, но и…

Гибридологический метод генетики

В таблице приведены некоторые доминантные и рецессивные признаки, проявляющиеся у человека.   Доминантный признак Рецессивный признак …  

Наследование при моногибридном скрещивании и закон расщепления.

Результаты опытов по скрещиванию обобщены в положениях: 1) При моногибридном скрещивании в первом поколении гибридов появляются лишь… Неполное доминирование – фенотип, промежуточный между фенотипами родительских форм. Условно говоря, при неполном…

Анализирующее скрещивание

Наследование при дигибридном скрещивании и закон независимого распределения.

В одном из своих экспериментов Мендель использовал растения гороха, различающиеся по форме и окраске семян. Он скрещивал между собой чистосортные… Эти результаты позволили Менделю утверждать, что две пары признаков (форма и…

Сцепленное наследование генов

Значит, гены, входящие в одну группу сцепления, не подчиняются закону независимого наследования, а при дигибридном скрещивании вместо ожидаемого… Закономерности сцепленного наследования были установлены американским биологом… При скрещивании дрозофилы с серым телом и длинными крыльями с дрозофилой, имеющей черное тело и зачаточные крылья, все…

Генетика пола

У видов с раздельнополыми особями хромосомный комплекс самцов и самок не одинаков. Цитологически они различаются по одной паре половых хромосом.… Соматические клетки мужских и женских особей различаются по половым… - у самок они одинаковые ХХ – гомогаметный пол;

Изменчивость

Изменчивостью называют способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Изменчивость отражает взаимосвязь организма с внешней… Различают две основные формы изменчивости: фенотипическую (ненаследственную) и… Фенотипическая изменчивость может быть возрастная, или онтогенетическая, проявляющаяся в изменении всего комплекса…

Информация для любознательных

· В ДНК человека (имеется ввиду полный недублированный (гаплоидный) нуклеотидный набор) порядка 3,2 миллиарда пар нуклеотидов. · Первое детальное сравнение генов человека и шимпанзе показало, что цепочка… · Генеалогическим методом уже показано, что более 1800 морфологических, биохимических и др. признаков человека…

Вид - род – семейство - отряд - класс и т.д.

Макроэволюционные процессы. Филогенез – или эволюция крупных систематических групп (выше видового).

Первичные формы филогенеза:

1. Филетическая эволюция – процесс изменения исходного вида. В процессе филетической эволюции получается филетическое древо. В отличие от микро­
эволюционного процесса филетическая эволюция необратима.
2. Дивергенция. Это другая первичная форма эволюции таксона (вида). В результате изменения направления отбора в разных условия происходит дивергенция (расхождение) ветвей древа жизни от единого ствола предков. Процессы дивергенции в макроэволюции необратимы.

Более частные макроэволюционные процессы – конвергенция и параллелизм. Конвергенция или возникновение различ­ных признаков в систематически далеких, неродственных груп­пах (крыло бабочки и летучей мыши). Параллелизм - формиро­вание сходного фенотипического облика у первоначально ра­зошедшихся (дивергировавших), но родственных групп.

Направления эволюции. Арогенез – переход эволюциони­рующей группы в новую адаптивную зону (крыло птицы, кистеперость рыб и т.д.). Аллогенез (идеоадаптации) - эволюция группы внутри одной адаптивной зоны.

Правила эволюции: необратимости эволюции - организм не может вернуться к прежнему состоянию; правило прогресси­рующей специализации – эволюционирующая группа идет по пути все более глубокой специализации; правило происхождения от неспециализированных предков – новые крупные группы берут начало от сравнительно неспециализированных предков; правило адаптивной радиации - эволюция любой группы со­провождается разделением ее на ряд филогенетических стволов, которые расходятся в разных адаптивных направлениях от не­кого исходного среднего состояния.

Современные проблемы эволюционного учения. Ней­тральная эволюция или постепенная эволюции за счет накопле­ния молекулярных изменений (мутаций), дрейфа генов и других процессов.

Монофилия и полифилия различных таксономических групп. Сетчатая эволюция - происхождение таксонов гибридогенным путем и один из возможных механизмов полифилитического происхождения некоторых групп. Гипотеза симбиогенеза и полифилитическое происхождение типов и царств природы.

Проблемы эволюции экосистем. Устойчивость экосистем и преобладание в ненарушенных экосистемах стабилизирующего отбора. Сильная взаимосвязь видов в экосистемах порождает их одновременную или сопряженную эволюцию (коэволюцию) при глобальных изменениях на Земле.