4 Этапы развития генетики

В истории генетики выделяют три исторических этапа. Первый - эта эпоха классической генетики, длившийся с 1900 по 1930 год. Началом развития современной генетики считают открытие (точнее сказать, переоткрытие вслед за Г. Менделем) правил наследования признаков. Сделали это почти одновременно и независимо друг от друга трое исследователей - К. Корренс в Германии, Х. Де Фриз в Голландии и Э. Чермак в Австрии. Это было время создание теории гена и хромосомной теории наследственности. В дальнейшем следовала череда крупных открытий. В 1903 г. датским ученым Иогансеном публикуется работа, посвященная характеру наследования в популяциях и чистых линиях. Этот же ученый вводит в научный обиход термины "ген", "генотип", "фенотип". В 1906 г. С.Г. Навашиным разработано учение об индивидуальности каждой хромосомы и набора хромосом, названного кариотипом. Сэттоном и Вильсоном в 1907 г. установлена связь между наследованием генов и распределением хромосом в мейозе. Обобщение экспериментальных работ с плодовой мушкой дрозофилой Моргана и его учеников, признание этих работ научной общественностью послужило окончательному утверждению хромосомной теории наследственности. Теория мутаций, впервые высказанная С.И. Коржинским еще в 1899 г., в 1901-1903 гг. была обоснована и развита Де Фризом. Весьма успешно в исследовании естественных мутаций работали К. Бриджес, А. Стертевант. Так, в 1917 г. Бриджесом в экспериментах с дрозофилой обнаружены делеции, а в 1919 г. - дупликации. Однако до середины 20-х гг. мутации рассматривались как самопроизвольные и независимые от внешних факторов изменения в хромосомах. В 1925 г. Надсон и Филиппов экспериментально получили мутации воздействием лучами радия, а в 1927 г. Меллер - рентгеновскими лучами. Несколько позже в 30-40-е гг. ученые научились получать искусственные мутации при помощи химических соединений. В 1920 г. Н.И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов - основу понимания общности наследования признаков у разных видов. В 1908 г. математиком Харди и медиком Вайнбергом открыт принцип постоянства наследования признаков в свободных популяциях. Классические представления о генетике популяций были изложены в 1926-1929 гг. в работах С.С. Четверикова. Дальнейшее развитие популяционная генетика получила в работах Н.П. Дубинина, Ф. Добжанского. Математический аппарат генетики популяций в 30-е гг. успешно разрабатывался С. Райтом и Р. Фишером. Период с 1930 по 1953 гг. получил название этапа неоклассицизма в генетике. В этот период была доказана делимость гена и его сложная структура (работы А.С. Серебровского и Н.П. Дубинина); обоснованы многие положения генетики популяций и эволюционной генетики. Как самостоятельное направление науки оформляется биохимическая генетика. В 1944 г. американцами О. Эйвери, К. Маклеодом и И. Маккарти установлено, что носителем наследственной информации являются не белки, как полагали до этого, а ДНК. 1953 г. принято считать началом нового, современного этапа в развитии генетики. Именно в этот год Дж. Уотсоном и Ф. Криком предложена модель структуры ДНК. За 40-летний период в молекулярной генетике сделаны поразительные открытия. В 1958 г. А. Корнберг (США) осуществил искусственный синтез ДНК. В начале 60-х гг. усилиями целого ряда ученых расшифровывается триплетный код всех 20-ти аминокислот, входящих в белковые молекулы. Тогда же французами Ф. Жакобом, А. Львовым и Ж. Моно создана теория регуляции работы генов. Начало 70-х гг. знаменует появлением генной инженерии. В 1972 г. П. Берг объединил ДНК вируса с ДНК бактериофага. В 1974 г. Д. Марроу вводит в хромосому кишечной палочки фрагмент хромосомы лягушки. Крупным успехом последних лет стало клонирование млекопитающих.

6. Х-мы - материальная основа насл-ти. Кариотип

Хроматин в оптическом микроскопе виден как совокупность гранул и клубков нитей, соединенных тонкой сетью. При большем увеличении (в электронном микроскопе) хроматиновые структуры предстают как длинные, закрученные в спирали нити. Во время деления клетки нити максимально закручиваются, в результате чего и становятся видны в виде характерных структур - хромосом. Общая морфология хромосом лучше всего выявляется на стадии метафазы или ранней анафазы, когда хромосомы наиболее укорочены и находятся в экваториальной плоскости клетки. Каждая хромосома состоит из двух продольных структур - хроматид. Две хроматиды одной хромосомы имеют одну общую центромеру, связывающую их. В месте расположения центромеры хромосомы делятся перетяжкой на два плеча. К этому же месту крепятся тянущие нити митотического веретена. Если центрамера располагается в длинной хромосоме посередине, то в метафазе такая хромосома выглядит как равноплечая V-образная и называется метацентрической. Если центромера делит хромосому на два неравных плеча, то такую хромосому именуют акроцентрической. При размещении центромеры в конце хромосомы последняя делится на длинное плечо и короткий сегмент. Подобные хромосомы принято называть телоцентрическими. Участок хромосомы, располагающийся ближе к центромере, именуют проксимальным, а отдаленный - дистальным. Кроме первичной перетяжки, хромосома может иметь вторичную перетяжку , не связанную с прикреплением нити веретена. Участок хромосомы, обособленный от ее основного тела вторичной перетяжкой, называется спутником, а сама такая хромосома- спутничной. Величина хромосом варьирует от 0.2 до 50 мк; диаметр от 0.2 до 5 мк. Соотношение длины плеч, наличие вторичной перетяжки, длина участка, отделяемого вторичной перетяжкой, степень спирализации участков и интенсивность их окрашивания специальными красителями служат морфологическими признаками, позволяющими идентифицировать хромосомы.

5. Роль ядра и цит-мы в сохр-и и передаче насл-й инф-и

Клетка является материальной основой преемственной связи между организмами разных поколений. Поэтому для генетики имеет большое значение данные о роли клетки и отдельных ее элементов в сохранении и передаче наследственной информации. Цитоплазма наряду с ядром является главным компонентом клетки, с ней связан обмен веществ. В цитоплазме находится ряд структурных компонентов (органелл), ответственных за энергетический и химический обмен клетки. Часть из них включает в себя молекулы ДНК. Основная цитоплазма не является однородной. Наружный ее слой образует плазматическую мембрану, регулирующую поступление веществ в клетку и обратное их выделение. Остальная часть цитоплазмы - относительно однородное вещество, в которое погружена система канальцев и резервуаров, именуемая эндоплазматической сетью. На поверхности ЭПС животных клеток находятся рибосомы. В растительных клетках, имеющих небольшую поверхность ЭПС, рибосомы равномерно распределены в основной цитоплазме. Энергия в клетке вырабатывается митохондриями - органеллами разной величины, сложной структуры, сферической или палочковидной формы. В митохондриях содержатся ферменты, участвующие в синтезе АТФ. Макроэргические связи АТФ - главный источник энергии в клетке. Важным свойством митохондрий является их способность к самовоспроизводству. Пластиды имеются только в растительных клетках. Как и митохондрии, они способны к самовоспроизводству. Пластиды синтезируют разнообразные вещества: хромопласты - каротин и ксантофилл, лейкопласты - крахмал, эвопласты - жиры, хлоропласты - хлорофилл. Ядро - сложное образование. Оно отделено от цитоплазмы двухслойной оболочкой. В мембранах этой оболочки имеются поры, способные пропускать крупные молекулы. Под ядерной оболочкой находится ядерная плазма (кариоплазма), в которую погружены одно, два или больше округлых образования - ядрышка. Предположительно, в ядрышках идет синтез рибосомных РНК. Кариоплазма состоит из двух компонентов - кариолимфы и хроматина. Хроматин состоит из белков и ДНК. Подробнее хроматин мы рассмотрим ниже, сейчас же обратим ваше внимание на особенности взаимосвязей между нуклеиновыми кислотами и белками. Установлено, что синтез белков цитоплазмы программируется под влиянием нуклеиновых кислот ядра. Каждый из генов программирует синтез собственного белка. Процесс синтеза белка происходит с помощью особых матричных РНК. Они передают в рибосомы генетическую программу из ядерных молекул ДНК, являясь посредниками при синтезе белков в цитоплазме. Молекулы матричных РНК синтезируются на матрицах генов в ядре, затем уходят в цитоплазму. Там с матричной РНК вступают в контакт рибосомы, на которых непосредственно и идет синтез белка. В свою очередь функционирование белка лежит в основе биосинтеза липидов и углеводов. Таким образом, взаимодействие ДНК, РНК и белков обеспечивает организацию всех биохимических процессов в клетке.