2.История представлений о наследственности и изменчивости. История развития генетики..Основные понятия генетики. Признаки и свойства гена, аллельные гены. Генотип и фенотип организма, генофонд.

История развития генетики кратко Чтобы охарактеризовать основные вехи становления рассматриваемой ветви биологии, следует обратиться в не столь далекое прошлое. Ведь свое начало генетика берет из XIX века. А официальной датой ее зарождения как полностью обособленной дисциплины считается 1900 год. Кстати, если говорить совсем уже об истоках, то следует заметить попытки селекции растений, скрещивания животных еще очень давно. Ведь этим занимались земледельцы и скотоводы еще в XV веке. Просто происходило это не с научной точки зрения. Таблица "История развития генетики" поможет освоить ее главные исторические моменты становления. Период развития Основные открытия Ученые Начальный (вторая половина XIX века) Гибридологические исследования в области растений (исследование поколений на примере вида гороха) Грегори Мендель (1866 год) Открытие процесса мейоза и митоза, изучение полового размножения и его значения для закрепления и передачи признаков от родителей к потомству Страсбургер, Горожанкин, Гертвиг, Ван-Беневин, Флемминг, Чистяков, Вальдейр и другие (1878-1883 гг.) Средний (начало-середина XX века) Это период максимально интенсивного роста развития генетических исследований, если рассматривать историческую эпоху в целом. Ряд открытий в области генетического аппарата клетки, его значения и механизмов работы, расшифровка строения ДНК, разработка методов селекции и скрещивания, закладывание всех теоретических основ генетики приходится именно на этот период времени Множество отечественных ученых и генетиков со всего мира: Томас Морган, Навашин, Серебряков, Вавилов, де Фриз, Корренс, Уотсон и Крик, Шлейден, Шванн и многие другие Современный период (вторая половина XX века и до сегодняшнего дня) Этот период характеризуется рядом открытий в области микроструктур живых существ: детальное изучение строения молекул ДНК, РНК, белка, ферментов, гормонов и прочее. Выяснение глубинных механизмов кодирования признаков и передача их по наследству, генетический код и его расшифровка, механизмы трансляции, транскрипции, репликации и так далее. Огромное значение имеют дочерние генетические науки, которых именно в этот период сформировалось немало В. Эльвинг, Ноден и другие В приведенной выше таблице история развития генетики кратко отображена. Далее рассмотрим более подробно главные открытия разных периодов.

Основные понятия генетики. Методы генетических исследований

Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов.

Наследственность — это свойство живых организмов передавать свои признаки и особенности онтогенеза потомкам, обеспечивая преемственность поколений. Материальной основой наследственности является половые клетки — гаметы. При неполового размножения такими клетками являются соматические. Клетки несут только структурные задатки возможных признаков — гены.

Изменчивость — способность живых организмов приобретать новые признаки и других состояний в процессе индивидуального развития.

Ген — участок молекулы ДНК, которая определяет наследственные признаки организмов. Ген — единица наследственности, является единицей измерения биологического явления.

Аллельные гены (аллели) — это гены, находящиеся в разных состояниях, но занимают одно и то же место (локус) в хромосомах одной пары (гомологичных хромосомах) и определяют разное состояние определенного признака (черные и голубые глаза, высокий или низкий рост, гладкая или морщинистая оболочка плода и т.д.). Аллели обозначаются буквами латинского алфавита (A и a, B и b, C и c …).

Доминантный признак — аллель (ген), которая в присутствии другой всегда проявится в форме кодированного ней состояния признаки. Сказывается большими буквами (A, B, C).

Рецессивный признак — то, что подавляется, проявляется только в гомозиготном состоянии. Рецессивный ген обозначается малой буквой (a, b, c).

Генотип — совокупность всех наследственных признаков — генов организма, полученных от родителей. Реализация признаков в организме проходит по схеме: ген → белок → признак.

Фенотип — совокупность внутренних и внешних признаков, которые реализуются в организме при взаимодействии генотипа со средой.

Гомозигота — зигота (организм), имеющая одинаковые аллели одного гена в гомологичных хромосомах (AA, aa).

Гетерозигота — зигота (организм), имеющая разные аллели одного гена в гомологичных хромосомах (Aa), т.е. имеет альтернативные признаки.

Чистые линии — это генотипически однородные потомки одной особи, гомозиготные по большинству генов и полученные в результате самоопыления.

Свойства гена:- специфичность (каждый структурный ген обладает только ему присущим порядком расположения нуклеотидов и детерминирует синтез определенного полипептида)-целостность ( при программировании синтеза полипептида ген выступает как неделимая единица)-дискретность (наличие субъединиц - нуклеотидов)-стабильность(относительно устойчивы)-лабильность(способны мутировать).

Геноти́п — совокупность генов данного организма, которая, в отличие от понятий генома и генофонда, характеризует особь, а не вид (ещё отличием генотипа от генома является включение в понятие «геном» некодирующих последовательностей, не входящих в понятие «генотип»). Вместе с факторами внешней среды определяет фенотип организма.Обычно о генотипе говорят в контексте определенного гена, у полиплоидных особей он обозначает комбинацию аллелей данного гена (см. гомозигота, гетерозигота). Большинство генов проявляются в фенотипе организма, но фенотип и генотип различны по следующим показателям:1. По источнику информации (генотип определяется при изучении ДНК особи, фенотип регистрируется при наблюдении внешнего вида организма).2. Генотип не всегда соответствует одному и тому же фенотипу. Некоторые гены проявляются в фенотипе только в определённых условиях. С другой стороны, некоторые фенотипы, например, окраска шерсти животных, являются результатом взаимодействия нескольких генов по типу комплементарности.Феноти́п (от греческого слова phainotip — являю, обнаруживаю) — совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, опосредованного рядом внешне средовых факторов. У диплоидных организмов в фенотипе проявляются доминантные гены.Фенотип — совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретённых в результате онтогенеза (индивидуального развития).Несмотря на кажущееся строгое определение, концепция фенотипа имеет некоторые неопределенности. Во-первых, большинство молекул и структур кодируемых генетическим материалом, не заметны во внешнем виде организма, хотя являются частью фенотипа. Например, именно так обстоит дело с группами крови человека. Поэтому расширенное определение фенотипа должно включать характеристики, которые могут быть обнаружены техническими, медицинскими или диагностическими процедурами. Дальнейшее, более радикальное расширение может включать приобретенное поведение или даже влияние организма на окружающую среду и другие организмы. Например, согласно Ричарду Докинзу, плотину бобров также как и их резцы можно считать фенотипом генов бобра. Фенотип можно определить как «вынос» генетической информации навстречу факторам среды. В первом приближении можно говорить о двух характеристиках фенотипа: а) число направлений выноса характеризует число факторов среды, к которым чувствителен фенотип, — мерность фенотипа; б) «дальность» выноса характеризует степень чувствительности фенотипа к данному фактору среды. В совокупности эти характеристики определяют богатство и развитость фенотипа. Чем многомернее фенотип и чем он чувствительнее, чем дальше фенотип от генотипа, тем он богаче. Если сравнить вирус, бактерию, аскариду, лягушку и человека, то богатство фенотипа в этом ряду растет.Генофонд — понятие из популяционной генетики, описывающее совокупность всех генных вариаций (аллелей) определённой популяции. Популяция располагает всеми своими аллелями для оптимального приспособления к окружающей среде. Можно также говорить о едином генофонде вида, так как между разными популяциями вида происходит обмен генами.Если во всей популяции существует лишь один аллель определённого гена, то популяция по отношению к вариантам этого гена называется мономорфной. При наличии нескольких разных вариантов гена в популяции она считается полиморфной.Если у рассматриваемого вида имеется более чем один набор хромосом, то совокупное количество разных аллелей может превышать количество организмов. Однако в большинстве случаев количество аллелей всё же меньше. При сильном инбридинге часто возникают мономорфные популяции лишь с одним аллелем многих генов.Одним из показателей объёма генофонда является эффективная величина популяции, сокращённо. У популяции людей с диплоидным набором хромосом может иметься максимально в два раза больше аллелей одного гена, чем индивидов, то есть <= 2 * (величины популяции). Исключены при этом половые хромосомы. Аллели всей популяци в идеальном случае распределены по закону Харди-Вайнберга. Более крупный генофонд с множеством разных вариантов отдельных генов ведёт к лучшему приспособлению потомства к меняющейся окружающей среде. Разнообразие аллелей позволяет приспособиться к изменениям значительно быстрее, если соответствующие аллели уже имеются в наличии, чем если они должны появиться вследствие мутации. Тем не менее, в неизменяющейся окружающей среде меньшее число аллелей может быть более выгодным, чтобы при половом размножении не возникало слишком много неблагоприятных комбинаций.