Билет№1

1. Предмет генетики. Место генетики среди биологических наук. Значение генетики для решения задач селекции, медицины, биотехнологии, экологии.

Впервые термин «генетика» был введен У. Бэтсоном в 1906 г. Слово «генетика» происходит от греческого слова «genesis», что означает «происхождение». Генетика изучает два неразрывных свойства живых организмов: наследственность и изменчивость, а также методы управления ими. Поэтому именно наследственность и изменчивость являются предметом генетики. Законы генетики применимы ко всем без исключения организмам, а ее методы широко используются различными биологическими науками: биохимией, зоологией, ботаникой, микробиологией, вирусологией, иммунологией, физиологией, экологией и т. д.

Генетика является одной из самых прогрессивных наук естествознания. Ее достижения изменили естественнонаучное и во многом философское понимание явлений жизни. Роль генетики для практики селекции и медицины очень велика. Значение генетики для медицины будет возрастать с каждым годом, ибо генетика касается самых сокровенных сторон биологии и физиологии человека. Благодаря генетике, ее знаниям, разрабатываются методы лечения ряда наследственных заболеваний, таких, как фенилкетонурия, сахарный диабет и другие. Здесь медико-генетическая работа призвана облегчить страдания людей от действия дефектных генов, полученных ими от родителей. Внедряются в практику приемы медико-генетического консультирования и прентальной диагностики, что позволяет предупредить развитие наследственных заболеваний.

2.Конъюгация у бактерий. Методы генетического картирования при конъюгации. 

С помощью трансформации и трансдукции осуществляется односторонний обмен наследственными факторами между бактериями. И эти процессы в какой-то мере компенсируют отсутствие у них настоящего полового процесса.

Поиски полового процесса у бактерий в течение длительного времени были безуспешными. Лишь после того, как были разработаны методы селективных сред и получены штаммы биохимических мутантов, Дж. Ледербергу и Е. Татуму удалось в 1946 г. доказать наличие своеобразного полового процесса у Escherichia coli на примере штамма К₁₂. Процесс переноса генетической информации от одной бактерии к другой при контакте клеток получил название конъюгации.

Для картирования генов у кишечной палочки Ф. Жакоб и И. Вольман разработали особый метод.

Из смешанной культуры двух конъюгирующих линий, маркированных теми или иными генами, через разные промежутки времени после начала конъюгации брали порции этой культуры и помещали в гомогенизатор, в котором с помощью механического встряхивания удается разъединить конъюгирующие бактерии. После этого клетки из культуры рассевали на селективные среды, позволяющие выявлять колонии рекомбинантов.

Описанным приемом удалось установить очень интересное явление. Оказалось, что количество наследственного материала, перемещающегося из одной клетки в другую, пропорционально времени конъюгации клеток. Передача всех учитывающихся в группе сцепления маркеров начиналась через 8 мин и заканчивалась позднее, чем через час после начала конъюгации. Поскольку для перемещения разных генов из одной клетки в другую необходимо разное время, то время передачи фрагмента хромосомы «мужских» клеток в «женские» в этом случае может служить мерой расстояния между генами. В этих опытах был обнаружен и другой очень важный факт, а именно, что единственная группа сцепления Escherichia coli представлена в виде замкнутого круга; она состоит из двунитчатой ДНК длиной 1,2—1,4 ммк.

Различные линии Hfr начинают передачу генов с разных участков хромосомы и в разной последовательности, но линейный порядок генов остается при этом постоянным. Наблюдаемые изменения в последовательности передачи факторов навели на мысль, что у Е. coli в клетках F⁺ имеется лишь одна, причем кольцевая, группа сцепления. При возникновении клеток Hfr фактор F в разных линиях садится в различных точках кольцевой хромосомы, раскрытие кольца может произойти справа или слева от него. Место разрыва кольца и определяет направление передачи генов характерной для данной линии последовательности. Передача начинается с раскрытого конца кольцевой хромосомы, а на противоположном конце хромосомы всегда оказывается фактор F. Таким образом, свободный от фактора F конец хромосомы оказывается начальной точкой переноса группы сцепления, обозначаемой как локус О (от слова origin). Гены, вошедшие при конъюгации в F-клетку, включаются в ее хромосому посредством процесса, по-видимому, аналогичного кроссинговеру, так как при делении такой «оплодотворенной» клетки появляются рекомбинанты.