4. Понятие о наследовании.

Наследование — это передача генетической информации (генетических признаков) от одного поколения организмов к другому. Это происходит в ходе вегетативного или полового размножения.

В основе наследования лежат процессы удвоения, объединения и распределения генетического материала, поэтому закономерности наследования у разных организмов зависят от особенностей этих процессов.

Виды наследования в биологии:

Ядерное (хромосомное) — гены передаются с хромосомами клеточного ядра. У раздельнополых высших эукариот подразделяют на аутосомное (гены находятся в аутосомах) и сцепленное с полом (гены находятся в половых хромосомах).

Нехромосомное — передаются гены цитоплазматических клеточных органелл (пластид, митохондрий, кинетосом) или плазмид.

Зависимое от пола — признаки проявляются по-разному у особей разного пола.

Ограниченное полом — признаки проявляются только у особей одного пола.

Механизмы

Механизмы наследования тесно связаны с процессами воспроизведения генетического материала при репликации ДНК (у некоторых вирусов — РНК). При половом размножении, характерном для эукариотных организмов, большое значение приобретают процессы мейоза, гаметогенеза и последующее слияние гаплоидных гамет — мужских (сперматозоидов) с женскими (яйцеклетками) — с образованием диплоидных зигот, дающих начало новому поколению.

Законы

В биологии сформулированы законы наследования, например, три закона Грегора Менделя:

Первый закон (закон доминирования) — при скрещивании двух гомозиготных организмов (чистых линий), имеющих разные альтернативные признаки, все гибриды первого поколения (F1) будут одинаковыми — они проявят только доминантный признак.

Второй закон (закон расщепления) — при скрещивании гетерозиготных потомков первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление в определённом числовом отношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

Третий закон (закон независимого наследования) — гены разных пар признаков наследуются и комбинируются в потомстве независимо, создавая все возможные сочетания аллелей.

Методы исследования

Для изучения наследования в биологии используют, например:

Гибридологический метод — скрещивание организмов с различающимися признаками и анализ потомства. Позволяет установить закономерности наследования, выявить доминантные и рецессивные признаки, определить генотипы родителей.

Генеалогический метод — составление родословной и её анализ. Применяется для организмов, у которых невозможно скрещивание (человек) или размножение происходит медленно.

5. Этапы развития генетики и их характеристика.

Доменделевский период (до 1900 года): Эмпирический этап

Характеристика: Этот период характеризуется преимущественно эмпирическим подходом к изучению наследственности. Наблюдения, эксперименты по скрещиванию растений и животных, а также практический опыт в селекции были основными инструментами. Отсутствовало понимание механизмов передачи наследственной информации на клеточном и молекулярном уровнях. Господствовали различные гипотезы о природе наследственных факторов, часто имевшие умозрительный характер.

1) Первый этап (1900-1910 гг.) - многочисленные эксперименты, проведенные в этот период показали, что законы, установленные Г. Менделем, имеют универсальный характер и применимы ко всем живым организмам, размножающимся половым путем (от микроорганизмов до человека). Законы наследственности едины для всего органического мира. Этот период получил название «периода триумфального шествия менделизма по планете». В этот период закономерности наследования признаков изучают на уровне целостного организма и не связывают с какими-либо материальными структурами клетки. В этот период была сформулирована Г. Де-Фризом теория мутаций, а датский ученый В. Иогансен в 1909 г. ввел в генетику базовые понятия - ген, генотип, фенотип.

2) Второй этап (1911-1953 гг.) - установлены материальные основы наследственности. Ученые Т. Бовери, У. Сеттон и Э. Вильсон обосновали хромосомную теорию наследственности. Решающее значение для утверждения хромосомной теории наследственности имели исследования американского генетика Т. Моргана, проводимых на плодовой мушке - дрозофиле.

В 1925 г. советские ученые Г. Надсон и Г. Филиппов впервые в мире получили мутации у дрожжевых грибов под воздействием лучей радия. Были открыты физические и химические факторы, вызывающие мутации. Возникла новая наука - радиационная генетика.

В 1920 г. советский ученый Н.И. Вавилов открыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости организмов. Другой советский ученый С.С. Четвериков внес решающий вклад в развитие генетики популяций и эволюционной генетики.

В 30-х годах советские ученые А. Серебровский и Н. Дубинин разработали теорию гена, впервые экспериментально доказали делимость гена. В этот период американские

ученые С. Райт, Дж. Холден и Р. Фишер заложили основы генетико-математических методов изучения процессов, происходящих в популяциях.

3) Третий этап (1954 г. - по настоящее время) - в генетике стали использовать методы и принципы исследований точных наук: математики, кибернетики, физики, химии, информатики и др. Основным объектом исследований стали микроорганизмы: грибы, бактерии, вирусы. Анализ материальных основ наследственности перешел на молекулярный уровень изучения структурной организации живой материи. Основными достижениями этого этапа являются установление молекулярной структуры и функции гена, связь воспроизведения клеток со способностью к самоудвоению молекул ДНК, сведение явлений наследственности к передаче в ряду поколений способности организмов в течение всей их жизни воспроизводить сходные типы обмена веществ.

Современная генетика характеризуется проникновением молекулярных принципов исследований во все области учения о наследственности. Широкое развитие получили исследования по проблемам искусственного синтеза генов вне организма, продленного мутагенеза, гибридизации соматических клеток, получения гаплоидов у растений, регуляция активности генов в процессе индивидуального развития, генной и хромосомной инженерии, искусственного синтеза нуклеиновых кислот и белков.