ВВЕДЕНИЕ В ГЕНЕТИКУ

 

1. Генетика – наука о наследственности и изменчивости. Предмет, объекты и задачи генетики

2. Генетическая информация; её свойства

3. Основные типы наследования признаков

4. Разделы генетики. Генетика – фундамент современной биологии

5. Методы генетики

6. Краткая история генетики. Особенности развития отечественной генетики

 

1. Генетика – наука о наследственности и изменчивости.

Предмет, объекты и задачи генетики

 

Способность к воспроизведению с изменением – это одно из основных свойств биологических систем. Принцип Франческо Реди – «подобное порождает подобное» – проявляется на всех уровнях организации жизни:

– на молекулярном уровне молекулы ДНК воспроизводят сами себя;

– на клеточном уровне любая клетка происходит от клетки;

– на онтогенетическом (организменном) уровне организмы порождают подобные себе организмы;

– на популяционно-видовом уровне популяции каждого вида воспроизводят себя и дают начало популяциям того же вида;

– на биогеоценотическом (экосистемном) уровне биогеоценозы (устойчивые экосистемы) – воспроизводят подобные биогеоценозы;

– на биосферном уровне биосфера Земли воспроизводит себя в течение миллиардов лет.

 

Генетика – это наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими; это наука, изучающая наследственность и изменчивость признаков.

Наследственность – способность организмов порождать себе подобных; свойство организмов передавать свои признаки и качества из поколения в поколение; свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями.

Изменчивость – появление различий между организмами (частями организма или группами организмов) по отдельным признакам; это существование признаков в различных формах (вариантах).

 

Понятия «наследственность» и «изменчивость» неразрывно связаны между собой.

 

Изменчивость – это…

1) существование признаков в различных формах (вариантах);

2) появление различий между организмами (частями организма или группами организмов) по отдельным признакам.

 

Существуют мономорфные и полиморфные признаки.

Мономорфные признаки в норме представлены одним вариантом (например, у наземных позвоночных животных в норме одна голова, две пары передних и две пары задних конечностей, а на каждой конечности имеется по пять пальцев). Отклонение от нормального варианта – это аномалия или даже уродство.

Полиморфные признаки в норме представлены двумя и более вариантами. Например, люди различаются по цвету глаз (карие, голубые и множество оттенков), цвету волос (черные, каштановые, русые, рыжие, светлые и множество оттенков), группам крови системы АВ0 (0, А, В, АВ)... Однако из множества вариантов полиморфного признака не всегда удается выделить «нормальный» (попробуйте доказать, чтоII группа крови – это норма, а III – аномалия!).

 

Наследственность – это…

1) способность организмов порождать себе подобных;  

2) способность организмов передавать (наследовать) свои признаки и качества из поколения в поколение;

3) сохранение определенных вариантов признаков при смене поколений.

 

2. Генетическая информация; её свойства

 

Что же позволяет биологическим системам воспроизводить подобные системы? Очевидно – наличие некоторой информации.

Информация – это идеальное (нематериальное) понятие, то есть информация не обладает ни массой, ни энергией. Однако всегда существуют материальные носители информации: речь (звуки), бумага,CD-диски...

Существует множество подходов к определению понятия «информация». Мы будем рассматривать информацию как некоторую программу, при выполнении которой можно получить определенный результат.

 

В биологии информация, которая сохраняется при смене множества поколений (то есть наследуется), называется генетической информацией (от греч. genesis, geneticos – происхождение; от лат. genus – род).

 

Однако не любая наследственная информация является генетической.

 

Негенетическая (парагенетическая, эпигенетическая) информация – это информация, благодаря которой подобное воспроизводит подобное, но, как правило, это подобие детерминировано факторами внешней среды или эффектом материнского организма. Механизмы передачи негенетической информации из поколения в поколение исключительно разнообразны, и мы их пока рассматривать не будем.

 

Генетическая информация – это такая наследственная информация, носителем которой является ДНК (у части вирусов – РНК).

 

ДНК – это химическое вещество, которое входит в состав хромосом – окрашенных структур, которые возникают на месте ядра при делении клетки.

Минимальный набор хромосом и одновременно минимальный объем ДНК определенного биологического вида называется геномом (имен. падеж, ед. число – геном).

 

Участок ДНК, который несет информацию о некотором элементарном признаке – фене (имен. падеж, ед. число – фен), называется геном (имен. падеж, ед. число – ген). Многие гены могут существовать в виде двух и более вариантов – аллелей. Например, у мышей ген А, определяющий общую окраску тела, представлен аллелями:

AY – желтая окраска,

AL – окраска агути («серые») со светлым брюхом,

A – агути, «серые», норма,

at – черная с подпалинами,

a – черная, нон-агути.

 

Совокупность всех генов (точнее, аллелей) определенного организма называется генотипом (имен. падеж, ед. число – генотип).

 

Генетическая информация обладает рядом важных свойств:

– дискретность (существование элементарных единиц информации – генов, входящих в состав хромосом);

– устойчивость (сохранение);

– самовоспроизведение (репликация ДНК, копирование);

– реализация (выполнение программы с получением некоторого результата);

– передача из поколения в поколение;

– комбинирование дискретных единиц информации (генов, хромосом);

– изменение (мутирование) – появление новых генов и хромосом. 

 

Основное свойство генетической информации – это отсутствие прямого влияния результатов её реализации на исходную информацию. В системах, созданных человеком (в технике, экономике…) информация изменяется осознанно, на основе обратной связи между исходной информацией и результатами её реализации. Генетическая информация изменяется случайным образом: за счет мутаций и рекомбинаций. Прямого влияния результатов реализации информации на исходную информацию не существует. Сохранение и передача измененной информации осуществляется путем отбора (естественного или искусственного) по результатам её реализации.