Основы генетики

Генетика – наука о наследственности и изменчивости живых организмов. Важный шаг в познании закономерностей наследственности и изменчивости сделал чешский ученый Грегор Мендель. Он выявил важнейшие закономерности наследственности и показал, что признаки организмов определяются дискретными (отдельными) наследственными факторами. Но результаты его трудов оставались неизвестными почти 35 лет. Лишь в 1900 году три исследователя Г. де Фриз в Голландии, К. Корренс в Германии и Э. Чермак в Австрии независимо друг от друга на разных объектах переоткрыли законы Менделя и сделали их достоянием науки. Этот год считается официально годом рождения новой биологической науки – генетики. Элементарные материальные единицы наследственности стали называть генами.

Предмет генетики как науки – два свойства живых организмов: наследственность и изменчивость.

Наследственность – свойство организмов передавать свои признаки из поколения в поколение, т. е. обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями.

Наследование – процесс передачи информации о том или ином признаке от родителей потомкам. Материальными носителями наследственной информации при бесполом размножении являются соматические клетки, при половом – гаметы. Гены локализуются в хромосомах и некоторых органеллах цитоплазмы (пластидах, митохондриях). Ген – это участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида, молекулы тРНК и рРНК. Гены, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и определяющие альтернативные (пpотивоположные) признаки, называются аллельными генами. Альтернативный признак, проявляющийся у гибридов, называется доминантным, признак, не проявляющийся в присутствии доминантного, – рецессивный (уступающий). Гены, контролирующие эти признаки, называются соответственно доминантными и рецессивными. Аллельные гены принято обозначать буквами латинского алфавита: доминантный – прописной буквой (А, В), рецессивный – такой же строчной буквой (а, в). Организмы, несущие одинаковые по проявляемости аллельные гены (АА или аа), называют гомозиготными или гомозиготами, организмы, имеющие разные по проявляемости аллельные гены (Аа, Вв), называют гетерозиготными или гетерозиготами. В анафазу I мейоза гомологичные хромосомы, а с ними и аллельные гены, расходятся в разные гаметы. Поскольку у гомозиготы аллельные гены одинаковые, она образует один тип гамет (по данному признаку). Гетерозигота образует два типа гамет – один с доминантным, другой – с рецессивным геном. В аллельных генах могут происходить мутации, в результате которых может меняться контролируемый ими признак. Ген может мутировать неоднократно, в итоге возникает серия аллельных генов. Появление нескольких вариантов одного признака вследствие неоднократного мутирования одного гена называется множественным аллелизмом, а пары генов – множественными аллелями.

Совокупность генов одного организма называется генотипом, а совокупность признаков и свойств организма, формирующихся в процессе взаимодействия генотипа с внешней средой, называется фенотипом. Совокупность генов гаплоидного набора хромосом – геном, а совокупность генов популяции – генофонд.

Изменчивость – свойство живых организмов изменять свои признаки под влиянием факторов среды. При этом могут появляться новые признаки или исчезать старые. Изменчивость – свойство лабильное, отражает нестабильность наследственных свойств организма. Существуют различные типы изменчивости.

Наследственность и изменчивость организмов изучаются на молекулярном, клеточном, организменном и популяционном уровнях.

3адачи генетики:

1) изучение проблем хранения генетической информации;

2) выяснение механизмов и закономерностей передачи генетической информации от клетки к клетке, от поколения к поколению;

3) анализ способов реализации генетической информации в конкретные признаки организма;

4) изучение типов изменения генетической информации и механизмов ее возникновения.

Эти задачи решаются различными методами. Основным методом генетики является гибридологический метод, разработанный Г. Менделем.

Материальные основы наследственности (хромосомы) изучают с помощью цитологического метода. Сочетание гибридологического и цитологического методов составляет самостоятельный метод – цитогенетический. Действие генов в процессе индивидуального развития исследуют онтогенетическим методом. Количественный учет наследования признаков проводят математическим методом. Частоту встречаемости генов в популяции определяют популяционно-статистическим методом. У человека и животных устанавливают типы и варианты наследования признаков генеалогическим методом (изучение родословной). Близнецовый метод позволяет определить влияние среды на проявление действия генов. В экспериментальной генетике используются методы математического и биологического моделирования, методы генетики соматических клеток.