Основные положения современной генетики

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО  «Уральский государственный технический  университет – УПИ»

Факультет непрерывных технологий образования 
 
 

Специальность 080109: «Бухгалтерский учет, анализ и  аудит» 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа

По  дисциплине: «Концепции современного естествознания»

На  тему: « Основные положения современной  генетики» 
 
 
 
 

Исполнитель

Студентка гр. ЭУЗ 17141 ну      Одегова Ю.Е. 

Преподаватель:        Павлович О.Н

                                        
 
 
 
 
 

г. Екатеринбург

2007г.

 

      Содержание

Ведение            3

1. Этапы развития генетики.         4

2.Предмет и  объект генетики         7

3. Генная инженерия          9

4. Гены            11 5. Генетический код          13

6. Понятие о наследственности и изменчивости     14

7. Мутация            16

8. Достижения генетики         19

Заключение           21

Список используемой литературы        22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

      Введение

     Генетика  представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетики среди биологических наук и особый интерес к ней определяются тем, что она изучает основные свойства организмов, а именно наследственность и изменчивость.

     В результате многочисленных – блестящих  по своему замыслу и тончайших  по исполнению – экспериментов в области молекулярной генетики современная биология обогатилась двумя фундаментальными открытиями, которые уже нашли широкое отражение в генетике человека, а частично и выполнены на клетках человека. Это показывает неразрывную связь успехов генетики человека с успехами современной биологии, которая все больше и больше становится связана с генетикой.

 

      1. Этапы развития генетики. 

     С незапамятных времен людей волновал вопрос о причинах сходства потомков и родителей, о природе вновь  возникающих изменений. Наука и практика накопили к середине 19 века огромный фактический материал. Но в чем причины сходства и различия организмов, долгое время установить не удавалось.

     Истоки  генетики, как и всякой науки, следует  искать в практике. Генетика возникла в связи с разведением домашних животных и возделыванием растений, а также с развитием медицины. С тех пор как человек стал применять скрещивание животных и растений, он столкнулся с тем фактом, что свойства и признаки потомства зависят от свойств избранных для скрещивания родительских особей. Отбирая и скрещивая лучших потомков, человек из поколения в поколение создавал родственные группы – линии, а затем породы и сорта с характерными для них наследственными свойствами.

     Хотя  эти наблюдения и сопоставления еще не могли стать базой для формирования науки, однако бурное развитие животноводства и племенного дела, а также растениеводства и семеноводства во второй половине XIX века породило повышенный интерес к анализу явления наследственности.

     Развитию  науки о наследственности и изменчивости особенно сильно способствовало учение Ч. Дарвина о происхождении видов, которое внесло в биологию исторический метод исследования эволюции организмов.

     В 1868 г. он выдвинул «теорию» пангенезиса, согласно которой все клетки растений и животных отделяют от себя крошечные геммулы, рассеянные по всему организму. Геммулы попадают в репродуктивные органы, и таким образом признаки передаются потомкам. Теория строилась на правильном постулате о том, что половые клетки органов размножения содержат особые частицы, предающие признаки от родителей к потомкам. Но второе предположение о попадании этих частиц в гонады из всех клеток было ошибочным.

     Научные методы скрещивания растений впервые  применил Иозеф Готлиб Кельрейтер, например, взаимообратные направления скрещивания, установил равноправие пыльцы и семяпочек в передаче наследственных признаков; показал достаточность для завязывания семени минимального количества пыльцы.

     Работы  Кельрейтера развивали и многие другие ботаники. В частности, К.Ф. Гэртнер проделал опыты с 700 видами растений и получил 250 гибридных форм.

     Г. Мендель выявил важнейшие законы наследственности он показал, что признаки организмов определяются дискретными (отдельными) наследственными факторами. Работа Г. Менделя отличалась глубиной и математической точностью. Однако она оставалась неизвестной почти 35 лет – с 1865 до 1900 г. Переоткрытие законов Менделя тремя учеными ботаниками (в Германии Карлом Корренсом на кукурузе, в Австрии Эрихом Чермаком на горохе и в Голландии Гуго де Фризом на ослиннике, маке и дурмане) вызывало стремительное развитие науки о наследственности и изменчивости организмов, получившей название генетики. В ее основу легли закономерности, обнаруженные Г. Менделем при скрещивании различных сортов гороха (т.к горох самоопыляемая культура). Наблюдая за полученными гибридами, он установил ряд законов наследования, положивших начало генетике, и разработал метод гибридологического анализа, ставшим основным ее методом. Метод гибридологического анализа предусматривает: скрещивание особей с контрастными признаками (красные и белые цветки); анализ проявляется у гибридов только исследуемых признаков, без учета остальных; выращивание и анализ потомства каждой особи отдельно от других; количественный учет гибридов, различающихся по исследуемым признакам.

      Учение  Г.Менделя было дополнено в 1953 году Дж. Уотсоном и Ф.Криком расшифровкой строения ДНК.

      В чем же причины длительной задержки развития генетики как самостоятельной  науки? С одной стороны, развитие генетики зависит  от состояния смежных естественнонаучных дисциплин: анатомии, физиологии, эмбриологии, биохимии и др. С другой стороны, поскольку генетический материал имеет сложною многоуровневую организацию, для его успешного изучения необходимы тонкие физические, химические и математические методы. Их появление стало возможным лишь в XX веке.

      На  протяжении одного столетия (срока, безусловно, малого) генетика сложилась как современная  фундаментальная наука, достижения которой используются в медицине, биологической промышленности и сельском хозяйстве. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

2. Предмет и объект изучения генетики 

      Генетика  – наука о закономерности наследственности и изменчивости организмов.

      Развитие  генетической науки тесно связано  с развитием методов и соответственно с объектами исследования. Основоположник генетики – Г.Мендель работал с душистым горошком. Его последователи использовали другие объекты – растения львиных зев, ночную красавицу и т.д. Пожалуй, самым популярным генетическим объектом стала плодовая мушка – дрозофила. С этой мушкой все мы хорошо знакомы – туча этих мелких серовато-коричневых мушек повсеместно летом летают над фруктами.

      Развитие  генетических исследований на молекулярном уровне и возникновение молекулярной генетики оказалось связанным с использованием новых объектов – бактерий, вирусов, фагов.

      Помимо  названных, в генетических исследованиях  широко используются такие объекты, как мыши, кролики, хомяки, кукуруза, пшеница и т.д. Выбор каждого  из этих объектов зависит от целей  и задач конкретных исследований.

      При выборе генетических объектов следует  учитывать основные требования, которым  они должны соответствовать:

      1. небольшой цикл развития и  размножения;

      2. большая плодовитость;

      3. наличие ярких фенотипических  признаков, удобных для анализа;

      4. возможность экспериментировать (скрещивать, размножать и т.д.) без больших  затрат усилий и времени.

     В зависимости от объекта исследования выделяют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека.

      Человек, как генетический объект наиболее труден для изучения. Трудности состоят, прежде всего, в том, что экспериментировать с человеком как с животными или растениями недопустимо. Нельзя ради эксперимента, заставить и завести детей какую-то пару, как бы не интересен был этот опыт для науки. Здесь сразу встают неразрешимые этнические проблемы. Кроме того, смена одного поколения происходит за 25 лет (сравните: у дрозофилы – за 10 – 12 суток). Количество детей у человека всегда ограничено ( у той же дрозофилы каждая самка откладывает сотни яиц). Все это в значительной степени затрудняет анализ у человека наследственных свойств и их передачи в поколениях.

      Вместе  с тем очевидна грандиозность  значения развития генетики человека. В частности, первостепенное значение развитие генетики человека имеет для решения проблем наследственных болезней. Современные достижения в этой области убеждают, что многие болезни человека или непосредственно наследуются (несвертываемость крови, цветовая слепота, ряд психических заболеваний и т.д.) или передаются предрасположения к ним (например, туберкулез). Предрасположенность означает, что лица с этим фактором чаще заболевают, чем те, которые не имеют его.  
 
 

 

3.Генная инженерия 

     На  основании достижений молекулярной биологии, биохимии и генетики в  последние десятилетия интенсивно развивается новое направление в генетике – генная инженерия,  целью которой является конструирование генетических структур по заранее намеченному плану, создание организмов с новой генетической программой путем переноса генетической информации из одного организма в другой.

       Методы генной инженерии были  разработаны в 60-70-х годах нашего  столетия.

     Методами  генной инженерии в промышленных масштабах получены клоны клеток кишечной палочки, способные продуцировать  самототропин и инсулин. Обычно эти препараты получают из соответствующих желез животных. Преимущество препаратов, полученных методами генной инженерии, заключается в возможности их синтеза в достаточных количествах, в биохимической чистоте и абсолютной стерильности.

     Генная  инженерия – интенсивно развивающееся направление генетики. Уже созданы растения способные усваивать атмосферный азот, микроорганизмы, разрушающие углеводороды нефти и синтезирующие из них пищевые белки, разработаны методы внесения генов патогенных вирусов в бактериальные клетки и приготовления из синтезированных ими белков противовирусных сывороток, проходят клинические испытания методы лечения некоторых опухолей (например, рака молочной железы), иммунодефицитных состояний и энзимопатий, в основе которых лежит генная инженерия. В будущем генная инженерия поможет человечеству избавиться от ряда наследственных заболеваний путем пересадки в зародыш недостающих генов и замены мутантных генов.

     В настоящее время накапливаются  клонированные гены человека, некоторых  животных и растений, т.е создаются банки генов.

     Объединение чужеродных генов в одной клетке чревато опасными последствиями. Плазмиды способны соединятся в любые комбинации независимо от видовых и иммунологических барьеров. Конструирование новых  разновидностей болезнотворных бактерий, устойчивых к лекарственным препаратам, может привести в возникновению серьезных эпидемий.

     В 1973 г. была проведена первая международная  конференция по предупреждению опасных  последствий генной инженерии. Опыты  на время были запрещены. 

 

4. Ген 

     Важнейшим в генетике является понятие «ген». Ген вначале представляли чисто формально, вроде счетной единицы. Потом, установили, что ген – участок цепочки ДНК и он сам имеет сложную структуру. Так как молекулы ДНК в процессе деления скручиваются в хромосомы, то можно сказать, что ген – это участок хромосомы.

     По  своему уровню ген – внутриклеточная  молекулярная структура. По химическому  составу – нуклеиновые кислоты, в составе которых основную роль играет азот и фосфор. Гены располагаются, как правило, в ядрах клеток. Они имеются в каждой клетке, и поэтому их общее количество в крупных организмах может достигать многих миллиардов. По своему назначению гены – своего рода «мозговой центр» клеток и следовательно, всего организма.