Федеральное агентство морского и речного  транспорта

Федеральное государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

Волжская  государственная академия водного  транспорта 
 

Кафедра теории корабля и экологии судоходства 

      Реферат по теме:

      Современные проблемы генетики и роль воспроизводства  в развитии живого 
 
 
 
 
 
 

      Выполнила : Ефремова А.С.

      Студент группы Ф-25

      Проверила: Плотникова В.Н. 
 
 

      Нижний  Новгород

      2011 год 

Содержание

 

Введение

 

       Содержание  теории эволюции сегодня невозможно представить без анализа роли в ней генов, управляющих функционированием  каждой клетки, каждого живого организма. Что же такое ген? Какова его роль в функционировании и развитии живых  организмов?

       Ген (от греч. genos — происхождение) представляет собой мельчайшую единицу наследственности, которая обеспечивает преемственность в потомстве того или иного элементарного признака организма.

       У высших организмов ген входит в состав особых нитевидных образований — хромосом, находящихся внутри ядра клетки. Совокупность всех генов организма составляет его геном. В геноме человека насчитывается около ста тысяч генов. По своим химическим характеристикам ген представляет собой участок молекулы ДНК (у некоторых вирусов — РНК), в определенной структуре которого закодирована та или иная наследственная информация.

       Каждый  ген содержит некоторый рецепт, который  обеспечивает соответствующий синтез определенного белка, и таким  образом совокупность генов управляет  всеми химическими реакциями организма и определяет все его признаки. Важнейшим свойством гена является сочетание высокой устойчивости, неизменяемости в ряду поколений со способностью к наследуемым изменениям — мутациям, которые являются источником изменчивости организмов и основой для действия естественного отбора. 

 

       

1. Генетика  как наука о наследственности

 

       Гены  являются объектом изучения одной из наиболее перспективных отраслей биологической  науки — генетики. Ее определяют как науку о наследственности и изменчивости организмов и практических методах управления ими. Она является основой для разработки методов селекции, т.е. создания новых пород животных, видов растений, микроорганизмов с нужными человеку признаками.

       Быстрое развитие генетики в XX—XXI вв. объясняется рядом причин:

       • Огромной ролью, которую играет генетический материал в существовании живых  организмов. Как отмечалось выше, некоторые  исследователи считают, и не без  оснований, способность живых организмов передавать наследственную информацию главным свойством всего живого.

       • Динамизмом, изменчивостью генного  материала, его способностью к мутациям, преобразованиям, перестройкам, что  и является исходным фактором эволюции, развития жизни, ее огромного разнообразия.

       • Открытием генетиками уже в конце  XIX в. определенной упорядоченности, законов, которым подчиняются механизмы наследственности, что и сделало возможным целенаправленное воздействие на эти механизмы, или селекцию животных и растений.

       Основой генетики стали законы передачи наследственной информации, отрытые чешским ученым Г. Менделем. Эти закономерности были им обнаружены при проведении множества опытов по скрещиванию различных сортов гороха и четко сформулированы в 1865 г. Законы Менделя, касающиеся механизма наследственности, принадлежат к наиболее точным, количественно определенным биологическим обобщениям. Однако эти открытия были по достоинству оценены только после смерти ученого, а в России — значительно позже, чем в других странах.

       Главными  направлениями исследований ученых-генетиков  сегодня стали следующие:

       • дальнейшее исследование особенностей структуры тех предельно мелких материальных объектов — участков молекул нуклеиновых кислот, которые  являются хранителями генетической информации каждого вида живого, единицами  наследственности.

       Крупнейшим  достижением генетики на этом направлении  стала расшифровка американскими  и английскими учеными на рубеже

       третьего  тысячелетия генома человека;

       • более глубокое исследование механизмов и законов передачи генетической информации от поколения к поколению, а также ее реализации в конкретные признаки и свойства организма, например в большую продуктивность животных или урожайность сельскохозяйственных культур;

       • выяснение предпосылок и механизмов изменения генетической информации на разных этапах развития организма.

       Эти задачи решаются учеными на разных уровнях организации живой природы: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном. Продвигаясь вперед, ученые-генетики в тесном контакте с практиками-селекционерами активно  решают задачи выбора оптимальной системы скрещивания и эффективного метода отбора и управления развитием наследственных признаков.

       Крупнейшее  открытие современной генетики, как  отмечалось, связано с установлением  способности генов к перестройке, изменению. Эта способность называется мутированием (от лат. muta-tio — изменение). Мутации могут иметь последствия троякого рода: они могут быть полезными, вредными или нейтральными. Одним из результатов мутаций может быть появление организма нового вида — мутанта.

       Причины мутаций до конца не выяснены. Однако генетикой установлены основные факторы, вызывающие мутации, так называемые мутагены. Известно, что мутации могут вызываться некоторыми общими условиями, в которых оказывается организм: его питанием, температурным режимом, составом воздушной среды и т.д. Вместе с тем мутации определяются и некоторыми внезапно возникающими экстремальными факторами, такими, как отравляющие вещества, радиоактивное излучение. Под воздействием экстремальных факторов количество мутаций может увеличиваться по сравнению с нормальными условиями в сотни раз, причем возрастает оно пропорционально дозе воздействия.

       Учитывая  это, селекционеры часто используют химические вещества, радиационное излучение  и другие мутагены для обеспечения  направленных полезных мутаций.

       Активная  работа ученых в этом направлении  привела к выделению в качестве самостоятельной отрасли генетики генной инженерии, целью которой  стало конструирование новых, не существующих в природе генов. С  помощью современных биотехнологий  удалось получить целый ряд впечатляющих результатов: ряд эффективных лекарств, например инсулин; сыворотку против гепатита и др.; создать первые образцы пищи, подвергнутой генетическому инжинирингу (помидоры, картофель, кукуруза и др.); вывести методами генной инженерии некоторые виды животных, таких, как мышь, обезьяна, овца, некоторые виды промысловых рыб и даже вплотную подойти к решению проблемы клонирования человека, создания смоделированных живых организмов на основе искусственных генов. Следует отметить, что эти достижения науки оцениваются общественностью неоднозначно. Так, некоторые религиозные деятели и многие специалисты по этике считают морально недопустимыми подобные эксперименты, а законодательные органы Европейского союза потребовали принятия закона, согласно которому все пищевые продукты, содержащие гормоны роста и чужеродные гены, должны иметь специальные этикетки в магазинах и ресторанах.

       Вместе  с тем следует отметить, что  модификация генного материала  происходит не только в научно-исследовательских  институтах и научных лабораториях, но и далеко за их пределами. В последнее время в связи с резким возрастанием загрязнения окружающей природной среды, усиления содержания в атмосфере углекислого газа, повышения радиационного фона значительно возросло число спонтанных, стихийных, вредных мутаций как у животных, так и у человека.

       В последние годы, например, ежегодно в мире рождается около полутора миллионов детей с наследственными  болезнями мутагенного характера, что составляет около 2% от общего количества рождаемости. Установлено, что именно с патологиями наследственного аппарата связана предрасположенность к таким тяжелым заболеваниям, как туберкулез, полиомиелит, рак. Известны вызываемые теми же факторами дефекты психики — эпилепсия, слабоумие, шизофрения и т.п. Всемирной организацией здравоохранения зарегистрировано свыше тысячи серьезных аномалий человека в виде различных уродств, нарушений жизненно важных процессов под влиянием тех или иных вредных мутагенов. 

2. Достижения  и проблемы современной генетики

 

       На  основе генетических исследований возникли новые области знания (молекулярная биология, молекулярная генетика), соответствующие биотехнологии (такие, как генная инженерия) и методы (например, полимеразная цепная реакция), позволяющие выделять и синтезировать нуклеотидные последовательности, встраивать их в геном, получать гибридные ДНК со свойствами, не существовавшими в природе. Получены многие препараты, без которых уже немыслима медицина. Разработаны принципы выведения трансгенных растений и животных, обладающих признаками разных видов. Стало возможным характеризовать особей по многим полиморфным ДНК-маркерам: микросателлитам, нуклеотидным последовательностям и др. Большинство молекулярно-биологических методов не требуют гибридологического анализа. Однако при исследовании признаков, анализе маркеров и картировании генов этот классический метод генетики все еще необходим.

       Как и любая другая наука, генетика была и остается оружием недобросовестных ученых и политиков. Такая ее ветвь, как евгеника, согласно которой развитие человека полностью определяется его генотипом, послужила основой для создания в 1930–1960-е годы расовых теорий и программ стерилизации. Напротив, отрицание роли генов и принятие идеи о доминирующей роли среды привело к прекращению генетических исследований в СССР с конца 1940-х до середины 1960-х годов. Сейчас возникают экологические и этические проблемы в связи с работами по созданию «химер» – трансгенных растений и животных, «копированию» животных путем пересадки клеточного ядра в оплодотворенную яйцеклетку, генетической «паспортизации» людей и т.п. В ведущих державах мира принимаются законы, ставящие целью предотвратить нежелательные последствия таких работ.

       Современная генетика обеспечила новые возможности  для исследования деятельности организма: с помощью индуцированных мутаций можно выключать и включать почти любые физиологические процессы, прерывать биосинтез белков в клетке, изменять морфогенез, останавливать развитие на определенной стадии. Мы теперь можем глубже исследовать популяционные и эволюционные процессы, изучать наследственные болезни, проблему раковых заболеваний и многое другое.

       В последние годы бурное развитие молекулярно-биологических  подходов и методов позволило  генетикам не только расшифровать геномы многих организмов, но и конструировать живые существа с заданными свойствами. Таким образом, генетика открывает пути моделирования биологических процессов и способствует тому, что биология после длительного периода дробления на отдельные дисциплины вступает в эпоху объединения и синтеза знаний.

В связи с  этим можно выделить следующие основные проблемы генетики.

Наследственные  болезни и их причины.

Наследственные  болезни могут быть вызваны нарушениями  в отдельных генах, хромосомах или  хромосомных наборах. Впервые связь  между аномальным набором хромосом и резкими отклонениями от нормального  развития была обнаружена в случае синдрома Дауна.

Помимо хромосомных нарушений, наследственные болезни могут быть обусловлены изменениями генетической информации непосредственно в генах.

Эффективных средств  лечения наследственных болезней пока не существует. Однако существуют методы лечения, облегчающие состояние  больных и улучшающие их самочувствие. Они основаны главным образом на компенсации дефектов метаболизма, обусловленных нарушениями в геноме.

Медико-генетические лаборатории.

Знание генетики человека позволяет определять вероятность  рождения детей, страдающих наследственными болезнями, в случаях, когда один или оба супруга больны или оба родителя здоровы, но наследственные заболевания встречались у их предков. В ряде случаев возможно прогнозирование рождения здорового второго ребенка, если первый был болен. 
Такое прогнозирование осуществляется в медико-генетических лабораториях. Широкое использование медико-генетических консультаций избавит многие семьи от несчастья иметь больных детей.

Наследуются ли способности?

Ученые считают, что в каждом человеке есть зерно таланта. Талант развивается трудом. Генетически человек по своим возможностям богаче, но не реализует их полностью в своей жизни.