Генетика. Методи генетичних досліджень
ГЕНЕТИКА
(від грец. генетіс - походження) - наука про закономірності спадковості
та мінливості організмів. Датою народження генетики вважається 1900 р.,
коли ботаніки - голландський - Хуго де Фріз (1845 - 1935), німецький -
Карл Корренс (1864 - 1933) та австрійський - Еріх Чермак (1871 - 1962),
незалежно один від одного, підтвердили закономірності спадковості,
встановлені Г. Менделем.
Генетика
як наука виникла внаслідок практичних потреб. Під час розведення
домашніх тварин і культурних рослин здавна використовували схрещування
організмів. На генетичних законах ґрунтується селекція тварин, рослин і
мікроорганізмів. Велике значення має генетика для медицини, ветеринарії,
спорту, криміналістики, фармацевтики та ін. Завдання сучасної генетики
пов’язані з її основними розділами:
•
вивчення генетичних основ селекції для виведення нових порід тварин,
сортів рослин та штамів мікроорганізмів (селекційна генетика);
• вивчення спадкових захворювань людини і тварин для їхньої профілактики і лікування (медична генетика);
• вивчення впливу радіації на спадковість і мінливість організмів для запобігання шкідливим мутаціям (радіаційна генетика);
• вивчення генетичної структури і динаміки популяцій для з’ясування закономірностей еволюції організмів (популяційна генетика);
• вивчення молекулярних основ спадковості для розвитку генетичної інженерії (молекулярна генетика);
• вивчення особливостей спадковості та мінливості у популяціях людей (генетика людини).
Окрім
названих розділів виникли й розвиваються імуногенетика, онтогенетика,
психогенетика, фармакогенетика, екогенетика, цитогенетика та ін.
Отже,
сучасна генетика стрімко розвивається й характеризується проникненням
майже в усі галузі людської діяльності, що зумовлено потребами
суспільства.
У чому суть основних методів генетичних досліджень?
Найдавнішим
із методів генетики є гібридологічний метод, запропонований Г.
Менделем. Гібридологічний метод - схрещування організмів та оцінювання
прояву ознак у гібридів. Нащадків, одержаних від такого схрещування,
називають гібридами (від лат. hibrida - помісь).
За
найдавніших часів використовується вивчення родоводів. Генеалогічний
метод - вивчення родоводів організмів для визначення характеру
успадкування ознак. За його допомогою встановлюють генотип особин і
визначають ймовірність прояву станів ознаки в нащадків.
За
допомогою світлового мікроскопа проводять дослідження спадковості на
клітинному рівні. Цитогенетичні методи - методи дослідження особливостей
каріотипу організмів. Вивчення каріотипу дає змогу виявляти мутації,
пов’язані зі зміною кількості хромосом і структури окремих із них.
Біохімічні
методи використовують для вивчення спадкових захворювань, пов’язаних з
обміном речовин. За їхньою допомогою виявляють спадкові порушення
(наприклад, цукровий діабет, фенілкетонурію), зумовлені генними
мутаціями.
Близнюковий
метод застосовують для вивчення ролі середовища і генотипу у формуванні
фенотипу особин. Особливе значення мають дослідження монозиготних
(однояйцевих) близнят, які мають однакові генотипи.
Популяційно-статистичний
метод - вивчення закономірностей спадковості й мінливості на рівні
популяцій. Цей метод дає можливість вивчати частоти зустрічальності
алелей й генотипів у популяціях організмів.
Методи
генетичної інженерії - це особлива група методів, за допомогою яких
вивчають переміщення, перебудову, сполучення генів і зміну спадковості.
До цієї групи належать методи генної інженерії (наприклад, метод
штучного синтезу генів поза організмом), методи клітинної інженерії
(наприклад, метод гібридизації соматичних клітин) та ін.
У сучасній генетиці використовуються найрізноманітніші методи, але основним залишається гібридологічний метод.
Які основні поняття генетики?
Предметом генетичних досліджень є спадковість та мінливість. Спадковість - здатність живих організмів передавати генетичну
інформацію
про своі ознаки й особливості індивідуального розвитку нащадкам.
Матеріальними носіями спадковості є хромосоми, до складу яких входить
ДНК. Мінливість - здатність живих організмів набувати нових ознак і
їхніх станів у процесі індивідуального розвитку. Забезпечує
пристосованість організмів до умов середовища та появу ознак.
Одиницями
спадковості є гени. Пригадаємо, що ген є ділянкою молекули нуклеїнової
кислоти, що кодує інформацію про білок чи РНК та визначає ознаки
організмів. Прикладами спадкових ознак, які визначаються генами, є колір
очей, форма плодів та ін. Кожний ген розташований у певній хромосомі,
де займає визначене місце - локус (від лат. locus - ділянка). Кожна
соматична клітина містить диплоїдний набір гомологічних хромосом, що
мають у своїх локусах різні форми одного гена. Алелі (від грец. алелон -
взаємний), або алельні гени, - стани гена, що визначають прояви ознаки і
розташовані в однакових ділянках гомологічних хромосом (іл. 87). Алелі
одного гена визначають різні прояви ознаки (наприклад, карий або
блакитний колір очей, круглу або грушоподібну форму плодів у томатів).
Одна з гомологічних хромосом несе алель від материнського організму, а
друга - від батьківського.
Алельні
гени можуть бути домінантними (алелі, які в присутності іншого завжди
проявляються у формі стану ознаки) і рецесивними (алелі, які
пригнічуються в присутності домінантних і не проявляються станом
ознаки).
В
обох гомологічних хромосомах можуть перебувати однакові або різні
алельні гени. Гомозигота - це клітина тіла або особина, гомологічні
хромосоми якої містять однакові алелі певного гена. Гомозиготна особина в
потомстві не дає розщеплення й утворює один сорт гамет. Гетерозигота -
це клітина тіла або особина, гомологічні хромосоми якої містять різні
алелі певного гена. Гетерозиготна особина в потомстві дає розщеплення й
утворює різні сорти гамет.
Генотип
- сукупність усіх генів організму, які одержані від батьків. Це
спадкова програма організму, яка є цілісною й взаємодіючою системою
генів. Генотип у взаємодії із середовищем визначає фенотип. Фенотип -
сукупність ознак і властивостей організму, які є результатом взаємодії
генотипу з умовами зовнішнього середовища. Організми, які мають
однаковий генотип, можуть відрізнятися один від одного за фенотипом.
ДІЯЛЬНІСТЬ
Самостійна робота з ілюстрацією
Символ
- умовний знак, який позначає іншу сутність. Знаком може бути
зображення, слово, число, що заміняє інше поняття. За
допомогою додаткової літератури визначте сутність символів генетики.
Г.
Мендель вивчав у гороху посівного (Pisum sativum) успадкування таких
ознак, як: 1 - поверхня насіння; 2 - забарвлення насіння;
3
- забарвлення квіток; 4 - розташування квіток на пагоні; 5 - довжина
стебла; 6 - форма бобів; 7 -забарвлення бобів. А які особливості гороху
посівного зробили його вдалим об’єктом генетичних досліджень?
Зіставте
прізвища науковців з визначними подіями в розвитку генетики, заповніть
таблицю відповідей і отримайте назву методів, спрямованих на внесення
змін до генотипу людини з метою лікування захворювань. Які нові завдання
постають перед генетикою у XXI ст.?
КОРОТКИЙ ІСТОРИЧНИЙ НАРИС РОЗВИТКУ ГЕНЕТИКИ
|
Прізвище
|
Відкриття
|
|
1 Г. Мендель (1865)
|
А Відкриття мутацій під дією рентген-променів
|
|
2 Х. де Фріз, К. Корренс, Е. Чермак (1900)
|
Г Основні закономірності спадковості
|
|
3 У. Бетсон (1906)
|
Ет Передвідкриті закони спадковості Г. Менделя
|
|
4 Г. Харді, В. Вайнберг (1908)
|
Е2 Закон гомологічних рядів спадковості
|
|
5 В. Л. Йогансен (1909)
|
І Структура ДНК та її значення в спадковості
|
|
6 М. І. Вавилов (1921)
|
Н Введення терміну «генетика»
|
|
7 Т. Морган (Нобелівська премія, 1933)
|
О Закон генетичної рівноваги популяцій
|
|
8 Г. Меллер (Нобелівська премія, 1946)
|
П Визначення природи генетичного коду
|
|
9 Ф. Крік, Л. Барнет, С. Бреннер (НП, 1961)
|
Р Хромосомна теорія спадковості
|
|
10 Ф. Крік, Дж. Уотсон та ін. (НП, 1962)
|
Т Введення термінів «ген», «генотип», «фенотип»
|
|
11 В. Арбер, Д. Натанс, Г. Сміт (НП, 1978)
|
Я Відкриття рестриктаз та їх застосування
|
Немає коментарів:
Дописати коментар