Основные проблемы генетики и роль воспроизводства в развитии живого

Содержание

Введение………………………………………………………………………3

Глава 1.Предмет генетики……………………………………………....4

1.1 Что  изучает генетика……………………………………………....4

1.2. Современные  представления о гене…………………………….5

1.2. Строение гена……………………………………………………...6

1.4. Проблемы  и  методы исследования генетики…………………9

1.5. Основные  этапы развития генетики…………………………..11

1.6 Генетика  и человек……………………………………………….18

Глава 2.Роль воспроизводства в развитии живого……………. 23

2.1. Особенности  циклического воспроизводства……………23

Заключение………………………………………………………...27

Библиографический список используемой литературы…………….…29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Для моей работы по предмету «Концепции современного естествознания» я выбрала тему «Основные проблемы генетики и роль воспроизводства в развитии живого», потому что, генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания.

Генетика, превратившая биологию XX века в точную научную  дисциплину, непрерывно поражает воображение  «широких слоев» научной и околонаучной общественности новыми направлениями и все новыми и новыми открытиями и достижениями. На протяжении тысячелетий человек пользовался генетическими методами для улучшения полезных свойств возделываемых растений и выведения высокопродуктивных пород домашних животных, не имея представления о механизмах, лежащих в основе этих методов.

Лишь в начале CC века ученые стали осознавать в полной мере важность законов наследственности и ее механизмов. Хотя успехи микроскопии позволили установить, что наследственные признаки передаются из поколения в поколение через сперматозоиды и яйцеклетки, оставалось неясным, каким образом мельчайшие частицы протоплазмы могут нести в себе “задатки” того огромного множества признаков, из которых слагается каждый отдельный организм.

 

 

 

 

Глава 1.Предмет генетики

1.1 Что  изучает генетика.

Генетика-наука   о  наследственности  и   изменчивости    организмов.  Генетика- дисциплина, изучающая  механизмы и закономерности  наследственности  и  изменчивости   организмов, методы  управления  этими процессами.  Она призвана раскрыть  законы   воспроизведения живого по  поколениям,  появление у организмов  новых свойств,  законы  индивидуального развития  особи и   материальной  основы  исторических  преобразований  организмов  в процессе  эволюции.

В зависимости  от объекта исследования выделяют генетику растений, генетику животных, генетику микроорганизмов, генетику человека и  т. п., а в зависимости от   используемых методов других дисциплин  – биохимическую генетику, молекулярную генетику, экологическую генетику, и др.

Генетика вносит огромный вклад в развитие теории эволюций (эволюционная генетика, генетика популяций). Идеи методы генетики находят  применение во всех областях человеческой деятельности, связанной с живыми организмами. Они имеют важное значение для решения проблем медицины, сельского хозяйства, микробиологической промышленности. Новейшие достижения генетики связанны с развитием генетической инженерии.

В современном  обществе генетические вопросы широко обсуждаются в разных аудиториях и с разных точек зрения, в том числе этической, очевидно, по двум причинам.

Во-первых, генетика затрагивает самые первичные  свойства живой природы, как бы ключевые позиции в жизненных проявлениях. Поэтому прогресс медицины и биологии, а также все ожидания от него часто фокусируются на генетику. Во многом это фокусирование оправдано.

Во-вторых, в  последние десятилетия генетика так бурно развивается, что порождает  и научные, и околонаучные многообещающие прогнозы. Это особенно касается генетики человека, прогресс которой ставит этические проблемы острее, чем в других областях медико-биологической науки.

Необходимость осмысления этических аспектов использования  новых технологий возникала всегда.

Отличие современного периода в том, что скорость реализации идеи или научной разработки в результат резко повысилась.

1.2. Современные представления о гене.

Роль генов  в развитии организма огромна. Гены характеризуют все признаки будущего организма, такие, как цвет глаз и  кожи, размеры, вес и многое другое. Гены являются носителями наследственной информации, на основе которой развивается организм.

Подобно тому, что  в физике элементарными единицами  вещества являются атомы,  в генетике элементарными дискретными  единицами  наследственности и изменчивости являются гены. Хромосома любого организма, будь то бактерия или человек, содержит длинную (от сотен тысяч до миллиардов пар нуклеотидов) непрерывную цепь ДНК, вдоль которой расположено множество генов. Установление количества генов, их точного местоположения на хромосоме и детальной внутренней структуры, включая знание полной нуклеотидной последовательности, - задача исключительной сложности и важности. Ученые успешно решают ее, применяя целый комплекс молекулярных, генетических, цитологических, иммуногенетических и других методов.

 

 

 

 

1.2. Строение  гена.

Согласно современным  представлениям, ген, кодирующий синтез определенного белка, у эукариот состоит из нескольких обязательных элементов. (Рис) Прежде всего, это обширная регуляторная зона, оказывающая сильное влияние на активность гена в той или иной ткани организма на определенной стадии его индивидуального развития. Далее расположен непосредственно примыкающий к кодирующим элементам гена промотор –

последовательность ДНК длиной до 80-100 пар нуклеотидов,  ответственная за связывание РНК-полимеразы, осуществляющей транскрипцию данного гена. Вслед за промотором лежит структурная часть гена, заключающая в себе информацию о первичной структуре соответствующего белка. Эта область для большинства генов эукариот существенно короче регуляторной зоны, однако ее длина может измеряться тысячами пар нуклеотидов.

Важная особенность  эукариотических генов – их прерывистость. Это значит, что область гена, кодирующая белок, состоит из нуклеотидных последовательностей двух типов. Одни – экзоны – участки ДНК, которые несут информацию о строении белка и входят в состав соответствующих РНК и белка. Другие – интроны, - не кодируют структуру белка и в состав зрелой молекулы и-РНК не входят, хотя и транскрибируются. Процесс вырезания интронов – «ненужных» участков молекулы РНК и сращивания экзонов при образовании и-РНК осуществляется специальными ферментами и носит название сплайсинг (сшивание, сращивание). Экзоны обычно соединяются вместе в том же порядке, в котором они располагаются в ДНК. Однако не абсолютно все гены эукариот прерывисты.  Иначе говоря, у некоторых генов, подобно бактериальным, наблюдается полное соответствие нуклеотидной последовательности первичной структуре кодируемых ими белков.

1.3. Основные понятия и методы генетики.

Введем основные понятия генетики. При изучении закономерностей наследования обычно скрещивают особи, отличающиеся друг от друга альтернативными (взаимоисключающими) признаками (например, желтый и зеленый цвет, гладкая и морщинистая поверхность горошин). Гены, определяющие развитие альтернативных признаков, называются аллельными.  Они располагаются в одинаковых локусах (местах) гомологичных (парных) хромосом. Альтернативный признак и соответствующий ему ген, проявляющийся у гибридов первого поколения, называют доминантным, а не проявляющийся (подавленный) называют рецессивными. Если в обеих гомологичных хромосомах  находятся одинаковые аллельные гены (два доминантных или два рецессивных), то такой организм называется гомозиготным. Если же в гомологичных хромосомах локализованы разные гены одной аллельной пары, то такой организм принято называть гетерозиготным по данному признаку. Он образует два типа гамет и при скрещивании с таким же по генотипу организмом дает расщепление.

Совокупность  всех генов организма называется генотипом. Генотип представляет собой взаимодействующие друг с другом и влияющие друг на друга совокупности генов. Каждый ген испытывает на себе воздействие других генов генотипа и сам оказывает на них влияние, поэтому один и тот же ген  в разных генотипах может проявляться по-разному.

Совокупность  всех свойств и признаков организма  называется фенотипом. Фенотип развивается на базе определенного генотипа в результате взаимодействия с условиями внешней среды. Организмы, имеющие одинаковый генотип, могут отличаться друг от друга в зависимости от условий.

Представители любого биологического вида воспроизводят  подобные себе существа. Это свойство потомков быть похожими на своих предков  называется наследственностью.

Особенности передачи наследственной информации определяются внутриклеточными процессами: митозом  и мейозом. Митоз – это процесс распределения хромосом по дочерним клеткам в ходе клеточного деления. В результате митоза каждая хромосома родительской клетки удваивается и идентичные копии расходятся по дочерним клеткам; при этом наследственная информация полностью передается от одной клетки к двум дочерним. Так происходит деление клеток в онтогенезе, т.е. процессе индивидуального развития. Мейоз – это специфическая форма клеточного деления, которая имеет место только при образовании половых клеток, или гамет (сперматозоидов и яйцеклеток). В отличие от митоза, число хромосом в ходе мейоза уменьшается вдвое; в каждую дочернюю клетку попадает лишь одна из двух гомологичных хромосом каждой пары, так что в половине дочерних клеток присутствует один гомолог, в другой половине – другой; при этом хромосомы распределяются в гаметах независимо друг от друга. (Гены митохондрий и хлоропластов не следуют закону равного распределения при делении.) При слиянии двух гаплоидных гамет (оплодотворении) вновь восстанавливается число хромосом – образуется диплоидная зигота, которая от каждого из родителей получила по одинарному набору хромосом.

Несмотря на огромное влияние наследственности в формировании фенотипа живого организма, родственные особи в большей или меньшей степени отличаются  от своих родителей. Это свойство потомков  называется изменчивостью. Изучением явлений наследственности и изменчивости занимается наука генетика. Таким образом, генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости.  По современным представлениям, наследственность - это свойство живых организмов передавать из поколения в поколение особенности морфологии, физиологии, биохимии и индивидуального развития в определенных условиях среды.  Изменчивость - свойство, противоположное наследственности, - это способность дочерних организмов отличаться от родителей морфологическими, физиологическими, биологическими особенностями и отклонениями в индивидуальном развитии.

Изучение фенотипических различий в любой большой популяции  показывает, что существуют две формы  изменчивости - дискретная и непрерывная. Для изучения изменчивости какого-либо признака, например роста у человека, необходимо измерить этот признак у большого числа индивидуумов в изучаемой популяции.

Наследственность  и изменчивость реализуются в  процессе наследования, т.е. при передаче генетической информации от родителей  к потомкам через половые клетки (при половом размножении) либо через соматические клетки (при бесполом размно Сегодня генетика - это единая комплексная наука, использующая и биологические, и физико-химические методы для решения широчайшего круга самых крупных биологических проблем.

 

1.4. Проблемы и методы исследования генетики.

К глобальным фундаментальным  вопросам современной генетики можно  отнести следующие проблемы:

1. Изменчивость  наследственного аппарата организмов (мутагенез, рекомбиногенез и  направленная изменчивость), играющая  важнейшую роль в селекции, медицине и теории эволюции.

2. Экологические  проблемы, связанные с генетическими  последствиями химических и радиационных  загрязнений среды, окружающей  людей и другие организмы. 

3. Рост и размножение  клеток и их регуляция, образование  дифференцированного организма из одной клетки и управление процессами развития; проблема рака.

4. Проблема защиты  организма, иммунитета, тканевой  совместимости при пересадке  тканей и органов. 

5. Проблема старения  и долголетия.

6. Возникновение  новых вирусов и борьба с ними.

7. Частная генетика  разных видов растений, животных  и микроорганизмов, позволяющая  выявлять и изолировать новые  гены для использования в биотехнологии  и селекции.

8. Проблема продуктивности  и качества сельскохозяйственных  растений и животных, их устойчивости к неблагоприятным условиям внешней среды, инфекциям и вредителям.

Для решения  этих задач используются разные методы исследования.

Метод гибридологического анализа был разработан Грегором Менделем. Этот метод позволяет выявить закономерности наследования отдельных признаков при половом размножении организмов. Сущность его заключается в следующем: анализ наследования проводится по отдельным независимым признака; прослеживается передача этих  признаков в ряду поколений;  проводится точный количественный учет наследования каждого альтернативного признака и характер потомства каждого гибрида в отдельности.