ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ГЕНЕТИКИ

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ГЕНЕТИКИ

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.  Первые  две  задачи решают  теория  гена и  теория   мутаций.  Выяснение  сущности  воспроизведения  для  конкретного  разнообразия  форм  жизни  требует  изучения  наследственности  у  представителей,  находящихся  на  разных  ступенях  эволюционного  развития. Объектами  генетики  являются  вирусы ,  бактерии,  грибы  , растения  ,  животные  и  человек.  На  фоне  видовой  и  другой  специфики  в  явлениях  наследственности  для  всех  живых  существ  обнаруживаются  общие  законы.  Их  существование  показывает  единство  органического  мира.  История   генетики  начинается  с   1900   года,  когда  независимо  друг  от  друга  Корренс,  Герман  и  де  Фриз  открыли   и  сформулировали  законы  наследования  признаков,  когда  была  переиздана   работа  Г.  Менделя   «Опыты   над   растительными   гибридами».  С  того  времени  генетика  в  своем  развитии  прошла три  хорошо  очерченных  этапа-  эпоха  Классической  генетики  (1900-1930),  эпоха  неоклассицизма (1930-1953)  и  эпоха  синтетической  генетики, которая  началась  в  1953  году.  На первом   этапе  складывался  язык  генетики,  разрабатывались   методики  исследования,  были  обоснованы  фундаментальные   положения,  открыты основные  законы.  В  эпоху  неоклассицизма   стало   возможным  вмешательство  в   механизм   изменчивости, дальнейшее  развитие  получило   изучение  гена  и  хромосом,  разрабатывается  теория искусственного  мутагенеза, ,   что  позволило  генетике  из   теоритической   дисциплины перейти  к  прикладной. Новый  этап  в  развитии  генетики  стал   возможным   благодаря расшифровке  структуры «золотой»  молекулы    ДНК в    1953  г.  Дж. Уотсоном   и   Ф.Криком.  Генетика   переходит   на  молекулярный  уровень  исследований.   Стало   возможным   расшифровать  структуру  гена  ,  определить  материальные  основы  и  механизмы   наследственности  и  изменчивости.  Генетика  научилась  влиять  на  эти  процессы,     направлять  их  в  нужное  русло.   Появились   широкие   возможности   соединения теории  и  практики.   ОСНОВНЫЕ    МЕТОДЫ    ГЕНЕТИКИ.    Основным  методом  генетики  на   протяжении  многих  лет  является   гибридологический  метод.  Гибридизацией   называется  процесс  скрещивания   с   целью  получения   гибридов.  Гибрид   это   организм,   полученный  в  результате  скрещивания   разнородных  в  генетическом   отношении  родительских  форм.  Гибридизация    может   быть  внутривидовой  ,  когда  скрещиваются  особи  одного  вида   и  отдаленной  ,  если   скрещиваются   особи  из  различных    видов  или   родов.  При  исследовании  наследования  признаков  используются  методы  моногибридного  ,  дигибридного  ,  полигибридного   скрещивания ,  которые   были  разработаны  еще  Г. Менделем в  его  опытах   с  сортами  гороха.  При  моногибридном  скрещивании   наследование проводится  по  одной  паре  альтернативных  признаков ,   при  дигибридном  скрещивании-  по  двум  парам   альтернативных   признаков,  при   полигибридном  скрещивании-  по  3,4   и  более   парам  альтернативных  признаков.  При  изучении  закономерностей  наследования  признаков   и   закономерностей  изменчивости  широко  используется  метод   искусственного  мутагенеза,  когда  с  помощью  мутагенов  вызывают  изменение  в  генотипе  и   изучают   результаты  этого  процесса.  Широкое  распространение  в  генетике  нашел  метод  искусственного  получения  полиплоидов    , что  имеет  не  только  теоретическое,  но  и  практическое  значение.  Полиплоиды  обладают  большой   урожайностью  и  меньше  поражаются  вредителями и  болезнями.  Широко  используется  в  генетике  биометрические  методы.  Ведь  наследуются   и  изменяются  не   только  качественные,  но   и  количественные  .  Биометрические  методы позволили  обосновать  положение  фенотипа  и  нормы  реакции.   С  1953  года  особое  значение  для  генетики  приобрели  биохимические  методы  исследования.   Генетика  вплотную  занялась  изучением  материальных  основ  наследственности  и   изменчивости -  генов.  Объектом  исследования  генетики  стали  нуклеиновые  кислоты ,  особенно  ДНК.  Изучение  химической  структуры  гена  позволило  ответить  на  главные  вопросы  ,  которые  ставила  перед  собой  генетика. Как  происходит  наследование  признаков? В результате  чего  возникают  изменения  признаков?Законы  наследования ,  установленные  Г. Менделем  .  Доминантные  и  рецессивные  признаки,  гомозигота  и  гетерозигота,  фенотип  и  генотип,  аллельные  признаки.  Гешскому  ботанику – любителю  Иоганну   Грегору  Менделю  принадлежит  открытие  количественных  закономерностей, сопровождающих    формирование  гибридов.  В  работах  Г. Менделя (1856-1863)   были  раскрыты  основы  законов  наследования признаков.  В качестве  объекта  исследования  Менделем  был  выбран  горох посевной.  На  период  исследований  для  этого  строго   самоопыляющегося  растения  было  известно   достаточное  количество  сортов  с  четко  различными  исследуемыми  признаками.  Выдающимся  достижением    Г. Менделя  явилась  разработка  методов  исследования  гибридов.  Им было введено  понятие  моногибридного,  дигибридного,  полигибридного  скрещивания. Мендель  впервые  осознал ,  что  только  начав  с  самого  простого  случая -  наблюдения  за  поведением в  потомстве  одной  пары  альтернативных  признаков-  и  постепенно  усложняя  задачу.  Можно  разобраться в   закономерностях  наследования  признаков.  Планирование  этапов  исследования, математическая   обработка   полученных  данных,  позволили   Менделю  получить   результаты,  которые  легли  в  основу   фундаментальных   исследований   в  области   изучения  наследственности.  Мендель  начал  с опытов   по по   моногибридному   скрещиванию  сортов  гороха. Исследование  касалось  наследованию  только  одной  пары  альтернативных  признаков (красный  венчик-АА*белый  венчик-аа).   На  основании  полученных  данных  Мендель  ввел  понятие  доминантного  и  рецессивного  признака.  Доминантным  признаком  он  назвал признак,  который  переходит  в  гибридные  растения  совершенно  неизменным  или  почти  неизменным,  а  рецессивным   тот,  который  становится   при  гибридизации  скрытым  .   Затем  Мендель  впервые  сумел  дать  количественную  оценку  частотам  появления  рецессивных  форм  среди  общего  числа  потомков  для  случаев  моно-,ди-,тригибридного и  более  сложных  скрещиваний.  В  результате  исследований  Г.Менделем   были  получены  обоснования   следующих  обобщений   фундаментальной  важности:  1. При  моногибридном  скрещивании  наблюдается  явление  доминирования.   2. В  результате  последующих  скрещиваний  гибридов  происходит  расщепление  признаков  в  соотношении   3:1.  3.  Особи  содержат  либо  только  доминантные,  либо только  рецессивные,  либо  смешанные  задатки.  Зигота,  содержащая  смешанные  задатки  получила  название   гетерозиготы,  а  организм  , развившейся  из  гетерозиготы  - гетерозиготным.  Зигота, содержащая  одинаковые(доминантные  или  рецессивные)  задатки  называется  гомозиготой,  а  организм,  развившейся  из  гомозиготы-гомозиготным.  Мендель  вплотную  подошел  к  проблемам  соотношения  между  наследственными  задатками  и  определяемыми  ими  признаками  организма.  Внешний  вид  организма  зависти  от  сочетания   наследственных  задатков.  Этот  вывод  был  им  рассмотрен  в  работе  «Опыты  над  растительными  гибридами». Мендель  впервые  четко  сформулировал  понятие  дискретного наследственного  задатка,  независящего  в  своем  проявлении  от  других  задатков.  Каждая  гамета  несет  по  одному  задатку .  Сумма  наследственных  задатков  организма  стала  по  предложению  Иогансена  в  1909  году  называться   генотипом,  а  внешний  вид  организма,  определяемый  генотипом ,  стал  называться  фенотипом.  Сам  наследственный  задаток  Иогансен  позднее  назвал  геном.  Во  время  оплодотворения   гаметы  сливаются,  формируя  зиготу,  при  этом  в  зависимости  от  сорта  гамет,  зигота  получит  те  или  иные  наследственные  задатки.  За  счет  перекомбинации  задатков  при  скрещиваниях  образуются  зиготы ,  несущие  новое  сочетание  задатков,  чем  и  обуславливаются  различия  между  индивидуалами.  Это  легло  в  основу  фундаментального  закона   Менделя- закона  частоты  гамет.  Сущность  закона  заключается в  следующем  положении-  гамет  чисты,  то  есть  они  содержат  по  одному  наследственному  задатку   от  каждой  пары.  Пара  задатков ,  сходящихся в  гамете  была  названа  аллелем ,  а  сами  задатки  аллельными.  Позднее  появился  термин  аллельные  гены,  определяющий  пару  аллельных  задатков.   Работы   Г. Менделя  не  получили  в  свое  время  никого  признания  и  оставались  неизвестными  вплоть  до  вторичного  переоткрытия  законов  наследственности  К. Корренсом, К.Гермаком  и  Г.  Де Фризом  в  1900  году.  В  том  же  году  Корренсом  были  сформулированны  три  закона  наследования  признаков,  которые  позднее  были  названы  законами  Менделя  в  честь  выдающегося  ученого,  заложившего  основы  генетики.Моногибридное  скрещивание.  Единообразие  гибридов  первого  поколения.  Закон  расщепления  признаков.Цитологические  основы  единообразия  гибридов  первого  поколения  и  расщепления  признаков  во  втором   поколении.  Моногибридное  скрещивание-это  метод  исследования  ,  при  котором  изучается   исследование  одной  пары  альтернативных  признаков.  Для  опытов  по  моногибридному  скрещиванию  Мендель  выбрал  22  сорта  гороха,  которые  имели  четкие  альтернативные  различия  по  семи  признакам:  семене  круглые  или  угловатые,  семядоли  желтые  или  зеленые,  кожура  семян  серая  или  белая,  семена  гладкие  или  морщинистые,   желтые  или  зеленые,  цветки  пазушные  или  верхушечные,  растения  высокие  или  карликовые.   В  течении  ряда  лет  Мендель  путем  самоопыления   отбирал  материал  для  скрещивания  ,  где  родители  были  представлены  чистыми  линиями,  то  есть  находились  в  гомозиготном  состоянии. Скрещивание  показало , что  гибриды  проявляют  только  один  признак.