Наследственность, представления о генетическом коде, гены индивидуальности.

Оглавление

Аннотация...........................................................................................................................3

Предисловие ..........................................................................................................................4

Наследственность ............................................................................................................6

Условные рефлексы ........................................................................................................7

Теория наследственности Вейсмана .........................................................................8

Методы Гальтона .........................................................................................................9

Хромосомная теория наследственности ..................................................................10

Генетические карты хромосом ..................................................................................10

Генетика пола ...............................................................................................................13

Нехромосомная теоррия наследственности .........................................................14

Молекулярная генетика. Генетическая информация . Генетический код .....14

Наследственность и эволюция ..................................................................................17

Генетика человека .......................................................................................................19

Наследственность и среда.......................................................................................20

Болезни, связанные с мутациями............................................................................21

Лечение и профилактика наследственных болезней............................................24

Генетическая инженерия..........................................................................................25

Гены индивидуальности ............................................................................................28

Заключение .......................................................................................................................30

Терминологический словарь .........................................................................................32

Список используемой литературы ............................................................................36

Аннотация

В своей курсовой работе на тему “ Наследственность. Представления о генетическом коде. Гены индивидуальности ” я рассказала о первых шагах генетики , о сегодняшнем дне этой увлекательной науки и о том , чего ждем мы от нее в ближайшем будущем . Также подробно были рассмотрены достижения современной генетики на молекулярном уровне , которая включает в себя биологию и генетику , законы передачи наследственных признаков и структуру генетического вещества , структуру и функции гена , гены и согласованность клеточных функций , наследственность и эволюцию . В этой работе ведется ознакомление с огромным вкладом генетики в соседние с ней области биологии – учение о происхождении жизни , систематику и эволюцию организмов.

Предисловие

Испокон веков человек стремился узнать , почему от живых организмов рождаются им подобные ? И при этом не отмечается абсолютной схожести родителей и потомства ни в физических признаках , ни в характере.

Теперь очевидно , что схожесть родителей и потомков организмов одного вида определяется наследственностью , а их отличительные особенности - изменчивостью. Два свойства – наследственность и изменчивость - характерны не только для человека , но и для всего живого на Земле. Изучением этих важнейших свойств живых существ занимается наука , назяваемая генетикой .

Конечно , на первый взгляд кажется . что все мы можем совершенно спокойно жить , не зная сущности секрктов наследственности , и что все это неважно. Но так ли это на самом деле?

Как , не зная генетики , объяснить , почему обезьяна не превращается в белого медведя , если даже поселить ее на Крайнем Севере , и почему белый медведь , даже если он родился в зоопарке где-нибудь на юге , все раво остается белым? Сумеют ли работники сельского хозяйства в ближайшем будущем получать с каждого гектара сотни центнеров пшеницы ? Скажутся через какие-нибудь 50-100 лет последствия атомных взрывов на потомках современных жителей Хиросимы и Нагасаки? Отчего дети похожи на своих родителей? Грозит ли человечеству вымирание, или мы находимся у начала развития земной цивилизации? Почему без вмешательства человека рожь остается рожью , а пшеница – пшеницей? Каковы причины наследственных заболеваний и как с ними бороться? Сколько способен прожить человек ? Могут ли все люди на Земле быть гениями?

Есть еще тысячи и тысячи подобных вопросов, имеющих очень важное значение как для отдельных людей , так и для всего человечества , ответить на которые нельзя ,

не познав секреты наследственности и не научившись управлять ею. Когда же человек раскроет все эти тайны и поставит знания себе на пользу , он сможет участвовать в решении практических задач сельского хозяйства , медицины , научится управлять эволюцией жизни на нашей планете в целом.

Вместе с тем не надо забывать . что для духовной жизни и целенаправленной деятельности современного человека исключительно важное значение приобретает научное мировоззрение. Среди философских вопросов нового естествознания один из главных – понимание сущности жизни , ее места в мироздании. И только современная молекулярная генетика сумела показать , что жизнь – это поистине материальное , саморазвивающееся явление . отражающее влияние условий внешней среды.

Но она также доказала , что жизнь обладает системностью . которую невозмлжно разложить на составляющие ее физико-химические процессы. Однако . современная наука еще не знает полностью сущности жизни.

Еще один вопрос: от чего зависит настоящее и будущее человечества? Проблема эта интересовала людей много веков назад и в не меньшей степени волнует сегодня. Это и не удивительно , так как человек отличается от всего окружающего мира в первую очередь тем , что испытывает влияние не только биологических законов. Будущее его не в меньшей , если не в большей степени зависит от социального переустройства мира.

Наследственная информация человека передается от поколения к поколению. Все биологические особенности , послужившие основой для появления человека,обладающего сознанием , закодированы в наследственных структурах , и их передача пл поколениям является обязательным условием для существования на Земле человека как разумного существа. Человек как биологический вид – это самое высокое и при этом уникальное “ достижение “ эволюции на нашей планете. И пока еще никто не может сказать с уверенностью или представить неопровержимые доказательства того , что это не касается всей Вселенной.

Эволюция на Земле то идет медленно , то претерпевает скачки , каждый из которых возносит данную ветвь организмов на новый уровень. Среди многих скачков-революций в истории жизни на Земле два , по-видимому ,следует считать основными. Во-первых , переход от неорганического мира к органическому , то есть появление жизни , и во-

вторых ,возникновение сознания , то есть появление человека. Оба эти явления связаны с накоплением колличественных изменений . вызвавших изменения качественные .

“ Как бы человечество ни ушло по пути прогресса, наш xx в. навсегда останется в его памяти. Люди всегда будут помнить, что этот век был отмечен тремя важнейшими достижениями; люди научились использовать энергию атома, вышли в космос и стали направленно изменять наследственность. Вот три великих успеха, которые наши отдаленные потомки бу-дут помнить даже тогда, когда станут летать от звезды к звезде и победят старость и смерть.”[1]

Но если переспективы ядерной физики преподаются в школе, если космонавтов благодаря телевидению мы знаем в лицо, с биологией дело обстоит хуже. Величайшие ее достижения еще не стали известными широким массам.

Основы генетики были заложены чешским ученым Грегором Менделем в эксперементах, результаты которых были опубликованы в 1865 г. С тех пор генетика не остановилась в своем развитии. И. М. Сеченов, А. П. Богданов, Н. К. Кольцов, Г. Шаде, Эвери, Мак-Леод, Мак-Карти, Д. Уотсон- вот одни из тех великих ученых, которые внесли огромный вклад в науку о наследственности.

В последние годы на фоне общего снижения заболеваемости и смертности увеличился удельный вес врожденных и наследственных болезней. В связи с этим роль генетики в практической медицине значительно возросла.” Без знания генетики нельзя эффективно проводить диагностику наследственных и врожденных заболеваний.”[2]

Наследственность - присущее всем организмам свойство повторять в ряду поколений одинаковые признаки и особенности развития; обусловленно передачей в процессе размножения от одного поколения к другому материальных структур клетки, содержащих программы развития из них новых особей. Тем самым наследственность обеспечивает преемственность морфологической, физиологической и биохимической организации живых существ, характера их индивидуального развития, или онтогенеза . Как общебиологическое явление наследственность-важнейшее условие существования дифференцированных форм жизни, признаков организмов, хотя оно нарушается изменчивостью -возникновением различий между организмами. Затрагивая самые разнообразные признаки на всех этапах онтогенеза организмов, наследственность проявляется в закономерностях наследования признаков, т. е. передачи их от родителей потомкам.

Иногда термин наследственность относят к передаче от одного поколения другому инфекционных начал (т. н. инфекционная наследственность ) или навыков обучения, образования, традиций (т. н. социальная , или сигнальная наследственность).Подобное расширение понятия

наследственность за пределы его биологической и эволюционной сущности спорно. Лишь в случаях, когда инфекционные агенты способны взаимодействовать с клетками хозяина вплоть до включения в их генетический аппарат, отделить инфекционную наследственность от нормальной затруднительно.

Условные рефлексы . Как мы знаем, условные рефлексы-это индивидуально приобретенные сложные приспособительные реакции организма животных и человека, возникающие при определенных условиях (отсюда название) на основе образования временной связи между условным (сигнальным) раздражителем и подкрепляющим этот раздражитель безусловнорефлекторным актом. Условные рефлексы не наследуются, а заново вырабатываются каждым поколением, однако роль наследственности в скорости закрепления условных рефлексов и особенностей поведения бесcпорна. Поэтому в сигнальную наследственность входит компонент биологической наследственности.

Попытки объяснения явлений наследственности, относящиеся к глубокой древности

(Гиппократ, Аристотель и др.), представляют лишь исторический интерес. Только вскрытие сущности полового размножения позволило уточнить понятие наследственности и связать ее с определенными частями клетки. К середине 19 в. благодаря многочисленным опытам по гибридизации растений (Й. Г. Кельрейтер и др.) накапливаются данные о закономерностях наследственности. В 1865 году Г. Мендель в ясной математической форме сообщил результаты своих экспериментов по гибридизации гороха. Эти сообщения позднее получили название законов Менделя и легли в основу учения о наследственности-менделизма. почти одновременно были сделаны попытки умозрительно понять сущность наследственности. В книге “Изменения домашних животных и культурных растений” Ч. Дарвин (1868 г.) предложил свою “временную гипотезу пангенезиса”, согласно которой от всех клеток организма отделяются их зачатки-геммулы, которые, двигаясь с током крови, оседают в половых клетках и образованиях, служащих для бесполого размножения (почки и др.) . Таким образом, получалось, что половые клетки и почки состоят из громадного количества геммул. При развитии организма геммулы превращаются в клетки того же типа, из которых они образовались. В гипотезе пангенезиса объединены неравноценные представления: о наличии в половых клетках особых частиц, определяющих последующее развитие особи; о переносе их из клеток тела в половые. Первое положение было плодотворным и привело к современным представлениям о корпускулярной наследственности . Второе, давшее основание для представления о наследовании приобретенных признаков, оказалось неверным. Умозрительные теории наследственности развивали также Ф. Гальтон, К. Негели Х. Де Фриз.

Наиболее детализированную спекулятивную теорию наследственности предложил А. Вейсман (1892). Основываясь на накопившихся к тому времени данных по оплодотворению , он признавал наличие в половых клетках особого вещества-носителя наследственности-зародышевой плазмы. Видимые образования клеточного ядра-хромосомы-Вейсман считал высшими единицами зародышевой плазмы-идантами.Иданты состоят из ид , располагю-щихся в хромосоме в виде зерен в линейном порядке. Иды состоят из детерминат, определяющих при развитии особи сорт клеток, и биофор, обусловливающих отдельные свойства клеток. Ида заключает в себе все детерминаты, нужные для построения тела особи данного вида. Зародышевая плазма содержится лишь в половых клетках; соматические, или клетки тела, лишены ее. Чтобы объяснить это коренное различие, Вейсман предполагал, что в процессе дробления оплодотворенного яйца основной запас зародышевой плазмы (а значит, и детерминат) попадает в одну из первых клеток дробления, которая становится родоначальной клеткой так называемого зародышевого пути . В остальные клетки зародыша в процессе “неравнонаследственных делений” попадает лишь часть детерминат; наконец, в клетках останутся детерминаты одного сорта, определяющие характер и свойства именно этих клеток. Существенное свойство зародышевой плазмы-ее большое постоянство. Теория Вейсмана оказалась ошибочной во многих деталях. Однако его идея о роли хромосом и о линейном расположении в них элементарных единиц наследственности оказалась верной и предвосхитила хромосомную теорию наследственности. Логический вывод из теории Вейсмана-отрицание наследования приобретенных признаков. Во всех умозрительных теориях наследственности можно обнаружить отдельные элементы, нашедшие в дальнейшем подтверждение и более полное развитие в сложившейся в начале 20 в. генетике . Важнейшие из них:

а) выделение в организме отдельных признаков или свойств, наследование которых может быть проанализировано соответствующими методами;

б) детерминация этих свойств особыми дискретными единицами наследственности, локализованными в структурах клетки (ядра) (Дарвин называл их геммулами, Де Фриз-пангенами, Вейсман-детерминантами). В современной генетике общепринятым стал предложенный В. Иогансеном (1909) термин ген .

“ Ген-элементарная единица наследственности, представляющая отрезок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты - ДНК (у некоторых вирусов- рибонуклеиновой кислоты-РНК). Каждый ген определяет строение одного из белков живой клетки и тем самым участвует в формировании п ризнака или свойств организма..”[3]

Методы Гальтона . Особняком стояли попытки установления закономерностей наследственности статистическими методами. Один из создатеей биометриии -Ф. Гальтон применил разработанные им методы учета корреляции и регрессии для установления связи между родителями и потомками. Он сформулировал следующие законы наследственности (1889):

- регрессии, или возврата к предкам

- анцестральной наследственности, то естьдоли наследственности предков в наследственности потомков.

Законы носят статистический характер, они применимы лишь к совокупностям организмов и не раскрывают сущности и причин наследственности, что могло быть достигнуто только с помощью экспериментального изучения наследственности разными методами и прежде всего гибридологическим анализом , основы которого были заложены еще Менделем. Так были установлены закономерности наследования качественных признаков: моногибридное- различие между скрещиваемыми формами зависит лишь от одной пары генов, дигибридное- от двух , полигибридное- от многих. При анализе наследования количественных признаков отсутствовала четкая картина расщепления , что давало повод выделять особую, так называемую слитную наследственность и объяснять ее смещением наследственных плазм скрещиваемых форм. В дальнейшем гибридологический и биометрический анализ наследования количественных признаков показал, что и слитная наследственность сводится к дискретной, но наследование при этом полигенное. В этом случае расщепление трудно обнаружить, так как оно ппроисходит по многим генам, действие которых на признак осложняется сильным влиянием условий внешней Среды. Таким образом, хотя признаки можно разделять на качественные и количественные, термины “кчественная” и “количественная” наследственность не оправданы, так как обе категории наследственности принципиально одинаковы.

Развитие цитологии пртивело к постановке вопроса о материальных основах наследственности. Впервые мысль о роли ядра как носителя наследственности была сформулирована

О. Гертвигом (1884) и Э. Страсбургером (1884) на основании изучения процесса оплодотворения. Т. Бовери (1887) установил индивидуальность хромосом и развил гипоьезу о их качественном различии. Он же, а также Э. ван Бенедет (1883) установили уменьшение количества хромосом вдвое при образовании половых клеток в мейозе . Американский ученый У. Сеттон (1902) дал цитологическое объяснение закону Менделя о независимом наследовании приизнаков. Однако подлинное обоснование хромосомной теории наследственности было дано в работах Т. Моргана и его школы (начиная с 1911), в которых было показано точное соответствие между генетическими и цитологическими данными. В опытах на дрозофилебыло установлено нарушениет независимого распределения признаков-их сцепленное наследование. Это явление было объяснено сцеплением генов, то есть нахождением генов, определяющих эти признаки, в одной определенной паре хромосом. Изучение частоты рекомбинаций между сцеплеными генами (в результате кроссинговера ) позволило составить карты расположения генов в хромосомах.

Генетические карты хромосом - схемы относительного располо­жения сцепленных между собой на­следств. факторов — генов. Генетические карты хромосом ото­бражают реально существующий линей­ный порядок размещения генов в хромо­сомах и важны как в теоретических исследо­ваниях, так и при проведении селекцион­ной работы, т. к. позволяют сознательно подбирать пары признаков при скрещи­ваниях, а также предсказывать особенности наследования и проявления раз­личных признаков у изучаемых орга­низмов. Имея Генетические карты хромосом, можно по насле­дованию «сигнального» гена, тесно сцеп­ленного с изучаемым, контролировать. передачу потомству генов, обусловли­вающих развитие трудно анализируемых признаков; напр., ген, определяющий сморщенный эндосперм у кукурузы и на­ходящийся в 9-й хромосоме, сцеплен с геном, определяющим пониженную жизнеспособность растения. Многочис­ленные факты отсутствия (вопреки законам Менделя) независимого рас­пределения призна

ков у гибридов второ­го поколения были объяснены хромосом­ной теорией наследственности. Гены, расположенные в одной хромосоме, в большинстве случаев наследуются сов­местно и образуют одну группу сцепле­ния, количество к-рых, таким образом, соответствует у каждого организма гаплоидному числу хромосом. Американский генетик Т. X. Морган показал, однако, что сцеп­ление генов, расположенных в одной хромосоме, у диплоидных организмов не

абсолютное; в нек-рых случаях перед образованием половых клеток между однотипными, или гомологичными, хромосомами происходит об­мен соответств. участками; этот процесс носит назв. перекреста, или кроссинговера . Обмен участками хромосом (с на­ходящимися в них генами) происходит с различной вероятностью, зависящей от расстояния между ними (чем дальше друг от друга гены, тем выше вероят­ность кроссинговера и, следовательно, рекомбинации). Генетич. анализ позво­ляет обнаружить перекрест только при различии гомологичных хромосом по составу генов, что при кроссинговере приводит к появлению новых генных комбинаций. Обычно расстояние между генами на Генетических картах хромосом выражают как процент крос­синговера (отношение числа мутантных особей, отличающихся от родителей иным сочетанием генов, к общему кол-ву изу­ченных особей); единица этого расстоя­ния — морганида — соответствует часто­те кроссинговера в 1 %.

Итак, выделим основные положения хромосомной теории наследственности :

1. Гены располагаются в хромосомах,


8-09-2015, 21:04