Индивидуальный проект "ГЕНЕТИКА"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ПЕРМСКОГО КРАЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«КРАСНОКАМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

ИССЛЕДОВАНИЕ

ТЕМА «ГЕНЕТИКА»

                                  Выполнил:

обучающаяся группы ПК-20р

Старкова Валерия Сергеевна

_______________

Руководитель:

Королева Ольга Павловна,

преподаватель
_______________

Краснокамск 2021

Содержание

Введение                                                                                                              3

1. Генетика как наука                      

1.1. Что такое генетика                                                                                        4

1.2. История развития генетики                                                                        13

2. Связь генетики с нашей жизнью

2.1. Практическая значимость генетики                                                            18

2.2. Наследственность                                                                                       21

Заключение                                                                                                       24

Список литературы                                                                                           25

Введение

В настоящее время генетика является очень востребованной и актуальной наукой, которой интересуются ученые во всем мире. Я задумалась над тем, что изучает наука генетика и как она связана с нашей жизнью? Это проблема, поставленная в моей работе.

Индивидуальный проект является исследованием. Вид исследования – эмпирическое.

При изучении данной темы появилась гипотеза, что если генетика никак не влияет на нашу жизнь?

Цель работы: показать роль генетики в нашей жизни.

Для достижения цели были определены задачи:

1.                 Подобрать информацию по теме исследования.

2.                 Изучить найденную информацию о генетике.

3.                 Проанализировать полученную информацию о генетике.

4.                 Показать на конкретных примерах влияние генетики на нашу жизнь.

В работе использовались теоретические методы: изучение литературы, анализ, обобщение, и эмпирические: анкетирование.

Это исследование пригодится на уроках биологии и поможет тем, кто хотел бы разобраться в столь интересной и обширной сфере.

Данная работа состоит из двух глав. 1 глава рассказывает о генетике как науке, 2 глава – о связи генетики с нашей жизнью.

Глава 1. Генетика как наука

1.1.          Что такое генетика

Генетика — наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости организмов.

Что же означают термины «наследственность» и «изменчивость»?

Наследственность — свойство организмов передавать свои признаки от одного поколения к другому.

Изменчивость — свойство организмов приобретать новые по сравнению с родителями признаки. В широком смысле под изменчивостью понимают различия между особями одного вида.

Изучение наследственности и изменчивости живых систем ведется на разных уровнях организации живой материи — на молекулярном, хромосомном, клеточном, организменном и популяционном с привлечением методов смежных дисциплин, таких как биохимия, биофизика, иммунология, физиология и т. д. Этим объясняется то, что в генетике большое количество конкретных разделов выделилось в самостоятельные научные дисциплины, такие как молекулярная, биохимическая, физиологическая, и медицинская генетика, иммуногенетика, феногенетика, филогенетика, популяционная генетика и др.

Объектами генетики служат вирусы, бактерии, растения, животные и

человек. В частной генетике не только типов, классов, семейств, родов,

но и каждого из видов исследователь встречает много конкретных особенностей.

На фоне видовой и другой специфики в явлениях наследственности для всех живых существ обнаруживаются всеобщие законы. Их существование показывает единство органического мира. Его основой служит клетка - элементарная система, необходимая для проявления жизни на всех уровнях ее организации. Для каждой клетки инвариантно явление наследственности, т. е. способность к воспроизведению.

Скрещивание, при котором анализируется наследование одной пары альтернативных признаков, называется моногибридным, двух пар — дигибридным, нескольких пар — полигибридным. Под альтернативными признаками понимаются различные значения какого-либо признака, например, признак — цвет горошин, альтернативные признаки — желтый цвет, зеленый цвет горошин.

Основные задачи генетики: изучение механизма изменения гена, репродукции генов и хромосом, действия генов и контроля ими процессов образования различных признаков и свойств организма; разработка методов конструирования наследственной программы живых организмов, борьбы с наследственными болезнями, повышения продуктивности животных и урожайности растений.

Методы генетики. Основным методом генетики является гибридологический метод — система скрещиваний, позволяющая проследить закономерности наследования признаков в ряду поколений. Впервые разработан и использован Г. Менделем. Отличительные особенности метода: 1) целенаправленный подбор родителей, различающихся по одной, двум, трем и т. д. парам контрастных (альтернативных) стабильных признаков; 2) строгий количественный учет наследования признаков у гибридов; 3) индивидуальная оценка потомства от каждого родителя в ряду поколений.

Благодаря генеалогическому методу были определены типы наследования многих признаков у человека. Так, по аутосомно-доминантному типу наследуются полидактилия (увеличенное количество пальцев), возможность свертывать язык в трубочку, брахидактилия (короткопалость, обусловленная отсутствием двух фаланг на пальцах), веснушки, раннее облысение, сросшиеся пальцы, заячья губа, волчья пасть, катаракта глаз, хрупкость костей и многие другие. Альбинизм, рыжие волосы, подверженность полиомиелиту, сахарный диабет, врожденная глухота и другие признаки наследуются как аутосомно-рецессивные. Целый ряд признаков наследуется сцепленно с полом: Х-сцепленное наследование — гемофилия, дальтонизм; Y-сцепленное — гипертрихоз края ушной раковины, перепончатость пальцев ног. Имеется ряд генов, локализованных в гомологичных участках Х- и Y-хромосом, например общая цветовая слепота.

Использование генеалогического метода показало, что при родственном браке, по сравнению с неродственным, значительно возрастает вероятность появления уродств, мертворождений, ранней смертности в потомстве. В родственных браках рецессивные гены чаще переходят в гомозиготное состояние, в результате развиваются те или иные аномалии. Примером этого является наследование гемофилии в царских домах Европы.

Близнецовый метод. Близнецами называют одновременно родившихся детей. Они бывают монозиготными (однояйцевыми) и дизиготными (разнояйцевыми).

Монозиготные близнецы развиваются из одной зиготы (1), которая на стадии дробления разделилась на две (или более) части. Поэтому такие близнецы генетически идентичны и всегда одного пола. Монозиготные близнецы характеризуются большой степенью сходства (конкордантностью) по многим признакам.

Дизиготные близнецы развиваются из двух или более одновременно овулировавших и оплодотворенных разными сперматозоидами яйцеклеток (2). Поэтому они имеют различные генотипы и могут быть как одного, так и разного пола. В отличие от монозиготных, дизиготные близнецы характеризуются дискордантностью — несходством по многим признакам.

Как правило, дискордантность монозиготных близнецов возникает в результате нарушений внутриутробного развития одного из них или под влиянием внешней среды, если она была разной. Наблюдения за монозиготными близнецами дают материал для выяснения роли наследственности и среды в развитии признаков. Причем под внешней средой понимают не только физические факторы среды, но и социальные условия.

Благодаря близнецовому методу, была выяснена наследственная предрасположенность человека к ряду заболеваний: шизофрении, эпилепсии, сахарному диабету и другим.

Цитогенетический метод. Основан на изучении хромосом человека в норме и при патологии. В норме кариотип человека включает 46 хромосом — 22 пары аутосом и две половые хромосомы. Использование данного метода позволило выявить группу болезней, связанных либо с изменением числа хромосом, либо с изменениями их структуры. Такие болезни получили название хромосомных.

Материалом для кариотипического анализа чаще всего являются лимфоциты крови. Кровь берется у взрослых из вены, у новорожденных — из пальца, мочки уха или пятки. Лимфоциты культивируются в особой питательной среде, в состав которой, в частности, добавлены вещества, «заставляющие» лимфоциты интенсивно делиться митозом. Через некоторое время в культуру клеток добавляют колхицин. Колхицин останавливает митоз на уровне метафазы. Именно во время метафазы хромосомы являются наиболее конденсированными. Далее клетки переносятся на предметные стекла, сушатся и окрашиваются различными красителями. Окраска может быть а) рутинной (хромосомы окрашиваются равномерно), б) дифференциальной (хромосомы приобретают поперечную исчерченность, причем каждая хромосома имеет индивидуальный рисунок). Рутинная окраска позволяет выявить геномные мутации, определить групповую принадлежность хромосомы, узнать, в какой группе изменилось число хромосом. Дифференциальная окраска позволяет выявить хромосомные мутации, определить хромосому до номера, выяснить вид хромосомной мутации.

В тех случаях, когда необходимо провести кариотипический анализ плода, для культивирования берутся клетки амниотической (околоплодной) жидкости — смесь фибробластоподобных и эпителиальных клеток.

К числу хромосомных заболеваний относятся: синдром Клайнфельтера, синдром Тернера-Шерешевского, синдром Дауна, синдром Патау, синдром Эдвардса и другие.

Больные с синдромом Клайнфельтера (47, ХХY) всегда мужчины. Они характеризуются недоразвитием половых желез, дегенерацией семенных канальцев, часто умственной отсталостью, высоким ростом (за счет непропорционально длинных ног).

Синдром Тернера-Шерешевского (45, Х0) наблюдается у женщин. Он проявляется в замедлении полового созревания, недоразвитии половых желез, аменорее (отсутствии менструаций), бесплодии. Женщины с синдромом Тернера-Шерешевского имеют малый рост, тело диспропорционально — более развита верхняя часть тела, плечи широкие, таз узкий — нижние конечности укорочены, шея короткая со складками, «монголоидный» разрез глаз и ряд других признаков.

Синдром Дауна — одна из самых часто встречающихся хромосомных болезней. Она развивается в результате трисомии по 21 хромосоме (47; 21, 21, 21). Болезнь легко диагностируется, так как имеет ряд характерных признаков: укороченные конечности, маленький череп, плоское, широкое переносье, узкие глазные щели с косым разрезом, наличие складки верхнего века, психическая отсталость. Часто наблюдаются и нарушения строения внутренних органов.

Хромосомные болезни возникают и в результате изменения самих хромосом. Так, перестройка р-плеча аутосомы №5 приводит к развитию синдрома «крик кошки». У детей с этим синдромом нарушается строение гортани, и они в раннем детстве имеют своеобразный «мяукающий» тембр голоса. Кроме того, наблюдается отсталость психомоторного развития и слабоумие.

Чаще всего хромосомные болезни являются результатом мутаций, произошедших в половых клетках одного из родителей.

Биохимический метод. Позволяет обнаружить нарушения в обмене веществ, вызванные изменением генов и, как следствие, изменением активности различных ферментов. Наследственные болезни обмена веществ подразделяются на болезни углеводного обмена (сахарный диабет), обмена аминокислот, липидов, минералов и др.

Фенилкетонурия относится к болезням аминокислотного обмена. Блокируется превращение незаменимой аминокислоты фенилаланин в тирозин, при этом фенилаланин превращается в фенилпировиноградную кислоту, которая выводится с мочой. Заболевание приводит к быстрому развитию слабоумия у детей. Ранняя диагностика и диета позволяют приостановить развитие заболевания.

Популяционно-статистический метод. Это метод изучения распространения наследственных признаков (наследственных заболеваний) в популяциях. Существенным моментом при использовании этого метода является статистическая обработка получаемых данных. Под популяцией понимают совокупность особей одного вида, длительное время обитающих на определенной территории, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, определенную генетическую структуру и в той или иной степени изолированных от других таких совокупностей особей данного вида. Популяция является не только формой существования вида, но и единицей эволюции, поскольку в основе микроэволюционных процессов, завершающихся образованием вида, лежат генетические преобразования в популяциях.

Изучением генетической структуры популяций занимается особый раздел генетики — популяционная генетика. У человека выделяют три типа популяций: 1) панмиктические, 2) демы, 3) изоляты, которые отличаются друг от друга численностью, частотой внутригрупповых браков, долей иммигрантов, приростом населения. Население крупного города соответствует панмиктической популяции. В генетическую характеристику любой популяции входят следующие показатели: 1) генофонд (совокупность генотипов всех особей популяции), 2) частоты генов, 3) частоты генотипов, 4) частоты фенотипов, система браков, 5) факторы, изменяющие частоты генов.

Идеальной популяцией является достаточно большая, панмиктическая (панмиксия — свободное скрещивание) популяция, в которой отсутствуют мутационный процесс, естественный отбор и другие факторы, нарушающие равновесие генов. Понятно, что идеальных популяций в природе не существует. Изменение равновесия генотипов и аллелей в панмиктической популяции происходит под влиянием постоянно действующих факторов, к которым относятся: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор, дрейф генов, эмиграция, иммиграция, инбридинг. Именно благодаря этим явлениям возникает элементарное эволюционное явление — изменение генетического состава популяции, являющееся начальным этапом процесса видообразования.

Генетическая символика широко используется для записи результатов скрещивания (гибридизации), решения теоретических и практических задач. Например, при покупке семян сельскохозяйственных культур для посева, надо обращать внимание на значок F1. Он означает, что это гибрид первого поколения, полученный при скрещивании родительских форм.

Этот потомок будет обладать ценными характеристиками, ради которых его получали (высокой урожайностью, транспортабельностью и др.). Однако, при посеве семян, собранных с гибридов первого поколения, можно уже не получить растения с нужными свойствами.

Разделы генетики: Классическая генетика, популяционная генетика, археогенетика, молекулярная генетика, геномика, медицинская генетика, генная инженерия, спортивная генетика, судебно-медицинская генетика, криминалистическая генетика, биохимическая генетика, генетика человека, генетика микроорганизмов, генетика растений, эволюционная генетика, биометрическая генетика, экологическая генетика, генетика количественных признаков, физиологическая генетика, психиатрическая генетика, генетика соматических клеток, генетика вирусов, генетика пола, радиационная генетика, генетика развития, генетическая генеалогия.

Законы Менделя:

Первый закон Менделя — закон единообразия всех особей первого поколения для любого вида скрещивания (как моно-, так и полигибридного скрещивания): при любом скрещивании все особи первого поколения (F1) характеризуются одинаковым фенотипом по скрещиваемому признаку.

Второй закон Менделя — закон расщепления признаков (закон моногибридного скрещивания) — иногда его называют правилом расщепления признаков. Этот закон справедлив для моногибридного скрещивания и проявляется при скрещивании разных особей, полученных при моногибридном скрещивании во втором поколении (F2): при скрещивании особей первого поколения, полученного после моногибридного скрещивания, у потомства наблюдается расщепление признаков в определенном количественном отношении, которое для доминантно-рецессивного наследования составляет 3:1, а для промежуточного наследования 1:2:1 (цифра 2 означает, что гибриды относятся к особям с промежуточным признаком).

Третий закон Менделя — закон полигибридного скрещивания или закон независимого расщепления признаков. Этот закон проявляется во втором поколении при дигибридном и полигибридном (три-, тетра- и др.) скрещивании: при скрещивании особей первого поколения, полученного при скрещивании по дигибридному (полигибридному) типу, в потомстве (во втором поколении) происходит расщепление признаков (для доминантно-рецессивного характера наследования) в количественном отношении, выражаемом формулой (3 + 1)n, где n = 2, 3, 4 и т. д.

1.2.          История развития генетики.

Хотя история генетики как науки начинается только лишь в двадцатом веке, люди с древних времен заметили, что животные и растения могут передавать свои признаки из поколения в поколение. То есть было понятно, что в живой природе действуют механизмы наследственности. Однако некоторые признаки могут меняться у следующего поколения. То есть кроме наследственности существует также явление изменчивости.

Рождение генетики на рубеже двух веков (1900) было подготовлено всем предшествующим развитием биологической науки. XIX в. вошел в историю биологии благодаря двум великим открытиям: клеточной теории, сформулированной М. Шлейденом и Т. Шванном (1838), и эволюционному учению Ч. Дарвина (1859). Оба открытия сыграли определяющую роль в становлении генетики.

До начала ХХ в. все гипотезы о механизмах наследственности носили чисто умозрительный характер. Так, согласно теории пангенезиса, Ч. Дарвина (1868) от всех клеток организма отделяются мельчайшие частицы — геммулы, которые циркулируют по кровяному руслу и попадают в половые клетки. После слияния половых клеток, в ходе развития нового организма, из каждой геммулы образуется клетка того же типа, от которого она произошла, обладающая всеми свойствами, в том числе и приобретенными родителями в течение жизни.

К началу ХХ в. были созданы реальные предпосылки для развития генетической науки. Решающую роль сыграло переоткрытие в 1900 г. законов Грегора Менделя. Чешский исследователь-любитель, монах Брюннского монастыря Грегор Мендель еще в 1865 г. сформулировал основные законы наследственности. Это стало возможным благодаря разработке им первого научного генетического метода, который получил название “гибридологического”. В его основу была положена система скрещиваний, позволяющая вскрывать закономерности наследования признаков. Менделем были сформулированы три закона и правило “чистоты гамет”. Исследования Менделя и его взгляды на механизм наследования опередили развитие науки на несколько десятилетий. Даже умозрительные гипотезы о природе наследственности, о которых говорилось выше, были сформулированы позже. Еще не были открыты хромосомы и не был описан процесс клеточного деления, который лежит в основе передачи наследственной информации от родителей к потомкам. В связи с этим современники не сумели по достоинству оценить его открытие. На протяжении 35 лет оно не было востребовано биологической наукой. Справедливость восторжествовала в 1900 г., когда последовало вторичное переоткрытие законов Менделя одновременно и независимо тремя учеными: Г. де Фризом (голл.), К. Корренсом (нем.) и Э. Чермаком (австр.). Повторив эксперименты Менделя, они подтвердили универсальный характер открытых им закономерностей. Менделя стали считать основателем генетики, и с 1900 г. начался отсчет развития этой науки.

В истории генетики обычно выделяют два периода: первый — период классической, или формальной, генетики (1900–1944) и второй — период молекулярной генетики, который продолжается до настоящего времени. Основная особенность первого периода заключается в том, что природа материальных носителей наследственности оставалась неизвестной. Введенное датским генетиком В. Иогансеном понятие “ген” — аналог менделевского наследственного фактора — было абстрактным.

Наиболее важными исследованиями периода классической генетики были работы выдающегося американского генетика Т. Моргана и его учеников. В своих исследованиях Морган впервые использовал плодовую мушку дрозофилу, которая стала излюбленным генетическим объектом и продолжает им оставаться и сейчас. Изучение явления сцепления генов, открытого У. Бетсоном и Р. Пеннетом, позволило Моргану сформулировать основные положения хромосомной теории наследственности. Морганом и его коллегами (Т. Пайнтер, К. Бриджес, А. Стертевант и др.) выполнен ряд других выдающихся исследований: разработан принцип генетического картирования, создана хромосомная теория определения пола, изучена структура политенных хромосом.

Важным событием периода классической генетики было развитие работ по искусственному мутагенезу, первые данные о котором были получены в 1925 г. в СССР Г.А. Надсоном и Т.С. Филипповым в опытах по облучению дрожжевых клеток радием. Позже было обнаружено, что мутагенным действием обладают и другие типы излучения, например УФ, а также высокая температура и некоторые химические вещества. Первые химические мутагены были открыты в 30-х гг.  в СССР в экспериментах В.В. Сахарова, М.Е. Лобашева и С.М. Гершензона и их сотрудников. Исследования в области экспериментального мутагенеза привели к быстрому прогрессу в познании мутационного процесса и к выяснению ряда вопросов, касающихся тонкой структуры гена.

Еще одно важное направление генетических исследований в период классической генетики касалось изучения роли генетических процессов в эволюции. Основополагающие работы в этой области принадлежат С. Райту, Р. Фишеру, Дж. Холдейну и С.С. Четверикову. Своими трудами они подтвердили правильность основных положений дарвинизма и способствовали созданию новой современной синтетической теории эволюции, которая представляет собой результат синтеза теории Дарвина и генетики популяций.

         С 1940 г. начался второй период в развитии мировой генетики, который получил название молекулярного, в соответствии с лидирующим положением этого направления генетической науки. Основную роль в бурном подъеме молекулярной генетики сыграл тесный альянс биологов с учеными других областей естествознания (физики, математики, кибернетики, химии), на волне которого был сделан ряд важнейших открытий. В течение этого периода ученые установили химическую природу гена, определили механизмы его действия и контроля и сделали еще много важнейших открытий, которые превратили генетику в одну из основных биологических дисциплин, определяющих прогресс современного естествознания. Открытия молекулярной генетики не опровергли, а лишь вскрыли глубинные механизмы тех генетических закономерностей, которые были вскрыты формальными генетиками.

В 1944 г. исследование по генетической трансформации у бактерий, выполненное американскими учеными (О. Эйвери, К. Маклеод и М. Маккарти), показало, что носителем генетической информации является ДНК. Этот вывод позже был подтвержден при изучении явления трансдукции (Дж. Ледерберг и М. Зиндер, 1952) — переноса информации от одной бактериальной клетки к другой с помощью фаговой ДНК. Перечисленные исследования определили повышенный интерес к изучению структуры ДНК, следствием которого явилось создание в 1953 г. модели молекулы ДНК Дж. Уотсоном (амер. биолог) и Ф. Криком (англ. химик). Она была названа двойной спиралью, так как согласно модели построена из двух закрученных в спираль полинуклеотидных цепей. ДНК — полимер, мономерами которого являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид состоит из пятиуглеродного сахара дезоксирибозы, остатка фосфорной кислоты, и одного из четырех азотистых оснований (аденин, гуанин, цитозин и тимин). Эта работа сыграла основную роль в дальнейшем развитии генетики и молекулярной биологии. Были определены все особенности генетического кода: универсальность, триплетность, вырожденность и неперекрываемость. Расшифровку генетического кода по значению для развития науки и практики сравнивают с открытием ядерной энергии в физике.

Под влиянием прогресса в изучении структуры и функции генов в начале 70-х гг. ХХ в. у генетиков возникла идея манипуляции ими, в первую очередь, путем переноса их из клетки в клетку. Так появилось новое направление генетических исследований — генная инженерия. Были получены первые результаты экспериментов в области генной инженерии. Так, в клетку кишечной палочки была введена рекомбинантная молекула, содержащая два разных гена устойчивости к антибиотикам (тетрациклину и стрептомицину), после чего клетка приобрела резистентность к обоим препаратам. Постепенно расширялся набор векторов и вводимых генов и совершенствовалась технология переноса. Это позволило широко использовать методы генной инженерии в промышленных целях (биотехнология), в первую очередь в интересах медицины и сельского хозяйства. Были сконструированы бактерии — продуценты биологически активных веществ. Это позволило наладить в нужных масштабах синтез таких необходимых человеку препаратов, как инсулин, соматостатин, интерферон, триптофан и др. Создано большое количество трансгенных растений, которые стали обладателями ценных свойств (устойчивость к вредителям, засухе, высокое содержание белка и пр.)  в результате введения в их геном чужеродных генов.

Мы рассмотрели генетику, как науку, узнали её принципы и законы, историю и методы. Мы можем подвести итог: генетика является молодой наукой, включающей в себя множество методик и разделов. Определенные особенности, свойственные этому учению, человечество знало ещё с древнейших времен, но точная формулировка будет написана через века, поэтому генетику нельзя отнести к древним наукам.   Также, мы узнали о генетических болезнях и их индивидуальных признаках, о том, что некоторые мутации можно выявить ещё на стадии беременности.

Глава II. Связь генетики с нашей жизнью.

2.1.          Практическая значимость генетики

Генетика занимает ведущее положение в современной биологии и в свою очередь, опирается на достижения и методы многих отраслей.

Современная генетика тесно связана с биохимией, поскольку изучения действия гена невозможно без знания его химического строения, которые совершаются в клетке. Не случайно из генетики выделилась специальная ветвь – молекулярная генетика, изучающая наследственность на молекулярном уровне.

Изучая влияние наследственности на процессы онтогенеза, генетика связана с эмбриологией и физиологией, а при изучении наследственности – с биофизикой и химией.

Не менее важна генетика для решения многих медицинских вопросов (которыми занимается медицинская генетика). Так по расчетам генетиков несколько десятков млн. человек в каждом поколении могут быть поражены наследственными болезнями. К числу наследственных болезней относят ряд тяжелых заболеваний нервной системы (эпилепсия, шизофрения), болезни крови – гемофилия, некоторые аномалии и др. Поэтому медицинская генетика изучает роль наследственности и возникновения патологии человека, закономерности передачи от поколения к поколению наследственных болезней, разрабатывает методы диагностики лечения и профилактики всех форм патологии.

Развитие радиационной генетики стало особенно важным в связи с исследованием в космосе. В космических полетах человек попадает под действие космических излучений, которые могут влиять на его наследственность. Отсюда возникает одна из проблем космической генетики – необходимость генетически оценить опасность космических излучений. Радиационная генетика имеет прямое отношение и к профилактической медицине. Применение различных источников ионизирующих излучений в разных производственных и научных целях вошел в современный быт человека. Оказывается, даже незначительные, так называемые малые дозы ионизирующего излучения вызывают в хромосомах делящихся клеток глубокие изменения, которые обуславливают наследственные дефекты.

Особую роль генетика стала играть в фармацевтической промышленности в связи с открытием антибиотиков и возникновении генетики микроорганизмов.

Важное значение имеет генетика и для растениеводства. Получают гибриды растений. основанных на использовании явления гетерозиса (повышенной устойчивости, продуктивности, жизнеспособности гибридный особей). Межлинейные гибриды кукурузы по урожайности превышают лучшие стандартные сорта на 30-35%. Выведены фитофтороустойчивые и ракоустойчивые сорта картофеля. Широкие возможности для создания новых форм растений открывает генетическая инженерия, гибридизация соматических клеток.

Методы генетической инженерии широко применяются в биотехнологии (область научно-технического прогресса, использующая биологические процессы для промышленных целей). Примером огромного практического значения для медицины, ветеринарии и животноводства, связанного с использованием генетических знаний, является также внедрение в практику антибиотиков. Эти вещества, извлекаемые в основном из грибков и бактерий, стали дешевы лишь после того, как генетики, вызывая рентгеновскими и ультрафиолетовыми лучами мутации продуцентов антибиотиков, вывели штаммы, образующие в несколько сотен раз больше антибиотических веществ по сравнению с исходными, дикими штаммами. Антибиотики позволили врачам практически справиться с такими массовыми инфекциями, как пневмония, дизентерия и т.п. Огромное значение приобрели антибиотики в качестве стимуляторов роста животных. Методом генетической инженерии во ВНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов создан промышленный штамм кишечной палочки, продуцирующий аминокислоту L-треонин, штамм–продуцент витамина В2–рибофлавина, а также штамм кишечной палочки, синтезирующий интерферон человека. Созданы штаммы бактерий, продуцирующие аминокислоту лизин, гормон роста человека соматотропин, бактерии, превращающие целлюлозу в сахар, штаммы бактерий, синтезирующие инсулин человека. Успешно разрабатываются методы микробиологического синтеза вакцин и сывороток.

Большое значение генетика имеет в решении проблемы охраны окружающей среды. Научно-технический прогресс приводит к тому, что наблюдается загрязнение окружающей среды вредными соединениями, которые могут привести к нежелательным мутациям. Нежелательные мутации могут нарушить биологические связи, что приведет к гибели живых существ. Поэтому разработаны генетические методы понижения уровня загрязнения окружающей среды. Уже созданы такие микроорганизмы, которые хорошо очищают промышленные стоки от ядовитых отходов. В настоящее время налажено производство экологически чистых продуктов питания.

         Генетика имеет большое мировоззренческое значение, и оно состоит в том, что современные методы позволяют раскрыть точное строение гена и его функции. Открывается перспектива синтеза новых генов и их объединение в принципиально новые генетические системы, а это позволяет создать новые полезные формы в частности микроорганизмов.

2.2.          Наследственность

Часто в поведении и характере детей прослеживается схожесть с родителями или другими близкими родственниками. Это называют наследственностью, которая влияет не только на психическое, но и физическое развитие. Именно наследственности уделяют особое внимание.

Гены передаются от родителей, которым они достались от их родителей и т.д. То есть, ребенок получает такой набор генов, в котором заложена вся информация предыдущих поколений. Объем передаваемой наследственной информации от одного поколения к другому составляет десятки тысяч генов. Именно они определяют цвет кожи, волос, глаз. Однако наследственность касается и некоторых заболеваний.

«Наследственными» болезнями считаются сахарный диабет, гемофилия, эндокринные расстройства, также по наследству могут передаваться сердечно-сосудистые заболевания. Винить гены можно и в некоторых психических проблемах. Зачастую человек с нервными расстройствами имеет среди родственников тех, кто столкнулся с такой же проблемой.

Наследственность — присущее всем организмам свойство обеспечивать в ряде поколений преемственность одинаковых признаков и особенностей развития — морфологической, физиологической и биохимической организации живых существ, характера их индивидуального развития (онтогенеза). Явление наследственности лежит в основе воспроизведения форм жизни по поколениям, что коренным образом отличает живое от неживого.

         Различают хромосомную и внехромосомную наследственность. Хромосомная наследственность, связанная с распределением носителей наследственности (генов) в хромосомах, базируется на принципах, впервые четко сформулированных в работах Грегора Менделя. Роль наследственности в передаче признаков потомству особенно четко проявляется при наследовании признаков, которые в потомстве расщепляются по моногенному типу наследования в соответствии с законами Менделя.

Хромосомная теория наследственности:

·        Каждый ген имеет в хромосоме определённый локус.

·        Гены в хромосоме расположены линейно в определённой последовательности.

·        Гены одной хромосомы сцеплены, поэтому наследуются преимущественно вместе.

·        Частота кроссинговера между генами равна расстоянию между ними.

Внехромосомная наследственность заключается в наследовании признаков, которые контролируются факторами, локализованными в митохондриях. Наследственная информация распределяется между дочерними клетками случайно, поэтому четкого менделевского расщепления в этих случаях не наблюдается.

Наследственная информация, заключенная в генах каждой особи, является итогом исторического развития данного вида и материальной основой будущей эволюции. Явление наследственности сейчас рассматривается в виде сложной молекулярной внутриклеточной системы, обеспечивающей хранение и реализацию информации, в соответствии с которой осуществляются жизнь клетки, развитие особи и ее жизнедеятельность. Реализация наследственной информации, записанной чередованием нуклеотидов в ДНК зиготы, происходит в результате непрерывных взаимовлияний ядра и цитоплазмы, межклеточных взаимодействий и гормональной регуляции активности генов.

В ходе развития генотип постоянно взаимодействует со средой. Некоторые наследственные признаки, например, цвет глаз или группа крови, не зависят от условий среды. В то же время на развитие количественных признаков, таких как рост и вес тела, обусловленных полигенной системой, большое влияние оказывают факторы окружающей среды. Проявление эффектов генов, обусловливающих, например, тучность, во многом зависит от питания, поэтому при помощи соответствующей диеты можно в определенной степени бороться с наследственно обусловленной полнотой.

Материальные носители содержат информацию не только для развития нормальных, но и патологических признаков. Так, различного рода мутации — генетический груз, накапливаемый в генофонде человека, являются причиной возникновения большого числа наследственных аномалий, от которых страдают сотни миллионов людей нашей планеты. Известно более 2000 нозологических единиц наследственных болезней человека. Болезни с доминантным типом наследования или сцепленные с полом обнаруживаются сравнительно легко. Труднее установить значение наследственности в развитии таких широко распространенных полигенных болезней с наследственным предрасположением, как гипертоническая болезнь, атеросклероз, язвенная болезнь, шизофрения, бронхиальная астма и др. Частота возникновения и тяжесть течения этих болезней зависят от конкретного сочетания факторов окружающей среды и наследственного предрасположения. Такой порок развития, как, например, расщепленное небо, является результатом взаимодействия многих генов с различными тератогенными факторами в период эмбриогенеза, когда происходит срастание латеральных небных выступов.

Перед человечеством стоит задача уменьшить генетический груз наследственных болезней и защитить свою наследственность от вредного действия радиации и хим. соединений, неуклонно возрастающего по мере научно-технического прогресса.

Для наглядности некоторых примеров хромосомной наследственности был произведен опрос сокурсников, результат которого запечатлен на таблицах.

Наследственность цвета глаз:

Глаза с темной пигментацией (карие и зеленые) – преобладающий признак, он с большей вероятностью перейдет потомку. Со светлой (голубые и серые) – подавляемые, они могут проявиться с меньшей вероятностью в первом поколении, а вот начиная со второго поколения вероятность растет.

Наследственность качества зрения:

Плохое зрение – преобладающий признак. Хорошее – подавляемый. В третьей колонке признак проявился через поколение, что и свойственно подавляемым (рецессивным) признакам.

Итак, в этой главе мы рассмотрели связь генетики с нашей жизни. Вывод: как любая другая наука, генетика имеет тесные связи с другими науками: эволюционным учением, цитологией, биохимией, математикой, эмбриологией, физиологией, микробиологией, вирусологией, является теоретической основой для совершенствования пород сельскохозяйственных животных.

Кроме того, наша жизнь напрямую зависит от генетики, так как наследственность играет решающую роль в формировании нашего организма и его особенностей.

Заключение

Цель работы достигнута: роль генетики в нашей жизни показана и объяснена.

Задачи, поставленные в начале исследования, выполнены: подобрана информация по теме исследования; изучена найденная информация о генетике; проанализирована полученная информация о генетике; оформлена письменная работа по результатам исследования; подготовлены выступление и презентация к защите индивидуального проекта.

Гипотеза не подтвердилась, генетика влияет на нашу жизнь

В результате исследования стало известно, что эта наука изучает гены, генетические вариаций и наследственность в организмах. Из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что наша жизнь неразрывно связана с генетикой, начиная от рождения и заложенных в нас генетических кодов, заканчивая окружающим миром, который также развивается благодаря этой науке. Современная генетика не только ставит и решает фундаментальные проблемы организации живой материи; ее методы активно используют в осуществлении продовольственной, экологической, космической и иных глобальных программ человека, также исследования имеют важное значение для медицины, сельского хозяйства, микробиологии и генетической инженерии.

Мне кажется, что информация в результате получилась неполной, так как нельзя уместить столь широкую базу интересной информации в одно исследование, но я с удовольствием и дальше продолжу изучение данного вопроса самостоятельно, в свободное время.

Список литературы

Барабин А.И. Генетика: Учебное пособие. Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет, 2010.

Издательство «ЛИЦЕЙ» [Электронный ресурс]. URL: https://licey.net/free/6-biologiya/21-lekcii_po_obschei_biologii/stages/271-lekciya__17_osnovnye_ponyatiya_genetiki_zakony_mendelya.html

Большая Медицинская Энциклопедия [Электронный ресурс]. URL: https://бмэ.орг/index.php/ГЕНЕТИКА

Издательство «ЛИЦЕЙ» [Электронный ресурс]. URL: https://licey.net/free/6-biologiya/21-lekcii_po_obschei_biologii/stages/276-lekciya__22_metody_genetiki_cheloveka.html

Helpiks.org [Электронный ресурс]. URL: https://helpiks.org/9-54329.html

Биология [Электронный ресурс]. URL: https://biology.su/genetics/history

Большая Медицинская Энциклопедия [Электронный ресурс]. URL: https://бмэ.орг/index.php/НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ

Твой профильный класс [Электронный ресурс]. URL: https://tvoiklas.ru/hromosomnaja-teorija-nasledstvennosti-urok-6/

Большая российская энциклопедия [Электронный ресурс]. URL: https://bigenc.ru/biology/text/2250693

Studarium [Электронный ресурс]. URL: https://studarium.ru/article/125

Справочник [Электронный ресурс]. URL: https://spravochnick.ru/biologiya/nasledstvennost_v_biologii/

Скачано с www.znanio.ru