Основы генетики и селекции кратко

Обновлено: 02.07.2024

Еще на школьной скамье нам рассказывали про основы селекции на примере скрещивания генетических материалов растений. Благодаря чему появились новые сорта, более устойчивые и производительные.

Основы

Наука генетика изучает генетическую информацию видов, содержащуюся в ДНК . Способы ее сохранения, изменения и передачи в следующее поколение. Селекция занимается выведением новых генетических типов, до этого не существовавших. Симбиоз этих двух дисциплин позволят производит более совершенные растения, животных и даже людей.

Цели генетической селекции

У каждой науки есть конкретные цели для которых проводятся эксперименты и выбираются методики их реализации. Для генетической селекции можно выделить следующие:

Получение наиболее успешных генотипов с заданными параметрами.
Минимизация патологий вследствие мутаций.
Способность организма передавать измененную ДНК в следующее поколение с сохранением родительских качеств.
Усовершенствование последующих методик, на основе полученных данных.

Таким образом ученым удается масштабировать гибридизацию. Появляются возможности для совершенствования продуктов селекции.

Методики

В основе изменения генетического материала лежит получение нового генотипа с заданными параметрами или хаотическими, но превзошедшими родительский организм. И при этом способным к дальнейшему размножению. К основным методикам относятся:

Внутривидовое скрещивание. Соединение геномов наиболее сильных особей внутри одного вида.
Межвидовое скрещивание. Привитие одному виду определенных параметров другого с целью формирования конкретных качеств. Так, например, растениям прививали гены рыб, чтобы получить морозоустойчивые сорта растений.
Полиплоидия. Увеличение количества хромосом в кариотипе с целью увеличения рождаемости.
Точечные мутации. Проводятся с помощью обработки исследуемого объекта мутагеном. В результате мутагенеза ученый получает новые качества объекта.
Клеточная инженерия. Занимается изменением организмов на клеточном уровне для получения новых гибридов.
Генная инженерия. Проводит манипуляции с генами с целью их изменения, удаления или включения новых. Это позволяет производить новые генотипы.

Практическое применение

Рассмотрим примеры на основе микроорганизмов, растений, животных и человека.

Микроорганизмы

Вирусы и бактерии являются наиболее удобным и простым объектом исследований для селекционера. Ввиду высокой скорости размножения и смены поколений можно за короткий срок отследить изменения в результате мутаций.

Генетика – наука, которая изучает два свойства живых организмов, – наследственность и изменчивость. Достижения генетики имеют большое значение для медицины, сельского хозяйства и биологии.

Наследственность

Под наследственностью понимают свойство организмов передавать потомству свои признаки и свойства. Именно благодаря наследственности во многих поколениях сохраняется та или иная порода и вид животных, и сорт растений.

Изменчивость

Изменчивость – свойство организмов приобретать новые признаки, отличные от родительских. Если эти признаки закрепляются в последующих поколениях, то говорят о наследственной изменчивости.

Изменчивость определяет разнообразие свойств и внешних данных в пределах одного вида.

Материальным носителем информации о свойствах клетки является ДНК. Она входит в состав хромосом – структур клеточного ядра, хранящих наследственную информацию.

которые читают вместе с этой

Согласно современным взглядам на наследственность, различия между видами и организмами внутри вида определяются различиями белков, из которых построены организмы.

Информация о структуре конкретного белка содержится в гене. Ген представляет собой участок молекулы ДНК.

С генов считывается информация, которая затем реализуется при создании белковых молекул.

Генотип

Для каждого вида организмов характерно определённое количество и форма хромосом – его генотип. Например, у человека в генотипе 23 пары хромосом. Половина хромосом получена от отца, а половина от матери.

Половые клетки содержат половинчатый, или гаплоидный набор хромосом (n), а соматические – диплоидный (2n), или двойной.

Фенотип

Признак, закодированный в гене, может проявиться или не проявиться, что зависит от взаимодействия генов и особенностей условий внешней среды. Наиболее распространённым типом взаимодействия между генами является подавление действия одного гена другим. Все проявившиеся признаки образуют фенотип организма.

Селекция

Тесно связана с генетикой селекция. Она занимается созданием новых и целенаправленным изменением уже имеющихся сортов растений и пород животных.

Основами генетики и селекции являются знания о закономерностях наследования признаков и их проявлении в фенотипе.

Многие высокоурожайные сорта культурных растений, созданы селекционерами путём кратного увеличения числа хромосом (3n, 4n и т. д.). Такие культуры называют полиплоидами.

Что мы узнали?

Генетика изучает два важных свойства живых организмов: способность передавать свойства из поколения в поколение; способность приобретать новые качества. Отдельный признак организма – это белок, информация о строении которого зашифрована в гене – участке молекулы ДНК. Генетические основы генетики являются теоретической базой для разносторонних биологических и медицинских исследований и повышения продуктивности сельского хозяйства.

Издавна человечество занимается отбором подходящих для удовлетворения потребностей населения растительных культур и животных. Эти знания объединены в науку – селекцию. Генетика, в свою очередь, дает основу для проведения более тщательного отбора и выведения новых сортов и пород, которым присущи особенные качества. В статье рассмотрим описание этих двух наук и особенности их применения.

Что такое генетика?

Наукой о генах называется дисциплина, которая изучает процесс передачи наследственной информации и изменчивость организмов сквозь поколения. Генетика – теоретическая основа селекции, понятие которой описано ниже.

К задачам науки относятся:

Исследование механизма хранения и передачи информации от предков к потомкам.
Изучение реализации такой информации в процессе индивидуального развития организма с учетом влияния окружающей среды.
Изучение причин и механизмов изменчивости живых организмов.
Определение взаимосвязи отбора, вариативности и наследственности как факторов развития органического мира.

Наука также участвует в решении практических задач, в чем проявляется значение генетики для селекции:

Определение эффективности отбора и выбор наиболее приемлемых типов гибридизации.
Контроль развития наследственных факторов с целью усовершенствования объекта до получения более значимых качеств.
Получение наследственно измененных форм искусственным путем.
Разработка мер, направленных на защиту окружающей среды, например от влияния мутагенов, вредителей.
Борьба с наследственными патологиями.
Достижение прогресса в создании новых способов селекции.
Поиск иных методов генной инженерии.

Объектами науки являются: бактерии, вирусы, человек, животные, растения и грибы.

Основные понятия, применяемые в науке:

Наследственность – свойство сохранения и передачи потомкам генетической информации, присущее всем живым организмам, которое нельзя отнять.
Ген – часть молекулы ДНК, которая отвечает за определенное качество организма.
Изменчивость – способность живого организма приобретать новые качества и терять старые в процессе онтогенеза.
Генотип – совокупность генов, наследственная основа организма.
Фенотип – совокупность качеств, которые приобретает организм в процессе индивидуального развития.

Этапы развития генетики

Развитие генетики и селекции прошло в несколько этапов. Рассмотрим периоды становления науки о генах:

Методы генетической науки

Генетика, как теоретическая основа селекции, пользуется в своих исследованиях определенными методами.

К ним относятся:

Метод гибридизации. Основывается на скрещивании видов с чистой линией, которые отличаются по одному (максимум нескольким) признакам. Цель – получение гибридных поколений, что позволяет анализировать характер наследования признаков и рассчитывать на получение потомства с необходимыми качествами.
Метод генеалогии. Основывается на анализе генеалогического древа, что позволяет проследить передачу генетической информации сквозь поколения, приспособленность к заболеваниям, а также составить характеристику ценности особи.
Близнецовый метод. Основывается на сравнении монозиготных особей, применяется при необходимости установления степени воздействия паратипических факторов при игнорировании различий в генетике.
Цитогенетический метод основывается на проведении анализа ядра и внутриклеточных компонентов, сравнении полученных результатов с нормой по таким параметрам: число хромосом, число их плеч и особенности строения. основывается на изучении функций и строения определенных молекул. Например, применение различных ферментов используется в биотехнологии и генной инженерии.
Биофизический метод основывается на исследовании полиморфизма белков плазмы, например молока или крови, что дает информацию о разнообразии популяций.
Моносомый метод в качестве основы использует гибридизацию соматических клеток.
Феногенетический метод основывается на изучении влияния генетических и паратипических факторов на развитие качеств организма.
Популяционно-статистический метод основывается на применении математического анализа в биологии, что позволяет проанализировать количественные признаки: расчет средних величин, показателей изменчивости, статистических ошибок, корреляцию и другие. Использование закона Харди-Вайнберга помогает в анализе генетической структуры популяции, уровня распространения аномалий, а также проследить изменчивость популяции при применении различных вариантов отбора.

Что такое селекция?

Селекцией называется наука, изучающая методы создания новых сортов и гибридов растений, а также пород животных. Теоретической основой селекции является генетика.

Цель науки – усовершенствование качеств организма или получение в нем свойств, необходимых человеку, путем влияния на наследственность. С помощью селекции не могут быть созданы новые виды организмов. Селекцию можно считать одной из форм эволюции, в которой присутствует искусственный отбор. Благодаря ней человечество обеспечено продовольствием.

Основные задачи науки:

качественное улучшение особенностей организма;
повышение продуктивности и урожайности;
повышение устойчивости организмов к заболеваниям, вредителям, изменениям климатических условий.

Особенностью является комплексность науки. Она тесно связана с анатомией, физиологией, морфологией, систематикой, экологией, иммунологией, биохимией, фитопатологией, растениеводством, животноводством и множеством других наук. Значимыми являются знания об оплодотворении, опылении, гистологии, эмбриологии и молекулярной биологии.

Достижения современной селекции позволяют управлять наследственностью и изменчивостью живых организмов. Значение генетики для селекции и медицины отражается в целенаправленном контроле преемственности качеств и возможностях получения гибридов растений и животных для удовлетворения потребностей человека.

Этапы развития селекции

Издавна человек занимался разведением и отбором растений и животных сельскохозяйственного назначения. Но такая работа основывалась на наблюдении и интуиции. Развитие селекции и генетики проходило практически одновременно. Рассмотрим этапы становления селекции:

Методы селекции

Генетика рассматривает закономерности передачи наследственной информации и способы управления таким процессом. В селекции используются знания, полученные от генетики, и применяются иные методы для оценки организмов.

Основными из них являются:

Метод отбора. В селекции применяется естественный и искусственный (бессознательный или методический) отбор. Также отбираться может конкретный организм (индивидуальный отбор) или их группа (массовый отбор). Определение вида отбора основывается на особенностях размножения животных и растений.
Гибридизация позволяет получить новые генотипы. В методе выделяют внутривидовую (скрещивание происходит внутри одного вида) и межвидовую гибридизацию (скрещивание разных видов). Проведение инбридинга позволяет закрепить наследственные свойства при снижении жизнеспособности организма. Если во втором или последующих поколениях проводится аутбридинг, то селекционер получает высокоурожайные и стойкие гибриды. Установлено, что при отдаленном скрещивании потомство бесплодно. Здесь значение генетики для селекции выражается в возможности исследования генов и влияния на плодовитость организмов.
Полиплоидия – процесс увеличения хромосомных наборов, который позволяет добиться рождаемости у бесплодных гибридов. Замечено, что некоторые культурные растения после полиплоидии имеют более высокую рождаемость, чем их родственные виды.
Индуцированный мутагенез – искусственно вызванный процесс мутаций организма после обработки его мутагеном. После окончания мутации селекционер получает информацию о влиянии фактора на организм и приобретение им новых качеств.
Клеточная инженерия предназначена для конструирования клеток нового типа с помощью культивирования, реконструкции и гибридизации.
Генная инженерия позволяет выделять и исследовать гены, проводить с ними манипуляции с целью усовершенствования качеств организмов и выведения новых видов.

Растения

В процессе изучения роста, развития и выделения полезных свойств растений генетика и селекция тесно взаимосвязаны. Генетика в сфере анализа жизнедеятельности растений занимается вопросами изучения особенностей их развития и генов, которые обеспечивают нормальное формирование, а также функционирование организма.

Наука изучает такие направления:

Развитие одного конкретного организма.
Контроль сигнальных систем растения.
Экспрессия генов.
Механизмы взаимодействия клеток и тканей растения.

Селекция, в свою очередь, обеспечивает создание новых или улучшение качеств уже существующих видов растений на основании знаний, полученных с помощью генетики. Наука изучается и успешно используется не только фермерами и садоводами, но и селекционерами в исследовательских организациях.

Применение достижений генетики в селекции и семеноводстве дает возможность привить растениям новые качества, которые могут быть полезны в разных сферах человеческой жизни, например в медицине или кулинарии. Также знания о генетических особенностях позволяют получить новые сорта культур, которые могут произрастать в иных климатических условиях.

Благодаря генетике в селекции применяется метод скрещивания и индивидуального отбора. Развитие науки о генах позволяет применять в селекции такие методы, как полиплоидия, гетерозис, экспериментальный мутагенез, хромосомная и генная инженерия.

Мир животных

Селекция и генетика животных – разделы наук, которые занимаются изучением особенностей развития представителей животного мира. Благодаря генетике человек получает знания о наследственности, генетических особенностях и изменчивости организма. А селекция позволяет отобрать для использования только тех животных, качества которых необходимы человеку.

Издавна люди проводят отбор животных, которые, например, более подходят для использования в сельском хозяйстве или охоты. Большое значение для селекции имеют хозяйственные признаки и экстерьер. Так, животные хозяйственного назначения оцениваются по внешнему виду и качеству их потомства.

Применение знаний генетики в селекции позволяет контролировать потомство животных и их необходимые качества:

устойчивость к вирусам;
увеличение удоя;
размер особи и телосложение;
терпимость к климату;
плодовитость;
пол приплода;
устранение наследственных нарушений у потомков.

Селекция животных получила распространение не только в целях удовлетворения первоочередных потребностей человека в питании. Сегодня можно наблюдать множество домашних пород животных, выведенных искусственно, а также грызунов и рыб, например гуппи. Селекция и генетика в животноводстве используют такие методы: гибридизация, искусственное осеменение, экспериментальный мутагенез.

Селекционеры и генетики часто сталкиваются с проблемой нескрещиваемости видов среди первого поколения гибридов и значительным снижением плодовитости потомков. Современные ученые активно решают такие вопросы. Основной задачей научных работ является изучение закономерностей совместимости гамет, плода и организма матери на генетическом уровне.

Микроорганизмы

Современные знания о селекции и генетике позволяют обеспечить потребности человека в ценных продуктах питания, которые в основном получают от животноводства. Но внимание ученых привлекают и другие объекты природы – микроорганизмы. Наука долгое время считала, что ДНК является индивидуальной особенностью и не может быть передана другому организму. Но исследования показали, что ДНК бактерии могут быть успешно введены в хромосомы растений. Благодаря такому процессу качества, присущие бактерии или вирусу, приживаются в другом организме. Также давно известно влияние генетической информации вирусов на клетки человека.

Изучение генетики и селекция микроорганизмов проводятся в более короткие сроки, по сравнению с растениеводством и животноводством. Это объясняется быстрым размножением и сменой поколений микроорганизмов. Современные методы селекции и генетики – использование мутагенов и гибридизации – позволили создать микроорганизмы с новыми свойствами:

мутанты микроорганизмов способны к сверхсинтезу аминокислот и повышенному образованию витаминов и провитаминов;
мутанты азотфиксирующих бактерий способны значительно ускорить рост растения;
выведены дрожжевые организмы – одноклеточные грибы и многие другие.

Селекционеры и генетики используют такие мутагены:

ультрафиолет;
ионизирующая радиация;
этиленимин;
нитрозометилмочевина;
применение нитратов;
акридиновые краски.

Для эффективности мутации используются частые обработки микроорганизма малыми дозами мутагена.

Медицина и биотехнологии

Общим в значении генетики для селекции и медицины является то, что в обоих случаях наука позволяет изучить наследственность организмов, проявляющийся у них иммунитет. Такие знания важны для борьбы с возбудителями болезней.

Изучение генетики в области медицины позволяет:

предотвратить рождение детей с генетическими отклонениями;
провести профилактику и лечение наследственных патологий;
изучить влияние окружающей среды на наследственность.

Для этого применяются такие методы:

генеалогический – изучение семейного древа;
близнецовый – сопоставление близнецовой пары;
цитогенетический – исследование хромосом;
биохимический – позволяет выявить мутантные аллеи в ДНК;
дерматоглифический – анализ кожного рисунка;
моделирование и другие.

Современные исследования выявили примерно 2 тысячи болезней, передающихся по наследству. В основном это психические расстройства. Изучение генетики и проведение селекции микроорганизмов позволяют снизить уровень заболеваемости среди населения.

Достижения генетики и селекции в биотехнологии позволяют использовать биологические системы (прокариоты, грибы и водоросли) в науке, промышленном производстве, медицине, сельском хозяйстве. Знания о генетике дают новые возможности для развития таких технологий: энерго и ресурсосберегающие, безотходные, наукоемкие, безопасные. В биотехнологии применяются такие методы: клеточная и хромосомная селекция, генная инженерия.

Генетика и селекция – науки, которые неразрывно связаны. Селекционная работа во многом зависит от генетического разнообразия исходного числа организмов. Именно эти науки предоставляют знания для развития сельского хозяйства, медицины, промышленности и других сфер человеческой жизни.

Генетика—- наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими. В ее основу легли закономерности наследственности, установленные выдающимся чешским ученым Грегором Менделем (1822—1884) при скрещивании различных сортов гороха. Наследственность — это неотъемлемое свойство всех живых существ сохранять и передавать в ряду поколений характерные для вида или популяции особенности строения, функционирования и развития. Наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе передачи наследственных задатков, ответственных за формирование признаков и свойств организма.

Особенности метода генетического анализа Менделя

Моногибридное скрещивание

Дигибридное скрещивание

Сущность дигибридного скрещивания. Организмы различаются по многим генам и, как следствие, по многим признакам. Чтобы одновременно проанализировать наследование нескольких признаков, необходимо изучить наследование каждой пары признаков в отдельности, не обращая внимания на другие пары, а затем сопоставить и объединить все наблюдения. Именно так и поступил Мендель.

Генотип как целостная система

Свойства генов. На основании знакомства с примерами наследования признаков при моно- и дигибридном скрещивании может сложиться впечатление, что генотип организма слагается из суммы отдельных, независимо действующих генов, каждый из которых определяет развитие только своего признака или свойства. Такое представление о прямой и однозначной связи гена с признаком чаще всего не соответствует действительности. На самом деле существует огромное количество признаков и свойств живых организмов, которые определяются двумя и более парами генов, и наоборот, один ген часто контролирует многие признаки. Кроме того, действие гена может быть изменено соседством других генов и условиями внешней среды.

Хромосомная теория наследственности

Формирование хромосомной теории.В 1902—1903 гг. американский цитолог У. Сеттон и немецкий цитолог и эмбриолог Т. Бо-вери независимо друг от друга выявили параллелизм в поведении генов и хромосом в ходе формирования гамет и оплодотворения. Эти наблюдения послужили основой для предположения, что гены расположены в хромосомах. Однако экспериментальное доказательство локализации конкретных генов в конкретных хромосомах было получено только в 1910 г. американским генетиком Т. Морганом, который в последующие годы (1911—1926) обосновал хромосомную теорию наследственности.

Роль генотипа и условий внешней среды в формировании фенотипа

Все многообразие всего живого и его постоянное совершенствование были бы невозможны без изменчивости. Это связано с тем, что генотип последовательно реализуется в фенотип в ходе индивидуального развития организма и в определенных условиях среды обитания, факторы которой (колебания освещенности, температуры, влажности, условий питания, взаимоотношений с другими организмами и др.) часто оказывают определяющее значение на проявление и развитие того или иного признака и свойства. Поэтому организмы, имеющие одинаковые генотипы, могут заметно отличаться друг от друга по фенотипу. Приведем несколько примеров.

Модификационная изменчивость

Модификации. Модификациями называют изменения фенотипа, вызванные влиянием окружающей среды и не связанные с изменениями генотипа. При этом возникшее конкретное модифицированное изменение признака не наследуется, но диапазон такой изменчивости, или норма реакции, генетически детерминирована и наследуется. Модификации сохраняются лишь на протяжении жизни данного организма. Модификационной изменчивости подвержены как количественные, так и качественные признаки. Возникновение модификаций связано с тем, что такие важнейшие факторы среды, как свет, тепло, влага, химический состав и структура почвы, воздух, воздействуют на активность ферментов и в известной мере изменяют ход биохимических реакций, протекающих в развивающемся организме.

Наследственная изменчивость

Комбинативная изменчивость. Наследственную, или геноти-пическую, изменчивость подразделяют на комбинативную и мутационную. Комбинативной называют изменчивость, в основе которой лежит образование рекомбинаций, т. е. таких комбинаций генов, которых не было у родителей. В основе комбинативной изменчивости лежит половое размножение организмов, вследствие которого возникает огромное разнообразие генотипов. Практически неограниченными источниками генетической изменчивости служат три процесса:

Значение генетики для медицины и здравоохранения

Предмет и задачи генетики человека. Генегика человека, или медицинская генетика, изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных (физических, творческих, интеллектуальных способностей) и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предопределенности и условий окружающей среды, в том числе от социальных условий жизни. Формирование медицинской генетики началось в 30-е гг. XX в., когда стали появляться факты, подтверждающие, что наследование признаков у человека подчиняется тем же закономерностям, что и у других живых организмов.

Предмет, задачи и методы селекции

Селекция — это наука о путях создания новых и улучшения уже существующих сортов культурных растений, пород домашних животных и штаммов микроорганизмов с ценными для практики признаками и свойствами. Возникновение селекции как науки связано с необходимостью решения такой глобальной, жизненно важной проблемы всего человечества, как продовольственная проблема. Для ее решения нужно не только постоянно совершенствовать традиционные методы ведения сельского хозяйства (интенсивная обработка почвы, внесение оптимальных доз минеральных и органических удобрений, осуществление комплекса мер по сохранению и повышению плодородия почв и др.), но и использовать новые научные методы производства продуктов питания в условиях интенсивного земледелия.

Селекция растений

Методы селекции растений. Основными методами селекции растений являются отбор и гибридизация. Однако методом отбора нельзя получить формы с новыми признаками и свойствами; он позволяет только выделить генотипы, уже имеющиеся в популяции. Для обогащения генофонда создаваемого сорта растений и получения оптимальных комбинаций признаков применяют гибридизацию с последующим отбором. В селекции различают два основных вида искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

Селекция животных

Особенности селекции животных.Основные принципы селекции животных не отличаются от принципов селекции растений. Однако селекция животных имеет некоторые особенности: для них характерно только половое размножение; в основном очень редкая смена поколений (у большинства животных через несколько лет); количество особей в потомстве невелико. Поэтому в селекционной работе с животными важное значение приобретает анализ совокупности внешних признаков, или экстерьера, характерного для той или иной породы.

Селекция микроорганизмов

Микроорганизмы (бактерии, микроскопические грибы, простейшие и др.) играют исключительно важную роль в биосфере и хозяйственной деятельности человека (см. гл. 5,6). Из более чем 100 тыс. видов известных в природе микроорганизмов человеком используется несколько сотен, и число это растет. Качественный скачок в их использовании произошел в последние десятилетия, когда были установлены многие генетические механизмы регуляции биохимических процессов в клетках микроорганизмов.

Биотехнология

Основные направления биотехнологии.Биотехнология — это производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов. Возможности биотехнологии необычайно велики благодаря тому, что ее методы выгоднее обычных: они используются при оптимальных условиях (температуре и давлении), более производительны, экологически чисты и не требуют химических реактивов, отравляющих среду и др.

Биология

Генетика изучает наследственность и изменчивость живых организмов. Это два важнейших свойства. Результаты генетических исследований имеют огромное значение для других наук, например, для медицины. Кроме этого, генетика создала базу для развития селекции. Без этой научной дисциплины сложно представить современное сельское хозяйство. Школьники кратко изучают основы генетики и селекции на биологии в 10 классе.

О генетике простыми словами

Теоретическая генетика позволяет вникнуть в суть биологических процессов, протекающих на всех уровнях живых организмов. Эта наука изучает способность живого организма передавать свои лучшие свойства потомкам, а также возможность приобретения ими новых качеств. Сегодня ученые для изучения используют несколько методов. Среди них наиболее перспективными являются:

Гибридологический. Основан на скрещивании организмов и последующем изучении признаков их потомства. С его помощью можно изучить наследственность живых организмов, а также определить доминантные и рецессивные гены. Впервые гидрологический метод был предложен Менделем.
Генеалогический. Сопоставляет и анализирует родословные. С помощью этого метода генетики могут рассчитывать вероятность появления различных заболеваний.
Близнецовый. Позволяет изучать совокупность внутренних и внешних признаков организма.
Молекулярно-биологический. Исследует первичную структуру молекул наследования на уровне генов и хромосом.
Популяционно-генетический. Изучает генетические особенности структуры популяций и связанные с ней эволюционные закономерности.

Генетический код

Геном называется определенный участок молекулы ДНК, с помощью которого кодируется последовательность аминокислотных соединений, необходимых для производства одного протеина.

Вся информация в ДНК реализована с помощью двух процессов: трансляции и транскрипции. При этом в одной молекуле зашифровано большое количество протеинов.

Все соматические клеточки организма человека содержат одинаковую молекулу ДНК. Это связано с тем, что в одних клетках определенные гены активны, а в других — отключены. Процесс транскрипции возможен лишь в активных генах, поэтому клетки отличаются формой, строением и выполняемыми функциями.

В любом живом организме используется кодирование последовательности аминокислотных соединений в протеине. Этот факт подтверждает общность их происхождения. Генетический код имеет следующие свойства:

Аллельные гены и гаметы

Одним из важнейших понятий в генетике являются аллельные гены. Они занимают одинаковое положение в локусах (положение конкретного гена) хромосом и несут ответственность за развитие альтернативных признаков, например, за зеленый цвет глаз или вьющиеся волосы.

Следует запомнить, что гены являются парными. Генотип всегда записывается только двумя буквами, например, аа, Аа, АА. Есть два вида генов:

Подавляемые или рецессивные. Обозначаются прописной буквой.
Подавляющие либо доминантные. Для их обозначения в генотипе используется заглавная буква.

В зависимости от сочетания доминантных и рецессивных генов может быть описан генотип конкретного человека. Если в его состав входят два подавляющих (АА) либо 2 рецессивных (аа) гена, то такой генотип называется гомозиготным, в противном случае — гетерозиготным.

Гаметой называется половая клетка, образованная в результате мейоза. С ее помощью происходит половое размножение организмов. Для решения задач в генетике важно правильно записывать гаметы. Для этого необходимо запомнить несколько правил:

В гаметах присутствуют все гены, входящие в гаплоидный набор (n) хромосом.
Из гомологической пары в гамету может попасть лишь одна хромосома.
Организмы с рецессивным признаком являются гомозиготными. У гетерозигот в обязательном порядке присутствует доминантный ген.

Основы селекции

Селекция — практическая наука, занимающаяся созданием новых сортов сельскохозяйственных культур, пород животных, а также штаммов полезных для человека микроорганизмов. В ее основе лежит понимание способности генотипа организмов к изменениям. Благодаря большому количеству последовательных скрещиваний селекционеры выводят гибриды с необходимыми признаками.

Автополиплоидия и аллополиплоидия

Автополиплоидия представляет собой кратное увеличение начального набора хромосом, характерного для особей одного вида. Она достигается с помощью воздействия на почки колхицином. Это вещество является алкалоидом и способно прерывать процесс образования нитей веретена деления. В результате нарушается расхождение хромосом во время митоза, и количество хромосом в клетке увеличивается в 2 раза. Этот способ используется для создания полиплоидов — растений, отличающихся высокой урожайностью.

Аллополиплоидия — объединение в клеточных структурах растения наборов хромосом, свойственных разным родам или видам. Благодаря этому создается гибридная зигота. С помощью аллополиплоидии также создаются новые сорта сельскохозяйственных культур. Наиболее известной среди них является тритикале, представляющая собой гибрид пшеницы и ржи.

Сегодня селекционеры скрещивают не только разные виды растений. Они научились создавать бактерии, производящие полезные протеины.

Скрещивание особей

Процесс скрещивания во многом зависит от удачи. Существует определенная вероятность того, что новая особь унаследует какие-либо полезные признаки от своих родителей. Однако этого вполне может и не произойти. Сегодня селекционеры используют несколько основных методов скрещивания:

Близкородственное. Этот метод имеет один существенный недостаток — скрещивание близкородственных особей на протяжении нескольких поколений может привести к ослаблению потомства и развитию у него наследственных недугов.
Неродственное (аутбридинг). Основан на скрещивании неродственных организмов, которые могут принадлежать одному роду или виду. Благодаря этому методу можно получить поколение, превосходящее по некоторым признакам своих родителей.
Отдаленная гибридизация. Суть метода состоит в скрещивании организмов, являющихся представителями различных видов и родов. Полученные этим способом особи могут иметь полезные для людей свойства, но при этом нередко оказываются стерильными или бесплодными. Благодаря отдаленной гибридизации был выведен мул, представляющий собой гибрид самца осла и самки лошади. Это животное отличается большой выносливостью, нетребовательно к корму и уходу, а также имеет отличный иммунитет к некоторым недугам.

Селективный отбор

Благодаря отбору в селекции можно получить особей, обладающих необходимыми свойствами. Вполне очевидно, что он является искусственным. Естественный отбор позволяет организмам приспособиться к новым условиям жизни. Он осуществляется с помощью двух методов:

Массовый. Отбор основан только на внешних признаках, например, на размере плодов. В результате создается целая группа особей, обладающих требуемыми признаками.
Индивидуальный. Этот метод основан не только на внешних свойствах, но и на генотипе особи. По сравнению с массовым отбором индивидуальный требует больше времени, но при этом является более эффективным.

Это не самая простая тема, поэтому написать по ней реферат будет нелегко. Учащимся предстоит узнать основы общей генетики и селекции, познакомившись с главными понятиями этих наук. Генетика имеет важное значение для человека. Она составляет фундамент селекции, связана с другими биологическими науками и внедрилась в различные сферы жизнедеятельности людей. Это сравнительно молодое учение, которое в последние годы стремительно развивается.

Читайте также: