Генетика это простыми словами для детей кратко

Обновлено: 05.07.2024

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.

Признак — любая особенность строения, любое свойство организма. Развитие признака зависит как от присутствия других генов, так и от условий среды, формирование признаков происходит в ходе индивидуального развития особей. Поэтому каждая отдельно взятая особь обладает набором признаков, характерных только для нее.

Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма.

Ген — функционально неделимая единица генетического материала, участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида, молекулы транспортной или рибосомной РНК. В широком смысле ген — участок ДНК, определяющий возможность развития отдельного элементарного признака.

Генотип — совокупность генов организма.

Локус — местоположение гена в хромосоме.

Аллельные гены — гены, расположенные в идентичных локусах гомологичных хромосом.

Гомозигота — организм, имеющий аллельные гены одной молекулярной формы.

Гетерозигота — организм, имеющий аллельные гены разной молекулярной формы; в этом случае один из генов является доминантным, другой — рецессивным.

Рецессивный ген — аллель, определяющий развитие признака только в гомозиготном состоянии; такой признак будет называться рецессивным.

Доминантный ген — аллель, определяющий развитие признака не только в гомозиготном, но и в гетерозиготном состоянии; такой признак будет называться доминантным.

Методы генетики

Основным 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.

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.

Кроме гибридологического метода, в генетике используют: генеалогический — составление и анализ родословных; цитогенетический — изучение хромосом; близнецовый — изучение близнецов; популяционно-статистический метод — изучение генетической структуры популяций.

Генетическая символика

Предложена Г. Менделем, используется для записи результатов скрещиваний: Р — родители; F — потомство, число внизу или сразу после буквы указывает на порядковый номер поколения (F₁ — гибриды первого поколения — прямые потомки родителей, F₂ — гибриды второго поколения — возникают в результате скрещивания между собой гибридов F₁); × — значок скрещивания; G — мужская особь; E — женская особь; A — доминантный ген, а — рецессивный ген; АА — гомозигота по доминанте, аа — гомозигота по рецессиву, Аа — гетерозигота.

Закон единообразия гибридов первого поколения, или первый закон Менделя

Другие материалы по теме:

Успеху работы Менделя способствовал удачный выбор объекта для проведения скрещиваний — различные сорта гороха. Особенности гороха: 1) относительно просто выращивается и имеет короткий период развития; 2) имеет многочисленное потомство; 3) имеет большое количество хорошо заметных альтернативных признаков (окраска венчика — белая или красная; окраска семядолей — зеленая или желтая; форма семени — морщинистая или гладкая; окраска боба — желтая или зеленая; форма боба — округлая или с перетяжками; расположение цветков или плодов — по всей длине стебля или у его верхушки; высота стебля — длинный или короткий); 4) является самоопылителем, в результате чего имеет большое количество чистых линий, устойчиво сохраняющих свои признаки из поколения в поколение.

Опыты Менделя были тщательно продуманы. Если его предшественники пытались изучить закономерности наследования сразу многих признаков, то Мендель свои исследования начал с изучения наследования всего лишь одной пары альтернативных признаков.

Мендель взял сорта гороха с желтыми и зелеными семенами и произвел их искусственное перекрестное опыление: у одного сорта удалил тычинки и опылил их пыльцой другого сорта. Гибриды первого поколения имели желтые семена. Аналогичная картина наблюдалась и при скрещиваниях, в которых изучалось наследование других признаков: при скрещивании растений, имеющих гладкую и морщинистую формы семян, все семена полученных гибридов были гладкими, от скрещивания красноцветковых растений с белоцветковыми все полученные — красноцветковые. Мендель пришел к выводу, что у гибридов первого поколения из каждой пары альтернативных признаков проявляется только один, а второй как бы исчезает. Проявляющийся у гибридов первого поколения признак Мендель назвал доминантным, а подавляемый — рецессивным.

При моногибридном скрещивании гомозиготных особей, имеющих разные значения альтернативных признаков, гибриды являются единообразными по генотипу и фенотипу.

( А — желтый цвет горошин, а — зеленый цвет горошин)

Р	♀ AA желтые	×	♂ аа зеленые
Типы гамет	А	а
F₁	Aа желтые 100%

Закон расщепления, или второй закон Менделя

Г. Мендель дал возможность самоопылиться гибридам первого поколения. У полученных таким образом гибридов второго поколения проявился не только доминантный, но и рецессивный признак. Результаты опытов приведены в таблице.

Признаки	Доминантные		Рецессивные		Всего
Признаки	Число	%	Число	%	Всего
Форма семян	5474	74,74	1850	25,26	7324
Окраска семядолей	6022	75,06	2001	24,94	8023
Окраска семенной кожуры	705	75,90	224	24,10	929
Форма боба	882	74,68	299	25,32	1181
Окраска боба	428	73,79	152	26,21	580
Расположение цветков	651	75,87	207	24,13	858
Высота стебля	787	73,96	277	26,04	1064
Всего:	14949	74,90	5010	25,10	19959

Анализ данных таблицы позволил сделать следующие выводы:

единообразия гибридов во втором поколении не наблюдается: часть гибридов несет один (доминантный), часть — другой (рецессивный) признак из альтернативной пары;
количество гибридов, несущих доминантный признак, приблизительно в три раза больше, чем гибридов, несущих рецессивный признак;
рецессивный признак у гибридов первого поколения не исчезает, а лишь подавляется и проявляется во втором гибридном поколении.

Явление, при котором часть гибридов второго поколения несет доминантный признак, а часть — рецессивный, называют расщеплением. Причем, наблюдающееся у гибридов расщепление не случайное, а подчиняется определенным количественным закономерностям. На основе этого Мендель сделал еще один вывод: при скрещивании гибридов первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков в определенном числовом соотношении.

При моногибридном скрещивании гетерозиготных особей у гибридов имеет место расщепление по фенотипу в отношении 3:1, по генотипу 1:2:1.

Генетическая схема закона расщепления Менделя

( А — желтый цвет горошин, а — зеленый цвет горошин):

P	♀ Aa желтые		×	♂ Aa желтые
Типы гамет	A	a	A	a
F₂	AA желтые	Aa желтые 75%	Aa желтые	aa зеленые 25%

Закон чистоты гамет

Купить проверочные работы
и тесты по биологии

за формирование признаков отвечают какие-то дискретные наследственные факторы;
организмы содержат два фактора, определяющих развитие признака;
при образовании гамет в каждую из них попадает только один из пары факторов;
при слиянии мужской и женской гамет эти наследственные факторы не смешиваются (остаются чистыми).

В 1909 году В. Иогансен назовет эти наследственные факторы генами, а в 1912 году Т. Морган покажет, что они находятся в хромосомах.

Р	♀ Аа желтые	×	♂ aа зеленые
Типы гамет	A a	a
F	Аа желтые 50%	аa зеленые 50%

Цитологические основы первого и второго законов Менделя

Во времена Менделя строение и развитие половых клеток не было изучено, поэтому его гипотеза чистоты гамет является примером гениального предвидения, которое позже нашло научное подтверждение.

Явления доминирования и расщепления признаков, наблюдавшиеся Менделем, в настоящее время объясняются парностью хромосом, расхождением хромосом во время мейоза и объединением их во время оплодотворения. Обозначим ген, определяющий желтую окраску, буквой А , а зеленую — а . Поскольку Мендель работал с чистыми линиями, оба скрещиваемых организма — гомозиготны, то есть несут два одинаковых аллеля гена окраски семян (соответственно, АА и аа ). Во время мейоза число хромосом уменьшается в два раза, и в каждую гамету попадает только одна хромосома из пары. Так как гомологичные хромосомы несут одинаковые аллели, все гаметы одного организмы будут содержать хромосому с геном А , а другого — с геном а .

При оплодотворении мужская и женская гаметы сливаются, и их хромосомы объединяются в одной зиготе. Получившийся от скрещивания гибрид становится гетерозиготным, так как его клетки будут иметь генотип Аа ; один вариант генотипа даст один вариант фенотипа — желтый цвет горошин.

У гибридного организма, имеющего генотип Аа во время мейоза, хромосомы расходятся в разные клетки и образуется два типа гамет — половина гамет будет нести ген А , другая половина — ген а . Оплодотворение — процесс случайный и равновероятный, то есть любой сперматозоид может оплодотворить любую яйцеклетку. Поскольку образовалось два типа сперматозоидов и два типа яйцеклеток, возможно возникновение четырех вариантов зигот. Половина из них — гетерозиготы (несут гены А и а ), 1/4 — гомозиготы по доминантному признаку (несут два гена А ) и 1/4 — гомозиготы по рецессивному признаку (несут два гена а ). Гомозиготы по доминанте и гетерозиготы дадут горошины желтого цвета (3/4), гомозиготы по рецессиву — зеленого (1/4).

Закон независимого комбинирования (наследования) признаков, или третий закон Менделя

Организмы отличаются друг от друга по многим признакам. Поэтому, установив закономерности наследования одной пары признаков, Г. Мендель перешел к изучению наследования двух (и более) пар альтернативных признаков. Для дигибридного скрещивания Мендель брал гомозиготные растения гороха, отличающиеся по окраске семян (желтые и зеленые) и форме семян (гладкие и морщинистые). Желтая окраска ( А ) и гладкая форма ( В ) семян — доминантные признаки, зеленая окраска ( а ) и морщинистая форма ( b ) — рецессивные признаки.

Скрещивая растение с желтыми и гладкими семенами с растением с зелеными и морщинистыми семенами, Мендель получил единообразное гибридное поколение F₁ с желтыми и гладкими семенами. От самоопыления 15-ти гибридов первого поколения было получено 556 семян, из них 315 желтых гладких, 101 желтое морщинистое, 108 зеленых гладких и 32 зеленых морщинистых (расщепление 9:3:3:1).

Анализируя полученное потомство, Мендель обратил внимание на то, что: 1) наряду с сочетаниями признаков исходных сортов (желтые гладкие и зеленые морщинистые семена), при дигибридном скрещивании появляются и новые сочетания признаков (желтые морщинистые и зеленые гладкие семена); 2) расщепление по каждому отдельно взятому признаку соответствует расщеплению при моногибридном скрещивании. Из 556 семян 423 были гладкими и 133 морщинистыми (соотношение 3:1), 416 семян имели желтую окраску, а 140 — зеленую (соотношение 3:1). Мендель пришел к выводу, что расщепление по одной паре признаков не связано с расщеплением по другой паре. Для семян гибридов характерны не только сочетания признаков родительских растений (желтые гладкие семена и зеленые морщинистые семена), но и возникновение новых комбинаций признаков (желтые морщинистые семена и зеленые гладкие семена).

При дигибридном скрещивании дигетерозигот у гибридов имеет место расщепление по фенотипу в отношении 9:3:3:1, по генотипу в отношении 4:2:2:2:2:1:1:1:1, признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях.

Р	♀ АABB желтые, гладкие	×	♂ aаbb зеленые, морщинистые
Типы гамет	AB	ab
F₁	AaBb желтые, гладкие, 100%
P	♀ АaBb желтые, гладкие	×	♂ AаBb желтые, гладкие
Типы гамет	AB Ab aB ab	AB Ab aB ab

Генетическая схема закона независимого комбинирования признаков:

Гаметы:	♂	AB	Ab	aB	ab
♀		AB	Ab	aB	ab
AB		AABB желтые гладкие	AABb желтые гладкие	AaBB желтые гладкие	AaBb желтые гладкие
Ab		AABb желтые гладкие	AАbb желтые морщинистые	AaBb желтые гладкие	Aabb желтые морщинистые
aB		AaBB желтые гладкие	AaBb желтые гладкие	aaBB зеленые гладкие	aaBb зеленые гладкие
ab		AaBb желтые гладкие	Aabb желтые морщинистые	aaBb зеленые гладкие	aabb зеленые морщинистые

Анализ результатов скрещивания по фенотипу: желтые, гладкие — 9/16, желтые, морщинистые — 3/16, зеленые, гладкие — 3/16, зеленые, морщинистые — 1/16. Расщепление по фенотипу 9:3:3:1.

Анализ результатов скрещивания по генотипу: AaBb — 4/16, AABb — 2/16, AaBB — 2/16, Aabb — 2/16, aaBb — 2/16, ААBB — 1/16, Aabb — 1/16, aaBB — 1/16, aabb — 1/16. Расщепление по генотипу 4:2:2:2:2:1:1:1:1.

Если при моногибридном скрещивании родительские организмы отличаются по одной паре признаков (желтые и зеленые семена) и дают во втором поколении два фенотипа (2 1 ) в соотношении (3 + 1) 1 , то при дигибридном они отличаются по двум парам признаков и дают во втором поколении четыре фенотипа (2 2 ) в соотношении (3 + 1) 2 . Легко посчитать, сколько фенотипов и в каком соотношении будет образовываться во втором поколении при тригибридном скрещивании: восемь фенотипов (2 3 ) в соотношении (3 + 1) 3 .

Если расщепление по генотипу в F₂ при моногибридном поколении было 1:2:1, то есть было три разных генотипа (3 1 ), то при дигибридном образуется 9 разных генотипов — 3 2 , при тригибридном скрещивании образуется 3 3 — 27 разных генотипов.

Третий закон Менделя справедлив только для тех случаев, когда гены анализируемых признаков находятся в разных парах гомологичных хромосом.

Цитологические основы третьего закона Менделя

Пусть А — ген, обусловливающий развитие желтой окраски семян, а — зеленой окраски, В — гладкая форма семени, b — морщинистая. Скрещиваются гибриды первого поколения, имеющие генотип АаВb . При образовании гамет из каждой пары аллельных генов в гамету попадает только один, при этом в результате случайного расхождения хромосом в первом делении мейоза ген А может попасть в одну гамету с геном В или с геном b , а ген а — с геном В или с геном b . Таким образом, каждый организм образует четыре сорта гамет в одинаковом количестве (по 25%): АВ , Ab , aB , ab . Во время оплодотворения каждый из четырех типов сперматозоидов может оплодотворить любую из четырех типов яйцеклеток. В результате оплодотворения возможно появление девяти генотипических классов, которые дадут четыре фенотипических класса.

Генетика занимается изучением наследственности и изменчивости — того, какую наследственную информацию мы получаем от своих родителей и какую передаем своим детям. Носителем этой информации являются гены.

Гены определяют фенотип человека — полный комплекс особенностей его организма.

Некоторые признаки фенотипа можно заметить, просто посмотрев на человека. Например, цвет волос и глаз.
Другие признаки фенотипа можно выявить только с помощью лабораторных исследований, например — группу крови.

Информация обо всех особенностях вашего организма содержится в ваших генах, начиная от вашего роста и цвета кожи и заканчивая генетическими заболеваниями и предрасположенностью к определенным видам рака.

Что такое гены

Все ваши гены содержатся в ядре клетки - в ядре любой из клеток любого из ваших органов и любой из ваших тканей. Гены представляют собой отдельные фрагменты информации, хранящейся в хромосомах.

Увеличение микроскопа	Наблюдаемый объект	Описание
	Ядро клетки	Содержит хромосомы. Ядро человеческой клетки содержит 23 пары хромосом.
	Отдельная хромосома	Состоит из одной очень длинной полимерной молекулы ДНК.
	Ген	Отдельный участок ДНК, который содержит целостную информацию об определенном наследственном признаке.
	Нуклеотид	Своеобразный байт информации. Последовательности, в которые соединены пары нуклеотидов в молекулах ДНК всех хромосом, определяют полный комплекс наследственных признаков человека — человеческий геном.

Для удобства можно представить себе, что хромосома — это книга, а ген — одна из глав этой книги. Ген состоит из набора попарно соединенных в спиральной молекуле ДНК нуклеотидов. Продолжим аналогию с библиотекой, и все станет гораздо

Ядро клетки с 23 парами хромосом - библиотека под названием "Всё об этом человеке".
Хромосома - книга из библиотеки.
ДНК - весь текст этой книги.
Ген - одельная глава книги. Например, глава "Все о цвете глаз этого человека".
Нуклеотид - отдельная буква. Их в "генетическом" алфавите человека всего 5, в отличие от русского алфавита, где букв 33.

С недавних пор стало возможным полностью расшифровать генетический код любого человека — узнать наследственную информацию, содержащуюся во всех книгах его персональной "библиотеки". Некоторые главы из этих книг могут содержать тревожную информацию.

Например, информацию о наличии онкологических заболеваний или наследственных нарушений, которые человек неизбежно передаст своим детям. Или информацию о повышенной вероятности развития муковисцидоза, болезни Альцгеймера, а также множества других синдромов.

Пройти полное секвенирование и получить данные о наличии у себя любых генетических нарушений может любой желающий.

Многие люди задаются вопросом о том, зачем, вообще, изучать генетику. Когда мне приходилось объяснять эту тему в школе или университете, я спрашивал у учащихся простой вопрос: у мамы вторая группа крови, у папы первая, а у вас четвертая. Любит ли мама папу?

Безусловно, знания основ генетики найдут своё применение в вашей жизни. Но здесь возникает другая проблема: как понять генетику, избежав сложных и непонятных определений и формулировок. Конечно же, изучая данную дисциплину хочется ограничится, если можно так сказать, курсом генетики для начинающих, или как модно сейчас говорить курсом генетики для чайников, не углубляться в сложный понятийный аппарат специальных знаний. Потому предлагаю всем желающим попробовать разобраться в ней вместе.

Главное о генетике

Генетика – это наука об основных закономерностях наследственности и изменчивости. Начало генетики лежит еще в доисторических временах. Уже в 4 тысячелетии до нашей эры человек понимал, что некоторые признаки передаются от одного поколения к другому. Отбирая, из природных популяций, определённые организмы и скрещивая их между собой, человечество создавало улучшенные породы животных и сорта растений, обладающие свойствами необходимыми человеку. К примеру, известно, что у жителей древнего Вавилона было, своего рода, руководство по селекции лошадей.

Основы же современных представлений о механизмах наследственности были заложены лишь в середине XIX века. Изначально закономерности изучались лишь на основании внешних, фенотипических – если использовать терминологию, признаков. Так один австрийско-чешский монах предопределил создание этой науки, наблюдая за цветом и формой горошин.

Понимание механизмов наследственности сделало возможным применение к проблеме наследственности методов смежных дисциплин, сделав генетику сложным комплексным разделом биологической науки. Генетика, как раздел науки является определяющим в биологии, так как воплощает основополагающий принцип живого.

Давайте разберемся - что же сегодня представляет наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими. Каковы основные задачи генетики, как науки и её основные разделы?

Предмет и задачи генетики

Наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе передачи наследственных задатков. Благодаря наследственности некоторые виды (к примеру, кистеперая рыба латимерия, жившая еще в девонский период) оставались на протяжении миллионов лет почти неизменными. В то же время, существование различий у особей как разных видов, так и у одного - свидетельствует о неразрывной связи наследственности с изменчивостью. Изменчивость выражается в отличие особей отдельных поколений от своих родителей и друг от друга.

Следовательно, наследственность, являясь консервативной, обеспечивает сохранение свойств и признаков организмов на протяжении многочисленных поколений, а изменчивость обусловливает формирование в результате изменения генетической информации или условий внешней среды новых признаков. А закономерности наследственности и изменчивости обуславливают задачи генетики, как науки.

К основным задачам генетики относятся:

исследование механизмов хранения и передачи наследственной информации потомкам от родительских форм;
исследование механизмов реализации генетической информации в виде свойств и признаков организмов в ходе их индивидуального развития;
исследование типов, механизмов и причин изменчивости;
исследование взаимосвязи процессов наследственности, изменчивости и отбора.

Современные разделы генетики

Современные разделы генетики разнообразны. Эта комплексная наука, занимающаяся как вопросами банальной селекции, так и сложнейшей генной инженерией и археогенетики, проникая во все отрасли биологического знания. Перечислим основные разделы генетики кратко – это классическая, популяционная, молекулярная генетика и генная инженерия, генетика человека, биохимическая и радиационная генетика. Кроме этих разделов имеются отдельные направления и подразделы. Так существует судебно-медицинская и криминалистическая генетика, спортивная генетика, а основными разделами генетики человека являются антропогенетика - изучающая наследственность и изменчивость признаков человеческого организма в норме и медицинская генетика.

Особенности и сложности генетических исследований человека

Как известно, все общие закономерности наследственности и изменчивости присущие другим живым организмам, характерны для человека. Однако как объект генетических исследований человек не очень удобен. Во-первых, его кариотип представлен большим числом хромосом, во-вторых, длительный период полового созревания и малоплодность (норма – 1 ребенок на беременность). В третьих, социальный аспект. Так как человек не стремится обзавестись большим числом потомков, это затрудняет статистический анализ закономерностей генетики.

Хотя бывают и исключения. Согласно книге рекордов Гиннеса, наибольшее число рожденных одной матерью детей равно 69. Жена русского крестьянина из Шуи Федора Васильева в середине XVIII века рожала 27 раз, при этом на свет появилось 16 двойней, 7 тройней и 4 четверни. Из них лишь 2 ребенка умерли в младенчестве.

Наконец, этическая составляющая. Тут исследователи сталкиваются с целым рядом проблем, так как на человеке нельзя проводить эксперименты по гибридизации, т.е. не может проводить интересующие его скрещивания. Обойти эту проблему получилось только у нацистов, но закончилось это Нюрнбергским трибуналом по делу врачей.

Наконец, также этическая проблема биологического отцовства при анализе потомков законных супругов. Так как по оценкам генетиков в экономически развитых странах процент детей, являющихся результатом супружеской измены, достигает 20-30%.

Методы генетики человека

Все эти особенности определили методы, с помощью которых ученым пришлось изучать генетику человека. И в первую очередь стоит сказать о генеалогическом методе, или методе родословных. По сути это графическое изображение данных о наличии какого-либо изучаемого признака и степени родства у группы родственников.

Данный метод позволяет установить характер и тип наследования признака.

Близнецовые (многоплодные) беременности не являются нормой для человека – более половины из них до недавних пор заканчивались ранней внутриутробной гибелью близнецов или их мертворождением. Естественная частота многоплодных беременностей составляет 2-4 процента, однако с развитием техники гормональной стимуляции созревания яйцеклеток при лечении определенных видов женского бесплодия она в последние годы увеличилась.

Также применяется популяционно-статистический метод, который основан на законе Харди-Вайнберга. С его помощью можно определять частоты генотипов и аллелей, которые характерны для конкретной популяции людей. Также он позволяет оценить влияние микроэволюционных факторов (изоляции, мутаций и естественного отбора, генетического дрейфа и потока генов).

Отметим цитогенетический метод, применяемый в эволюционных исследованиях (с помощью него была доказана генетическая близость человека и высших приматов) и для диагностики хромосомных заболеваний. Сравнительно-генетический метод, или метод биомоделирования играющий огромную роль в медицинской генетике, позволяя определять генетические механизмы развития, причины и методы лечения наследственных заболеваний человека, обнаруживаемых и у животных. Ну и конечно важнейший на сегодняшний день молекулярно-генетический метод. Этот метод позволяет на молекулярном уровне изучать наследственную изменчивость и ее причины и конечно же заслуживает отдельной статьи.

Человек как вид и его эволюция

Последние века Homo sapiens sapiens как биологический вид, несомненно, прогрессирует – расширяется его ареал, увеличивается численность, обладает большим генотипическим разнообразием.

Так на заре своего существования, примерно 1,5 млн. лет назад, численность людей равнялась приблизительно 100 тыс., на начало новой эры – 100 млн., к XIX веку. – 1 млрд., а в XXI – 6 млрд.

В связи с темпами научно-технического прогресса, явно опережающего биологическую эволюцию человечества, возникает целый ряд глобальных проблем, в том числе и для человека как вида. Низкое давление естественного отбора ведет к увеличению генетического разнообразия, которое переходит на принципиально новый качественный уровень – а именно накапливаются биологически неблагоприятные наследственные изменения, чему в определенной степени способствует развитие медицины и этических учений. Так как лечение больных наследственными заболеваниями повышает шансы передачи потомкам дефектных аллелей генов, а, следовательно, с учетом не прекращающегося мутационного процесса число людей имеющих наследственные дефекты, хотя и медленно, но неуклонно возрастает. И на сегодняшний день примерно 5% новорожденных появляются с различными наследственными аномалиями.

Таким образом, по прошествии всего полутора веков существования генетика из опытов монаха августинца превратилась в сложную комплексную науку, интегрированную во все области биологической науки, являясь при этом величайшим примером единства науки и практики. Созданные и продолжающие развиваться и совершенствоваться, в последние годы, методы генетической биотехнологии и инженерии, позволяют по-иному решать множество коренных задач не только генетики и биологии, но и ряда других отраслей науки и промышленности. То, что когда-то могло показаться многим фантастикой, сейчас становится реальным, и даже повседневным делом.

Надеемся, что данная статья помогла интересующимся разобраться в генетике немного больше. Если Вам нужно срочно купить ответы на билеты по генетике и узнать, какого цвета будут глаза у Вашего будущего ребенка - обращайтесь за помощью к нашим авторам!

Дети обычно сталкиваются с основами генетики в школе на уроках биологии. Но гораздо раньше задаются вопросами о том, что такое гены, как они работают и могут ли их мутации превращать нас в супергероев.

Что такое гены

Наше тело состоит из множества разных клеток. В каждой клетке есть ядро — это ее важнейшая часть. Внутри ядра располагаются особые структуры — хромосомы, а внутри них — ДНК. Каждая молекула ДНК содержит информацию, необходимую клеткам для того, чтобы они работали и делились, благодаря чему формируются и развиваются разные живые организмы. Так, каждый из нас когда-то был одной-единственной клеткой, которая разделилась и дала начало появлению триллионов других клеток, из которых состоит наше тело.

ДНК в некотором смысле контролирует развитие и рост всего — от нашей головы до кончиков пальцев. Еще ДНК влияет на проявление и развитие индивидуальных признаков, например определяет, станет ли ребенок девочкой или мальчиком, будет ли высоким или низким, блондином или брюнетом.

Но здесь все не так просто. Индивидуальные признаки, которые проявляются и развиваются в нас, задаются генами — отдельными сегментами ДНК. Гены влияют на то, как формируется наша внешность, здоровье и даже личность. Человек получает половину генов от матери и половину — от отца. Они, в свою очередь, наследуют гены своих родителей в таком же соотношении. Поэтому каждый из нас внешне похож на своих родственников.

Как гены передаются от одного поколения к другому

Возьмем упаковку мармеладных мишек. Допустим, красный и желтый мишки решили стать родителями, и для них действуют те же законы генетики, что и для нас. Тогда медвежата получат один набор генов от мамы, а второй — от папы. Так мы получаем красно-желтых медвежат. Если такой медвежонок вырастет и встретит зеленого, то их медвежата получат уже иные наборы генов: один — от красно-желтого родителя, а другой — от зеленого.

Так каждое новое поколение будет получать по 50 % генов от каждого родителя, а гены каждого родителя будут состоять из комбинации генов его родителей — и так далее. Наборы генов все время перемешиваются, формируя новые наборы. Поэтому каждый из нас носит в себе частичку каждого своего предка, но в то же время является уникальным.

Что такое доминантный и рецессивный гены

Наследование особенностей, заложенных в генах, на практике выглядит сложнее, чем передача цвета от одного поколения мармеладных мишек к другому. К примеру, если у обоих ваших родителей глаза карие, существует небольшая вероятность того, что вы будете голубоглазым. Если же оба родителя голубоглазые, то дети в редких случаях могут получить карий цвет глаз.

Это связано с тем, что одни гены являются доминантными, а другие — нет.

Если вам достается доминантный ген, то признак, связанный с ним, проявится в следующем поколении по умолчанию.
Если вам достается другой ген, который называется рецессивным, то признак, связанный с ним, проявится в том случае, если в наборе генов не будет доминантного гена.

Каждый человек получает по одному гену, определяющему цвет глаз, от каждого родителя. На картинке выше изображено, как цвет глаз наследуется от одного поколения к другому. Буквой B обозначен доминантный ген, буквой b — рецессивный. Есть 3 возможные комбинации этих генов: BB, Bb и bb. В первых двух случаях из-за наличия в наборе гена B глаза почти наверняка будут карими. В последнем случае набор состоит только из рецессивных генов, полученных от разных родителей, благодаря чему цвет глаз почти наверняка будет голубым.

Как наше поведение и условия жизни влияют на гены

Гены влияют на то, как растет, развивается и функционирует наше тело. Но значение имеют еще окружающие условия и наше собственное поведение, которые могут повлиять на проявление признака, заложенного в генах.

Возьмем, к примеру, 2 идентичных близнецов. От обоих родителей им достались одинаковые наборы генов, поэтому они так похожи друг на друга. Часть их генов определяет то, как должны работать их организмы. Представим, что близнецам достался ген, из-за которого повышается риск развития ожирения. Первая сестра-близнец регулярно занимается спортом, сбалансированно питается, старается не есть слишком много сладких, жирных и соленых продуктов. Вторая сестра-близнец, наоборот, избегает любой физической активности, предпочитая сидячий образ жизни, не следит за своим питанием, часто переедает. Своим поведением и образом жизни она создает условия, в которых выше вероятность того, что склонность к ожирению, заложенная в генах, проявит себя.

Почему гены мутируют

Внутри клетки на протяжении ее жизни гены могут мутировать, и это норма. В организме есть специальные механизмы, которые ремонтируют мутировавшие гены. Но они не всегда хорошо справляются со своей работой. В результате мутация в генах может остаться и повлиять на работу конкретной клетки. Кажется, что клетки с генами-мутантами не так страшны.

С одной стороны, это естественный процесс, который лежит в основе эволюции: мутации в генах помогают формировать новые особенности организма. Если это дает живому существу какие-либо преимущества, появляется шанс, что эти же особенности проявятся и у будущих поколений.

С другой стороны, мутации не всегда приносят пользу организму, поэтому определенно не стоит подвергать себя воздействию факторов, которые заставляют гены мутировать чаще или быстрее. К таким факторам относят разные вещи, например длительное пребывание на солнце без солнцезащитного средства или контакт с радиоактивными веществами.

Но многое в работе генов до сих пор остается загадкой, ведь ученые относительно недавно начали изучать гены. Только представьте: в организме человека не менее 30 000 генов, и нужно немало времени и труда, чтобы узнать, за что отвечает каждый из них.

Генетика — наука, изучающая способность организмов передавать свои признаки потомству, которое иногда приобретает отличительные от родителей черты. В сферу изучения попадают растения, животные, микроорганизмы и люди. Исследования имеют важное значение для медицины, сельского хозяйства, микробиологии и генетической инженерии. Основоположником генетики считается биолог и ботаник из Австрии Г. Мендель.

История зарождения

Генетика — это довольно молодая наука, которая постоянно совершенствуется и в наши дни, хотя еще в V веке до н. э. были известны две основные концепции наследования. Первое учение, сторонником которого был Гиппократ, описывало появление репродуктивных клеток от всех органов тела. Просуществовало оно в течение многих веков.

Только в середине XIX века Мендель основал научный метод — генетический анализ. На опытах с горохом он открыл закон косвенного наследования характерных черт путем дискретных задатков, которые сегодня называют генами.

Но его открытие не поддержали другие ученые, поэтому появление генетики датируется 1900 годом, когда три научных специалиста подтвердили открытие законов Менделя. Историю развития науки разделяют на три стадии:

В середине XX века американский психолог Д. Уотсон и английский биолог Ф. Крик создали спиральную модель ДНК, по которой им удалось проследить за копированием ее молекул. В современной генетике широко развивается научная инженерия, которая позволяет создавать собственные генетические системы.

Законы и основные понятия

Основные законы генетики сформулировал Мендель после ряда экспериментов и исследований на растениях. Правда, при жизни его научные открытия были малоизвестны и оценивались довольно критично. Законы Менделя:

Единообразие гибридов первого поколения. При скрещивании двух гомозиготных организмов, которые отличаются друг от друга парой альтернативных признаков, все новое поколение станет единообразным. Появившийся аллель считается доминантным и подавляет рецессивный признак. К примеру, Мендель провел эксперимент по скрещиванию гороха с белыми и пурпурными цветами. В итоге потомство получилось только с пурпурными цветами.
Расщепление признаков. Это закон, доказывающий, что при скрещивании гетерозиготных организмов рецессивные признаки первого поколения не исчезают, а просто никак не обнаруживаются в связке с доминантным геном. Они могут проявиться во втором гибридном поколении.
Независимое наследование признаков. При гибридизации пары гетерозигот, которые отличаются по двум и более признакам, потомство получается с разнообразной комбинацией генов.

Первые эксперименты осуществлялись на многих организмах, но затем биологи стали проводить процесс моделирования. Появились особи, по которым удалось накопить много научных результатов. С ними легче было работать в лабораторных условиях. В итоге несколько модельных видов стали основными. Кроме того, были упорядочены генетические термины. Из таблицы можно узнать основные понятия генетики:

Термин	Определение
Наследственность	Передача живыми организмами своих признаков и свойств следующему поколению
Изменчивость	Способность потомства обрести отличительные признаки во время индивидуального развития
Признаки	Особенности строения организма или внешние результаты деятельности генов
Фенотип	Общие признаки, которые проявляются при развитии организма
Ген	Определенный участок молекулы ДНК, отвечающий за конкретный признак
Генотип	Комплекс генов, полученных от родителей, которые определяют фенотип организма
Аллельные гены	Другие формы того же гена, которые расположены в гомологичных хромосомах
Гомозиготы	Организмы, содержащие аллельные гены с идентичной молекулярной основой
Гетерозиготы	Особи, несущие в гомологичных хромосомах различные аллели генов

Виды скрещиваний

Для проведения скрещиваний за основу принимаются родительские формы плодовых деревьев, у которых довольно высокая гетерозиготность. Во время селекционных опытов специалисты ограничиваются выведением гибридов, при отборе которых удается улучшить их свойства и получить планируемый результат. Типы скрещиваний в генетике:

простые;
реципрокные;
циклические;
топ-кроссы;
диаллельные;
самоопыление;
неконтролируемое опыление.

Самые простые эксперименты отличаются тем, что родительские формы принимают участие только в одном сочетании. Такие опыты невозможно связать в систему, поэтому их часто называют несвязными скрещиваниями.

Если кратко проанализировать появление многих сортов, то можно прийти к выводу, что это итог скрещивания одного сорта с другим, а любая система представляет собой набор простых процессов.

Проведение системных экспериментов важно в трех случаях:

Когда необходимо получить ценный генотип для дальнейших селекционных функций.
Для выведения потомства с генотипической изменчивостью из ограниченного наличия сортов.
При необходимости проведения генетических анализов наследования признаков.

Чтобы подтвердить или опровергнуть, что доминирование генов связано с нахождением их в цитоплазме, специалисты проводят реципрокные скрещивания. Они представляют собой прямые и обратные эксперименты. Иногда при неудовлетворительном прямом скрещивании обратное приводит к положительным результатам.

Циклическая селекция проводится по замкнутой схеме, которая позволяет при малом количестве скрещиваний получить довольно разнообразную помесь. К топ-кроссу относятся опыты, проводимые между некоторыми исходными видами и конкретным рядом других сортов. Этот тип скрещиваний обладает популярностью и дает довольно много важных генотипов.

К диаллельным относятся генетические процессы между начальными формами в попарных комбинациях, в том числе сюда включены прямые и обратные скрещивания. Такие системы контролируют довольно полную комбинаторику генов и доказывают их плейотропность.

При самоопылении растение принудительно опыляют собственной пыльцой. Такой вид используется для генетического анализа наследования признаков. Свободное опыление является видом бесконтрольного скрещивания, которое относится к архаичному способу выведения потомства.

Значение науки

Сейчас все чаще дети рождаются с наследственными изменениями развития и патологическими отклонениями в функционировании важных органов. К этому приводят вредные привычки родителей и негативная экология.

Открытые учеными новые результаты в области генетики позволяют оказывать влияние на наследственность и предотвращают мутационные процессы. Большинство патологий носит генетическую природу, а именно:

увеличение или уменьшение числа хромосом;
нарушение обмена веществ;
заболевания, связанные с хромосомами.

Такими симптомами обладают гемофилия, дальтонизм, галактоземия, синдром Клайнфельтера. Зная источники заболеваний, ученым легче разрабатывать методы предотвращения мутаций. Селекционные работы на животных и растениях уже давно стали самостоятельной наукой, но ее основу составляют генетические закономерности наследования.

Благодаря законам наследственности и изменчивости удалось вывести сорта растений с высокой урожайностью и получить редкие породы животных. Генетическая инженерия усиленно и успешно работает для фармацевтической промышленности. Выпуск большинства антибиотиков стало возможным с применением генетической модификации микроорганизмов-продуцентов.

Читайте также: