Что изучает наука генетика когда и почему она стала так называется кратко

Обновлено: 04.07.2024

Издавна люди искали и находили сходства между различными живыми организмами. Определенные внешние черты или психофизиологические особенности человека часто встречались среди людей одного поколения и переходили по наследству.

К примеру, среди фамилии Моцарт музыкантами были представители многих поколений, а династия Габсбургов выделялась среди прочих своим уникальным носом, который получил даже отдельное название — габсбургский нос. То есть, в этих и многих других семьях дети напоминали родителей, бабушек и дедушек. Все это никак не объяснялось исключительно воспитанием.

Проблемы и вопросы наследственности более тщательно стали изучать в 19 веке. Именно тогда стали проводить опыты над растениями и животными. Появилась отдельная область биологии, сконцентрировавшаяся на этих проблемах.

Генетика — это наука о закономерностях наследственности и изменчивости живых организмов.

Ученых поразили совпадения результатов их исследований и исследований Г. Менделя. Законы наследственности, сформулированные Г. Менделем, были приняты учеными различных стран: в ходе исследований была доказана их универсальность.

Что изучает наука генетика?

Как развивалась генетика в СССР

Биологическая наука получила мощное развитие в Советском Союзе в конце 20-х годов. Активно проводили исследования в сфере медицины, микробиологии и селекции. Большие открытия были связана с именами больших биологов:

Н. И. Вавилова;
А. С. Серебровского;
Н. К. Кольцова;
С. С. Четверикова.

Их работы стремительно развивали советскую генетику, благодаря чему она стала занимать ведущие позиции в мировой биологии. Стоит упомянуть о большом проекте Н. И. Вавилова, под руководством которого был собран богатый материал генофонда растений по всему миру. Все это стало большим толчком генетических исследований и работы в области селекции.

Возрождение отечественной генетической науки было связано со стремительным развитием мировой генетики, а также достижениями иностранных ученых в сфере молекулярной генетики.

Научно-исследовательские лаборатории и институты генетического профиля стали появляться во многих научных центрах Советского Союза с конца 60-х годов. Советские ученые были авторами ряда новых открытий в области медицины, генной инженерии, сельского хозяйства.

В современных условиях продолжаются работы с использованием новейших технологий. Изучаются вопросы клонирования, долголетия, борьбы с различными заболеваниями. Наибольшую актуальность приобрела борьба со СПИДом.

Генетика – это наука, изучающая закономерности наследования генетической информации и изменчивость организмов. Основоположник генетики – австрийский ученый Грегор Мендель.

История развития генетики

Генетика – относительно молодая наука, зародилась она в 19 ст., и развивается до сегодняшних дней.

Выделяют три основных этапа в развитии генетики:

Этап I

Этап II

Второй этап начался с изучения генетики на клеточном уровне. Исследуя строение клетки, удалось установить, что гены являются участками гомологичных хромосом, которые в процессе деления распределяются между дочерними клетками. В этот период Т.Г.Морганом было открыто явление кроссинговера, который играет важную роль в механизме наследственной изменчивости.

Этап III

Третий этап характеризуется достижениями в сфере молекулярных наук, которые позволили изучать закономерности генетики на уровне бактерий и вирусов. Была выдвинута теория, которая гласит, что один ген отвечает за один фермент. Фермент катализирует определенную реакцию, среди множества других, которая отвечает за формирование признака.

В 50-60 годах прошлого столетия Ф.Крик и Дж.Уотсон разработали модель ДНК, которая представляла собой двойную спираль, она дала возможность проследить репликацию молекулы ДНК. Это открытие стало выдающимся событием века.

В XXI веке начала развиваться генная инженерия, которая дает возможность создавать собственные генетические системы. Это позволило выделять гены из одних участков и внедрять их в генетический аппарат других организмов. Так генная инженерия стала занимать важное место в селекции растений и животных, в медицине при изучении врожденных заболеваний, аномалий развития.

Основные понятия генетики

Наследственность — способность одного поколения живых организмов передавать свои характеристики следующему.

Изменчивость — приобретение потомством отличительных признаков в процессе индивидуального развития.

Признаки — особые черты строения организма, которые формируются на протяжении жизни и зависят от генетического фона и условий окружающей среды.

Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма.

Генотип — набор генов, унаследованных от родителей, которые под влиянием внешних факторов определяют фенотип организма.

Аллельные гены — гены, занимающие одинаковые локусы в гомологичных хромосомах.

Гомозиготы— особи, несущие аллельные гены с одинаковой молекулярной основой.

Гетерозиготы — особи, несущие аллельные гены различной молекулярной структуры.

Законы и понятия генетики

Законы генетики

Основные законы были сформулированы Менделем, которые он вывел опытным путем, исследуя закономерности наследования на растениях.

Закон единообразия гибридов первого поколения.

Суть закона заключается в следующем: если скрестить два гомозиготных организма, которые кодируют разное проявление одного признака, то потомки в первом поколении будут единообразны. Аллель, который проявился, является доминантным, он подавляет рецессивный признак.

Определить это явление Менделю удалось, используя чистые линии гороха с белыми и пурпурными цветами. После скрещивания, все потомство имело пурпурный окрас цветков.

Закон расщепления.

Скрещивание гетерозигот, полученных в первом поколении, дает расщепление по такому принципу:

Так, менделевский закон подтвердил, что рецессивные признаки никак не изменяются и не теряются, а просто не проявляются в сочетании с доминантным геном.

Закон независимого наследования признаков.

Скрещивание двух гетерозиготных особей, которые отличаются более чем по двум признакам, дает поколение с разнообразной и независимой комбинацией генов.

Разделы генетики

Классическая генетика изучает закономерности передачи генов.

Цитогенетика исследует структуру хромосом и их участие в передаче наследственной информации.

Молекулярная генетика исследует молекулярные основы наследования признаков путем изучения строения ДНК и РНК.

Биохимическая генетика направлена на изучение влияния генетических факторов на биохимические процессы в живом организме.

Медицинская генетика – изучает наследственные заболевания и разрабатывает эффективное лечение.

Значение генетики

Все чаще рождаются дети с наследственными аномалиями развития. Врожденная патология сказывается на деятельности жизненно важных органов и приводит к росту ранней детской смертности.

Неблагоприятная экологическая обстановка вредные привычки родителей приводят к разного рода мутациям, которые сказываются на здоровье человека.

На сегодняшний день ученые-генетики сделали много открытий в области медицины, селекции животных и растений, что позволяет целенаправленно влиять на наследственность организмов, предотвращая мутационные процессы.

Многие заболевания, как показали исследования, носят генетическую природу:

Увеличение количества хромосом (синдром Клайнфельтера);
уменьшение (синдром Шерешевского-Тернера);
болезни сцепленные с хромосомами (гемофилия, дальтонизм);
нарушения обмена веществ (галактоземия).

Теперь, зная причину развития заболевания, ученые разрабатывают методы предотвращения мутаций, которые ведут к врожденным аномалиям.

Селекция животных и растений уже стала самостоятельной наукой, но в основе ее лежат генетические закономерности наследования. Новые сорта растений с высокой урожайностью, ценные породы животных удалось получить, используя законы наследственности и изменчивости.

Фармацевтическая промышленность не обходится без генетической инженерии. Продукция антибиотиков стала возможной благодаря генетической модификации микроорганизмов-продуцентов. Так удалось многократно увеличить скорость синтеза лекарственных средств и уменьшить затраты на производство.

Генетические исследования играют большую роль в сельском хозяйстве, микробиологии, генной инженерии. Именно генетика изучает, как предупреждать и лечить наследственные заболевания. Исследования стали научным обоснованием равенства всех рас.

Что такое генетика

Генетика — наука, изучающая универсальные для всех живых организмов свойства: наследственность и изменчивость. Понятие ввел в 1905 году Уильям Бэтсон.

Наследственность — способность организмов передавать следующему поколению физиологические особенности, специфику строения и развития. Под изменчивостью подразумевается способность живых организмов к изменению определенных признаков.

Выделяют 3 этапа развития генетики:

Первый этап связан с открытиями Грегора Менделя. Он обнаружил делимость (дискретность) факторов наследственности. Позднее, в 1909 году эти факторы были названы генами (В. Иогансен). В 1901-1903 годы де Фриз выдвинул мутационную теорию изменчивости.
На втором этапе в центре внимания было изучение особенностей наследования признаков на уровне хромосом. Ученые обнаружили взаимосвязь между хромосомным распределением и менделевскими законами о наследственности. Было установлено, что гены являются участками хромосом. Благодаря исследованиям на этом этапе была сформулирована хромосомная теория наследования.
Третий этап связан с работами на молекулярном уровне. В 1953 году Ф. Крик и Дж. Уотсон создали модель ДНК спиралевидной формы. Она объяснила природу изменчивости. Сформировалась генная инженерия, которая позволила воссоздавать гены, передавать их другим организмам. Начало 21 века в генетике ознаменовалось расшифровкой генома человека.

Предмет и задачи генетики

Предмет генетики — изучение на различных уровнях (молекулярно-генетическом, клеточном, организменном, популяционном) генов, являющихся основой наследственности.

Ген — часть молекулы ДНК, которая определяет последовательность аминокислот, нуклеотидов и признаков организма.

Гены наделены свойствами:

специфичность означает, что для каждого гена существует индивидуальный порядок расположения нуклеотидов;
целостность дает возможность полипептиду существовать как неделимая единица;
дискретность зависит от наличия субъединиц: мутонов или реконов;
стабильность выражается в редких случаях мутации;
лабильность проявляется в способности мутировать;
экспрессивность определяется степенью проявления гена;
плейотропность выражает способность одного гена отвечать за появление нескольких признаков;
пенетрантность определяет частоту проявления генов.

Задачами генетики являются:

Поиск способов, которые позволяют различным организмам (растениям, животным, человеку, бактериям) сохранять генетическую информацию.
Аналитические исследования методов передачи наследственных признаков между поколениями организмов.
Определение особенностей проявления генетической информации в процессе жизнедеятельности и степени воздействия на нее окружающей среды.
Исследование роли изменчивости в процессе эволюции организмов.
Поиск методов, способных исправлять поврежденные геномы.

Виды и разделы генетики

Закономерности наследования и изменчивости изучает общая генетика. В зависимости от объекта изучения выделяют частные виды генетической науки:

вирусов;
бактерий;
растений;
человека;
животных.

По организационному уровню биологических объектов генетика имеет следующую структуру:

цитогенетика;
молекулярная генетическая наука;
феногенетика (онтогенетика);
популяционная.

Эволюционная отрасль исследует генетические изменения организмов в процессе развития жизни на планете, основываясь на наследственности, изменчивости и отборе.

Экологическая генетика исследует механизмы взаимодействия в экосистемах организмов на генетическом уровне. Ее частью является генетическая токсикология, которая прогнозирует и предотвращает последствия негативного воздействия человека.

Клоны овечки Долли доказали значение генной инженерии.

Важную роль играет медицинская отрасль, которая занимается исследованием наследственных заболеваний, определяет риски и диагностирует их на ранних стадиях.

Среди многочисленных систем генетической науки выделяют разделы:

онкогенетика;
геносоматика;
радиационная;
археогенетика;
судебно-медицинская;
биохимическая;
криминалистическая;
геномика;
молекулярная;
физиологическая;
психиатрическая;
генетическая генеалогия;
генетика развития;
биометрическая;
генетика количественных признаков.

Сфера применения генетики

Генетика стала фундаментом для развития селекции. Селекционеры подбирают сорта растений, породы животных с выраженными особенностями для выведения новых видов. Селекция помогает улучшить урожайность, продуктивность сельскохозяйственных животных и птиц (коровы дают больше молока; куры несутся чаще).

Исследовательский центр John Innes в ДНК помидора добавил ген из ДНК львиного зева для увеличения количества антоцианов в томате. Этот пигмент обладает противовоспалительными антираковыми свойствами. Такие помидоры имеют фиолетовую окраску.

Генетические исследования дали возможность разработать лучшие методы для искусственного разведения промысловых рыб.

Генетическая инженерия занимается выведением штаммов бактерий, которые выделяют гормоны роста или интерфероны человека, для последующей генной модификации организмов.

Наибольшее распространение генетика получила в медицине:

Понимание заболеваний. В 2003 году были опознаны все гены человека. Это достижение дало возможность классифицировать болезни с учетом не только симптомов, но и генетических патологий.
Диагностика расстройств. Некоторые хромосомные заболевания, например, синдром Дауна и синдром Тернера, диагностируют при помощи генетических анализов. А появление нарушений в генах BRCA означает риск развития рака молочных желез и яичников.
Определение рисков. Методом генетического скрининга узнают вероятность появления у пары ребенка с отклонениями и диагностируют возможные нарушения в развитии плода.
Выявление реакции на препараты. Определенные гены помогают сделать прогноз, как человеческий организм отреагирует на лекарство и в каких дозах его можно принимать.
Лечение заболеваний. Генетические исследования пораженных клеток помогают развиваться фармацевтической промышленности. Производители в зависимости от этих данных разрабатывают и выпускают нужные лекарства.

Генетика – это наука, раздел биологии, который изучает наследственность и изменчивость. И то, и другое – базовые свойства живого, они присущи каждому существу на Земле.

Все, от вирусов до человека, обладают наследственностью – свойством потомков быть похожими на родителей. При этом дети всё же отличаются и от родителей, и друг от друга, другими словами, у всех них есть изменчивость.

Почему без этой пары свойств жизнь оказалась бы невозможной? Стабильность наследственности иногда поразительна. Обычный по всей Евразии рачок летний щитень неотличим от предков, которые плавали в водоёмах 200 миллионов лет назад и своими тремя глазами видели первых динозавров! Лишённый наследственности организм не передаст никаких полезных свойства потомству. Каждому новому поколению пришлось бы осваиваться в жизни заново, с нуля, а не наращивать полученный от родителей багаж ценных приспособлений. Если б не наследственность, на Земле, наверное, до сих пор бы жили одни лишь самые древние и примитивные микробы.

Не лучше оказалась бы и жизнь без изменчивости. Ведь условия существования меняются. В Арктике то растут тропические пальмы, то её всю покрывает лёд. В центре Азии то плещется океан, то на его месте вырастают высоченные горы. Тут уж родительское наследство может и не выручить. А вымирать никому неохота. Чтобы уцелеть, живое должно иметь и запас отличий от предков – шанс на выживание в новых ситуациях. Это и обеспечивается изменчивостью.

Какие научные проблемы решает генетика?

Раз дети похожи на родителей, значит, те каким-то образом передают информацию о себе. Нетрудно сообразить, что реально передача может идти только через узкий мостик – пару половых клеток.

Этот очевидный факт ставит перед генетиками четыре основные проблемы:

– где и в каком виде хранится в клетках наследственная информация;

– каковы механизмы её передачи следующему поколению;

– как она реализуется, то есть, как гены работают;

– почему изменяется генетическая информация.

Есть ли практическая польза от решения этих проблем?

И правда, они, вроде, далеки от реальной жизни. Но на самом деле, новые знания раньше или позже находят применение.

Оно позволяет изобличить преступника по микроскопическим уликам – одному-единственному волоску, капельке слюны на сигарете. Появилась возможность точно устанавливать родство и личности погибших, выяснять пригодность тканей одного человека для их пересадки другому. ДНК помогает проверять качество пищи, диагностировать ВИЧ-инфекцию, датировать древние рукописи и др.

Поскольку генетика исследует свойства всего живого, то и результаты её находят самое широкое использование – в медицине, производстве продуктов питания, охране природы, даже в обучении и воспитании детей! Генетики конструируют неизвестные в природе материалы и организмы с заданными свойствами, получают новые источники энергии, участвуют в познании космоса.

Эта наука помогает выяснить происхождение и расселение народов, растений и животных, к её помощи прибегают археологи, географы, криминалисты, военные, геологи, инженеры.

Читайте также: