Генетика и селекция. Основные понятия.
Современная биология невозможна без генетики. Именно эта наука объясняет, почему дети похожи на родителей, каким образом наследуются признаки, почему возникают наследственные заболевания и как человек научился создавать новые сорта растений и породы животных. Сегодня генетика используется практически во всех сферах жизни: в медицине, сельском хозяйстве, криминалистике, биотехнологии и даже в космических исследованиях. Благодаря развитию генетики учёные могут расшифровывать ДНК, лечить наследственные болезни и выводить организмы с нужными свойствами. Селекция, тесно связанная с генетикой, помогает человеку улучшать культурные растения, домашних животных и микроорганизмы. Без селекции невозможно представить современное сельское хозяйство. Разберём основные понятия генетики и селекции простым и понятным языком. Что изучает генетика?
Генетика — это наука о наследственности и изменчивости организмов. Главные задачи генетики: изучение механизмов наследования признаков;
исследование изменчивости организмов; выявление закономерностей передачи наследственной информации; изучение генов и хромосом;
применение генетических знаний в медицине и сельском хозяйстве.
Наследственность — способность организмов передавать свои признаки потомству. Благодаря наследственности: дети похожи на родителей;
котята похожи на кошку;
из семян яблони вырастает яблоня.
К наследственным признакам относятся: цвет глаз;
цвет волос; форма листьев; группа крови;
особенности строения организма.
Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки и отличаться друг от друга. Именно изменчивость объясняет: различия между людьми; разнообразие растений и животных; появление новых признаков.
Виды изменчивости
1. Наследственная изменчивость
Передаётся потомству и связана с изменениями генов или хромосом. 2. Ненаследственная изменчивость
Возникает под влиянием условий среды и не передаётся потомству. Например: загар человека; увеличение мышечной массы; изменение размеров листьев у растений.
Что такое ген?
Ген — участок молекулы ДНК, содержащий информацию о каком-либо признаке организма. Каждый ген отвечает за определённый признак: цвет глаз;
форму плода; рост организма; синтез белков.
Гены расположены в хромосомах. Хромосомы и ДНК
ДНК — молекула, в которой хранится наследственная информация организма.
Хромосомы — структуры клетки, состоящие из ДНК и белков. У человека: 46 хромосом;
23 пары хромосом.
Из них: 22 пары — аутосомы; 1 пара — половые хромосомы.
Аллельные гены
Аллели — разные формы одного и того же гена, отвечающие за один признак. Например: аллель карих глаз; аллель голубых глаз.
Организм получает: один аллель от матери; второй аллель от отца.
Гомозигота и гетерозигота
Гомозигота — организм, содержащий одинаковые аллели одного гена. Примеры: AA; aa
Такие организмы образуют один тип гамет.
Гетерозигота — организм, содержащий разные аллели одного гена. Пример: Aa
Гетерозиготный организм образует разные типы гамет.
Доминантные признаки.
Доминантный признак проявляется при наличии хотя бы одного доминантного аллеля. Обозначается большой буквой: A
Примеры доминантных признаков: карие глаза;
тёмный цвет волос; высокий рост растений.
Рецессивные признаки.
Рецессивный признак проявляется только тогда, когда оба аллеля рецессивны. Обозначается маленькой буквой: a
Примеры: голубые глаза; светлый цвет волос; низкорослость растений.
Генотип и фенотип
Генотип — совокупность всех генов организма. Генотип определяет наследственные возможности организма.
Фенотип — совокупность внешних и внутренних признаков организма. Фенотип формируется: под влиянием генотипа;
под влиянием окружающей среды.
Например: генотип может определять высокий рост;
но плохое питание может снизить рост организма.
Основы генетики Менделя
Основоположником генетики считается австрийский учёный Грегор Мендель. Он проводил опыты с горохом и открыл основные закономерности наследования признаков. Первый закон Менделя
Закон единообразия гибридов первого поколения
При скрещивании двух гомозиготных организмов, отличающихся по одному признаку, все потомки первого поколения оказываются одинаковыми. Пример
Жёлтые семена гороха (AA) × зелёные семена (aa) Все потомки: Aa
имеют жёлтый цвет семян.
Второй закон Менделя
Закон расщепления признаков
При скрещивании гибридов первого поколения наблюдается расщепление признаков. Расщепление:
3 части — доминантный признак;
1 часть — рецессивный признак. Пример: Аа х Аа итог 1АА : 2Аа : 1аа
Третий закон Менделя
Закон независимого наследования признаков
Разные признаки наследуются независимо друг от друга. Например: цвет семян;
форма семян.
Закон Моргана
Американский учёный Томас Морган установил, что гены находятся в хромосомах. Основные положения закона Моргана
гены расположены линейно в хромосомах; гены одной хромосомы наследуются совместно; между хромосомами возможен обмен участками.
Это явление называется кроссинговером.
Генетика пола
Пол организма определяется половыми хромосомами. У человека
Женский пол:
XX
Мужской пол:
XY
Женщина образует только X-гаметы, мужчина — X и Y гаметы.
Наследование признаков, сцепленных с полом
Некоторые признаки связаны с половыми хромосомами. К таким заболеваниям относятся: гемофилия; дальтонизм.
Они чаще проявляются у мужчин, потому что у мужчин только одна X-хромосома.
Генетика крови
Группа крови человека наследуется генетически. Система АВО включает: I (0);
II (A);
III (B);
IV (AB).
Наследование групп крови
Аллели: IA; IB; i
Генотипы и группы крови
Генотип Группа крови iiI (0)IAIA, IAiII (A)IBIB, IBiIII (B)IAIBIV (AB) Аллели IA и IB являются кодоминантными.
Формы взаимодействия аллельных генов
Полное доминирование
Доминантный ген полностью подавляет рецессивный. Неполное доминирование: у гибридов проявляется промежуточный признак. Пример:
красный цветок × белый цветок = розовый цветок.
Кодоминирование
Оба аллеля проявляются одновременно. Пример: IV группа крови человека. Взаимодействие неаллельных генов
Комплементарность: несколько генов совместно формируют один признак. Эпистаз
Один ген подавляет действие другого.
Полимерия
На один признак влияет несколько генов. Пример: рост человека; цвет кожи человека.
Основные методы генетики
Гибридологический метод: изучение наследования признаков при скрещивании организмов. Генеалогический метод: составление и анализ родословных. Используется: в медицине; при изучении наследственных заболеваний.
Цитогенетический метод: изучение хромосом под микроскопом. Позволяет выявлять: мутации; хромосомные болезни.
Биохимический метод: Изучение белков и обмена веществ.
Молекулярно-генетический метод: Исследование ДНК и генов. Используется: в криминалистике; в медицине; при установлении родства.
Что такое селекция?
Селекция — наука о создании новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Главная цель селекции: получение организмов с полезными для человека свойствами.
Основные методы селекции:
Искусственный отбор: Человек выбирает лучшие организмы для размножения. Гибридизация: Скрещивание организмов с нужными признаками. Мутагенез: Получение мутаций искусственным путём. Полиплоидия: Увеличение числа хромосом. Используется: для повышения урожайности; увеличения размеров плодов.
Значение генетики и селекции
Генетика и селекция имеют огромное значение для человечества. В медицине:
диагностика наследственных заболеваний; генная терапия; создание лекарств.
В сельском хозяйстве: выведение новых сортов растений; создание продуктивных пород животных; повышение урожайности. В криминалистике:
определение личности по ДНК; установление родства. В биотехнологии:
создание полезных микроорганизмов; производство лекарственных препаратов.
Интересные факты о генетике
🧬 У человека около 20–25 тысяч генов.🧬 Длина ДНК одной клетки достигает почти двух метров.🧬 Более 99% генов у всех людей совпадают.🌾 Благодаря селекции урожайность многих культур выросла в несколько раз.🐄 Современные породы животных значительно продуктивнее своих диких предков.
Заключение
Генетика — одна из важнейших наук современности. Она помогает понять механизмы наследственности и изменчивости, раскрывает тайны работы живых организмов и даёт человеку огромные возможности для развития медицины, сельского хозяйства и биотехнологий. Селекция позволяет применять генетические знания на практике, создавая новые сорта растений и породы животных с нужными свойствами. Изучение генетики помогает лучше понять устройство живого мира и роль наследственности в жизни каждого организма.
