История возникновения и развития генетики, методы генетики.

История возникновения и развития генетики, методы генетики.

Цели урока:

• Познакомить с истоками генетики, историей возникновения генетики как гибридологической науки, с основными генетическими понятиями и терминами и местом каждого из них в учебной теме.
• Углубить знания о материальных носителях наследственности.
• Формировать убеждённость в том, что знание основных понятий генетики необходимо для понимания важных биологических закономерностей.
• Познакомить с логикой научного открытия.

Плохо приходится тому, кто полагает,

что генетикой можно пренебрегать.

Даже самый умный не подозревает, сколько недостатков он может таскать в своих хромосомах.

Вильгельм Швебель

ГЕНЕТИКА ( греч. Genesis – происхождение ) - наука о наследственности и изменчивости организмов

Наследственность – это способность организмов передавать признаки из поколения в поколения.

Изменчивость – это способность организмов приобретать новые признаки

Изменчивость

Наследственная Ненаследственная

(генотипическая) Модификационная

(фенотипическая)

связана с изменениями связана с изменениями во

в генах (с их перестановкой, внешней среде, вызывающие

утратой и т.д.) морфологические (внешние)

изменения

ГЕНЕТИКА: ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ НАУКИ 6 этапов в истории развития генетики

Структура современной генетики

• фундаментальная генетика (классическая генетика, цитогенетика, молекулярная генетика, эволюционная генетика, генетика популяций и др.)
• Прикладная генетика (генетика растений, генетика животных, генетика микроорганизмов, генетика человека).

Методы генетики

• селекционный метод;
• цитогенетический метод;
• популяционный метод;
• молекулярно-генетический;
• мутационный метод;
• генеалогический метод;
• близнецовый метод и др.

Грегор Иоганн Мендель (1822 – 1884)

• австрийский естествоиспытатель, монах, основоположник учения о наследственности
• 1865 г. «Опыты над растительными гибридами»

• создал научные принципы описания и исследования гибридов и их потомства;
• разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений признаков;
• сформулировал основные законы наследования признаков в ряду поколений, позволяющие делать предсказания.
• высказал идею существования наследственных задатков (потом стали называть их называть генами)

1900 год – рождение генетики

• Гуго Де Фриз (1848 – 1935) - голландский ученый
• Эрих Чермак – Зейзенегг (1871 -1962) – австрийский ученый
• Карл Эрих Корренс (1864 – 1933) – немецкий ученый

независимо друг от друга переоткрыли законы Г.Менделя

• В 1906 году Уильям Бэтсон (1861 – 1926) – английский ученый, предложил термин « генетика » для обозначения новой науки
• В 1909 году датский биолог Вильгельм Людвиг Иогансен (1857 – 1927) предложил термин « ген » в книге «Элементы точного учения об изменчивости и наследственности»

Томас Хант Морган (1866 – 1945)

1933 г., Нобелевская

премия по физиологии

и медицине за экспери-

ментальное обоснование

хромосомной теории

наследственности

«…гены расположены в хромосомах в линейном порядке и образуют группу сцепления…»

Особенности развития отечественной генетики

• Начало развития генетики в нашей стране приходится на первые годы Советской власти. В 1919 г. в Петроградском университете была создана кафедра генетики, которую возглавил Юрий Александрович Филипченко. В 1930 г. открылась Лаборатория генетики Академии наук СССР под руководством Николая Ивановича Вавилова (с 1933 г. – Институт генетики).
• В 1920–1930-е гг. наша страна лидировала по всем разделам генетики.

• Кольцов Николай Константинович – предсказал свойства носителей генетической информации; разрабатывал теорию гена; разрабатывал учение о социальной генетике (евгенике).

• Вавилов Николай Иванович – сформулировал закон гомологических рядов, разработал учение о виде как системе.

• Мичурин Иван Владимирович – открыл возможность управления доминированием.

• Серебровский Александр Сергеевич – создал учение о генофонде и геногеографии: «Совокупность всех генов данного вида я назвал генофондом, чтобы подчеркнуть мысль о том, что в лице генофонда мы имеем такие же национальные богатства, как и в лице наших запасов угля, скрытых в наших недрах».

• Четвериков Сергей Сергеевич – в работе «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики» доказал генетическую неоднородность природных популяций.

• Дубинин Николай Петрович – доказал делимость гена; независимо от западных исследователей установил, что важную роль в эволюции играют вероятностные, генетико-автоматические процессы.

• Шмальгаузен Иван Иванович – разработал теорию стабилизирующего отбора; открыл принцип интеграции биологических систем.

• Шмальгаузен Иван Иванович – разработал теорию стабилизирующего отбора; открыл принцип интеграции биологических систем.

Дата

Вклад ученых в развитие генетики

1856-1865

Работы Грегора Менделя по гибридизации растений – первый научный шаг в изучении наследственности.

1900

К. Корренс, Г. де Фриз и К. Чермак переоткрыли основные законы наследования признаков, открытые Г. Менделем.

1901-1903

Разработана мутационная теория Г. де Фриза

1911

Т. Морган сформулировал хромосомную теорию

1920

Русский ученый Н.И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов наследственной изменчивости.

1962

Английский физик Ф. Крик и американский биофизик Д. Уотсон открывают структуру ДНК как единицы наследственности

1968

Американские биохимики Р. Холи, Х. Коранс и М. Ниренберг расшифровали генетический код

1990-2000

Расшифрованы геномы прокариот и эукариот. Созданы трансгенные организмы.

История генетики в датах

• 1935г - экспериментальное определение размеров гена
• 1953 – структурная модель ДНК
• 1961 – расшифровка генетического кода
• 1962 – первое клонирование лягушки
• 1969 – химическим путем синтезирован первый ген
• 1972 – рождение генной инженерии
• 1977 – расшифрован геном бактериофага Х 174, секвенирован первый ген человека
• 1980 – получена первая трансгенная мышь
• 1988 – создан проект «Геном человека»
• 1995 – становление геномики как раздела генетики, секвенирован геном бактерии
• 1997 – клонировали овцу Долли
• 1999 – клонировали мышь и корову
• 2000 год – геном человека прочитан!

Значение генетики в современном мире:

а) для решения проблем медицины;

б) в сельском хозяйстве;

в) в микробиологической промышленности и биотехнологии.

Основные генетические понятия

• Фенотип – совокупность всех призна-ков организма (является результатом взаимодействия генотипа особи и окружающей среды).
• Генотип – совокупность всех генов особи.
• Ген – участок молекулы ДНК (или участок хромосомы), содержащий информацию о белке.
• Аллельные гены – это гены, распола-гающиеся в гомологичных хромосомах.
• Локус – место расположения гена в хромосомах.

Основные генетические понятия

• Гомозиготы – это организмы, кото-рые при скрещивании не дают рас-щепления признаков в следующем поколении (образуют один сорт гамет; имеют одинаковые гены).

АА, ВВ или аа, bb .

Гетерозиготы - это организмы, кото-рые при скрещивании дают расщеп-ления признаков в следующем поко-лении (образуют два сорта гамет (Аа), имеют разные аллельные гены).

Аа, В b , Сс и т.д.

Основные генетические понятия

• Доминантный ген – это преобладаю-щий Аа, АА (аллель, который обеспе-чивает проявление признака, как в гомозиготном, так и в гетерозигот-ном состоянии).
• Рецессивный ген - подавляемый аа (это аллель, который обеспечивает проявление признака только в гомозиготном состоянии).
• Гибридологический метод – метод основанный на скрещивании организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам. (Моногибридное скрещивание, Дигибридное скрещивание…).

• Первоначально генетика изучала общие закономерности наследственности и изменчивости на основании фенотипических данных.
• Понимание механизмов наследственности, то есть роли генов как элементарных носителей наследственной информации, хромосомная теория наследственности и т. д. стало возможным с применением к проблеме наследственности методов цитологии, молекулярной биологии и других смежных дисциплин.
• Сегодня известно, что гены реально существуют и являются специальным образом отмеченными участками ДНК или РНК — молекулы, в которой закодирована вся генетическая информация .

Сравнение классических и современных идей о природе гена

Классические идеи о природе гена

Ген в свете молекулярной генетики

1. Ген - морфологический объект, участок хромосомы.

• Ген - единица мутации, функции и рекомбинации.

1. Ген - физико-химический объект, участок молекулы ДНК.

2. Ген - единица функции, мутации и рекомбинации; последней подвергаются и более мелкие единицы.

3. Ген делим, обладает сложной структурой.

4. Гены взаимодействуют, и их действие зависит от положе-ния в хромосомах.

5. Мутации происходят под влиянием как внешних, так и внутренних факторов.

6. Кроме хромосомных генов, есть внехромосомные, нахо-дящиеся в хлоропластах и митохондриях (у эукариотов) и плазмидах (у прокариотов).

• Ген - неделимая единица.

4. Ген осуществляет свою функцию автономно, изолированно от других генов.

5. Ген - устойчивая структура, спо-собная мутировать под влиянием преимущественно внутренних факторов.

6. Гены расположены исключи-тельно в хромосомах.

Для записи результатов скрещиваний в генетике используется специальная символика, предложенная Г. Менделем:

• Родительские особи обозначаются буквой Р от слова ( parents ) – родители.
• Потомство, или гибриды, обозначаются буквой F от слова ( Filli ) – потомство, дети.
• В виде индекса возле буквы F обозначается номер поколения (например, F 1 – гибриды первого поколе-ния).
• Мужская особь обозначается символом ♂ (щит и меч Марса).
• Женская особь ♀ (Зеркало Венеры).
• Х – это знак скрещивания, но для людей используются другие символы (для обозначения брака).
• Большой буквой обозначается доминантный аллель (А)
• Маленькой буквой обозначается рецессивный аллель (а)

Алгоритм решения задач по генетике

• Дано:
• Ген Признак Решение:
• А - жёлтый цвет Р: ♀ АА х ♂ аа
• а - зелёный цвет жёл зел
• Р - АА х аа Гаметы: А а
• _____________________ F 1: Аа : Аа : Аа : Аа
• Фенотипы и генотипы F 1 - ? все жёлтые (100%)
• F 2 - ? Р: ♀ Аа х ♂ Аа
• жёл жёл
• Гаметы: А и а А и а
• F 2: АА Аа Аа аа
• ж ж ж з
• 75% жёлтые, 25% зелёные
• 3 : 1
• Мейоз, в каждую гамету ( n )
• попадает
• только один ген из пары.

Вывод : таким образом, генетика- это наука о закономер-ностях наследственности и изменчивости - двух противо-положных и вместе с тем неразрывно связанных между собой процессов, свойственных всему живому на Земле.

Вспомните цели урока

Сформулируйте выводы, дополнив предложения:

Я думаю, что генетика – это самый ________ раздел биологии, потому что ____________ .

Изучая генетику, я хочу _____________ .

На мой взгляд, знания по генетике необходимы мне в жизни, так как ___________ .

1. Что изучает генетика?

2. Как называется совокупность наследственных признаков, полученных от родителей?

3. Как называется совокупность внешних и внутренних признаков организма?

4. Основной метод, применяемый для изучения закономерностей наследования признаков.

Рефлексия

Домашнее задание:

• Изучить с. 253-255.
• составить кроссворд с генетическими терминами.
• создание презентации по теме:

«История развития генетики» или «Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости».