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).
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».