История на генетиката. Историята на развитието на генетиката (накратко)
Генетика - наука, която изследва моделите и материалните основи на наследствеността и променливостта на организмите, както и механизми за развитието на живите. Здравословността се нарича свойство на едно поколение, за да предаде на други признаци на структура, физиологични свойства и специфичен характер на индивидуалното развитие. Свойствата на наследствеността се изпълняват в процеса на индивидуално развитие.
Заедно със сходство с родителски форми, всяко поколение възниква някои разлики от потомството в резултат на проявлението на променливостта.
Променливостта е имотът, обратното на наследствеността, която се състои в промяната на наследствените депозити - гени и в промяната в тяхното проявление под влиянието на външната среда. Разликите на потомците от родителите също възникват в резултат на различни комбинации от гени в процеса на Мейос и при комбиниране на бащински и майчински хромозоми в една зигота. Тук трябва да се отбележи, че изясняването на много въпроси на генетиката, особено откриването на материални носители на наследственост и механизмът на променливост на организмите, се превърна в собственост на науката от последните десетилетия, които са номинирали генетиката на напредналите позиции на съвременната биология . Основните закони на прехвърлянето на наследствени знаци бяха установени върху растителни и животински организми, те бяха прикрепени към едно лице. В своето развитие генетиката премина редица етапи.
Първият етап бе белязан от откриването на Г. Мендел (1865) на дискретност (делимост) на наследствени фактори и развитието на хибридологичен метод, изучавайки наследственост, т.е. правилата за преминаване на организми и отчитане на признаците на тяхното потомство. Дискретността на наследствеността е, че индивидуалните свойства и в признаците на тялото се развиват под контрола на наследствени фактори (гени), които зиготите не се смесват по време на сливанията и образованието, а по време на формирането на нови игри се наследят независимо от взаимно.
Стойността на откриването на град Мендел бе оценена след като законите му бяха презастроен през 1900 г. в три биолози, независимо един от друг: де Фриз в Холандия, К. Коррен в Германия и Е. Чермак в Австрия. Резултатите от хибридизацията, получени през първото десетилетие на XX век. На различни растения и животни, Менделските закони на наследството на знаците са напълно потвърдили и показаха своя универсален характер по отношение на всички организми, намаляващи сексуално. Моделите на наследяване на знамения през този период бяха изследвани на нивото на холистичен организъм (грах, царевица, мак, боб, заек, мишка и др.).
Менделските закони на наследството поставиха основата на теорията на гена - най-голямото откритие на естествената наука за XX век и генетиката се превръща в бързо развиваща се биологична индустрия. През 1901-1903 година De fris представи мутационна теория на променливостта, която играе голяма роля в по-нататъшното развитие на генетиката.
Работата на датския ботаника В. Йохансен, който е изучавал моделите на наследство върху чисти линии на боб, е важен. Той също така формулира концепцията за "популации" (група организми от един вид, жилище и развъждане на ограничена територия), предложено да се обади на Менделски "наследствени фактори" от думата ген, дава дефиниции на понятията за "генотип" и. \\ T "Фенотип".
Вторият етап се характеризира с прехода към изследването на явленията на наследствеността на клетъчното ниво (Pytogenetics). Т. Бърдство (1902-1907), У. Сидтън и Е. Уилсън (1902-1907) установяват връзката между медлийските закони на наследството и хромозомно разпределение в процеса на клетъчно делене (митоза) и зреенето на генитални клетки (мейоза) . Развитието на учебното обучение доведе до изясняване на структурата, формата и количеството на хромозомите и помогна да се установят, че гените, контролират определени признаци, нищо друго освен секциите на хромозомите. Това служи като важна предпоставка за одобрението на хромозомната теория на наследствеността. Проучванията, проведени върху стадото на Drosophilas от американския генетик Т. Г. Морган и неговите служители (1910-1911) бяха от решаващо значение в нейната обосновка. Те открили, че гените са разположени в хромозоми в линейна поръчка, образувайки група на съединителя. Броят на гените на съединителя съответства на броя на двойките хомоложни хромозоми и гените на една група на съединителя могат да се свържат отново в процеса на Мейос поради явлението на омрежвателя, което е в основата на една от формите на наследствена комбинативна вариабилност на организмите. Морган също така установи моделите на наследяване на знаци, приети с пода.
Третият етап в развитието на генетиката отразява постиженията на молекулярната биология и се свързва с използването на методи и принципи на точни науки - физика, химия, математика, биофизика и др. - в изследването на явленията на живота на нивото на молекулата. Гъби, бактерии, вируси са станали обекти на генетични изследвания. На този етап се изследва връзката между гените и ензимите и теорията на "един ген е един ензим" (J. BIDL и E. Tatum, 1940): Всеки ген контролира синтеза на един ензим; Ензимът на свой ред контролира една реакция от редица биохимични трансформации, подлежащи на проявяването на външна или вътрешна характеристика на тялото. Тази теория изигра важна роля в намирането на физическия характер на гена като елемент на наследствена информация.
През 1953 г. F. Creek и J. Watson, разчитайки на резултатите от експериментите на генетиката и биохимистите и данните от рентгеновия дифракционен анализ, създават структурен ДНК модел под формата на двойна спирала. Предложеният модел ДНК е добро съгласие с биологичната функция на това съединение: способността за самостоятелно задълбочаване на генетичния материал и устойчивото запазване на него в поколенията - от клетката към клетката. Тези свойства на ДНК молекулите също обясняват молекулярния механизъм на променливостта: всички отклонения от първоначалната структура на гена, грешката за самостоятелно посвещение на генетичната ДНК на материала, след като е настъпила, в бъдеще, точно и стабилно възпроизвеждат в ДНК дъщерни дружества. През следващото десетилетие тези разпоредби бяха експериментално потвърдени: концепцията за ген беше рафинирана, генетичният код и механизмът на нейното действие по време на синтеза на протеина в клетката бяха дешифрирани. Освен това бяха открити методите на изкуствено получаване на мутации и с тяхната помощ създаде ценни разновидности на растения и щамове на микроорганизми - антибиотични производители, аминокиселини.
През последното десетилетие се наблюдава нова посока в молекулярна генетика - генетично инженерство - система от приеми, които позволяват на биолога да проектира изкуствени генетични системи. Генното инженерство се основава на универсалността на генетичния код: ДНК нуклеотидните пътувания са програмирани чрез включването на аминокиселини в протеинови молекули на всички организми - хора, животни, растения, бактерии, вируси. Поради това, нов ген може да бъде синтезиран или да го маркира от една бактерия и да го въведе в генетичния апарат на друга бактерия, лишена от такъв ген.
Така третият, съвременен етап на развитието на генетиката отвори огромните перспективи за насочената намеса в явленията на наследството и подбора на растителни и животински организми, разкри важна роля на генетиката в медицината, по-специално в проучването на моделите на наследствени заболявания и човешки физически аномалии.
R.Sh. Шамсдинов, 10 "Б", училищен номер 10
Доклад по темата:
"Генетика"
Първите генетични идеи бяха оформени във връзка със селскостопанските и медицинските дейности на хората. Историческите документи показват, че преди 6 хиляди години в животновъдството създаде родословие, хората вече са разбрали, че някои физически признаци могат да бъдат предадени от едно поколение на друго. Наблюденията за наследството на увеличеното кървене в мъжете (хемофилия) са отразени в религиозни документи, по-специално в Талмуд (4-5 век пр. Хр.). Прехвърлянето от наследяване от поколение на генериране на определени признаци е концепцията за едно от най-важните свойства на живота - наследственост. Чрез избора на определени организми от естествените популации и пресичането им помежду си, човек създаде подобрени разновидности на растенията и породата животни, които се нуждаят от необходимите за него свойства. От това следва, че лицето забеляза различията, произтичащи от поколения живи организми и разграничава потомството от родителите. Това означава, че лицето е зворно (без пълно разбиране на същността на процеса) използва друга основна собственост на живота - променливост.
По този начин, наследственост - собствеността на живите организми, за да се гарантира структурната и функционална приемственост между поколенията, и променливост - промени в наследствените депозити, произтичащи от поколенията.
Основните характеристики на живата наследственост и променливост са тясно свързани с възпроизвеждането и индивидуалното развитие и служат като необходими предпоставки за процеса на еволюцията. Поради променливостта има различни живи форми, а наследството запазва еволюционния опит на биологичните видове в поколенията.
Генетика - наука, която изучава моделите на наследствеността и променливостта, както и биологичните механизми, предоставящи ги.
Първата наистина научна стъпка напред в изучаването на наследствеността беше направена от австрийския монах Грегор Мендел, който през 1866 г. публикува статия, полагаща основите на съвременната генетика. Мендел показа, че наследствените отлагания не се смесват, но се прехвърлят от родители към потомци под формата на дискретни (изолирани) единици. Тези единици, представени по двойки (алели), остават дискретни и се предават на последващи поколения при мъжки и женски порти, всяка от които съдържа една единица от всяка двойка. През 1909 г. Датската ботаника Йохансен. наречени тези единици "Гени", А през 1912 г. американският генетичен Морган показа, че те са в хромозоми.
Смята се, че официалната дата на раждане на генетиката е 1900 г., когато са публикувани данни за Г. де Фриз, К. Корънс и К. Чермак са публикувани, всъщност припокриват моделите на наследяване на знаци, установени от G. Penelle. Първите десетилетия на 20-ти век са единствено плодотворни в развитието на основните разпоредби и насоки на генетиката. Идеята за мутациите, популациите и почистването на организмите, е формулирана хромозомна теория на наследствеността, законът на хомоложната серия бе открит, бяха разработени данни за появата на наследствени промени под влиянието на рентгенови лъчи, развитието на Стартираха основите на генетиката на популациите на организми.
През 1953 г. в международното научно списание е отпечатано статия от биолозите на Джеймс Уотсън и Франсис плаче около структурата на дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) - едно от веществата, които постоянно присъстват в хромозоми. Структурата на ДНК беше напълно необичайна! Молекулите му имат огромна дължина и се състоят от две нишки, изтъкани един с друг в двойна спирала. Всяка от нишките може да бъде сравнена с дългата конец. Белков "мъниста" са аминокиселини от 20 различни вида. ДНК е само 4 вида "мъниста" и те са нуклеотиди. "Мъниста" на две прежди от ДНК двойни спирали са взаимосвързани и строго съвпадат. За да си представите ясно, представете си две до автобуса в подловите. Срещу всеки червен мъниста в една верига лъжи, да кажем, сини мъниста в друга. Срещу всяка зеленина - жълта. По същия начин, Тимът е разположен пред аденин нуклеотид, срещу цитозин - гуанин. С такава конструкция на двойна спирала, всяка от веригите съдържа информация за структурата на другата. Знаейки структурата на една верига, винаги можете да възстановите другата. Получават се две двойни спирали - точни копия на техния предшественик. Този имот точно се копира от източника матрицата е ключ към живота на земята. Реакциите на матричния синтез не са известни в неодушенията. Без тези реакции животът ще загуби основния си имот - способността да се възпроизведат. В нишките на ДНК с четирибуквена азбука на "мъниста" -нуклеотиди записват структурата на всички протеини на живите организми. Цялата информация относно структурата на един протеин отнема малка площ в ДНК. Този раздел е геномът. От четирите букви на ДНК азбуката можете да направите 64 TRITE-букви "думи" - триплет. Речникът на 64 думи тризнаци е достатъчен, за да запише имената на 20 аминокиселини, които са част от протеините.
Откриването за развитието на генетиката на настоящия етап е откриването на "наследственото вещество" - дезоксирибонуклеинова киселина, декодиране на генетичния код, описанието на механизма на биосинтезата на протеина.
Исторически, медицински интерес към генетиката първоначално се формира във връзка с наблюдения на наследени патологични (болезнени) характеристики. През втората половина на 19-ти век английският биолог Ф. Галтън е отделил като независим предмет на изследване "Човек на човек". Той също така предложи редица специални методи за генетичен анализ: генеалогически, двойни, статистически. Изучаване на моделите на наследяване на нормални и патологични знаци и сега заема водещо място в генетика на човека.
Откриването на връзката между гените и протеините (ензимите) доведе до създаването биохимична и молекулярна генетика (молекулярна биология). Имуногенетика Той изучава генетичните основи на имунните реакции на човешкото тяло. Откриването на първичното биохимично разстройство, водещо до наследственото заболяване, улеснява търсенето на такива заболявания. Така, заболяването на фенилкетонурия, поради недостатъчния синтез на определен ензим, регулиращ обмена на фенилалин аминокиселина, е податлив на лечение на тази аминокиселина от храната. Преди това децата, родени с такъв заместник, бяха обречени.
Изследването на ролята на генетични фактори и фактори на околната среда при развитието на болести с наследствена предразположеност е една от водещите дялове. медицинска генетика.
Генетика на населението Той учи разпределението на двойки гени в групи живи организми, модели и причини за това разпространение.
Цитогенетична - Раздел на генетиката, изучаваща разпределението на гените в хромозоми на монохиоти, картографски гени в хромозомите.
Промените в генетичния материал могат да възникнат под влияние на екологични фактори. Така че има част от генетиката - радиационна генетика - Предмет на който е ефектът върху генотипа на излъчващи физически фактори.
Имаше и противоречиви, двусмислени от обществото, раздели на генетиката. Така че през последното тримесечие на 19-ти век Е. Галтън повдигна въпроса за развитието на специалната наука - югеника. Неговата задача е да бъде подобрена от човешката раса чрез увеличаване на размера на полезните гени в генотипа на сумата на полезните гени и намаляване на дела на надарените хора чрез систематично селективно възпроизвеждане на надарени хора и ограничаване на възпроизвеждането на асоциални индивиди, за Пример, престъпници. Скоро се оказа, че дори и без да се вземат предвид етичните основи на човешкия живот, е невъзможно да бъдеш чисто практически. Модерната генетика, молекулярната биология и медицината имат средства за манипулиране с наследствен материал, много по-висше от ограничаването на браковете. Това е изкуствено осеменяване и концепция за "тръба" с последващото движение на ембриона в матката на жената, подборът на микроби в ранните етапи на развитие, генетичното инженерство, основната трансплантация на соматичната клетка в яйчната клетка в яйчната клетка. Важно е обаче да се разбере, че биологичните начини за подобряване на човешкото общество са неприемливи, каква степен не са взели. Но генетиката и лекарството отговарят за здравето на потомството. Не е тайна, че в момента в света повече от 5% от децата се раждат с наследствени нарушения, 10-20% от детската смъртност, дължаща се на наследствена патология, до трета от болни деца са върху лечението в болниците с наследствени заболявания. Генетиката и медицината в борбата за здравето на хората във всяко поколение вземат под внимание, че значително въздействие върху проявяването на положителни и отрицателни свойства има среда, в която се случва човешкото развитие. Въз основа на този принцип през 1929 г. Колцов Н.к. разпределя човек в практическа генетика eufenika. - наука за благоприятно проявление на наследствени знаци.
В момента генетиката е една от науките, които определят развитието на човечеството. Генетиката свързва най-смелите прогнози на перспективите за това развитие.
R.Sh. Шамсдинов
Съдържанието на статията
Генетика,наука, изучаване на наследственост и променливост - свойства, присъщи на всички живи организми. Безкрайното разнообразие от растителни видове, животни и микроорганизми се подкрепя от факта, че всеки вид съхранява в ред на поколения, характерни за него: в студения север и в горещи страни кравата винаги ражда теле, пилето показва пилета и пшеницата възпроизвежда пшеница. В същото време живите същества са индивидуални: всички хора са различни, всички котки са различни един от друг, и дори каликовете на пшеницата, ако ги погледнете по-отблизо, имате собствени характеристики. Две най-важни свойства на живите същества - да бъдат подобни на техните родители и да се различават от тях - и представляват същността на концепциите за "наследственост" и "променливост".
Произход на генетиката
Произходът на генетиката, както и всяка друга наука, трябва да се търси на практика. Тъй като хората са размножавали животни и растения, те започнаха да разбират, че признаците на потомци зависят от свойствата на техните родители. Избиране и пресичане на най-добрите индивиди, човек от поколение на поколение създаде породи животни и растения сортове с подобрени свойства. Бързото развитие на племенната и културата през втората половина на 19-ти век. Той поражда повишен интерес да анализира явлението на наследството. По това време се смята, че материалният субстрат на наследствеността е хомогенно вещество, а наследствените вещества от родителски форми се смесват с потомството, точно както взаимно стоящите течности се смесват помежду си. Също така се смяташе, че при животни и хора същността на наследствеността е някак връзка с кръвта: изразите "полукръг", "чистокръвен" и т.н., запазени до наши дни.
Не е изненадващо, че съвременниците не обръщат внимание на резултатите от работата на манастирския абат в Бърно Грегор Мендел за преминаването на грах. Никой от онези, които слушаха доклада на Мендел на заседание на Обществото на обществото и лекарите през 1865 г., не успя да реши в някои "странни" количествени отношения, намерени от Мендел, когато анализира хибридите на граховете, основните биологични закони и в лице, което Открих ги, основател на новата наука - генетика. След 35 години забрана, работата на Мендел беше оценена: нейните закони бяха отказани през 1900 г., а името му влезе в историята на науката.
Закони на генетиката
Законите на генетиката, отворени от Мендел, Морган и Плеяжят на своите последователи, описват прехвърлянето на знаци от родители на деца. Те твърдят, че всички наследствени знаци се определят от гени. Всеки ген може да бъде представен в един или по-голям брой форми, наречени алели. Всички органични клетки, в допълнение към секса, съдържат два алела на всеки ген, т.е. са диплоид. Ако две алели са идентични, тялото се нарича хомозиготна за този ген. Ако алелите са различни, тялото се нарича хетерозиготно. Клетките, включени в сексуалното възпроизвеждане (Gameta), съдържат само един алел на всеки ген, т.е. Те са хаплоидни. Половините половини, произведени от индивид, носи един алел и половина - друг. Комбинирането на две хаплоидни тежести в оплождането води до образуването на диплоидни зиготи, които се превръщат в възрастен организъм.
Гените са определени ДНК фрагменти; Те са организирани в хромозоми, разположени в ядрото на килията. Всеки вид растения или животни има определен брой хромозоми. Диплоидните организми имат двойка хромозома, две хромозоми на всяка двойка се наричат \u200b\u200bхомоложни. Да речем, човек има 23 двойки хромозоми, с един хомолог на всяка хромозома, получена от майката, а другата от Отца. Има и извънредни гени (в митохондрии и растения и в хлоропластите).
Характеристиките на прехвърлянето на наследствена информация се определят чрез вътреклетъчни процеси: митоза и мейоза. Митоза е процесът на разпределение на хромозома върху дъщерните дружества по време на клетъчната дивизия. В резултат на митоза, всяка хромозома на двойката на родителя и идентични копия се различават в дъщерните клетки; В този случай наследствената информация е напълно предадена от една клетка към две дъщерни дружества. Това е разделението на клетките в онтогенезата, т.е. Индивидуален процес на развитие. Мейозата е специфична форма на клетъчно делене, която се осъществява само при образуването на генитални клетки или игри (сперматозоиди и яйце). За разлика от миозата, броят на хромозомите по време на мейозата е халкоза; Само една от двете хомоложни хромозоми на всяка двойка попада във всяко дъщерно дружество, така че в половината от дъщерните клетки има един хомолог, в другата половина - другата; В същото време хромозомите се разпределят в отворите независимо един от друг. (Гените на митохондриалните гени и хлоропластните гени не следват закона за равното разпределение в разделянето.) Когато сливането на два хаплоидните гама (торене) отново се възстановява от броя на хромозомите - се образува диплоид, което от всеки от родителите получават според един комплект хромозома.
Методически подходи.
Благодарение на какви характеристики, метал методологичният подход успя да направи откритията си? За експериментите си на пресичането той избра граховите линии, се различава в една алтернативна функция (семена гладко или набръчкани, полу-синедуити, жълто или зелено, формата на Боб или с суровини и др.). Потомството от всяко пресичане, което той анализира количествено, т.е. Калцира броя на растенията с тези знаци, които никой не е правел пред него. Благодарение на този подход (изборът на много различни признаци), който определя основата на всички последващи генетични изследвания, Мендел показа, че признаците на родителите не се смесват с потомците, но се предават от поколение на поколение непроменени.
Заслугата на Мендел се състои и в това, че той е дал в ръцете на генетиката мощен метод за изследване на наследствени знаци - хибридологичен анализ, т.е. Метода за изучаване на гените чрез анализиране на признаците на потомци от определени пресичания. Законите на Мендел и хибридологичен анализ се основават на събития, които се срещат в мейоза: алтернативните алели са в хомоложни хибридни хромозоми и следователно се различават към стабилни. Това е хибридологичен анализ, който определя изискванията за обекти на общи генетични проучвания: тя трябва да бъде лесно култивирани организми, които дават многобройни потомци и имат кратък репродуктивен период. Такива изисквания сред най-високите организми са плод летят на drozophile - Drosophila melanogaster.. В продължение на много години тя се е превърнала в любим обект на генетични изследвания. Усилията на генетиката на различните страни са открити фундаментални генетични явления. Установено е, че гените са разположени в хромозомите, линейно и тяхното разпространение в потомците зависи от процесите на Мейос; Тези гени, разположени в една и съща хромозома, са наследени заедно (адхезия на гените) и са податливи на рекомбинация (омрежващ). Гените, локализирани в секс хромозоми, са отворени, естеството на тяхното наследство е установено, се разкриват генетичните основи на определянето на пода. Също така беше установено, че гените не са непроменени, но подлежат на мутации; Че генът е сложна структура и има много форми (алели) от един и същ ген.
Тогава обектът на по-стриктни генетични изследвания са микроорганизми, върху които започнаха да се изучават молекулярните механизми на наследствеността. Така, на чревната пръчка Escherishia coli. Феноменът на бактериална трансформация е отворен - включването на ДНК, принадлежащо към донорната клетка, в клетката на получателя - и за първи път е доказано, че ДНК е носител на гени. ДНК структурата е отворена, генетичният код е декриптиран, се разкриват молекулярни механизми на мутации, рекомбинация, регламентиране на генната активност, феномена на движението на генома и др. ( см. Клетка; Наследственост; МОЛЕКУЛЯРНА БИОЛОГИЯ) . Заедно с посочените моделиращи организми, бяха проведени генетични изследвания върху набора от други видове, а универсалността на основните генетични механизми и методите на тяхното изследване бяха показани за всички организми - от вируси за хората.
Постижения и проблеми на съвременната генетика.
Въз основа на генетични проучвания възникнаха нови области на знанието (молекулярна биология, молекулярна генетика), съответните биотехнологии (като генно инженеринг) и методи (например, полимеразна верижна реакция), което позволява да се идентифицират и синтезират нуклеотидни последователности, да ги вграждат в генома , за да се получат хибридни ДНК със свойствата, които не са съществували в природата. Получени са много лекарства, без които лекарството вече е немислимо ( см. ГЕННОТО ИНЖЕНЕРСТВО) . Разработени са принципите на обмен на трансгенни растения и животни с признаци на различни видове. Възможно е да се характеризират индивидите в много полиморфни ДНК маркери: микросалетелити, нуклеотидни последователности и др. Повечето молекулярни биологични методи не изискват хибридологичен анализ. Въпреки това, в проучването на знаците, анализирането на маркери и гени за картографиране, този класически метод на генетика все още е необходим.
Както всяка друга наука, генетиката е и остава оръжие на безскрупулни учени и политици. Такъв клон като Евгеник, според който развитието на дадено лице се определя изцяло от неговия генотип, служи като основа за създаване на расови теории и програми за стерилизация през 1930-1960-те. Напротив, отричането на ролята на гените и приемането на идеята за господстващата роля на средата доведе до прекратяване на генетичните изследвания в СССР от края на 40-те до средата на 60-те години. Сега има екологични и етични проблеми във връзка с работата по създаването на "химери" - трансгенни растения и животни, "копиране" животни чрез трансплантация на клетъчна ядро \u200b\u200bв оплодено яйце, генетичен "паспорт" на хора и др. В водещите правомощия на света законите се приемат, че целта за предотвратяване на нежелани последици от такива произведения.
Съвременната генетика предостави нови възможности за изследване на дейностите на организма: с помощта на индуцирани мутации е възможно да се изключи и да включва почти всички физиологични процеси, прекъсване на биосинтезата на протеините в клетката, да промени морфогенезата, да спре развитието на определен етап. Сега можем да продължим да проучваме населението и еволюционните процеси ( см. Генетика на населението), проучване на наследствени заболявания ( см. Генетично консултиране), проблем на рака и много други. През последните години бързото развитие на молекулярни биологични подходи и методи позволи на генетиците не само да дешифрират геномите на много организми, но и да изграждат живи същества с определени свойства. По този начин генетиката отваря начини да моделира биологичните процеси и допринася за факта, че биологията след дълъг период на раздробяване в отделни дисциплини влиза в ерата на комбиниране и синтезиране на знания.
Генетика
Генетика [Ne], - и; g. [от гръцки. Genētikos - релевантни, произход]. Наука за законите за наследствеността и променливостта на организмите. Човек. Г. Растения. Медицински Пространство
Генетика(от гръцки. Génesis - произход), наука за законите за наследствеността и променливостта на организмите и методите за управление. В зависимост от предмета на изследването, генетиката на микроорганизмите, растенията, животните и хората се различават, а на нивото на изследването - молекулярна генетика, цитогенетиката и т.н. Основите на съвременната генетика са определени от Г. Мендел, който се отвори законите на дискретната наследственост (1865), и училищен Морган, обоснована хромозомна теория на наследствеността (1910 г.). В СССР през 20-30 часа. Изключителният принос към генетиката е направен от работата на Н. И. Вавилов, Н. К. Колцов, С. С. Чевервекова, А. С. Сереровски и други от средата на 30-те години. И особено след сесията, анти-научните гледки към Т. Д. Лисенко преобладаваха в съветската генетика (непризнат "Мичурски преподавател"), че до 1965 г. спряло развитието си и доведе до унищожаване на големи генетични училища. Бързото развитие на генетиката през този период в чужбина, особено молекулярната генетика през втората половина на ХХ век, дава възможност да се разкрие структурата на генетичния материал, за да се разбере механизмът на нейната работа. Идеите и методите на генетиката се използват за решаване на проблемите на медицината, селското стопанство, микробиологичната индустрия. Неговите постижения доведоха до развитието на генното инженерство и биотехнологията.
ГенетикаГенетика (от Genesis - произход), наука за законите за наследствеността и променливостта на организмите и методите за управление на тях. В зависимост от обекта, проучването разграничава генетиката на микроорганизмите, растенията, животните и хората, а на нивото на изследването - молекулярна генетика, цитогенетика и др. Основите на съвременната генетика са определени от Г. Мендел (см. Мендел Грегор Йохан)открити от законите на дискретната наследственост (1865) и училище Т. Х. Морган, който обосновава хромозомалната теория на наследствеността (1910). В СССР през 20-те и 30-те години на миналия век Н. И. Вавилов направи изключителен принос за генетиката (см. Вавилов Николай Иванович), Н. К. Колцова, С. С. Честикова, А. С. Сереровски и др. Със сиво. 1930-те и особено след сесията, Васхнил 1948 г., анти-научните гледки към Т. Д. Лисенко преобладаваха в съветската генетика (неоснователно име на преподаването на Мичурин), което до 1965 г. спря своето развитие и доведе до унищожаване на големи генетични училища. Бързото развитие на генетиката през този период в чужбина, особено молекулярната генетика на 2-ри етаж. 20 V., позволено да разкрие структурата на генетичния материал, да разбере механизма на нейната работа. Идеите и методите на генетиката се използват за решаване на проблемите на медицината, селското стопанство, микробиологичната индустрия. Неговите постижения доведоха до развитието на генното инженерство (см. Генното инженерство)и биотехнология (см. Биотехнология).
* * *
Генетика (от гръцки. Битие - произход), наука, която изучава моделите на наследствеността и променливостта на организмите.
Основните етапи на историята на генетиката
Различни спекулативни идеи за наследствеността и променливостта бяха изразени от антихийски философи и лекари. В по-голямата си част тези идеи бяха погрешни, но понякога сред тях се появиха блестящи предположения. Така че, римският философ и поет на Лукресия (см. Лукрения) Написах в известната си поема "за естеството на нещата" за "първи" (наследствени депозити), определяйки предаването от поколение на генерирането на знаци от предците до потомци, за това, което се случва с случайна комбинация ("Draw") От тези признаци, отказана възможността за промяна на наследствените признаци под влияние на външни условия. Въпреки това, действително научните познания за наследствеността и променливостта започват само след много векове, когато се натрупват много точна информация за наследството на различни признаци в растенията, животните и хората. Броят на тези наблюдения, извършвани главно от практикуващите култури и добитъка, особено се увеличи от средата на 18 до средата на 19-ти век. Най-ценните данни бяха получени от I. Kelreteer и A. Gerdner (Германия), О. Сая и Ш. Noden (Франция), Т. Рицар (Англия). Въз основа на интерстеспецифичните и интраспецифични прелези, те откриха редица важни фактори, свързани с укрепването на знаците в потомството на хибридите, преобладаването на потомците на признаците на един от родителите и др. Подобни обобщения, направени във Франция P , Luke (1847-1850), който събира обширна информация за наследството на различни признаци при хора. Въпреки това, ясни идеи за моделите на наследството и наследството до края на 19-ти век не бяха над едно значително изключение. Това изключение беше чудесната работа на Мендел (см. Мендел Грегор Йохан)Най-важните закони за наследяване на признаци, които впоследствие са формирали основата на генетиката впоследствие в експериментите на хибридизация на граховото зърно. Въпреки това, работата на град Мендел [им докладва през 1865 г. на среща на Обществото на науките на Г. Бунин (Бърно) и отпечатана следващата година в писанията на това общество] не е оценено от съвременници и, оставащо Представете си 35 години, не засяга презентациите, които са общи в наследствеността и променливостта на 19-ти век. Появата на еволюционната теории J. B. Lamarca (см. Lamark Jean Batist)И след това гл. Дарвин се засили през втората половина на интересът от 19-ти век в проблемите на променливостта и наследствеността, тъй като еволюцията е възможна само въз основа на появата на промени в живите същества и тяхното запазване от потомството. Това предизвика известни биолози от това време, за да представи няколко хипотези за механизма на наследствеността, много по-подробни от предложените по-рано. Въпреки че тези хипотези бяха до голяма степен спекулативни и бяха допълнително опровергани чрез експериментални изследвания, три от тях, заедно с погрешни, също съдържаха потвърдените разпоредби. Първата принадлежала на гл. Дарвин, който я нарича "временна хипотеза за паранеза" (вж. Пангнеза (см. PageNenesis)). В тази хипотеза се предполага, че секс клетките съдържат специални частици, които определят развитието на признаци на потомци. Във втората хипотеза, номинирана от германския ботаник К. Немелай, съдържаше правилната идея, че всяка клетка на тялото съдържа специална субстанция ("идиоплазма"), която определя наследствените свойства на тялото. Най-подробно е третата хипотеза, предложена от германския зоолог А. Вейсман (см. Weisman август). Той също така вярва, че в гениталните клетки има специална субстанция - носител на наследственост ("зародишна плазма"). Разчитайки на информацията за механизма на клетъчно делене, Weisman идентифицира това вещество с хромозоми. Предполагането на водещата роля на хромозомите при прехвърлянето на наследствени имоти е било правилно и Weissman справедливо разглеждат предшественика на хромозомалната теория на наследствеността (см. Хромозомна теория на наследствеността). Неговите твърдения също са правилни за голяма стойност на пресичанията, като причините за променливостта и отричането на наследството на придобитите характеристики.
Датата на раждане на генетиката се счита за 1900 г., когато три ботаника - де Фрис (см. De frieze hugo) (Холандия), К. Корренс (см. Kornz Karl erich) (Германия) и Е. Чермак (см. Chermak Zeizengg) (Австрия), проведе експерименти за хибридизацията на растенията, се натъкнаха независимо един от друг за забравената работа на Мендел. Те бяха изумени от сходството на резултатите от тях, те оценяват дълбочината, точността и значението на направените за тях заключения и публикуват своите данни, показващи, че те напълно потвърждават заключенията на Мендел. По-нататъшното развитие на генетиката е свързано с редица етапи, всеки от които се характеризира с областите на изследване, преобладаващи по това време. Границите между тези етапи са до голяма степен условни - стъпките са тясно свързани помежду си, а преходът от един етап към друг стана възможен поради откритията, направени в предишното. Заедно с развитието на най-характерните за всеки етап от новите посоки, изследването на тези проблеми, които бяха основни по-рано, продължиха и след това по един или друг начин се премества на фона. С тази резервация можете да разделите историята на генетиката в шест основни стъпки.
Първият етап (от 1900 г. приблизително 1912 г.), наречен Mendelaminism (см. Menenelism)Това е период на одобрение на законите, открити от наследяването на Мендел въз основа на хибридологични експерименти, проведени в различни страни на висши растения и животни (лабораторни гризачи, пилета, пеперуди и др.), В резултат на което се оказа, че Тези закони са универсални. Името "генетика" на развиващата се наука даде през 1906 г. английски учен W. BATON и такива важни генетични концепции като ген (см. Ген (наследствен фактор)), Генотип (см. Генотип)фенотип (см. Фенотип)които бяха предложени през 1909 г. датски генетичен Б. Йохансен (см. Йохансен Вилхел Лудвиг) . Наред с най-характерните за този начален етап от историята на генетиката от строителните работи, потвърждаващи валидността на законите на Мендел в различни съоръжения, а някои нови области на изследване, разработени в следващите периоди, също са възникнали през същите години. Първо, това е синтез на информация за хромозоми, митоза и мейоза с генетични данни. Още през 1902 г. Т. Бройността (Германия) и W. SETTON (САЩ) обърна внимание на пълния паралелизъм на несъответствието на хромозомите и тяхното връщане по време на мейоза и оплождане с разделянето и свързването на наследствени черти според законите на Мендел, които служи като важна предпоставка за появата на хромозомната теория на наследствеността.
Второ, се оказа, че въпреки че повечето от учените по време на наследствените признаци на различни организми са прехвърлени от поколение на поколение в пълно съответствие със законите на Мендел, имаше изключения. Така че, английската генетика на W. Batson и R. PENNET през 1906 г. в експерименти с ароматен грах са намерили явлението на лепилното наследство на някои признаци, а другият английски генетик L. doncaster през същата година в експериментите с отворената гръбнака наследството с пода. И в това и в друг случай наследството на знаците се случи по друг начин, отколкото законите на Мендел. След това броят на примерите за двата вида отклонения от наследяването на Мендел се увеличава бързо, но само на следващия етап от историята на генетиката, той се оказа, че в тези случаи не е обяснено фундаментално противоречие и че това очевидно противоречие е обяснено в рамките на хромозомната теория на наследствеността. Трето, проучването на внезапно възниква и постоянно наследиха промени - започнаха мутации. Това, особено големи заслуги, принадлежали на Г. де Фриз (1901, 1903), и в Русия S. N. Korzhinsky (1892). На първия етап от развитието на генетиката се появяват и първите опити да се вземат предвид в светлината на данните си проблемите на еволюционното преподаване. Три такива опити, предприети от W. Batson (Англия), D. de Friz и Ya. Лазят (Холандия), отразяват желанието на авторите да използват основите на генетиката, за да преразгледат разпоредбите на дарвинизма. Несъответствието на тези опити също посочи и в редица критични статии Камирязев, който един от първите отбеляза, че мредизмът не само не противоречи на дарвинизма, но и напротив, засилвайки го, премахване на някои важни възражения, които изтъкнаха срещу теорията на Дарвин.
Отличителна черта на втората фаза на развитието на генетиката (приблизително 1912-1925 г.) е създаването и одобрението на хромозомната теория на наследствеността. Водещата роля в това се играе от експериментални творби на американската генетика Т. Морган и неговите ученици (А. Свет, К. Мостове и Мелер), държани в периода от 1909 до 1919 г. на Drozophile. Тези работи, след това потвърдени в други лаборатории и други организми, показаха, че гените са в хромозомите на клетъчното ядро \u200b\u200bи че прехвърлянето на наследствени признаци, включително такива, чието наследство, на пръв поглед, не се вписва в законите на Мендел се определя от поведението на хромозомите в зрението на гениталните клетки и оплождането. Това заключение изтича от проучвания, проведени от два независими метода - хибридологични и цитологични методи, които взаимно потвърждават резултатите. Генетичните творби на Моргановото училище показаха способността да изграждат карти на хромозоми с точно местоположение на различни гени (виж генетични карти (см. Хромозомни генетични карти)). Въз основа на хромозомната теория на наследствеността е създадена хромозомно решение за определяне на пола. Големи заслуги в това принадлежали на Морган, американският цитолог Е. Уилсън. В същото време започна друга работа на генетиката, сред която изследването на германската генетика R. Goldshmidt имаше особено значение. Хромозомната теория на наследствеността е най-голямото постижение на този етап от развитието на генетиката и до голяма степен определя пътя на по-нататъшните генетични изследвания.
Ако една опростена идея е била често срещана в първите години на развитие на Менделамини, всеки наследствен знак на тялото се определя от специалния геном, след това в разглеждания период стана ясно, че всеки такъв знак се определя чрез взаимодействието на МН . Генов (епистасис (см. Епистазис)Полимерия (см. Полимеризъм)et al.) и всеки ген по един или друг начин засяга различни знаци (Pleotropia (см. Pleотропия)). В допълнение, тя се оказа, че способността на гена да се проявява във фенотипа на лекаря (песната (см. Пенетза) и степента на действие върху фенотипа (изразителност (см. Изразителност)) Може да е зависим, понякога до голяма степен от въздействието на околната среда или действието на други гени. Становищата на проникването и експресията на гените са формулирани за първи път през 1925 г. N. V. Timofeev-Resovsky (см. Тимофеев-Резовски Николай Владимирович) Въз основа на резултатите от неговите експерименти с Drosofil.
През същия период някои насоки на генетиката бързо се развиват, важни за развитието на генетични основи на подбор, производство на семена и племенно дело: изучаването на моделите на наследяване на количествени знаци (изследване на шведската генетика на Nilson-ELE ) е особено важно), изясняване на естеството на хетероза (см. Хетероза) (произведения на американски генетици и Джоунс), проучвания на сравнителна генетика на култивирани растения (неизпълнени произведения на НСИ, които са формирали основата на нейния закон за хомоложни редове в наследствената вариабилност), за интерстеспецифична хибридизация на плодови растения ( Работа I. в. Мичурин в СССР, Л. Бърбанк в САЩ), на частната генетика на култивирани растения и домашни любимци.
Формирането на генетика в СССР се прилага за разглеждания период, а бързото му развитие започва през 20-те години, когато имаше три генетични училища, ръководени от Н. К. Колцов в Москва, Ю. А. Филипиченко и Н. Вавилов в Ленинград.
Следващата стъпка (приблизително 1925-1940) е свързана с отварянето на изкуствена мутагенеза. До 1925 г. становището беше много широко разпространено в изявлението на Weisman и особено възгледите на de Freyise, че мутациите възникват в тялото спонтанно под влиянието на някои чисто вътрешни причини и не зависят от външни влияния. Тази погрешна концепция е опровергана през 1925 г. от произведенията на G. A. Nadon и G. S. Filippov за изкуствено извикване на мутации и след това експериментално доказани от експериментите на Meller (1927) върху ефектите на рентгенови лъчи върху Drosophila. Работата на Метлър стимулира многобройни проучвания върху мутагенеза в различни обекти, които показват, че йонизиращото лъчение - универсални мутагени. Поради това започна проучването на моделите на мутагенно действие на радиацията; Проучванията на NV Timofeev-Resovsky и M. delbruck са особено ценни, установяват пряка зависимост на честотата на индуцирани мутации от дозата на радиация и тези, приети през 1935, че тези мутации са причинени от директни хит в квантовата ген или йонизираща частица (Целева теория). В бъдеще се показва, че ултравиолетовите лъчи, химикалите имат мутагенен ефект. Първите химически мутагени бяха отворени през 30-те години в СССР В. В. Сахаров, М. Е. Лобашев и С. М. Гершензон. Благодарение на проучванията на I. A. Rappoporta в СССР и виз. Auerbach и J. Robson в Обединеното кралство, през 1946 г. свръхмотагемен открива етиленомин и азотска хиперета.
Проучванията в тази област доведоха до бърз напредък в познаването на моделите на процеса на мутация и за изясняване на някои въпроси, свързани с фината структура на гена. В края на 20-те години - началото на 30-те години на миналия век, А. С. Серебровски и неговите ученици получиха първите данни, сочещи към сложната структура на гена от части, способни да се разпадат или заедно. Способността да предизвикват мутации да отвори нови перспективи за практическото използване на генетични постижения. В различни страни работата започна за използването на радиационна мутагенеза за получаване на изходния материал при създаване на нови форми на култивирани растения. В СССР инициаторите на такъв "радиационен подбор" са А. А. Сапегин и Л. Н. Делтън.
На същия етап от развитието на генетиката, посоката, която изследва ролята на генетичните процеси в еволюцията. Теоретичните произведения на английската генетика Р. Фишър и Джобан, американска генетика С. Райт и експериментални изследвания S. S. Cherykovova и неговите служители, които за първи път проучиха генетичната структура на естествените популации в няколко вида естествени популации, бяха фундаментално. За разлика от някои ранни механисти, които се противопоставят на дарвинизма, тези учени, разчитат на високия действителен материал, натрупан от генетиката, убедително показаха, че генетичните данни потвърждават и конкретизират броя на основните принципи на дарвинизма, допринасят за изясняване на корелационното значение в еволюцията на естествения подбор , различни видове вариабилност, изолация и др. Н. И. Вавилов и неговите ученици продължават да изучават успешно сравнителната генетика и еволюцията на култивираните растения. Особено ярка е работата на талантлия му служител на Г. Д. Карпечеченко, който въз основа на хибридизацията на интерхоего получи плодотворно излъчено хибрид. Експериментално доказа възможността за преодоляване на безплодието между отдалечените хибриди и възпроизвежда един от начините за формиране на нови видове в растенията.
Големият разцветки през този период достигна генетиката в СССР. В допълнение към гореспоменатите произведения, в различни области на генетиката, бяха получени важни резултати, признати от генетиката на целия свят. Сред тях са произведенията BL Astraurova, които в експерименти на титли копринени буби, разработени от тях чрез генетични методи, за първи път се оказаха възможност да регулират честотата на индивидуалния секс при потомството, мм Завадовски за развитието на сексуалните знаци в гръбначни животни, GA Leviticus Класификация и променливост на кариотипите и тяхната еволюция. Изследвания А. А. Сапеджин, К. К. Джабрак на частна генетика и генетични основи на растителна селекция, произведения А. С. Сереровски, С. Г. Дайдьова, Д. А. Кисловски по частна генетика и генетични основи на подбор на домашни любимци. Н. К. Колцов (см. Колцов Николай Константинович) През 1927 г. концепцията, която хромозома с гени представлява една гигантска органична молекула и че възпроизвеждането на тази наследствена молекула се извършва от матричния път. По-късно беше потвърдено, когато генетичните процеси започнаха да се изучават на молекулярно ниво (истината се оказа, че генетичният материал не е протеин, тъй като Колцов вярва и ДНК).
В края на 20-те години на миналия век се провежда оживена дискусия в СССР дали модификациите могат да бъдат наследени (те след това са били наречени "придобити знаци"), т.е. фенотипни промени, причинени в тялото на тялото чрез излагане на външни условия (храна, температура, влажност, осветление и т.н.) и упражнения или неподходящи органи. Идеята за възможността за наследяване на измененията е по това време почти напълно отхвърлено в чуждестранната генетика въз основа на многобройни опитни данни, но в СССР, някои биолози, особено Ис Смирнов, Ем Вермал и Ам Кузин, тази възможност разделени и повишени. Те бяха подкрепени от московски философи M. B. Mitin, P. F. Yudin et al., Твърдиха, че тази неоламаркистка концепция се твърди, че съответства на философията на диалектичния материализъм. Този спор продължи няколко години, въпреки че заблуждаването на теорията на наследството на модификациите бе убедително демонстрира и сови. Geneticists N. K. Koltsovsky, Yu. А. Филипиченко, А. С. Серебровски, С. С. Честиков и Золами А. С. Северртов и I. I. Schmalgausen. Последното по-късно представено важни съображения, че обхватът и естеството на модификациите, въпреки че не са наследени, зависи не само от външни влияния, но и от "нормата на реакцията" на тялото, определено от неговия генотип. Показаната идея за наследствените знаци впоследствие се преражда в анти-научните гледки към Т. Д. Лисенко.
Най-характерните черти на четвъртия етап на историята на генетиката (приблизително 1940-1955) са бързото развитие на произведенията върху генетиката на физиологичните и биохимичните знаци, поради участието на нови обекти в генетични експерименти в кръга на генетичните експерименти - микроорганизми и вируси. Възможността за получаване на огромно потомство в тези обекти за кратко време рязко увеличи решаването на способността на генетичния анализ и позволено да изследва много преди това недостъпни аспекти на генетичните явления.
Изследването на биохимичните процеси, които са в основата на образуването на наследствени признаци на различни организми, включително Drozophils и по-специално формата на неврологията, хвърля светлина върху това как са засегнати гените и по-специално като ензими, синтезирани в организма. Това доведе до обобщение, направено през 40-те години на американските генетици J. Bidce и E. Tetem, според който всеки ген определя синтеза на един ензим (формулата "един ген - един ензим" впоследствие е изяснен "един ген - един протеин "или дори" един ген е един полипептид ").
В края на 19-ти и началото на 40-те години, произведенията на американските генетици M. Green и E. Lewis в експерименти на дезофил са ясно доказани от сложната структура и по-голямата част от ген, т.е. подобни данни, получени от A. S. Serorovsky са потвърдени (см. Сребърен Александър Сергеевич).
През 1944 г. американският генетик О. Everi със служители в работата по намирането на естеството на генетичната трансформация в бактериите показва, че дезоксирибонуклеината (ДНК) хромозома (ДНК) на хромозомата служи като носител на наследствени потенции (генетична информация). Това откритие служи като мощен тласък на изучаването на фина химична структура, биосинтезни пътища и биологични функции на нуклеинови киселини и е отправна точка, с която започва развитието на молекулярна генетика и цялата молекулярна биология. Най-важните постижения на края на четвъртия период са създаването на факта, че тяхната нуклеинова киселина (ДНК или РНК) се обслужва от инфекциозния елемент на вирусите, както и отварянето през 1952 г. от американската генетика от J. Lederberg и М. Zinder Transduction. (см. Трансдукция) , т.е. прехвърляне на вируси на гостоприемните гени и откриване на структурата на ДНК молекулите (TN двойна спирала) английски физик F. Creek и американски генетичен J. Watson през 1953 г. Последната работа изигра изключителна роля във всички последващо развитие на Генетика и цялата биология.
Благодарение на напредъка на биохимичната генетика, бяха постигнати големи успехи в генетични и цитологични проучвания за наследствени заболявания. (см. Наследствени заболявания) човек. В резултат на това нова посока беше медицинската генетика.
По-нататъшното развитие е получено чрез работа по генетиката на естествените популации. Особено интензивно те се проведоха в СССР Н. П. Дубинин със служители и С. М. Гершензон със служители, а в САЩ F. G. Blyuansky. По време на тези проучвания се показва ролята на различни видове мутации в еволюцията, ефекта на естествения подбор, изолация и генетичен дрейф върху генетичната структура на естествените популации. Откриването на редица силни химически мутагени служеха за бърз напредък на химическата мутагенеза. В същите години, първото силно продуктивни сортове културни растения, създадени въз основа на мутации, изкуствено причинени от радиация, започнаха да се използват със същата цел на химичните мутагени; Методите за използване на хетерозис бяха въведени на практика, особено в царевични и тютюр.
До 1940-те години генетичните изследвания в СССР се развиха като цяло и заемат едно от водещите места в света. Със създаването на убедието. Биология на пълнозърнеста господство Т. Д. Лисенко и неговите сътрудници, бързо номинацията, която започна в средата на 30-те години и достигнаха апогей през 1948 г., генетиката в СССР всъщност беше смачкана.
Петият етап от историята на генетиката (приблизително от средата на 50-те години преди началото на 70-те години) се характеризира с изследване на генетични явления главно на молекулярно ниво, което е станало възможно поради бързото въвеждане в генетиката, както в други области на Биология, нови химически, физически и физически и математически методи.
Установено е, че гените са зони на гигантски полимерни ДНК молекули и се различават по броя и процедурата за редуване на компонентите на техните нуклеотидни двойки. Съвместните усилия на генетиката, физиците и химиците беше установено, че наследствената информация, предадена от родителите на потомци, е кодирана от поредица от нуклеотидни двойки в гените. С помощта на ензимите тя се пренаписва (транскрипция) в нуклеотидна последователност от молекули от еднозначност на матрица (информация) RNAS, които определят аминокиселинната последователност на синтезирани протеини (превод), които причиняват основните свойства на тялото ( При вируси, съдържащи РНК, генетичната информация е кодирана в нуклеотидната последователност на тяхната РНК). В декодиращ генетичен код (см. Код генетичен)След като е бил гъвкав за всички живи същества, основните заслуги принадлежат на F. Scream, S. Brenner (Обединеното кралство), S. Ochua и M. Nirenberg (САЩ).
В същите години, благодарение на откриването на редица ензими (ограничение), рязане на ДНК нишка в определени точки в малки фрагменти, научени да разпределят гени от ДНК хромозоми. През 1969 г. в Съединените щати Х. Г. Коран със служители извършват химически синтез на ген.
През 1961 г. френската генетика F. Jacob и J. Mono отвори регулаторните механизми за включване и изключване на функционирането на някои гени на синтеза на протеини от чревните пръчки и разработени въз основа на тези данни концепцията за оперо (см. Опера)което по-късно е потвърдено за други организми.
В резултат на изясняването на молекулярни механизми на мутации бяха постигнати големи успехи при намирането и изучаването на действието на нови мощни химически мутагени ("Supermutagenov") и се използват в селективната практика. Значително напреднали работа и в mn. Други области на генетиката - в разработването на методи за защита на генома на лице от въздействието на физическите и химичните мутагени на околната среда, в разкритието на молекулярни генетични механизми за регулиране на индивидуалното развитие на организмите, в проучването на преди това лошо Изследвани явления на не-ядрото наследство, извършени чрез пластивни, митохондрии, плазмиди. До края на този период има голямо възраждане на генетичните изследвания в СССР (от 1965 г.).
На настоящия етап на историята на генетиката, който започна в началото на 70-те години, заедно с напредъка на почти всички установени предимства, молекулярна генетика се разработи особено интензивно, което доведе до фундаментални открития и в резултат на това до появата и успешното развитие на фундаментално новите форми на приложна генетика.
Така че през 60-те години на миналия век С. М. Гершензон със служители, които са проучили възпроизвеждането на един от вирусите на насекомите, са получили нови данни в полза на факта, че генетичната информация може да бъде предадена от РНК към ДНК (обратна транскрипция), а не само от ДНК към РНК, която преди това се смяташе за единствената транскрипция. През 1970 г. американската генетика на Tehin и D. Baltimore в експерименти с някои RNA съдържаща туморни вируса се оказаха съществуването на обратна транскрипция, разкрива своя молекулен механизъм и разпределя своя ензим-обратен транскриптаза (обратно) (см. Обръщане)) кодирани от вирусен геном. Отварянето на обратната транскрипция направи възможно изкуствено синтезиране на много физиологично активни гени въз основа на тяхната матрична РНК и създаване на генни банки (см. Bank of Genes)като изкуствено синтезирана и естествена. Повечето от тези гени вече са секвенирани, т.е. те определят последователността на нуклеотидни двойки. Данните, получени по време на секвениране, доведоха до откриването на интрън-екологичната структура на повечето еукариотини гени.
Откриване, че възпроизвеждането на онкогенен вируси, съдържащи РНК, възниква с използването на обратна транскрипция (такива вируси започнаха да се наричат \u200b\u200bретровируси (см. Ретровируси)), изигра важна роля в създаването на модерна молекулярна генетична концепция за онкогенеза (см. Oncogenez)- появата на злокачествени тумори. Вирусологичният характер на появата на тумори беше представен в средата. 1940 г. от съветския виролог Л. А. Зилбър, който работи с ДНК-съдържащия се онкогенен вирус. Въпреки това признаването му в тези години предотврати това, че не може да обясни как RNA съдържащи вируси причиняват злокачествени тумори. След отваряне на обратната транскрипция стана ясно, че вирусологичната теория е приложена към ретровируси в същата степен към ДНК, съдържащи онкогенни вируси. В бъдеще вирусогенетичната теория на злокачествения растеж започна да се развива Ch. arr. Въз основа на хипотезата на онкогените (см. Oncogoges)Първоначално номиниран от американски учени Р. Хъбнер и Й. Тодар и потвърдени от множество експериментални изследвания.
Основното значение за развитието на генетиката е и отварянето и изучаването на мобилните генетични елементи. (см. Мобилни генетични елементи), първо прогнозира Б. Мак Клиннови (см. MAC Clint Barbara) Обратно в края на 40-те години, базирани на генетични експерименти върху царевицата. Тези данни не бяха правилно оценени до края на 60-те години, бактериалната генетика не доведе до откриване на два класа мобилни генетични елементи. Десетилетие след D. Nognes със служители (САЩ) и независимо от тях, Г. П. Георгиев със служители (USSR) разкрити мобилни генетични елементи, които се наричат \u200b\u200bмобилни диспергирани гени (MDH) в Drosophila. Скоро беше намерено, че подвижните генетични елементи са достъпни и в други еукариоти.
Някои мобилни генетични елементи могат да уловят близките гени и да ги прехвърлят в другата на генома. Такава способност на мобилния P-елемент на Drozophila е използван от американски генетици в Рубин и А. Sprödling за развитието на техниката на трансфер на всяка избрана с помощта на резиктаза на растителните хромозоми. Този метод е широко използван за изследване на ролята на регулаторните гени в работата на структурните гени, за проектиране на мозаични гени и др.
Молекулярният генетичен подход задълбочи разбиране на механизма на синтеза на антитялото (имуноглобулини (см. Имуноглобулини)). Откриването на конструктивни гени, кодиращи постоянни и променливи вериги на имуноглобулинови молекули и регулаторни гени, които осигуряват договорения ефект на тези структурни гени, които позволяват да се обясни как се осигурява синтез на огромен брой различни имуноглобулини въз основа на ограничен набор от подходящи гени.
Вече при първоначалните етапи на развитието на генетиката е разработена представа за два основни вида вариабилност: наследствена или генотипична, вариабилност, дължаща се на генни и хромозомни мутации и рекомбинация на гени и нелебарство, или модифициране, дължими въздействие върху признаците на развиващ се организъм на различни екологични фактори. В съответствие с това беше обичайно да се разгледа фенотипът на организма в резултат на взаимодействието на генотипите и факторите на околната среда. Това понятие обаче поиска значително допълнение. Още през 1928 г., Б. Л. Астауров, въз основа на изучаването на променливостта на някои мутантни знаци, Drozophili изрази идеята, че една от причините за променливост може да бъде произволни отклонения по време на разработването на определени признаци (органи). През 80-те години тази мисъл получи допълнително потвърждение. Експериментите на град Станта (САЩ) и VA Strunennikova (USSR), провеждани на различни животни (нематоди, пиявици, дрозофил, Tute Silkorm), се показва, че се наблюдава изразената променливост на структурните и физиологични характеристики дори сред генетично идентични ( изогенни) индивиди, повдигнати в перфектно хомогенна среда на околната среда. Тази вариабилност очевидно се дължи на случайни отклонения в потока на различни вътреклетъчни и междуклетъчни онтогенетични процеси, т.е. какво може да се характеризира като "онтогенетичен шум". В това отношение V. A. stripnikov разработи идея за "променливост на реализацията", която участва в образуването на фенотип заедно с генотип и модификация (за повече подробности, вижте променливостта (см. Вариабилност)).
Успехите на молекулярната генетика са създали предпоставки за появата на четири нови направления на генетични изследвания на предимно приложна природа, като основната цел за промяна на генома на тялото в желаната страна. Генното инженерство се развива най-бързо от тези зони. (см. Генното инженерство) и генетиката на соматичните клетки ڮ генното инженерство е разделено на ген (изкуствен трансфер на отделни гени) и хромозомно (изкуствен трансфер на хромозоми и техните фрагменти). Методи за генетично инженерство, развитието на които започнаха през 1972 г. в Съединените щати в лабораторията на П. Берг, се използват широко за промишлено производство на висококачествени биологични продукти, използвани в медицината (инсулин на лице, интерферон, хепатит V ваксини за диагностициране на СПИН и др.). С тяхната помощ, получени различни трансгенни животни (см. Трансгенни животни). Картофени и слънчогледови растения, обогатени с резервен протеин, кодиран от генома на зърната, слънчогледови растения, обогатени с протеин, кодиран от царевичния геном. Много обещаваща работа в много лаборатории в света, за прехвърляне на азотни гени от почвени бактерии към селскостопанските растения. Опитите за лечение на наследствени заболявания чрез въвеждане на "здрав" ген на пациента към тялото на пациента за заместване на мутант, което е причинено от заболяването. Постижения в рекомбинантната ДНК технология, които позволяват да се разпределят много гени на други организми, както и разширяването на познанията за регулирането на техния израз да ви позволят да се надявате за прилагането на това, което изглеждаше преди фантастично, идеи.
Методът на хромозомно инженерство ви позволява да прехвърлите диплоид на соматична клетка към бозайник с отдалечено ядро \u200b\u200bи да въведете такова яйце до женския чадър, хормонално приготвен за имплантиране. В този случай потомството ще се роди, генетично идентични индивиди, от които се взема соматична клетка. Такива потомци могат да бъдат получени от този индивид неограничен брой, т.е. генетично клонирани (виж клониране на животни (см. Клониране на животни)).
Проучванията, провеждани върху соматичните клетки на растенията, животните и хората, са практическо значение. Изборът на растителни клетки - производители на лечебни алкалоиди (корени на аромат, ROUVELOP), в комбинация с мутагенеза, съдържанието на тези алкалоиди в клетъчната маса се повишава 10-20 пъти. Изборът на клетки върху хранителни среди и последващото регенериране на цели растения от клетъчната канус са сортове на редица култивирани растения, устойчиви на различни хербициди и заместване на почвата. Хибридизацията на соматичните клетки на различни типове и генерични растения, чиято хибридизация на сексуалната хибридизация е невъзможна или е много трудна, и последващото регенерация от клетъчния калъв са създали различни хибридни форми (зеле - обиколка, културни картофи - диви изгледи, и т.н.).
Друго важно постижение на генетиката на соматичните клетки на животните е създаването на хибрид (см. Хибридома)Въз основа на които моноклоналните антитела, които служат за създаване на високо специфични ваксини, както и да подчертаят необходимия ензим от сместа от ензими.
Две повече молекулярни генетични посоки са много обещаващи за практика - специфична за място мутагенеза и създаване на антисенс РНК. Специфична за място мутагенеза (индуциране на мутации, определени чрез ограничения на ген или негова допълваща ДНК, и след това включването на мутиран ген в генома, за да го замени с неговия недовършен алел) за първи път, позволено да се избегне желание, а не случайни генни мутации и вече е успешно използван за получаване на насочващи гени в бактерии и дрожди.
Антисенс РНК, възможността за получаване, която е показана за първи път през 1981 г. от японския имунолог Д. Томизавава, може да се използва за насочване на нивото на синтеза на определени протеини, както и за посоченото инхибиране на онкогените и вирусните геноми. Проучванията, проведени по тези нови генетични зони, бяха насочени предимно към решаване на приложни задачи. В същото време те направиха основен принос за идеята за организиране на геном, структура и функции на гените, връзката между ядрото и клетъчните органели и др.
Основните задачи на генетиката
Генетичните проучвания се преследват от целите на двойния род: познаването на моделите на наследствеността и променливостта и изследователските пътища на практическото използване на тези модели. Тя е тясно свързана: решаването на практическите проблеми се основава на заключенията, получени при изучаването на основните генетични проблеми и в същото време осигурява действителни данни, важни за разширяване и задълбочаване на теоретичните изображения.
От генериране на предавани генериране (въпреки че понякога в донякъде изкривена форма) информация за всички различни морфологични, физиологични и биохимични знаци, които трябва да бъдат реализирани от потомството. Въз основа на такъв кибернетичен характер на генетичните процеси, удобно е да се формулират четири основни теоретични проблеми, изследвани от генетиката:
Първо, проблемът за съхраняване на генетична информация. Изследва се в какви материали структури на клетките са сключени генетична информация и как е кодиран там (вж. Генетичен код (см. Код генетичен)).
Второ, проблемът с прехвърлянето на генетична информация. Изследвани са механизмите и моделите на предаване на генетична информация от клетката към клетката и от поколение до генериране.
Трето, проблемът с прилагането на генетична информация. Изследва се, че генетичната информация е въплътена в специфични признаци на развиващо се тяло, взаимодействащо с ефектите на околната среда, по един или друг начин, като променя тези признаци, понякога значително.
Четвърто, проблемът за промяна на генетичната информация. Изследвани са видове, причини и механизми на тези промени.
Заключенията, получени при изучаването на основните проблеми на наследствеността и променливостта, служат като основа за решаване на приложения, изправени пред генетика.
Постижения на генетиката се използват за избор на видовете пресичания, които най-добре засягат генотипната структура (разделяне) в потомците, за да се изберат най-ефективните методи за подбор, за регулиране на развитието на наследствени признаци, управлението на процеса на мутация, \\ t Целта е променена от генома на тялото, използвайки генно инженерство и специфична за място мутагенеза. Знаейки как различните методи за избор влияят върху генотипната структура на първоначалното население (порода, сорт), ви позволява да използвате тези техники за избор, които ще променят тази структура в желаната страна. Разбиране на начините за прилагане на генетичната информация по време на онтогенеза и влиянието на тези процеси на околната среда, спомагайте да изберете условията, които допринасят за най-пълното проявление на ценните особености и "потискането" на нежеланото. Важно е за увеличаване на производителността на домашни любимци, култивирани растения и индустриални микроорганизми, както и за медицина, тъй като ви позволява да предотвратите проявлението на редица наследствени човешки заболявания.
Изследването на физически и химични мутагени и механизмът на тяхното действие позволяват изкуствено да получат набор от наследствено модифицирани форми, което допринася за създаването на подобрени щамове на полезни микроорганизми и разновидности на култивирани растения. Знанието за моделите на мутационния процес е необходимо за развитието на мерки за защита на генома на човека и животните от увреждане на физически (гл. Радиация) и химически мутаген.
Успехът на всички генетични проучвания се определя не само от познаването на общите закони на наследствеността и променливостта, но и знанията за частната генетика на организмите, с която е в ход. Въпреки че основните закони на генетиката са универсални, те имат в различни организми и характеристики, причинени от различия, например в биологията на възпроизвеждане и структура на генетичния апарат. Освен това, за практически цели е необходимо да се знае кои гени участват в определянето на признаците на този орган. Ето защо изследването на генетиката на специфичните характеристики на организма е задължителен елемент на приложното изследване.
Основните секции на генетиката
Съвременната генетика е представена от различни раздели, представляващи както теоретичен, така и практически интерес. Сред участъците от общо или "класически", генетиката е основната: генетичен анализ, основите на хромозомната теория на наследствеността, цитогенетиката, цитоплазмената (екстра-идентична) наследственост, мутация, модификации. Молекулярна генетика, онтогенеза генетика (феногенетична), популационна генетика (генетична структура на популациите, ролята на генетични фактори в микроеволюцията), еволюционна генетика (роля на генетични фактори в обратен и макроевизъм), генетично инженерство, генетика на соматични клетки, имуногенетика, частна генетика - генетични бактерии, вирусна генетика, животинска генетика, растения генетика, човешка генетика, медицинска генетика и mn. Д-р Най-новият сектор на генетиката - геномиката - проучва процесите на образуването и еволюцията на геномите.
Влияние на генетиката върху други отрасли на биологията
Генетиката заема централно място в съвременната биология, изучавайки явленията на наследствеността и променливостта, в по-голяма степен, определяща всички основни свойства на живите същества. Универсиалността на генетичния материал и генетичният код е в основата на единството на целия живот и разнообразието от форми на живот е резултат от неговото прилагане в хода на индивидуалното и историческото развитие на живите същества. Генетичните постижения включват важна част от почти всички съвременни биологични дисциплини. Синтетичната теория на еволюцията представлява тясна комбинация от дарвинизъм и генетика. Същото може да се каже за съвременната биохимия, чиито основни разпоредби са контролирани от синтеза на основните компоненти на живата материя - протеини и нуклеинови киселини се основават на постиженията на молекулярната генетика. Цитология Основното внимание се обръща за структурата, възпроизвеждането и функционирането на хромозомите, пластидите и митохондриите, т.е. елементи, в които е записана генетична информация. Систематиката на животните, растенията и микроорганизмите става все по-широко чрез сравняване на гени кодиращи ензими и други протеини, както и директно сравнение на нуклеотидни хромозомни последователности, за да се установи степента на родство на таксона и да определят филоге. Разглеждат се различни физиологични процеси на растения и животни върху генетични модели; По-специално, в проучванията на физиологията на мозъка и нервната система, те използват специални генетични методи, drosophila линии и лабораторни бозайници. Съвременната имунология е изцяло изградена върху генетични данни за механизма на синтеза на антителата. Постижения на генетиката, до известна степен, често много значими, са част от неразделна част във вирусологията, микробиологията, ембриологията. С пълно право можем да кажем, че съвременната генетика заема централно място сред биологичните дисциплини.
Генетика (от гръцкия γ νεσις - произход), науката за наследствеността и променливостта - универсалните свойства на живите организми. Интегриращото положение на генетиката между другите биологични науки се дължи на предмета на неговото изследване, което до голяма степен определя всички основни свойства на живите същества. Благодарение на откритите в областта на генетиката, биологията, заедно с физиката и химията, от началото на 20-ти век участваха в създаването на съвременен мироглед в естествената наука. Терминът "генетика" е предложен през 1906 г. от W. Baton.
Изследването на основните модели на наследствеността и променливостта е съдържанието на общата генетика. Въз основа на обекта на проучването, има частна генетика на вируси, бактерии, гъби, растения, животни, човешка генетика и в зависимост от нивото на организиране на биологични предмети - цитогенетика, молекулярна генетика, феногенетика или онтогенетици, популационна генетика . Еволюционната генетика разглежда промените в генетичния материал на различните организми по време на историческото развитие на живота на Земята, основано на генетични фактори на динамиката на популациите: наследственост, вариабилност, подбор и др. Прогнозиране и предотвратяване на нежеланите последици от човешките дейности - темата на генетиката Токсикология, която от своя страна е част от екологичната генетика, която изучава генетични механизми за взаимодействие на организмите в екосистемите. Познаването на наследствените заболявания и развитието на методите за тяхната ранна диагноза, която позволява да се определят рисковете от развитието на наследствени заболявания и да се предотврати появата на патология и смърт на пациента, медицинската генетика са ангажирани. Методите и подходите на генетиката играят важна роля в развитието на други раздели на биологията, която се отразява в заглавието на различни посоки - имуногенетика, онкогенеза, радиационна генетика, генна система и др.
Основният метод на генетиката е хибридологичен анализ, който до голяма степен съвпада с метода на генетичния анализ. Развитието на метода на хибридологичния анализ се отразява в методите за дистанционна хибридизация, които разглеждат степента на еволюционно родство на организмите. Методите за хибридизация на соматични клетки на животни и растения също са получили широко разпространени. Раждането на генетиката е станало възможно чрез използване на математическия метод (количествен подход) при изучаване на резултатите от пресичанията. Използването на статистика на вариацията за сравняване на количествените данни на експеримента с теоретично очакваната е неразделна част от генетичния анализ. Математически методи се използват при проучването на променливостта и наследството на количествените характеристики, в компютърно моделиране на генетични процеси, настъпили в клетки, организми и популации, в изследването на първичната структура на геномната ДНК и функциите на гените (виж биоинформатиката, геномката) . На тази основа се развива нова научна област - системна биология. В проучването на структурната и функционална организация на генома, цитологичния метод, методите на молекулярната биология, биохимията и физиологията, използвани за характеризиране на наследените характеристики на нивото на метаболизма и клетъчните структури, за изследване на свойствата на протеини и нуклеинови киселини, са използван. За същите цели се сервират методите на имунология и имунохимия, което позволява да се идентифицират дори оскъдните количества от генни продукти, предимно протеини. Генетиката широко използва методи на химията и физиката: аналитични, оптични, утаявания, изотопичен анализ, различни видове етикети за маркиране и идентифициране на макромолекули. Генетиката, работеща с различни съоръжения, прилагат методи за зоология, ботаника, микробиология, вирусология и други свързани биологични науки. Съвременните методи и подходи на еволюционната биология стават все по-важни за развитието на генетиката.
Така наречените моделни обекти са широко използвани в генетиката, т.е. линии и генетични колекции от видове с добре развита частна генетика, удобно при изучаване на мутационен процес, рекомбинация, регулиране на гена и др., Един от основните изисквания за модела Обектите са кратък живот, цикълът, голямата плодовитост, изобилието на ясни, лесно отчитат знаците, разработването на методи за генетичен анализ. Най-удобните моделни обекти с напълно дешифрирани геноми - дрождите на рода Saccharomyces, нематоди на елегани на канерхабдита, растението Arabidopsis thanala (кръстоково семейство). Като обект за генетични експерименти с бозайници обикновено се използва мишка.
Произхода и основните етапи на развитието на генетиката. Първите идеи за наследствеността се съдържат в произведенията на учени антична епоха. Вече до 5-ти век пр. Хр. Теорията за пряко наследство, обясняваща произхода на гениталните клетки от всички органи на тялото, съществува 23-ти век. Най-новите сериозни различия по тази тема могат да се считат за теорията на Pangenisis (1868) гл. Дарвин. В средата на 19-ти век Мендел предложи основния метод на генетиката - генетичен анализ. През 1865 г. в експерименти с ЧСИ той отвори законите за непряко наследство на знаците, като прехвърля техните отделни отдели (фактори) или гени, тъй като те сега се наричат. Тези открития не се възприемат от съвременници и официалната година на раждането на генетиката се счита за 1900 г., когато Х. де Фриз, К. Корен и Е. Чермак Zeizengg отново отвори законите на Мендел, които са получили универсално признание. Това се улеснява от развитието на клетъчната теория през втората половина на 19-ти век: описание на поведението на хромозомите по време на клетъчното делене (митоза, мейоза) и за оплождане в растенията и животните, създаването на постоянство на хромозомни комплекти, Появка (VV, немски учени Е. Страсбургер, О. Герц) и доказателство (Т. Bovteri) Ядрена хипотеза за наследственост. Създаден от A. Weisman главно спекулативната теория на наследствеността по много начини, очаквана хромозомна теория. Той също така притежава обяснение на биологичното значение на намаляването на броя на хромозомите в мейзинг като механизъм за поддържане на постоянството на диплоидния хромозомен набор от вида и основите на комбинативната вариабилност в организмите, които размножават сексуалния начин.
През 1901 г., Х. де Фрис обосновава теорията на мутацията, в много отношения съвпадат с теорията на хетерогенезата S. I. Korzhzhinsky (1899). Според тази теория наследствените признаци не са абсолютно постоянни и могат пари да се променят поради мутацията на депозита си. През 1909 г. V. Johansen предложи да се обади на Mendelian един от наследствеността (депозит) геном, набор от гени - генотип или генетична конституция, както и набор от признаци - фенотип на организма.
През 20-те години на миналия век в експерименти с плодов стадо (Drosophila melanogaster) Th Morgan, заедно със своите ученици (K. Brokges, Möller и A. Stertugent) формулират хромозомна теория на наследствеността и постави основите на теорията на гена - елементарен носител на наследствена информация. Н. I. Вавилов разработи идеята за естествена интраспецифична вариабилност в нейния закон за хомоложна серия от наследствена вариабилност (1920). Този закон обобщава огромния действителен материал за паралелизма на променливостта на любимите и видовете, обвързани генетиката и систематиката по пътя на последващия синтез на генетиката и еволюционното обучение. През 1925 г. теорията на мутационния процес е обогатена с откриването на индуцирана мутагенеза: руски микробиолози GA NADDSON и GS FILIPPOV са намерили влиянието на радиоактивното излъчване на мутационния процес в долните гъби, през 1927 г., Möller демонстрира мутагенния ефект на X - Въведете експерименти с drosophilic. Химичната мутагенеза е отворена за първи път от М. Н. Мейсл в дрожди (1928), и скоро v.v. Сахаров и М. Е. Лобачев в Дрософила (1932-34). Високоефективни химични мутагени или супермутагени са използвани през 1946 г. от I. A. Rapoport (етиленимино) и английски учени Sh. Auerbach и J. Robson (Nitrogeny Hprite). Всичко това значително разшири възможностите на генетичния анализ, увеличи резолюцията си. През същия период лобачов (1946) предложи физиологична хипотеза на мутационния процес, първо приемане на механизмите на мутагенеза с репарацията (възстановяването) на клетката след повреда.
В началото на 40-те години, J. Bidl и E. Tetem разработиха основите на биохимичната генетика. Изследване на Neurospora Crassa, мутации, които нарушават различни етапи на клетъчния метаболизъм, те предполагат, че гените контролират биосинтезата на ензимите (принципът на "един ген е един ензим"). През 1944 г. американски учени О. Ейвъри, К. Мак-Лодод и М. Маккарти показват, че трансформиращият агент, носещ наследствени признаци между бактериалните щамове (пневмококи), са ДНК молекули. Откриването на генетичната роля на нуклеиновите киселини доведе до раждането на молекулярна генетика. Структурата на ДНК молекулата (двойна спирала) през 1953 г. е дешифрирана от J. Watson и F. Creek, обобщавайки рентгенови дифракционни данни, получени в лабораториите на М. Уилкинс и R. Franklin, както и данни от E. Chargaff за Химична структура на ДНК. Оказа се, че наследствената информация е кодирана в ДНК нуклеотидната последователност, а гените се различават един от друг с редуващи се нуклеотиди. Мутациите са промени в редуването (последователност) на нуклеотиди. В допълняемостта на нишките на двойната спирала на ДНК се полага възможността за репликация - размножаване на ген. Доказателството за ДНК ролята в наследствеността символизира триумфа на матрицата принципа на възпроизвеждане на генетичния материал, предложен през 1928 г. от Н. К. Колцов. По-нататъшното развитие на принципа на матрицата е свързано с откриването на матрица (информация) РНК (иРНК), с изясняване на механизма на протеиновия синтез и декодирането на генетичния код (1961-65) вик с служители, Mu Nirenberg, \\ t HG KORANA, както и S. OCHOA и др. Стойността на матричния принцип при прилагането на генетична информация отразява "централната догма на молекулярна биология" (ДНК → РНК → протеин), формулирана чрез вик през 1958г. През 1961 г. френски изследователи F. Jacob и J. Mono предложиха теорията на опера - идея за регулиране на експресията на бактериални гени на нивото на транскрипция.
В Русия научните изследвания на генетиката започнаха да се развиват след 1917 г. на базата на две научни училища - Москва и Петроград (Ленинград). През 1919 г. Ю. А. Филипиченко основава първия отдел на генетиката в Петроград в страната, през 1921 г. организира изследователска лаборатория по генетика в Академията на науките, въз основа на която през 1933 г. Институтът за генетика на Създадена е Академия на науките на СССР. През 1929 г. той публикува първия учебник "генетика", обединявайки книгите, написани от него по-рано: "променливостта и методите на нейното изследване" и "наследственост". През 1932 г. в университета в Ленинградска генетика - растения; Той контролира Г. Д. Карпечеченко, който за първи път експериментално обедини два генома от различни растителни видове, като по този начин развива идеите за дистанционната хибридизация и видове в растенията.
През 20-те и 30-те години Институтът по експериментална биология в Москва става най-големият генетичен изследователски център в Москва. В този институт изпълних основната си работа на S. S. chetverikov, която разкри важността на мутационния процес в естествените популации. През 1929-32 учените, водени от A. S. Serorovsky, използвайки метода индуцирана мутагенеза, са първите, които показват сложната структура на гена, използвайки примера на Drosophila. Сребро формулира и концепцията за генния басейн. През 1930 г. основава катедрата по генетика в Московския държавен университет; През 1948 г. създава класическата работа "генетичен анализ", която видя светлината само през 1970 година. Постиженията на съветската генетика и животновъди през 1920-30-те години получиха световно признание, но в края на 30-те години на миналия век, с подкрепата на комунистическата партия и съветското правителство, псевдовите нации на TD Lysenko започнаха да се разпространяват във вътрешната биология, която говори "класическата" генетика от гледна точка на вулгарния ламарцизъм. След сесията генетиката от 1948 г. в СССР е забранена като "буржоаз Лозенайка". В резултат на тази абсурдна политика цялото поколение е лишено от нормално генетично образование и е направена голяма щети за развитието на биологията, медицината и селското стопанство. Едва след 1957 г. започнаха да преподават генетиката и бяха организирани генетични изследователски институти.
Текущото състояние на генетиката.Съвременната генетика е една от най-интензивно развиващите се области на биологията. Отварянето с V. arber (1962) ензими - ендонуклеазното ограничение (ограничение) маркира началото на физическото картографиране на геномите (ДНК молекули) и също образува основата на един от методите за определяне на първичната структура (секвениране) на ДНК. Този метод е създаден в началото на 70-те години американски изследователи А. Мадам и У. Гилбърт, които са използвали развитието на А. Д. Миршабекова и Е. Д. Свердлова. През 1973 г. F. Senger предложи метод на последователност, базиран на избирателната спирка на репликацията на ДНК на всеки от нуклеотидите, включени в неговия състав. През 60-те и 1970-те години P. Berg et al. Извърши клониране на гени въз основа на техниката на рекомбинантна ДНК. Откриването на K. Mallis (САЩ) на полимерната верижна реакция (1983) е от голямо значение, което позволява селективно да се синтезира всяка ДНК секция в препаративни количества. Всички тези методи са формирали основата на генното инженерство.
ДНК ензимният анализ се допълва от откриването на H. Temine и D. Baltimore (1970) РНК-зависима ДНК полимераза (обратна транскриптаза); Благодарение на това откритие става възможно да се синтезират ДНК копия на всяка иРНК in vitro. Тези методи, служещи като основа за т.нар. Геномни проекти, насочени към създаване на пълна нуклеотидна последователност на ДНК на различни видове организми, от които международният проект "Човешкият геном", почти завършен от началото на 21-ви век. В резултат на тези произведения в края на вековете се роди нова наука - геномика. Сравнителната молекулярна биология на ген и геномика е от съществено значение за развитието на еволюционната теория. По-специално, F. Sharp и R. Roberts са показали през 1977 г., че характерната характеристика на гените eukaryot е сложна мозаична структура - редуване на екзони и интрон. Последните не са представени в преведените MRNA молекули, тъй като те се отстраняват по време на "съзряването" на техните предшественици по време на сплайсинга (подобна структура има архебактериални гени, но не и еубектерии). Оказа се, че спликирането може да бъде алтернатива в различни тъкани на многоклетъчния организъм, поради което един ген е в състояние да контролира синтеза на няколко варианта на полипептидните вериги.
Все по-често генетиката плаща за изучаване на мобилността на отделни елементи на генома в еволюцията и по време на онтогенезата. Обратно през 50-те години, B. Mac Clinkok отвори мобилните генетични елементи в царевица. В бъдеще мобилните елементи или транспозоните бяха открити от всички изследвани организми. Те получават значителна роля в променливостта на гените, по-специално с тяхното дублиране и последващо отклонение по време на еволюцията. Гените бяха променливи и в хода на индивидуалното развитие на многоклетъчни организми. В края на 70-те години S. teregonaw установи, че ДНК секциите, кодиращи променливите и постоянните участъци на имуноглобулините на мишки, разположени под формата на непрекъсната последователност при възрастно животно, са пространствено разделени в техните ембриони и генитални клетки. В допълнение, имуноглобулин променливостта се оказа, че е свързана с насочена мутагенеза в определени области на гените. Важно е да се разберат механизмите за поддържане на стабилността и променливостта на генетичния материал, започнали през втората половина на работата на 20-ти век върху ремонта на ДНК, осигурявайки щети, произтичащи от спонтанно или под действието на външни фактори (R. Bois и A. P. Howard Flanders, E , Vitkin, R. Pettisdon и F. Khanauolat et al., USA).
В началото на 20-21-ти век изследването на така наречените епигенетични механизми на наследствеността и променливостта (несвързана информация, поставена в ДНК или РНК) интензивно се развива. През 1984 г., M. Susta (Обединеното кралство) и други описаха геномното отпечатване в бозайници - нивото на изразяване на някои гени в зависимост от това, които родителите се предават на Zygot. Това явление се оказа, че е свързано с естеството на модификацията на ДНК молекулите, главно със своето метилиране в тялото на родителите. Взаимодействието на два различни модифицирани генози е необходимото условие за развитието на организма на бозайниците, включително човек. Ето защо последващото отваряне на ирландския изследовател I. Wilmut (1997) е възможността за клониране на бозайници, преодоляване на геномните импликации - се превърна в истинско усещане. Още през 21-ви век, нидерландският учен F. Sleuters със служители показаха, че малките некодиращи РНК молекули от около 20 нуклеотиди са включени в геномен отпечатък, изпълняващи регулаторни функции по отношение на някои конвенционални гени, както и определяне на ДНК модификации (метилиране ) или хистони (метилиране, ацетилиране).
Голямото резонанс е разработено от развитието на чините (главно от С. Просинер през втората половина на 20-ти век) - инфекциозни агенти, носещи болести като "крави" и редица невродегенеративни заболявания на зряла възраст при хора. Прионя, като всякакви други протеини, не е способна да възпроизвежда, но нейният предшественик е един от протеините на нервната система - променя своята пространствена структура (без промяна на първичната структура), патогенните свойства придобиват и служат като особена конформационна матрица за Ново синтезирани хомоложни полипептиди. R. Weekens (1994) показва, че низоните могат да бъдат цитоплазмени наследници на протеиновата природа в дрождите Saccharomyces cerevisiae, докато бозайниците са не-прекомерни, променящи се промяната. Тези открития разшириха идеите за епигенетичните фактори на наследствеността.
Клонирането на гените, а след това и бозайниците, поставят моралните и етичните проблеми, свързани с възможността за прилагане на нови методи за изследване на човека и лечение на нейните наследствени заболявания. Човешкото клониране е забранено в повечето страни и използването на методи за генетично инженерство и генитерапия е свързано с необходимостта да се следват различни правила и ограничения. В края на 20-ти век бяха постигнати големи успехи в генетиката и геномологията на населението на нашата страна, предимно училището на руската генетика на Ю. Г. Ричков. Тази посока изследва географското разпределение и честотата на алелите, контролиращи както нормалните, така и патологичните признаци на дадено лице, анализира генетичната основа за формиране на етнически групи и националности.
Стойността на генетиката. Генетиката е теоретичната основа на подбора. Въз основа на частната генетика на различни съоръжения, животновъдите избират изходния материал за създаване на нови сортове растения, скали от животни и щамове на микроорганизми. Така, през 1930 г., американският генетик М. Раз и съветският генетичен М. Хаджинов, феноменът на цитоплазмената мъжка стерилност на царевицата стана основата на производството на семена на тази култура на хибридна основа, използвайки хетерогенна. Последният намира да се използва при приготвянето на междулинилни и разнообразни хибриди на сорго, захарни битове и много други култури. Въз основа на Polyploidy на растенията - са създадени умножение на броя на хромозомни комплекти - икономически и ценни форми на селскостопански растения, например, Rye Tetraploids (V. S. Fedorov и др.), Елда (V. V. Sakharov). Въз основа на Mendelian закони, животновъдите носят нови скали от кожени животни с различно оцветяване и нюанси на кожа (норка, лисица, ондутра и др.) И някои домашни любимци. Изборът по време на вътрешността на лисицата дава богат експериментален материал за развитие на теорията на дестабилизиращата селекция (D. K. Belyaev). Количественият избор се използва както за увеличаване на добива на растенията и за увеличаване на месото и млечната производителност на селскостопанските животни. Методите на генетиката се използват в рибовъдството, птицевъдството. Например, изследванията върху генетиката на популациите се основават на препоръки за защита на търговската риба и тяхното изкуствено размножаване.
Мутационна селекция изигра голяма роля в развитието на микробиологичната индустрия (SI Alikhanyan и др.): При създаване на щамове - производители на антибиотици, витамини, аминокиселини и други биологично активни вещества, както и при създаването на "живи торове", за Пример, щамове на симбиотични бактерии, способни на азотиране. Генетичното инженерство се използва успешно за елиминиране на бактерии и дрожди, синтезиращи хормони за растеж на животни, човешки интерферони, за получаване на растения и животни с нова комбинация от гени (виж трансгенни организми). Прехвърлянето на анти-животински болести гени за висши растения ви позволява да създавате живи (годни за консумация) ваксини. Хибридизацията на соматичните растителни клетки дава възможност да се комбинират геномите на видовете, които никога не пресичат природата.
Методите на генетиката се използват за диагностициране на наследствени заболявания преди раждането на дете или определяне на хетерозиготни вагони от ген и хромозомни аномалии. Те позволяват да се идентифицират гневите за предразположение към инфекциозните и полигенни наследствени заболявания и по този начин да се предскаже вероятността от развитие на болестите, да планират превантивни мерки. Въз основа на генното инженерство се наблюдава нова област на медицината - генна терапия, която развива начини за коригиране или замяна на анормалните участъци на генома в соматичните клетки на пациента. Запазването на оптималните размери и условия за съществуването на популации на растения, животни и микроорганизми, техният генна басейн е запазването на естественото богатство на гените, което може да се използва от лице в процеса на подбор.
Водещи генетични институции, международни организации, периодичен печат. Генетика на основните научни изследвания и обучение Генетика в Русия: Институт по обща генетика на име Ни Вавилова Рас, Институт по цитология и генетика на МС РС, Институт по молекулярна генетика на Руската академия на науките, Институт по биология на биологията на Руската академия на науките, институт за генетика и избор на промишлени микроорганизми, всички руски институт на културите, наречени на Н. И. Вавилова; Катедра по генетика на Москва, Санкт Петербург, Новосибирск, Саратов, Ростов и Държавни университети. Изследването на генетиката в чуждите държави (извън бившия СССР) е съсредоточено в университетите и, като правило, интегрирано в албиологични изследвания, което ги прави методологична основа. Специализираните отделения на генетиката в тях са изключително редки (включително, например, отделите на генетиката в Калифорнийския университет в Бъркли и Университета във Вашингтон в Сиатъл). Руската генетика и животновъдите обединяват вавиловското дружество на генетиката и животновъдите в Руската академия на науките, обществото на европейската генетика - Европейската генерална федерация (EF), генетичните организации на общия свят - Международната генерална федерация (MGF). На всеки 5 години в различни страни Конгресът на MGF се провежда, на който се избират президентът и Съветът на МГГ.
Статии за генетиката публикуват специализирани списания "Генетика" (М., 1965; публикувана и на английски), "Информационен бюлетин на Вавиловския общност на генетиката и животновъдите" (Novosib., 1997), "екологична генетика" (SPB., 2003) , както и: "цитология" (m.; L., 1959), "онтогенеза" (М., 1970), "вестник на общата биология" (М., 1940), "Успехи на съвременната биология" (м.; Л., 1932) и някои други списания за биологични профили. Основните международни периодични публикации включват: "генетика" (NY, 1916), "вестник на генетиката" (CAMB., 1910), "вестник на наследството" (Wash., 1910), "годишен преглед на генетиката" (Пало Алто, \\ t 1967), "генетични изследвания" (CAMB., 1960) и много други.
Стило: Лобашев М. Е. Генетика. 2-ри. Л., 1967; Уотсън J. Молекулярна биология на гена. М., 1967; Той е Двойна спирала. М., 1969; Стент, Калдар Р. Молекулярна генетика. 2-ри. М., 1981; Левин Б. ген. М., 1987; Ayala F., Kaiga J. Съвременна генетика: на 3 т. М., 1987-1988; Gaisinovich A. E. Произходът и развитието на генетиката. М., 1988; Инге-Лудрамов С. Г. Генетика с основите на селекцията. М., 1989; Молекулярни биологични клетки: В 3 тона. 2-ри. М., 1994; Горбунова V.N., Baranov v.s. Въведение в молекулярната диагностика и генериране на наследствени заболявания. Санкт Петербург, 1997; Zhimulev I. F. Обща и молекулярна генетика. 2-ри. Novosib., 2003; Проблеми и перспективи за молекулярна генетика. М., 2003-2004. Т. 1-2; Бокков Н. P. Клинична генетика. 3. М., 2004; Шелкунов С. Н. Гентично инженерство. 2-ри. Novosib., 2004.
С. Г. Г. Инге-Лудрамов.
Зареждане...