Вводный урок «Генетика - знакомство» (Биология в старшей школе)

Г е н Е т и к а Урок – знакомство МОУ « Тоншаевская В(с)Ш » Буреполомский УКП Учитель биологии Степушева Н О 2015г

Цели урока Узнать основные вопросы науки – ГЕНЕТИКИ и ее практическое применение Узнать основные термины генетики Познакомиться с учеными, чьи труды стали основой ГЕНЕТИКИ

Г е н Е т и к а ГЕНЕТИКА наука, изучающая наследственность и изменчивость – свойства, присущие всем живым организмам. Отвечает на вопросы : Почему потомство похоже на родителей? Почему потомство является не точной копией своих родителей?

ВВЕДЕНИЕ Бесконечное разнообразие видов растений, животных и микроорганизмов поддерживается тем, что каждый вид сохраняет в ряду поколений характерные для него черты: на холодном Севере и в жарких странах корова всегда рождает теленка, курица выводит цыплят, а пшеница воспроизводит пшеницу. При этом живые существа индивидуальны: все люди разные, котята чем-то отличаются друг от друга, и даже колоски пшеницы, обладают индивидуальностью. Два эти важнейшие свойства живых существ – быть похожими на своих родителей и отличаться от них – и составляют суть понятий «наследственность» и «изменчивость». Явления наследственности и изменчивости признаков были известны с древнейших времен. Народ даже отразил эти закономерности в фольклере: «Яблочко от яблони недалеко падает», «От худого семени не жди доброго племени», «Не в мать, не в отца, а в прохожего молодца» и т.д. Философы античного мира пытались объяснить причины сходства и различия между родителями и их потомками, между братьями и сестрами, механизмы определения пола, причины рождения близнецов. Преемственность поколений описывалась терминами «генус» (род), «геннао» (рождаю), «генетикос» (имеющий отношение к происхождению), «генезис» (происхождение). Долгое время не удавалось раскрыть механизмы наследственности и изменчивости .

Истоки генетики, как и любой другой науки, следует искать в практике. С тех пор как люди занялись разведением животных и растений, они стали понимать, что признаки потомков зависят от свойств их родителей. Отбирая и скрещивая лучших особей, человек из поколения в поколение создавал породы животных и сорта растений с улучшенными свойствами. Бурное развитие племенного дела и растениеводства во второй половине 19 в. породило повышенный интерес к анализу феномена наследственности. Считалось, что у животных и человека вещество наследствен-ности каким-то образом связано с кровью, отсюда выражения выражения «полукровка», «чистокровный», « новая кровь » и др. сохранились до наших дней. Истоки генетики, как и любой другой науки, следует искать в практике. С тех пор как люди занялись разведением животных и растений, они стали понимать, что признаки потомков зависят от свойств их родителей. Отбирая и скрещивая лучших особей, человек из поколения в поколение создавал породы животных и сорта растений с улучшенными свойствами. Бурное развитие племенного дела и растениеводства во второй половине 19 в. породило повышенный интерес к анализу феномена наследственности. Считалось, что у животных и человека вещество наследствен-ности каким-то образом связано с кровью, отсюда выражения выражения «полукровка», «чистокровный», « новая кровь » и др. сохранились до наших дней.

НЕМНОГО ИСТОРИИ В основу современной генетики легли закономерности наследственности, обнаруженные Г. Менделем при скрещивании различных сортов гороха (1865), а также мутационная теория X. Де Фриза (1901–1903). Однако рождение генетики принято относить к 1900 г., когда X. Де Фриз, К. Корренс и Э.Чермак вторично переоткрыли законы Г. Менделя.

В истории развития генетики явно просматриваются три периода развития : В истории развития генетики явно просматриваются три периода развития : 1. КЛАССИЧЕСКАЯ ГЕНЕТИКА 2. ХРОМОСОМНАЯ ГЕНЕТИКА 3. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА

1. КЛАССИЧЕСКАЯ ГЕНЕТИКА В 1865 году монах Грегор Мендель (занимавшийся изучением гибридизации растений в Августинском монастыре в Брюнне (Брно), ныне на территории Чехии) обнародовал на заседании местного общества естествоиспытателей результаты исследований о передаче по наследству признаков при скрещивании гороха. Опыты над растительными гибридами была опубликована в трудах общества в 1866 г. Мендель показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей к потомкам в виде дискретных ( неделимых, обособленных) единиц. Сформулированные им закономерности наследования позже получили название законов Менделя. При жизни его работы были малоизвестны и воспринимались критически .  

Излюбленным объектом исследования Менделя было растение гороха.

Благодаря каким особенностям методического подхода Мендель сумел сделать свои открытия? Благодаря каким особенностям методического подхода Мендель сумел сделать свои открытия? 1. Для своих опытов по скрещиванию он выбрал линии гороха, отличающиеся по одному альтернативному признаку (семена гладкие или морщинистые, семядоли желтые или зеленые, форма боба выпуклая или с перетяжками и др.). 2. Потомство от каждого скрещивания он анализировал количественно, т.е. подсчитывал число растений с этими признаками, что до него никто не делал. Благодаря этому подходу (выбору качественно различающихся признаков), который лег в основу всех последующих генетических исследований, Мендель показал, что признаки родителей не смешиваются у потомков, а передаются из поколения в поколение неизменными. 3. Гибридологический метод , предложенный Менделем, очень удачен для исследования наследственных признаков – в основе, лежит анализ признаков потомков от определенных скрещиваний.

2. ХРОМОСОМНАЯ ГЕНЕТИКА 1910—1913 гг.. была разработана хромосомная теория наследственности, школой американского генетика Томаса Ханта Моргана. Он и его ученики обосновали хромосомную теорию наследственности, изучали закономерности совместного ( сцепленного) наследования генов , находящихся в одной хромосоме. Путем анализа результатов скрещиваний составили карты расположения генов в «группах сцепления», а так же объяснили причины нарушения сцепления. Установленные закономерности расположения генов в хромосомах способствовали выяснению цитологических механизмов законов Грегора Менделя и разработке генетических основ теории естественного отбора.

Томас Хант Морган ( 1866 — 1945 ) Американский зоолог и генетик, с детства питал интерес к естествознанию и точным наукам. Стал основополож-ником хромосомной генетики, иностранный член-корреспондент РАН (1923) и иностранный почётный член АН СССР. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1933 года «За открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности». Он был избран членом Лондонского королевского общества, Национальной академии наук, Американской ассоциации развития науки, Американского философского общества, Генетического общества Америки и Американского общества натуралистов. Награжден медалью Дарвина

Свои генетические исследования Морган начал с маленькой плодовой мушки Drosophila melanogaster, насекомое, идеально подходило для генетических исследований: у мушки было всего 4 хромосомы, она начинала размножаться через 2 недели после появления на свет, и ее легко было изучать в течение жизни, продолжительность которой составляла 3 месяца. Свои генетические исследования Морган начал с маленькой плодовой мушки Drosophila melanogaster, насекомое, идеально подходило для генетических исследований: у мушки было всего 4 хромосомы, она начинала размножаться через 2 недели после появления на свет, и ее легко было изучать в течение жизни, продолжительность которой составляла 3 месяца. Потребовалось вырастить и изучить миллионы дрозофил, прежде чем Морган и его коллеги по Колумбийско- му университету пришли к убеждению, что хромосомы действительно напрямую связаны с наследственностью.

3. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА Эпоха молекулярной генетики начинается с появившихся в 1940—1950-х гг. работ, 1953г. Д.Уотсон и Ф. Крик создали модель структуры ДНК доказали ведущую роль ДНК в передаче наследственной информации. Важнейшими шагами стали расшифровка структуры ДНК, триплетного кода, описание механизмов биосинтеза белка.

Структура ДНК – последовательное расположение нуклеотидов в цепочку, двойную, правозакрученную спираль. Структура ДНК – последовательное расположение нуклеотидов в цепочку, двойную, правозакрученную спираль. Триплетный код – последовательность трех нуклеотидов, каждому из которых соответствует аминокислота . Механизм биосинтеза белка -списывание информации (последовательности нуклеотидов) с матричной ДНК на информационную РНК в соответствии с правилом комплиментарности, и биосинтез на рибосомальной структуре , в зависимости от последовательности триплетов . Таким образом кодируется, передается и реализуется наследственная информация. В этом глубинный смысл свойства НАСЛЕДСТВЕННОСТИ !

Основные термины генетики Гены Генетика Хромосомы Кариотип Генофонд Генотип Фенотип Гомологичные хромосомы Аллели Доминантный признак – Рецессивный признак –

Г Е Н Х Р О М О С О М Ы участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), который несет информацию об одном элементарном признаке , информацию о первичной структуре одного белка. Комплекс молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и упаковочных белков гистонов.

Г Е Н Е Т И К А Наука , изучающая механизмы и закономерности наследственности и изменчивости живых организмов и методы управления ими.

К А Р И О Т И П хромосомный набор вида, совокупность всех признаков хромосомного набора вида.

Г Е Н О Т И П Ф Е Н О Т И П Сумма всех генов определенного организма, совокупность наследственных задатков. Генетические карты Совокупность свойств и признаков организма , которые являются резуль-татом взаимодействия генотипа особи и факторов окружающей среды

Гомологичные хромосомы Парные хромосомы, несут гены с аллельными признаками, они достаются от родительской пары

Аллели взаимоисключающие признаки , развитие которых контролируются генами расположенными в гомологичных хромосомах. Признаки, которые контролируются генами, могут существовать в виде двух и более вариантов (аллелей). Например, у мышей ген А, определяющий общую окраску тела, представлен аллелями: AY – желтая окраска, AL – окраска агути («серые») со светлым брюхом, A – агути, «серые», норма, at – черная с подпалинами, a – черная, нон-агути.

Доминантный признак – явление преобладания признака, под влиянием действия аллельного гена Доминантный признак – явление преобладания признака, под влиянием действия аллельного гена Рецессивный признак – явление подавления признака, под влиянием действия аллельного доминантного гена Некоторые аллельные признаки у людей Доминантный признак Рецессивный признак Длинные ресницы Короткие ресницы Карие (светло-карие и зеленые) Серые или голубые Полные губы Тонкие губы Веснушки Отсутствие веснушек Кончик носа направлен прямо Курносый нос

Важное значение для разработки генетических основ селекции имели работы Н.И. Вавилова. Сформулированный им в 1920 г. закон гомологических рядов в наследственной изменчивости позволил ему в дальнейшем уста- новить центры происхож- дения культурных растений, в которых сосредоточено наибольшее разнообразие наследственных форм. Важное значение для разработки генетических основ селекции имели работы Н.И. Вавилова. Сформулированный им в 1920 г. закон гомологических рядов в наследственной изменчивости позволил ему в дальнейшем уста- новить центры происхож- дения культурных растений, в которых сосредоточено наибольшее разнообразие наследственных форм.

Структура современной генетики ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ПРИКЛАДНАЯ

ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ГЕНЕТИКА Фундаментальная генетика изучает общие закономерности наследования признаков у лабораторных, или модельных видов: прокариот (например, кишечной палочки), плесневых и дрожжевых грибов, дрозофилы, мышей и некоторых других. К фундаментальной генетике относятся следующие разделы: классическая (формальная) генетика, цитогенетика, молекулярная генетика, генетика мутагенеза (в т. ч, радиационная и химическая генетика), эволюционная генетика, генетика популяций, генетика индивидуального развития, генетика поведения, экологическая генетика, космическая генетика (изучает действие на организм космических факторов: космических излучений, длительной невесомости и др.).

ПРИКЛАДНАЯ ГЕНЕТИКА Прикладная генетика разрабатывает рекомендации для применения генетических знаний в селекции, генной инженерии и других разделах биотехнологии, в деле охраны природы. Идеи и методы генетики находят применение во всех областях человеческой деятельности, связанной с живыми организмами. Они имеют важное значение для решения проблем медицины, сельского хозяйства, микробиологической промышленности. В прикладной генетике в зависимости от объекта исследования выделяют следующие разделы частной генетики:   1. Генетика растений: дикорастущих и культурных: (пшеница, рожь, ячмень, кукуруза; яблони, груши, сливы, абрикосы – всего около 150 видов).   2. Генетика животных: диких и домашних животных (коров, лошадей, свиней, овец, кур – всего около 20 видов)   3. Генетика микроорганизмов (вирусов, прокариот, низших эукариот – десятки видов).   4. Генетика человека (существует специальный Институт медицинской генетики АМН России)

Результат прикладной генетики - тысячи сортов культурных растений и пород домашних животных

ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА Генетика человека изучает особенности наследования признаков у человека, наследственные заболевания (медицинская генетика), генетическую структуру популяций человека. Генетика человека является теоретической основой современной медицины и современного здравоохранения Известно несколько тысяч собственно генетических заболеваний, которые почти на 100% зависят от генотипа особи. К наиболее страшным из них относятся: кислотный фиброз поджелудочной железы, фенилкетонурия, галактоземия, различные формы кретинизма, гемоглобинопатии, а также синдромы Дауна, Тернера, Кляйнфельтера. Кроме того, существуют заболевания, которые зависят и от генотипа, и от среды: ишемическая болезнь, сахарный диабет, ревматоидные заболевания, язвенные болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, многие онкологические заболевания, шизофрения и другие заболевания психики. Задачи медицинской генетики заключаются в своевременном выявлении носителей этих заболеваний среди родителей, выявлении больных детей и выработке рекомендаций по их лечению. Большую роль в профилактике генетически обусловленных заболеваний играют генетико-медицинские консультации и пренатальная диагностика (то есть выявление заболеваний на ранних стадиях развития организма).

Международная программа « Геном человека » Одна из задач международной программы "Геном человека"(HUGO) — определить последовательность 3.3х109 нуклеотидов ДНК всего генома человека, представленного 22 аутосомами и двумя половыми хромосомами: X и Y. Координационный центр HUGO находится в американском городе Бетесда, недалеко от Вашингтона. Центр координирует научную работу в шести странах - Германии, Англии, Франции, Японии, Китае и США. Членами HUGO являются представители более 50 стран, национальные программы по геномике сегодня имеют более 20 стран, в том числе и Россия . 1989 Впервые секвенирован ген человека (Фрэнсис Коллинс и Лап-Че Цуи). Ген кодирует белок CFTR. Дефекты в последовательности гена приводят к развитию опухолей . 2001 Обнародованы первые наброски полной последовательности генома человека одновременно Проектом «Геном человека» (Human Genome Project) и Celera Genomics. 2003 (14 апреля) Проект «Геном человека» успешно завершен: 99 % генома секвенировано с точностью 99.99%.

Основные термины генетики Гены Генетика Хромосомы Кариотип Генофонд Генотип Фенотип Гомологичные хромосомы Аллели Доминантный признак – Рецессивный признак –

Кто они такие ?