ГЕНЕТИКА: ВОСПРОИЗВОДСТВО И РАЗВИТИЕ
ЖИВЫХ СИСТЕМ
Это путь к познанию тайн жизни.
У. Вивер
Мы полагаем, что ген или, может быть,
целое хромосомное волокно представляет
собой апериодическое твердое тело.
Э. Шредингер
Теория наследственности, генетика - в отличие от теории эволюции - имеет экспериментальную основу. Это чисто статистическая теория, т. к. ее закономерности связаны с большим числом объектов и носят вероятностный характер.
У генетики две даты рождения: 1865 г., когда в маленькой Чехии Г.Мендель сформулировал законы наследственности, и 1900 г., когда эти законы независимо были переоткрыты австрийцем К.Корренсом, швейцарцем Э.Чермаком и голландцем Г. де Фризом. Но «пальма первенства» принадлежит Менделю. Наблюдая за наследованием признаков у гороха (желтый/гладкий плод 
зеленый/морщинистый), он установил:
1. Единообразие гибридов 1 поколения: в первом поколении наследуются только доминантные (господствующие) признаки.
2. Расщепление признаков во 2 поколении 3:1: 1 – доминантные (А) к рецессивным (а, подавляемым): Аа+Аа= АА+2Аа+аа .
3. 
Независимое комбинирование признаков: два различных признака наследуются независимо друг от друга.
Элементарные «кирпичики», наследственной информации, «атомы» генетики, были названы генами («генос» - происхождение), и только в 50-е годы были связаны с участком ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Каждый ген отвечает за один (редко - два) признака. Принято говорить о фенотипе – совокупности всех признаков организма, и генотипе – совокупности его генов. Фенотип и генотип находятся в соответствии (Рис.23).
Генетика в ХХ веке развивалась очень интенсивно: в 30-е годы Т.Морганом была создана хромосомная теория наследственности (признаки, гены которых находятся в одной хромосоме, наследуются совместно); в 40-е - обнаружено, что носителем информации в хромосоме является молекула ДНК, в которой закодирован синтез белков (хромосома - сложный комплекс ДНК и белков в ядре клетки, у человека 23 пары хромосом, у плодовой мушки - дрозофилы - 4); в конце 50-х – Ф.Крик, М.Уилкинс и Дж.Уотсон (первые два были физиками) разгадали пространственную структуру ДНК (две правозакрученные вокруг общей оси спиральные полинуклеотидные цепи, содержащие 10 нуклеотидов на виток, всего – до 10 000 нуклеотидов, если спираль раскрутить – то у человека она будет длиной 91 см). все они получили нобелевские премии в области физиологии и медицины (премий по биологии среди Нобелевских нет). В 1954 году физик Г.Гамов расшифровал способ кодировки информации в ДНК: 4 нуклеотида, входящие в нее, позволяют зашифровать 64 комбинации (по 3), белкам живого организма требуется только 20. ДНК находится в хромосомах ядра.
Основные положения генетической теории:
1. Генетическая информация хранится в виде последовательности нуклеотидов (комплекс из азотистых оснований: аденина (А), тимина (Т), гуанина (Г), цитозина (Ц), углевода и остатка фосфорной кислоты) в линейной молекуле ДНК, а также, отчасти, в РНК и цитоплазме (впервые ген в цитоплазме был обнаружен Корренсом, он наследуется только по женской линии). ДНК представляет собой двойную правовинтовую спираль (Рис.24), ветви которой неодинаковы, но соединены связями, подходящими друг другу как винт к гайке – комплементарны, в ней возможны связи только типа Т-А или Ц-Г и таких пар в ДНК порядка 4 млрд.
2. ДНК разбита на непрерывные участки (гены), на каждом из которых записана последовательность аминокислот одного белка. Гены не могут быть прерваны чем-либо, но могут иметь перекрывающиеся участки.
3. Молекула РНК (рибонуклеиновой кислоты) «копирует» с гена информацию и переносят ее к месту синтеза белков в рибосомах клетки (рибосома - сложный комплекс РНК и белков, осуществляющий синтез).
4. Передача наследственной информации (репликация) происходит при делении клеток и спирали ДНК, которая достраивается комплементарной спиралью из более простых молекул окружающей среды (одна ветвь служит матрицей для построения другой) по команде фермента ДНК-полимеразы. Т. о., каждая клетка хранит информацию о всем организме. Из одной, первой, клетки «рождаются» при делении и последующем запуске специальной программы все 200 видов клеток организма
5. Изменение генетического кода (мутация, термин введен де Фризом) происходит по естественным причинам (перекрещивание генов) или вследствие внешних воздействий (радиации, заражении вирусами, химическом и т. д.). В результате мутации происходит изменение последовательности нуклеотидов в ДНК. Одним из наиболее опасных мутагенов являются вирусы (υirus лат. - яд) – мельчайшие из живых существ (не имеющие клеточного строения и не умеющие синтезировать собственный белок, а потому поглощающие его из окружающей среды), разрушающие внутриклеточные процессы. Возможно изменение признаков и без мутаций.
6. При бесполом размножении дочерний организм имеет одинаковый с родительским набор генов. При половом - набор генов обоих родителей, при этом при построении дочернего организма ферменты-белки активизируют один из пары подобных генов. Механизм «запуска» генов до конца не изучен, но каждая особь хранит информацию обо всех предыдущих поколениях.
Некоторые наследуемые признаки являются доминантными - они повторяются часто (короткопалость, низкий рост). Рецессивные наследуются, если их гены есть у обоих родителей, причем сами родители могут быть здоровы (глухонемота, анемия). Некоторые болезни передаются с половыми хромосомами: от отца - дочери, от матери - сыну (гемофилия, дальтонизм).
Зародыш живого организма в своем развитии повторяет историческое развитие тех форм, от которых произошел организм: «онтогенез (индивидуальное развитие) повторяет филогенез (историческое)». Огромное влияние на развитие зародыша оказывает внешняя среда: температура, свет, влажность, химические и биохимические соединения и т.д. Резкое изменение среды может привести к искажениям в перезаписи информации и даже гибели организма.
Дата добавления: 2016-05-25; просмотров: 760;