Генетика

Генетика – розділ біології, що вивчає матеріальні основи спадковості і мінливості і механізми еволюції органічного світу.

Родоначальником генетики вважають Грегора Менделя, абата монастиря в Брно (Чехія), який запропонував гибридологический метод дослідження спадковості, який відкрив закони незалежного успадкування ознак. Ці закони носять ім’я Менделя. Вони були заново відкриті на початку XX століття, а пояснені – в середині століття, після відкриття і вивчення нуклеїнових кислот, в тому числі ДНК.
До найважливіших понять генетики відносять спадковість, мінливість, ген, геном, генотип, фенотип і різновиди генофонду.

Розглянемо більш детально перераховані поняття.
Спадковість – це здатність батьків передавати потомству певні, строго характерні для даних організмів ознаки. Так, потомством рослин не можуть бути тварини; з насіння пшениці не може розвинутися пальма і т. д.

Розрізняють декілька видів спадковості.
1. Ядерна спадковість, яка визначається геномом клітин, що знаходиться в ядрі (про геном див. далі). Цей вид спадковості найбільш поширений і характерний для всіх еукаріот.

2. Цитоплазматична спадковість, обумовлена геномом, що знаходиться в цитоплазмі (у пластидах, мітохондріях, клітинному центрі і т. д.). Прикладом цієї спадковості є ряболиста фіалки Нічна красуня, обумовлена геном Ряболисті, що знаходиться в цитоплазмі яйцеклітини.
Роль спадковості полягає в тому, що вона:

1) забезпечує існування даного виду протягом певного історичного відрізку часу;

2) закріплює ті ознаки організмів, які виникли за рахунок мінливості і виявилися сприятливими для існування організму в даному середовищі.
Мінливість – здатність різних особин даного виду проявляти ознаки, що відрізняють ці організми від інших.

У природі немає двох абсолютно однакових організмів. Навіть близнюки, що розвинулися з одного яйця, володіють ознаками, що відрізняють їх один від одного. Розрізняють декілька видів мінливості.
1. Модификационная (певна, групова) мінливість – це, як правило, морфологічна мінливість (зміна розмірів організму залежно від умов існування, окремих частин організму – листя, квітів, стебел і ін.) Причину такої мінливості встановити досить просто (звідси і назва «певна»), Так як умови впливають на організми приблизно однаково, то у різних особин одного виду будуть приблизно однакові зміни (це пояснює назву « групова»), Важливо знати, що модификационная мінливість зачіпає спадкової речовини (генотипу), тому не успадковується і її ще називають « ненаследственной».

2. Мутаційна (спадкова, невизначена, індивідуальна) мінливість пов’язана із змінами спадкового речовини. Встановити причину такої мінливості можна, але дуже складно, тому і назва « невизначена». Ця мінливість зачіпає окремий організм, навіть окремі його частини, звідси і назва «індивідуальна». Мутаційна мінливість успадковується організмом, і якщо виникло зміна сприятливо для його виживання, то така зміна закріплюється в потомстві, якщо ні – то носії виникли ознак гинуть.
Мутаційна мінливість неоднорідна і має ряд різновидів:

1. Хромосомна мінливість пов’язана із зміною структури хромосом. Одним з її видів є комбинативная мінливість, що виникає за рахунок кросинговеру.

2. Генна мінливість пов’язана з порушенням в структурі гена.
Будь мутационная мінливість пов’язана із зміною генотипу, що в свою чергу призводить до зміни фенотипу. Мутаційна мінливість проявляється в різних формах мутацій, серед яких виділяють наступні:

1. Поліплоїдію – кратне збільшення числа хромосом; спостерігається в основному у рослин; її можна викликати штучно, що широко застосовується в селекції для подолання бар’єрів при межвидовом схрещуванні (так отримали тритикале, пирейно -пшеничний гібрид та ін.)

2. Соматичні мутації – зміни, що виникають за рахунок різних видозмін в хромосомах соматичних клітин (це призводить до зміни тільки частини організму); ці мутації не успадковуються, так як не зачіпають хромосом гамет. Соматичні мутації можна використовувати в селекції організмів, що розмножуються вегетативно (так був виведений сорт яблуні Антонівкашестісотграммовая).
Роль мінливості полягає в тому, що вона:

1) забезпечує кращу пристосовність організму до умов зовнішнього середовища;
2) створює передумови для реалізації мікроеволюції, так як генні мутації в статевих клітинах призводять до виникнення ознак, що різко відрізняють один організм від іншого, і якщо такі ознаки виявляються сприятливими для організму, вони закріплюються в потомстві, накопичуються, що в кінцевому підсумку призводить до появи нових видів.
Ген – ділянка молекули ДНК, відповідальний за наявність і передачу конкретної ознаки організму.
Геном – сукупність всіх генів в даному організмі.

Генотип. Розрізняють генотип в широкому і вузькому розумінні сенсу даного терміну. У широкому сенсі генотип – сукупність всіх генів, що містяться в хромосомах і цитоплазмі клітини даного організму, що визначають ознаки організму і передають їх у спадок.

У генетичних дослідженнях часто використовують поняття « генотип у вузькому сенсі слова» – коли при характеристиці організму говорять про генах, що характеризують один або кілька виділених для дослідження ознак (наприклад, генотип гороху з зеленими насінням). У дослідженнях застосування генотипу в широкому сенсі слова практично неможливо, так як виникають труднощі з обробкою результатів експерименту.

Генотип (в цілому) для організмів даного виду практично однаковий – з деякими невеликими відмінностями, що характеризують індивідуальність даного конкретного організму.
Генофонд виду – це сукупність всіх генів у всіх особинах, що належать до даного виду.
Генофонд біоценозу – сукупність всіх генів, що належать всім організмам, утворюючим даний біоценоз.

Генофонд планети – сукупність всіх генів всіх особин всіх видів, що населяють планету Земля.
Фенотип. Фенотип, як і генотип, розрізняють як в широкому, так і у вузькому розумінні цього терміну.
Фенотип в широкому сенсі означає сукупність всіх розвиваються в процесі життя ознак і властивостей організмів у конкретних умовах середовища, що формуються на основі генотипу під впливом зовнішніх умов середовища.

Виходячи з фенотипу в цілому, не можна встановити закономірностейуспадкування тих чи інших ознак, так як їх дуже багато і вони тісно переплітаються між собою, тому необхідно виділення поняття « фенотип» у вузькому сенсі слова.

Фенотип у вузькому сенсі означає один або кілька конкретних ознак, що характеризують даний організм (число таких ознак не перевищує трьох -чотирьох). Так, горох може характеризуватися зморшкуватими насінням зеленого кольору (тут використовуються дві ознаки). Кожна ознака пов’язаний з матеріальним носієм (геном) даного властивості організму.
Існують варіації, коли фенотип строго пов’язаний з даними генотипом. Наприклад, зелений колір насіння гороху визначається тільки геном зеленого кольору насіння. Зустрічаються і такі випадки, коли даний фенотип пов’язаний з різним генотипом, наприклад жовтий колір насіння гороху може визначатися або генами жовтого кольору насіння, або сукупністю гена жовтого і гена зеленого кольору насіння, тобто одному фенотипу може відповідати кілька генотипів (у вузькому розумінні сенсу цих термінів).

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Зміст поняття «імунітет»