Генетика - это: история, законы, принципы, ветви и расстройства.
Каждое живое существо в этом мире имеет физический облик (фенотип), которым управляет серия химических команд. Внутри каждой живой клетки есть ядро, которое содержит серию химических дезуксирибонуклеидных кислот (ДНК). Каждая клетка живого существа имеет одну и ту же копию ДНК. Итак, у хомяка А клетки глаза имеют ту же копию ДНК, что и клетки ног, клетки уха, волосковые клетки и так далее. Однако именно эта ДНК также дает указание этим клеткам развиваться в определенные клетки, будь то клетки глаза, клетки ног, волосковые клетки или другие клетки.
ДНК каждого живого существа хранится в контейнере, называемом хромосомой. Каждая хромосома хранит ДНК, которая выполняет определенную работу по регулированию физической формы тела. Количество хромосом у каждого вида разное. Следовательно, не все живые существа могут скрещиваться между видами, потому что каждая хромосома из сперматозоидов должна получить другую пару хромосом из яйца.
Даже если количество хромосом одинаково, это не означает, что брак удачный. Подобно замку и замку, пара хромосом сперматозоида и яйцеклетки должна быть идентична. Круглые ключи нельзя вставлять в плоские замки. Вот почему скрещивание видов с одинаковой хромосомой не обязательно бывает успешным. Даже в случае успеха он обычно вызывает мутации, вызывающие дефекты у потомства или смерть родителей.
Определение генетики
Генетика - это раздел биологии, изучающий наследственность и суборганизмы организмов (например, вирусы и прионы). Вкратце можно сказать, что генетика - это изучение генов и всех их аспектов. Термин «генетика» был введен Уильямом Бейтсоном в личном письме Адаму Чедвику, и он использовал 3-ю Международную конференцию по генетике в 1906 году.
Что касается генетики, ДНК играет очень важную роль / вклад. ДНК - это генетический материал, который контролирует основные свойства живых существ, выраженные в виде полипептиды, хотя и не все белки (могут быть выражены как РНК, имеющая каталитическую реакцию, такие как SNRP).
Понимание генетики по мнению экспертов
- Джеймс Уотсон (1928-) и английский химик Фрэнсис Крик (1916)
Генетика - это часть молекула очень большой и сложный лежит в основе всех клетка, молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
- Ovisma
Эта теория утверждает, что настоящие признаки - это потомство от яиц, произведенных родителем-самкой. В то время как мужские клетки производят только жидкость, которая функционирует как активатор развития яйцеклеток.
- Чепчик (1720 - 1793)
Обнаруживается в сперматозоидах уже формирующегося маленького человека. Это соответствует развитию изобретения микроскопа все еще просто.
- Вольф (1733-1794), Фон Бэр (1792-1880)
Эта теория противоречит предыдущим теориям с теорией о том, что сперматозоиды и яйцеклетки не имеют теории регуляции. преформация, но яйцеклетка, оплодотворенная самцом, будет постепенно расти, чтобы стать взрослой особью идеально.
- Фрэнсис Крик
Описывает поток информации, переносимой ДНК, в серии The Central Dogma, которая считывает поток информации, которую ДНК может переносить как в клетки, так и в отдельных людей. другие путем репликации, в противном случае могут опосредовать сигналы в форме РНК, которые затем могут транслироваться в полипептиды, строительные блоки фенотипа существуют организм.
Область генетических исследований начинается от субклеточной генетики (молекул) до граждан. Более подробно генетика пытается объяснить:
- Передаваемый по наследству материал-носитель (генетический материал),
- Как информация выражается (экспрессия гена), и
- Как информация передается от одного человека к другому (генетическая наследственность) другому.
История генетического развития
История развития генетики как науки начинается в конце 19 века, когда австрийский монах по имени Грегор Иоганн Менделю удалось провести тщательный анализ с правильной интерпретацией результатов своих кросс-экспериментов на растениях гороха. (Pisum satifum). Фактически, Мендель не был первым, кто проводил кросс-экспериментальные эксперименты.
Однако, в отличие от своих предшественников, которые рассматривали каждого человека как единое целое, он был сложный, Мендель наблюдал закономерности наследования от признака к признаку, так что стало легче последовал. Его выводы о закономерностях наследования признаков позже стали основной основой для развития генетики как отрасли науки, а Мендельпун признан отцом генетики.
Работа Менделя о закономерностях наследования признаков была опубликована в 1866 г. Труды Общества естественной истории Брунна. Однако за более чем 30 лет ни один исследователь не обратил на это внимания. Только в 1900 году три разных ботаника, а именно Гуго де Фрис из Нидерландов, Карл Корренс из Германии и Эрик фон Чермак-Зейсенегг из Австрии увидел доказательства правильности принципов Менделя в своих исследованиях. каждый. С того времени и примерно до середины 20 века различные экспериментальные скрещивания, основанные на принципах Менделя, доминировали в исследованиях в области генетики. Это положило начало эпохе, получившей название классической генетики.
Более того, в начале 20 века, когда биохимия начала развиваться как новая отрасль науки, ученые генетикам интересно узнать больше о природе генетического материала, особенно о природе биохимия.
В 1920-х, а затем в 1940-х годах было обнаружено, что химическим составом генетического материала является диоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). открытие модели молекулярной структуры ДНК в 1953 году Дж.Д. Уотсоном и Ф.Х.К. Крик начинает новую эру генетики, а именно генетики. молекулярный.
Развитие молекулярно-генетических исследований происходит так быстро. Если в науке в целом время удваивается за десятилетие, то в молекулярной генетике - всего два года. Фактически, более революционное развитие можно наблюдать с 1970-х годов, когда он был представлен Технология манипуляции с молекулами ДНК или технология рекомбинантной ДНК или более популярные термины, называемые инженерией генетика.
В настоящее время стало обычным явлением, что такие организмы, как овцы, свиньи и обезьяны, были получены с помощью инженерных технологий. генетика называется клонированием. Между тем, у людей было выполнено картирование всего генома, известное как проект генома. человек (проект генома человека), который был запущен в 1990 году и, как ожидается, будет завершен в 2005 году. Оказалось, что реализация этого проекта шла на два года быстрее запланированного графика.
Генетический закон
Поняв историю генетического развития, мы обсудим здесь законы Менделя. Как мы знаем, есть разные цвета глаз, от карих, голубых, зеленых или серых глаз, черных волос до карих, блондинки или рыжие - это лишь некоторые примеры наследственной изменчивости, которую мы можем наблюдать у людей в популяции.
Какой генетический принцип может объяснить механизм передачи этого признака от родителей к потомству? Возможное объяснение наследственности - гипотеза "смешения", то есть идея, которая имеет значение. Генетика, внесенная обоими родителями, смешивается, получая зеленый цвет от смешивания синего и желтый. Эта гипотеза предсказывает, что из поколения в поколение свободно размножающаяся популяция будет порождать однородную популяцию особей.
Однако наши ежедневные наблюдения и результаты экспериментов по селекции животных и растений противоречат этим предсказаниям. Гипотеза смешения также не может объяснить другие явления наследования признаков, такие как признаки, пропускающие поколение.
Альтернативой этой модели смешивания является гипотеза наследования. Согласно этой модели, родители передают унаследованные единицы, которые имеют свои собственные характеристики (гены), которые сохраняют эту особенность у потомства. Генофонд организма больше похож на связку шариков, чем на ведро с краской. Подобно мрамору, гены можно сортировать и передавать из поколения в поколение в неограниченных формах. Истоки современной генетики начались в саду монастыря, где монах по имени Грегор Мендель заметил механизм наследования частиц. Мендель открыл основной принцип наследственности, выращивая горох в тщательно спланированном эксперименте.
Основной принцип наследственности, обнаруженный Менделем, был сформулирован в двух законах, а именно в Законе Менделя I и Законе Менделя II.
Первый закон Менделя (сегрегация аллельных генов)
Первый закон Менделя, также известный как закон сегрегации, касается правил разделения аллелей во время образования гамет. Образование гамет происходит посредством мейоза, когда гомологичные пары отделяются друг от друга и больше не являются парными / происходит разделение аллелей гена независимо от диплоида к гаплоиду. Таким образом, каждая клетка гамет содержит только один ген из своего аллеля. Это явление можно наблюдать в моногибридных скрещиваниях, которые представляют собой скрещивания одного признака с двумя разными признаками.
Моногибридный кросс
P1 UU x UU
(Пурпурный) (Белый)
G1 U x u
F1 UU
Во время образования женских гамет UU разделяется на U и U, так что в клетках гамет пурпурные растения содержат только один вид аллеля, а именно аллель U. С другой стороны, мужские растения с белыми цветками являются гомозиготными рецессивными, а генотип - uu. Этот аллель свободно разделяется на u и u, так что мужские гаметы белых растений имеют только один вид аллеля, а именно аллель u. Этот процесс образования гамет описывает феномен закона Менделя I.
- Закон Менделя II (Независимый набор генов)
Второй закон Менделя также известен как закон асорции. Согласно этому закону, каждый ген / признак может независимо сочетаться с другими генами / признаками. Этот закон применяется, когда гаметы образуются при дигибридном скрещивании.
Дигибридный крест
P1 BBKK x BBKK
(Желтые круглые семена) (Зеленые морщинистые семена)
G1 BK x bk
F1 BbKk
P2 BbKk x BbKk
G2 BK, Bk, bK, bk BK, Bk, bK, bk
Во время образования 2-й родительской гаметы происходит свободное слияние (точнее, свободная комбинация) между B и b с K и k. Этот бесплатный набор дает четыре типа комбинаций гамет, а именно BK, Bk, bK, bk. Этот процесс образования гамет описывает феномен закона Менделя II.
пПринципы генетики
Развитие генетики как науки неотделимо от экспериментов, проведенных Менделем над Pisum sativum. Менделю удалось объяснить, как черты передаются от родителей к детям при скрещивании растений с разными чертами.
Преимущество Pisum sativum заключается в том, что он используется в генетических экспериментах, поскольку его легко получить, он имеет разновидность, которую можно четко различить, включая цвет семян, форму семян и цвет цветков. Цветки Pisum sativum достаточно большие, чтобы их можно было скрестить искусственно.
При скрещивании с другим признаком Мендель скрестил растение с пурпурными цветками с растением с белыми цветками и получил растение с пурпурными цветами (F1). Эта черта фиолетового цветка называется доминирующей. Если F1 скрещивается с F1, то получаются цветки F2 с соотношением пурпурный: белый = 3: 1. Наблюдаемый признак называется фенотипом, а контролирующий фактор - генотипом.
При скрещивании с двумя разными признаками, например, желтый круг (RRYY) с морщинистым зеленым (rryy), получается желтый круг F1 (RrYy). Если F1 скрещивается с F1, мы получаем соотношение круглого желтого, круглого зеленого, морщинистого желтого, морщинистого зеленого в соотношении 9: 3: 3: 1. Из этого креста был определен закон Менделя I, или закон сегрегации, и закон Менделя II, или закон свободного разделения.
Общая концепция того, как работают гены или экспрессия генов, основана на доминировании и рецессивности. То есть аллели либо полностью выражены в фенотипе, либо вообще не выражены. Это принцип Менделя. Однако исследования показали, что существует множество видов действий и взаимодействий генов, которые влияют на модели сегрегации. Тип действия гена можно разделить на две общие категории: между аллелями в одном и том же локусе (внутрилокус) и между аллелями в разных локусах (интерлокус).
а. Внутрилокусное взаимодействие
Есть три вида внутрилокусных взаимодействий. Первый тип является доминирующим, как заключил Мендель в своем исследовании. В доминантном типе соотношение F2 двух гомозиготных родителей составляет 3: 1. Второй тип - это отсутствие доминирования / неполное доминирование. В этом типе фенотип гетерозигот находится посередине между двумя родителями. Например, красно-белый четырехчасовой крест дает розовые цветы в F1. F2 распределен в соотношении 1 красный: 2 розовый: 1 белый. Третий тип - чрезмерное доминирование. В этой ситуации гетерозиготный имеет фенотипическое значение, которое выходит за рамки диапазона между двумя родителями.
Другой тип действия гена, который не включает эпистаз, - это аддитивное действие гена. В добавках каждый аллель в одном локусе будет увеличивать или уменьшать степень значимости фенотипа. Примером может служить цвет внутренней части зерна пшеницы. Цвет зерна пшеницы определяли по 3 локусам R1, R2 и R3 с 2 аллелями в каждом локусе. Цвет семян варьируется от темно-красного до белого, а интенсивность цвета зависит от количества аллелей, добавляющих цвет. Темно-красный цвет - R1R1R2R2R3R3, а белый цвет - r1r1r2r2r3r3. Если скрестить, F1 будет R1r1R2r2R3r3, что указывает на промежуточный цвет между двумя родителями.
При действии генов иногда встречаются одни и те же генотипы, но не выражают один и тот же фенотип, даже если условия окружающей среды однородны. Эта разница называется разницей в проникновении. Проникновение - это процент людей определенного генотипа, которые демонстрируют фенотип этого генотипа. Например, организм, имеющий генотип аа или А_, но не проявляющий того же фенотипа, что и обычно генотип aa или A_ из-за наличия генов эпистаза или супрессоров, или из-за эффектов среда. Термин проникновение можно использовать для описания эффекта, если точная причина неизвестна.
Еще одно событие, которое имеет тенденцию приводить к менее четким генетическим результатам, - это экспрессивность. Экспрессивность - это степень или степень, в которой конкретный генотип выражает свой фенотип у человека. Например, генотип A_ должен иметь красный фенотип, но проявляется разная степень цвета, например синий, темно-красный, розовый, белый. Выразительность этих разных цветов обусловлена влиянием других генов или влияниями окружающей среды, которые неизвестны с уверенностью.
Важные условия окружающей среды Свет: продолжительность выдержки или продолжительность периода темноты могут вызывает цветение у некоторых видов растений Температура: На многие биохимические процессы влияют по температуре. В биохимическом пути реакции участвуют ферменты, чувствительные к температуре.
Изменение температуры может изменить фенотип. Питание: Например, влияние некоторых новых генотипов можно увидеть только тогда, когда растение находится в стрессовой среде. Искусственное лечение: проявление признака может быть невидимым из-за введения химических соединений или гормонов.
Генетическая изменчивость или разнообразие очень важны, потому что если нет генетической изменчивости, то если Если произойдет довольно резкое изменение окружающей среды, это приведет к исчезновению вида в среде обитания. естественно. Генетическое разнообразие в виде аллельной изменчивости вызвано мутациями. Мутации происходят спонтанно с разной частотой в зависимости от локуса и генетической информации из окружающих участков хромосомы. Мутации приводят к изменениям в ДНК, которые, в свою очередь, изменяют ферменты и вызывают вариации физиологических механизмов, которые позже оцениваются в процессе естественного отбора.
Отделение генетики
Генетика развивает как чистую науку, так и прикладную науку. ветви Наука формируется в основном в результате углубления отдельных сторон объекта исследования.
Чистая ветвь генетики:
- молекулярная генетика
- клеточная генетика (цитогенетика)
- генетика Население
- количественная генетика
- генетика развития
Прикладная отрасль генетики:
- Медицинская генетика
- Селекционная наука
- Генная инженерия или генная инженерия
Биотехнология - это прикладная наука, которая не является непосредственно отраслью генетики, но тесно связана с разработками в области генетики.
- Обратная генетика
Классические генетические исследования начинаются с генетического фенотипа ранних симптомов (очевидно, по наблюдениям человека), а затем ищут объяснение генотипа на уровне генов. Разработка молекулярно-генетических методов для быстрого и эффективного внедрения новой философии в методологии генетики путем изменения направления исследований.
Поскольку многие гены были идентифицированы путем секвенирования, люди вставляют или изменяют гены в хромосомах, и возникают последствия фенотипа. Аналитические методы, использующие эту философию, сгруппированы в изучении генетики и т. Д. обратная генетика, тогда как изучение классических методов генетики называется продвинутой генетикой или генетическим направлением Вверх.
Генетическое расстройство
Генетические нарушения вызваны эволюцией мутаций ДНК, которые могут передаваться по наследству, поскольку мутации происходят в клетках яйцеклетки или сперматозоидах.
В целом эти расстройства делятся на 4 категории:
Единственное генное расстройство
Генетические нарушения, которые можно легко проследить от поколения к поколению, обычно представляют собой нарушения единственного гена, то есть только один ген, который не работает должным образом.
Многофакторное расстройство
По мере того, как мы понимаем генетику и генетически связанные заболевания, становится все более очевидным, что немало болезней у людей вызваны сочетанием факторов окружающей среды и ген. Риск этого многофакторного заболевания трудно предсказать по сравнению с заболеваниями одного гена.
Относительная важность генетического вклада в заболеваемость по сравнению с факторами окружающей среды называется наследуемостью, например Шизофрения имеет наследственность 85%, что означает, что родственник или родственник человека с шизофренией имеет высокую вероятность заражения. Шизофрения.
Хромосомные аномалии
Хромосомные аномалии вызывают множество генетических заболеваний и включают изменения количества хромосом и структуры этих хромосом. Изменения количества хромосом вызваны хромосомами, которые не разделяются должным образом во время мейоза или митоза, например, синдром Дауна, синдром хрупкости, Корея Хантингтона, синдром Тернера.
Мутация
В процессе репликации ДНК иногда возникают ошибки при полимеризации второй цепи. Эти ошибки, называемые мутациями, могут иметь последствия для фенотипа организма, особенно если они возникают в последовательностях генов, кодирующих белок. Частота ошибок часто является самой низкой - 1 из 10–100 миллионов оснований каждая - из-за навыков «корректуры» ДНК-полимеразы.
(Без корректуры частота ошибок в тысячу раз выше, потому что многие вирусы полагаются на полимеразы ДНК и РНК, которые не способны к корректируя, они воспринимают более высокую скорость мутаций.) Процессы, которые увеличивают скорость эволюции ДНК, называются мутагенными: мутагенные химические вещества способствуют ошибки в репликации ДНК, часто из-за нарушения структуры пары оснований, в то время как УФ-излучение вызывает мутации, вызывая разрушение Структура ДНК. Химия разрушения ДНК также происходит естественным образом, и клетки используют механизмы восстановления ДНК для их восстановления. несоответствия и сон в ДНК - однако, восстановление иногда не может вернуть ДНК в последовательность оригинал.
В организмах, которые используют перекрестно обмениваемую хромосомную ДНК и рекомбинируют гены, ошибки в выравнивании вокруг мейоза также могут приводить к мутациям. Ошибки в кроссовере особенно возможны, когда одна и та же последовательность заставляет партнерские хромосомы принимать неправильное выравнивание; это делает определенные области генома более восприимчивыми к мутации с помощью этого метода. Эта ошибка вызывает серьезные структурные изменения в последовательности ДНК - дупликацию, инверсию или делецию. все регионы, или намеренно поменять местами все части между противоположными хромосомами (так называемое транслокация).
Это объяснение о Генетика - это: история, законы, принципы, ветви и расстройства. Надеюсь, это будет полезно для всех читателей журнала «Педагогическое образование». Com
Читайте также:
- Приложения современной биотехнологии - определение, генетика, медицина, сельское хозяйство, животноводство, отходы, биохимия, вирусология, клеточная биология