Необходимо указать целый ряд важных особенностей его экспериментов, благодаря чему открытие законов наследственности принадлежит именно Г. Менделю:
• целенаправленный, продуманный выбор объекта;
• для получения потомства использовал различные линии садового гороха (проводил только внутривидовые скрещивания);
• для скрещивания родительских форм подобрал пары с «контрастно-различающимися» признаками;
• использовал только «чистые линии», полученные после двухгодичных испытаний их «надежности»;
• свои опыты начал со скрещиваний, когда родительские формы отличались только по одной паре контрастных признаков, что об- 23 легчило интерпретацию получаемых результатов и позволило установить четкие закономерности их наследования;
• разработал схему скрещивания, сегодня называемую «менделевской схемой» (гомозиготные «контрастно-различающиеся» родительские пары и самоопыление гибридов F1 для получения F2;
• провел реципрокное скрещивание для подтверждения единообразия потомства первого поколения;
• разработал схему возвратных (анализирующих) скрещиваний;
• назвал проявляющиеся в F1 признаки доминантными, а не проявляющиеся – рецессивными;
• в отличие от своих предшественников анализировал все получаемое в результате скрещивания потомство;
Эксперименты, проведенные Г. Менделем в период с 1856 по 1863 г., являются гениальными, их отличает поразительная глубина и логичность, четкая продуманность и обоснованность выводов. Результаты работ с садовым горохом были доложены Г. Менделем в начале 1865 г. на заседании Общества естествоиспытателей, а опубликованы в 1866 г. в труде «Опыты над растительными гибридами».
|
|
|
Этапы развития генетики
Этап
Это эпоха классической генетики. Бурно развивается менделевская генетика. А также, происходит синтез накопленных сведений о хромосомах клеточного ядра, митозе, мейозе.
На этом же этапе выяснилось, что не все признаки наследуются по законам Менделя.
В 80-х годах прошлого века теорию пангенезиса и саму идею о наследовании благоприобретённых признаков резкой критике подверг А.Вейсман (1834-1914). Вейсман принял и развил идею, согласно которой наследственный материал сосредоточен в ядерной субстанции клеток или в хромосомах. Если учесть, что о поведении хромосом в митозе и мейозе к концу XIX в. было уже довольно много известно, то не удивительно, что теория Вейсмана о зародышевой плазме во многом подготовила биологов к необходимости коренного пересмотра взглядов на наследственность сразу после вторичного открытия законов Менделя.
Этап
Главной отличительной чертой второго этапа истории генетики (~ 1912 до 1925 г.) было создание и утверждение хромосомной теории наследственности. Ведущую роль в этом сыграли экспериментальные работы американского генетика Т.Моргана (1861-1945) и трёх его учеников – А.Стертеванта, К.Бриджеса, Г.Меллера, проведённые на плодовой мушке дрозофиле , которая благодаря ряду своих свойств (удобству содержания в лаборатории, быстроте размножения, высокой плодовитости, малому числу хромосом) стала с тех пор излюбленным объектом генетических исследований. Блестящие работы Моргана, подтверждённые затем в других лабораториях и на других объектах, показали, что наследственные задатки – гены – лежат в хромосомах клетки ядра и что передача наследственных признаков определяется судьбой хромосом при созревании половых клеток при оплодотворении.
|
|
|
Этап
Третий этап истории генетики (~ 1925 – 1940 г.) ознаменован в первую очередь открытием возможности искусственно вызвать мутации. До тех пор существовала ошибочная концепция, что мутации возникают в организме самопроизвольно, под влиянием каких-то чисто внутренних причин.
Первые данные о том, что мутации можно вызвать искусственно были получены в 1925 г. в СССР Г.А.Надсоном и Г.С.Филипповым в опытах по облучению дрожжей радием, а решающие доказательства возможности экспериментального получения мутаций дали в 1927 г. опыты Г.Меллера (1890-1967 гг.) по воздействию на дрозофилу рентгеновских лучей. Работа Меллера вызвала огромное число экспериментальных исследований, проводившихся на разных объектах и быстро показавших, что ионизирующие излучения обладают универсальным мутагенным действием. Затем было обнаружено, что ультрафиолетовые лучи тоже могут вызывать мутации и что этой способностью, хотя и в слабой степени, обладает высокая температура. Вскоре появились сведения о том, что мутации можно вызвать химическими веществами.
|
|
|
Этап
Наиболее характерными чертами четвёртого этапа истории генетики (1940-1955) было развитие работ по генетике физиологических и биохимических признаков и вовлечение в круг генетического эксперимента микроорганизмов и вирусов, что повысило разрешающую способность генетического анализа. Изучение биохимических процессов, лежащих в основе формирования наследственных признаков разных организмов, пролило свет на то, как действуют гены и, в частности, привело к важному обобщению, сделанному американскими генетиками Дж. Бидлом и Э.Тэтумом, согласно которого всякий ген определяет синтез в организме одного фермента (эта формула: «один ген – один фермент» впоследствии: «один ген – один белок»).
|
|
|
Очень большое значение имело выяснение в 1944 г. американского генетика О.Эвери с сотрудниками природы генетической трансформации у бактерий. Исключительное значение для развития молекулярной биологии и генетики имела расшифровка строения молекулы ДНК Дж.Уотсоном и Ф.Криком на основе её химических и рентгеноструктурных исследований. Предложенная ими модель двойной спирали ДНК объяснила такие фундаментальные свойства генетического материала, как способность к репликации, мутированию, кодированию наследственной информации.
Этап
Для последнего современного этапа истории генетики, начавшегося приблизительно в середине 1950-х г., наиболее характерно исследование генетических явлений на молекулярном уровне благодаря внедрению в генетику новых химических, физических, математических подходов и методов, совершенных приборов и сложных реактивов.
ЦИТОГЕНЕТИКА
Клетка (cellula) – микроскопическое образование, элементарная живая система, основная структурная единица организма, способная к самовоспроизведению, саморегуляции и самовозобновлению. Проявление свойств жизни, таких, как воспроизведение (размножение), обмен веществ и др. осуществляется на клеточном уровне и протекает при непосредственном участии белков — основных элементов клеточных структур. Клетка была открыта английским микроскопистом Р. Гуком в 1665 году.
Клетка – предмет изучения цитологии.
Величина ее от 10-6 до 10-4 м, достигает в длину 1,5 м (нейроны). Форма клеток также различна. В организме человека бывают: шаровидные, веретеновидные, чешуйчатые (плоские), кубические, звездчатые, столбчатые (призматические), отростчатые (древовидные).
Клетка - центр хранения генетической информации.
Строение и функционирование генетических структур клеток на микроскопическом уровне, их количественную и качественную изменчивость изучает цитогенетика.
Клеточная теория
Клетка была открыта Робертом Гуком (R. Hooke) в 1665 г., он же ввел сам термин "клетка" ("cellula"). Однако обобщение основных представлений о клеточном строении живых организмов, известное как клеточная теория, было сформулировано лишь в 1838-1839 гг. ботаником Маттиасом Шлейденом (M.J. Schleiden) и зоологом Теодором Шванном (T. Schwann).
Современная клеточная теория включает следующие положения:
1) клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;
2) клетки разных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;
3) размножение клеток осуществляется только путем деления (клетка от клетки);
4) в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы и образуют ткани; они тесно связаны между собой и включены в единую систему нервной и гуморальной регуляции. Существует два больших класса клеток - ПРОКАРИОТИЧЕСКИЕ и ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ.
Строение эукариот
Каждая клетка представляет собой сложную систему, содержащую ядро и цитоплазму с включенными в нее органеллами (см. рис. 3) Внутри клетки располагается ядро (nucleus), которое хранит генетическую информацию и участвует в синтезе белка. Обычно ядро круглое или овоидное. Ядро покрыто ядерной оболочкой, представленной наружной и внутренней ядерными мембранами, между которыми находится узкое перинуклеарное пространство. Заполнено ядро нуклеоплазмой, в которой содержатся ядрышко (одно или два) хромат и ин в виде плотных ернышек ли лентовидных структур. ЯДРО обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. Большинство клеток содержит одно ядро, изредка встречаются многоядерные клетки (некоторые грибы, простейшие, водоросли, поперечно - полосатые мышечные волокна и др.). Лишенная ядра клетка быстро погибает. Однако некоторые клетки в зрелом (дифференцированном) состоянии утрачивают ядро. Такие клетки либо живут недолго и заменяются новыми (например, эритроциты), либо поддерживают свою жизнедеятельность за счет притока метабол тов из тесно примыкающих з и и к ним клеток- "корми м с у особно самост лец" (например, клетки флоэмы у растений). По форме ядро может быть шаровидным, овальным, лопастны , линзовидным и т.д. Размер, форма и тр ктура ядер изменяются в зависимости от функционального состояния клеток, быстро реагируя на изменение внешних условий. Ядро обычно перемещается по клетке пассивно с током окружающей его цитоплазмы, но иногда оно сп оятельно передвигаться, совершая движения амебоидного типа.
Ядро окружено цитоплазмой (cytoplasma). Цитоплазма - жидкая плазма, состоящая в основном из воды. В состав цитоплазмы входят гиалоплазма, органеллы и включения. Гиалоплазма – основное вещество цитоплазмы. Это сложное бесструктурное полужидкое, полупрозрачное (от греч. hyalos — стекло) образование; содержит полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты. Участвует в обменных процессах клетки. ЦИТОПЛАЗМА - внутреннее содержимое клетки. Она пронизана стой сетью белковых волокон, составляющих составляющих цитоскелет, содержит органоиды и мембранную вакуолярную систему. Взаимодействие между ними осуществляется через полужидкую составляющую - ЦИТОЗОЛЬ. Цитозоль - это своеобразная коллоидная система с упорядоченной субмикроскопической структурой. Цитозоль содержит 75 - 80% воды, 10 - 12% белков и аминокислот, 4 - 6% углеводов, 2 - 3% липидов и 1% неорганических и других веществ. Все эти вещества образуют полужидкую слизистую бесцветную массу, не смешивающуюся с водой. Она занимает в среднем около 54% общего объема типичной клетки (таблица 7). Цитозоль существенно неоднороден: например, цитозоль непосредственно окружающий аппарат Гольджи, не идентичен цитозолю, контактирующему с клеточным ядром. ОРГАНОИДЫ цитоплазмы являются обязательными структурными элементами эукариотической клетки: при их отсутствии клетка теряет способность к дальнейшему существованию. Органоидами цитоплазмы являются РИБОСОМЫ, МИТОХОНДРИИ и ПЛАСТИДЫ.
Органеллами называются постоянные части клетки, имеющие определенную структуру и выполняющие специфические функции. К органеллам относятся:
1) клеточный центр. Располагается обычно возле ядра ли комплекса Гольджи. Содержит два плотных образования – центриоли, которые входят в состав веретена делящейся клетки и участвуют в образовании подвижных органов – жгутиков, ресничек;
2) митохондрии – энергетические органы клетки, участвуют в процессах окисления, фосфорилирования. Имеют овоидную форму и покрыты двуслойной митохондриальной мембраной, которая образует впячивания внутрь в виде складок (гребешки) – кристы;
Их основная функция связана с окислением органических соединений и использованием освобождающейся при распаде этих соединений энергии на синтез АТФ.
Поэтому митохондрии поглощают из цитоплазмы органические вещества и кислород, а выделяют в цитоплазму - углекислый газ (конечный продукт распада углеродного "скелета" органических соединений) и АТФ. В связи с их функцией митохондрии называют "энергетическими станциями" клетки. Они есть у всех эукариотических ок как автотрофных (у фотосинтезирующих астений), так и гетеротрофных (у животных и грибов) и отсутствуют у прокариотических клеток и бактерий. Количество митохондрий в клетках значительно варьирует в зависимости от потребностей в энергии данного типа клеток. В клетках некоторых водорослей и простейших содержится лишь 1 митохондрия, в сперматозоидах различных видов животных - от 20 до 72, а в клетках тела млекопитающих - от 100 до нескольких тыс. митохондрий. Больше всего митохондрий содержится в клетках тканей, постоянно использующих много энергии для выполнения своих функций - в мышцах, в печени и в почках. Митохондрии могут занимать от 2 до 48% от общего объема клетки, но в среднем эта величина составляет 18% (см. также таблицу 7). Митохондрии локализованы в клетке, как правило, либо в тех участках, где расходуется энергия, либо около скоплений субстрата (например, липидных капель), если таковые имеются.
3) комплекс Гольджи (внутренний сетчатый аппарат) – имеет вид пузырьков, пластин и трубочек, располагающихся возле ядра. Он синтезирует полисахариды, вступающие во взаимосвязь с белками, участвует в выведении за пределы клетки продуктов ее жизнедеятельности;
4) эндоплазматическая сеть – представлена в виде гладкой и зернистой эндоплазматических сетей. Первая образована мелкими цистернами и трубочками, участвующими в обмене липидов и полисахаридов. Гранулярная сеть состоит из цистерн, трубочек и пластинок, на стенках которых прилежат рибосомы. Эта сеть участвует в синтезе белка.
5) Рибосомы. Существует два типа рибосом - прокариотического и эукариотического типа. Оба типа рибосом устроены похоже, состоят из РНК (~ 65%) и белка ~ 35%), но различаются размерами. Каждая рибосома состоит из двух субчастиц неравного размера и может диссоциировать на субчастицы и вновь собираться, так что в клетке постоянно существует динамическое равновесие между диссоциированными и ассоциированными рибосомами. РНК, входящая в состав рибосом, называется рибосомальной РНК (рРНК) и выполняет, по-видимому, роль каркаса, на котором в строго определенном порядке крепятся белковые компоненты рибосомы.
Новые рибосомы образуются в клетках в результате самосборки новых рибонуклеиновых и белковых компонентов. У эукариот сборка происходит в ядрышке.
В цитоплазме также постоянно находятся включения. Они могут быть представлены белковыми, жировыми, пигментными и другими образованиями. Клетка мембранами разделена на отдельные отсеки, сообщающиеся друг с другом.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 57; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!