Ген и его свойства генетика и практика

                                                                        

Контрольная  работа.

Концепция современного естествознания

На тему: Ген и его свойства генетика и  практика.

Работу  выполнила студентка первого  курса.

Власова Светлана Сергеевна.

Факултет менеджмента и маркетинга.

Специальность Государственное и муниципальное  управление.

Группа  вечер (15.10)

Студенческий  билет № 10МГД12628

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преподаватель: Курганова Екатерина Анатольевна

 

 

План

1) Введение.

А) Цель

Б) Задача

2) Основная мысль.

А) Ген  и его свойства.

Б) Генетика и практика.

3) Заключение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.      

В своей  работе я хочу рассказать об истории  развития генетики, рассмотреть основные понятия (наследственность и изменчивость), методы их изучения, остановиться на носителе наследственной информации (гене), озвучить задачи генетики и ее роль.

 

Ген и его свойства

Ген- это единица наследственности, определяющая развитие отдельного признака. Вскоре после того, как были переоткрыты законы Менделя и наступил бурный период развития науки о наследственности и изменчивости генетики направили свои усилия на выяснение природы единицы наследственности- гена и механизма  его действия. Каким образом ген управляет образованием признака? В чём заключается первичное действе гена? Вот ведущие вопросы генетики того времени, которые принципе были решены только спустя несколько десятков лет. С 1903 года начались интенсивные генетические исследования  окраска цветов у львиного зева. Химики установили, что окраска обусловлена антоцианами и другими родственными им пигментами .Скоро стало ясно, что в определении этого признака участвует много генов и что действие их заключается в контроле различных специфических биохимических реакций. На питательную среду высевают одну из аскоспор, у которой повреждён (мутировал) ген, отвечающий за синтез какого-либо важнейшего вещества. Такая аскоспора на среде с минимальным набором питательных веществ расти не будет. Предстоит узнать, какое это вещество?                Для получения ответа на этот вопрос необходимо поочерёдно к минимальной питательной среде добавлять разные вещества: аминокислоты, нуклеотиды, витамины и т.д. И если при этом аскоспора триптофана, то именно это вещество нейроспора не может синтезировать……Из этого опыта ясно , что у нейроспоры мутировал ген, который отвечает за синтез аминокислоты триптофана.

Порядок аминокислот в полипептидной  цепочки  записан в последовательности  нуклеотидов в ДНК. Участок молекулы ДНК, несущий информацию об одной полипептидной цепочку белка, называют геном или цистроном. Одной из замечательных особенностей гена является мутирование, т.е . изменение нуклеотидного состава. Одни мутации заключаются в выпадении нуклеотидов (делении)-другие- в приобретении новых (вставки), третьи- в замене одних оснований в нуклеотидах на другие (замещения).

Например: Если в последовательности нуклеотидов ГАГ ТЦГ ААТ…ГТА ТТГ ААГ выбить один из них в начале гена , то информация  о порядке аминокислот целиком исказиться  и будет читаться  как АГТ ЦГА АТ.  … ..Г ТАТ ТГА ГТ. В результате такой мутации функция белка полностью нарушается. В подобных случаях  организм обычно погибает, а мутацию называют летальной (смертельной). Если выбивается  один из  нуклеотидов в конце гена,  то исказится лишь небольшой участок полипептидной цепочки.

В конце 60-х годов американскому  учёному  Корнбергу  с сотрудниками  удалось синтезировать искусственный вирус. В 1969году группа американских исследователей во главе с Дж. Бэквитом  выделила из бактерии кишечной палочки группу генов- лактозный оперон. Благодаря этим генам кишечная палочка может жить на молочном сахаре (лактозе) и использовать его в качестве строительного и энергетического материала. Этот тонкий эксперимент был осуществлён с помощью фагов (бактериальных вирусов), живущий на кишечной палочке. Два вида таких фагов……. ……….обладают способностью выхватывать из хромосомы кишечной палочки лактозный оперон и присоединяет его к своей ДНК. Специальным методом лактозный оперон был отделён от захвативших его фагов и выделен в чистом виде. В начале 70-х годов индийскому учёному Гару  Гобинду Кхоране с небольшой группой сотрудников удалось впервые осуществить искусственны синтез гена, состоящий из 77 нуклеотидов (этот ген содержит информацию для  одного из видов т-РНК). На эту работу потребовалось пять лет. Работа по искусственному синтезу генов продолжаются. Синтезирован ген одного из глобулинов (белка крови).

 

Действие и взаимодействие генов

Изучение  закономерностей может навести  на мысль, что между генами и признаками существует однозначное  соответствие, т.е. Каждый ген вызывает развитие одного определённого признака, а каждый признак зависит от одного гена. Уже вскоре после переоткрытия законов Менделя (начало нашего века) было замечено, что это далеко не так.

Плейотропное, или множественное, действие гена .

Имеются две  идентичные группы дрозофил, которые  различаются   лишь тем, что одна из них  гомозиготная по гену красных  глаз, а другая  гомозиготная по гену белых глаз (гены белых и красных  глаз аллельны). Оказывается, один и тот же ген способен влиять на различные признаки организма. Такое явление называют плейотропией, или множественным действием гена. Примером часто наблюдаемой плейотропии у растений может служить сочетание красной окраски стебля (особенно в междоузлиях) с красными цветками или зелёного стебля с белой окраской цветка….  ……..(водосбор, различные сорта свеклы). Известны случаи более широкого плейотропного эффекта. Так, у водосбор имеется ген, обусловливающий  красную окраску цветка, антоциановую окраску обеих сторон листа, удлиненный стебель, прозрачную семенную оболочку,  увеличенную массу семян и тёмную окраску эндосперма. Множественное действие гена следует считать правилом. Исключение составляет такой признак, как полипептидная цепочка, информация о которой заключена в одном гене.

Ген-оператор. Оперон. 

Представим  себе следущую ситуацию. Бактерии кишечной палочки под действием облучения утратила способность регуляции синтеза ферментов. После соединения облученных бактерий с нормальной культурой у мутантного штамма эта способность не востанновилась. Что за изменения произошли в генетическом  материале бактерии? Предположили, что в клетке, кроме гена-регулятора, имеется ещё ген-оператор. Последний должен располагаться рядом со структурными генами (цистронами) и каким-то образом      взаимодействовать с ним, то запуская их все сразу, то подавляя их действие. Ген- оператор вместе со структурными генами составляет единую систему, которую называют оперон. В оперон может входить от одного  до нескольких структурных генов.

Генетика

Генетика-наука о наследственности и изменчивости организмов.

Структура современной  генетики

Основные  разделы фундаментальной генетики: классическая (формальная) генетика, цитогенетика, молекулярная генетика, генетика ферментов и иммуногенетика, генетика мутагенеза, радиационная и химическая генетика, эволюционная генетика, гномика и эпигеномика, генетика поведения, генетика популяции, экологическая генетика и генетическая токсикология, математическая генетика………и.т.д

Современная теория гена.

1)Ген занимает определённый участок (локус) в хромосоме.      

2)Ген- часть молекулы ДНК, имеющей определённую последовательность  нуклеотидов, представляет собой функциональную еденицу наследственной информации. Число нуклеотидов, входящих  в состав различных генов, неодинаково.

3)Внутри гена могут происходить рекомбинации и мутирование. 4)Существует структурные и функциональные гены.

5)Структурные гены кодируют синтез белков, но ген не принимает непосредственного участия в синтезе белка. ДНК- матрица для молекул иРНК.

6)Функциональные гены контролируют и направляют деятельность структурных генов.

7) Молекулы ДНК, входящие в состав гкена, способны к репарации, поэтому не всякие повреждения гена ведут к мутации. 

8)Генотип, будучи дискретным (состоящим из отдельных генов), функционирует как единое целое. На функцию генов оказывает влияние факторы как внутренней, так и внешней среды.                                                                  Ген и генетика 

Ген- (греч genos род, происхождение)- наследственный фактор, функционально неделимая единица генетического материала, представляющая собой отрезок молекулы ДНК ( у некоторых вирусов- молекулы РНК), в котором закодирована первичная структура полипептидной (белка) , молекулы транспортной или рибосомной РНК. Совокупность генов клетки или организма составляет их генотип.       

Существование наследственных факторов, определяющих признаки организмов, впервые предложил  Грегор Мендель (G. Mendel) в 1865 году. Изучая гибриды растений, родительские формы которых отличались друг от друга по одному, двум и трём признакам, он пришёл к заключению, что любые признаки организма определяются факторами, передающимися от родителей потомкам через половые клетки, причём эти факторы не дробятся , а передаются по наследству как нечто целое, независимо друг от друга. В 1909 году Иоганнсен (W. Johannsen) назвал менделеевские наследственные факторы генами. В 1991 году Морган (Th. H. Morgan) установил, что гены являются частями хромосом. Отдельная хромосома представляет собой совокупность присущих только ей последовательно расположенных по её длине генов ,каждый из которых занимает на ней своё определённое место (локус). Используя способность гомологичных (одинаковых, идентичных) хромосом в процессе мейоза (тип клеточного деления, который обязательно проходит половые клетки в процессе своего созревания.), обмениваться генетическим материалом (явление так называемого: кроссинговера) , Морган и его сотрудники составили первые хромосомные карты, на которых было показано положение генов на картируемой хромосоме. Функция гена его проявления (пенетрантность) заключатся в образовании специфического признака организма. Удаление гена или его качественное изменение приводят соответственно к потере или изменению признака, контролируемого этим геном. В то же время любой признак организма является результатом взаимодействия гена с окружающей, и внутренней , генотипической, средой. Один и тот же ген может принимать участие в формировании нескольких признаков организма (явление так называемое плейотропии). Основная масса признаков формируется как результат взаимодействия многих генов (явление полигинии).В то же время даже в пределах родственной группы особей , находящихся в сходных условиях  существования, проявления одного и того же гена может варьировать по степени выражённости (экспрессивность , или экспрессия). Это указывает на то, что при формировании признаков гены выступают как целостная система, строго функционирующая в определённой  генотипической и окружающей среде.     У диплоидных организмов, т.е у организмов , соматические (греч. soma- тело) клетки которых имеют двойной набор хромосом, гены представлены парой аллельных форм (аллель- одно из возможных структурных состояний гена; практически число аллелей каждого гена неисчислимо). Аллельные гены ( или аллели) расположены в гомологичных локусах гомологичных хромосомах. Пара аллельных генов  может быть составлена из идентичных ( явление гомозиготности) или различных (явления гетерозиготности) аллелей. У гетерозигот (организмов, аллельные гены которых различны) проявление одного аллеля на уровне признака организма (фенотипическое проявление) может полностью подавлять проявление другой аллели. Подавляющий аллель называют доминантным, а подавляемый- рецессивным. Соответственно и контролируемый ими признаки носят название доминантных или рецессивных . Фенотипическое проявление рецессивных генов можно наблюдать только у тех организмов , которые оказываются гомозиготными в отношении такого рецессивного гена, т.е. оба аллельных гена у них рецесивны, или в случае, когда ген не имеет аллельной пары.

Изучая  механизмы регуляции функции  гена, французские генетики Жакоб (F. Jacob) и Моно (J. L. Monod) пришли к заключению, что существуют структурные и регуляторные гены. Структурные гены делятся на две группы. Первую состовяют гены, которые контролируют (кодируют) первичную структуру , т.е. последовательность аминокислот в синтезируемых полипептидах. Организация генетического материала у эукариотов характеризуется присутствием так называемых генов-кластеров (сложных генов), кодирующих синтез длинных полипептидных цепей таких белков, которые обладают несколькими ферментивными активностями. Вторую группу структурных генов составляют гены, определяющие последовательность соединений нуклеотидов в полинуклеотидных цепях рибосомной  РНК- рРНК и транспортной РНК- тРНК.   Регуляторные гены контролируют синтез специфических веществ белковой природы - так называемой  репрессоров, которые регулируют активность структурных генов, «включая» и «выключая» их.

В 1969 году  Беквит (J. R. Beckwith ) и сотрудники, используя способность некоторых бактериофагов переносить фрагменты бактериальной хромосомы в другие бактериальные клетки (явление трансдукции), впервые выделили, точно определили размер и получали электограмму индивидуального гена кишечной палочки. По определению , ген является отрезком молекулы ДНК ( у некоторых вирусов- отрезком молекулы РНК ), становится всё труднее находить в молекулах ДНК границы того, что обозначали понятиями «ген» , «гены» (части генотипа). Растёт число открываемых генетических единиц. Наряду со структурными и регуляторными генами в молекулах ДНК обнаружены участки повторяющихся нуклеотидных последовательностей , функции которых неизвестны , а так же мигрирующие нуклеотидные последовательности - так называемые мобильные гены. Найдены также псевдогены, представляющие собой копии известных генов, но расположенные в других частях  генома (геном- совокупность хромосомных генов, характерных для гаплоидного- одинарного- набора хромосом данного вида организма) и инактивированные мутациями и поэтому не функционирующие. Таким образом , теория гена находиться в непрестанном развитии.

Ген представляет собой сложную микросистему, обеспечивающею жизнедеятельность клетки и организма  в целом. Теория гена, постоянно углубляющая  и развивающаяся , составляет основу генетической инженерии, конечной целью которой являются создание организмов с новыми наследственными свойствами , разработка способов лечения заболевания , генетически обусловленных дефектами обмена веществ

Генетика- (от греческого genetikos  относящийся  к происхождению) - наука о наследственности  и изменчивости организмов. В практическом отнощеннии генетика тесно связана с медициной, сельским хозяйством, наукой о биосфере, с эволюционным учением. Согласно законам наследственности  все основные признаки и свойство организмов контролируются и определяются единицами наследственной информации- генами, локализованными в специфических структурах клетки- хромосомах. Веществом, в котором «записана» наследственная информация, у подавляющего большинства организмов являются нуклеиновые кислоты- дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), а у некоторых вирусов рибонуклеиновая кислота (РНК). Предметом иследованний генетики служит природа материальных носителей наследственности, механизмы их проявления, изменения и воспроизведения, возможные пути и методы их исскуственного синтеза, формирование сложных свойств и признаков целостного организма, взаимосвязь наследственности и изменчивости методами генетики осуществляется на всех уровнях организации живой материи: молекулярном, клеточном, на уровне целостного организма и популяции (совокупности особей одного вида, длительно занимающей определённое пространства и воспроизводящей себя во многих поколениях.)