Генетика. Пов'язаність генетики з іншими науками та підрозділи генетики. Методи генетики

Предмет генетики.
Генетика вивчає дві взаємопов’язані властивості живих організмів – спадковість і мінливість.
Спадковість – це властивість організмів у процесі розмноження передавати потомству свої ознаки.
Спадковість забезпечує наступність поколінь, створює безперервність органічного світу й самовідтворення у процесі зміни поколінь. Подібність предків і потомків може зберігатися мільйони років.

Розрізняють спадковість
хромосомну (ядерну), пов’язану з генами, що розташовані в хромосомах ядра нехромосомну (позаядерну), або цитоплазматичну, зумовлену позаядерними генами, локалізованими в цитоплазмі.

Мінливість – це здатність живих організмів набувати певних змін.
Життя на Землі виявляється в безмірній різноманітності форм та видів рослин і тварин, а в межах кожного виду існує значна мінливість.

Сучасна генетика тісно пов’язана із математикою, інформатикою, фізи­кою, хімією, іншими біологічними наука­ми.
Генетика надзвичайно швидко диференціюється на окремі підрозділи
Поряд із загальною генетикою, генетикою рослин і тварин виник­ли: цитогенетика, генетика мікроорганізмів, генетика вірусів, генетика хло­ропластів, генетика мітохондрій, генетика кількісних ознак, популяційна генетика, генетична інженерія, геноміка, протеоміка, біонформатика. Наука молекулярна біологія тісно пов’язана з генетикою.

Геноміка досліджує структури і функції геному, характеризує структуру окремих генів, способів їх регуляції та взаємодії між генами у межах геному.
Аналіз будь-якого генома включає визначення нуклеотидної послідовності (сиквенс), зокрема нуклеотидної послідовності білкових продуктів генів, вивчення взаємодії різних генів і білків і механізму регуляції всієї системи

Завдання протеоміки - визначити всі білки, синтезовані в клітині, з'ясувати їх будову, кількість, локалізацію, модифікацію і механізми взаємодії.
Транскриптоміка - вивчає координовану роботу генів, утворення первинних транскриптів, процеси сплайсингу і формування зрілих мРНК.

Біоінформатика - сукупність методів і підходів, що включають в себе:
- математичні методи комп'ютерного аналізу в порівняльній геноміці (геномна біоінформатика)
- розробку алгоритмів і програм для передбачення просторової структури біополімерів (структурна біоінформатика)
- дослідження стратегій, відповідних обчислювальних методологій, а також загальне управління інформаційною складністю біологічних систем.

Генетична інженерія розробляє прийоми, методи і технології одержання рекомбінантних РНК і ДНК, виділення генів з організму (клітин), здійснення маніпуляцій з генами і введення їх в інші організми

Методи генетики
Спадковість і мінливість в сучасній генетиці досліджують на різних рівнях – молекулярному, хромосомному, клітинному, організменному, популяційному багатьма методами.
Гібридологічний аналіз - полягає в схрещуванні й аналізі потомства за окремими ознаками. Запропонований
Г. Менделем в 1865 р. За допомогою цього методу будуються генетичні карти.
Популяційний метод - досліджують частоту різних генів, ступінь гетерозиготності, встановлює, які процеси відбувалися у популяції, які гени зазнавали елімінації, а які навпаки, поширювалися.

Цитогенетичний метод вивчає участь органоїдів клітини в передаванні та збереженні спад­кової інформації на мікроскопічному і клітинному рівнях.
Онтогенетичний метод - вивчає дію гена під час індивідуального розвитку організму. Онтогенез – це індивідуальний розвиток організму на протязі його життя від моменту запліднення яйцеклітини до смерті.
Філогенетичний метод – досліджує еволюційний розвиток організмів, як сучасних, так і вимерлих. Філогенез — процес еволюційного розвитку живої природи і окремих груп організмів. Широко застосовує побудову дендрограм

Дендрограма, що описує походження прокаріотів і еукаріотів

Молекулярні методи в генетиці
Молекулярні маркери (полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР)
Розділення молекул ДНК (електрофорез в гелі)
Секвенування генів
Метод гібридизації нуклеїнових кислот (Саузерн-блоттінг)
In vitro-мутагенез (нокаутування генів)
Клонування генів

Історія генетики
Перший та другий етапи

Історія генетики
Перший етап
Встановлено дискретність (переривчастість) спадко­вого матеріалу
Розроблений метод гібридологічного аналізу
Встановлено, що правила успадкування ознак, виявлені Г. Менделем у гороху, мають універ­сальний характер і стосуються всіх організмів, які розмножуються статевим шляхом. Закони спадковості єдині для всіх живих організмів.
На цьому етапі використовували гібридоло­гічний аналіз (схрещування), цитологічний метод (дослідження під мікроскопом) і вивчення мутаційного процесу (спонтанного)

Грегор Мендель
Томас Морган

Другий етап
Встановлено матеріальні основи спадковості.
Створено хромосомну теорію спадковості Т.Г. Морганом і його школою. Разом зі своїми учнями А.Стертевантом, К.Бріджесом і Г.Меллером до середини 20-х років XX ст. він сформулював уявлення про лінійне розташування генів у хромосомах і перший варіант теорії гена - елементарного носія спадкової інформації.

Теорія мутацій збагатилася відкриттям індукованого мутагенезу (1925-1930 рр.). Г.А. Надсон і Г.С. Філіппов (1925) виявили вплив радіоактив­ного опромінення на мутаційний процес у нижчих грибів, Г.Меллер (1927) - у дрозофіли, Л.М. Деяоне, А.О. Сапегін (1927-1932 рр.) - у пшениці і ячменю.
Хімічні мутагени виявили на початку 40-х років Ш.Ауербах і Й.А. Рапопорт.
Г.А. Надсон
Й.А. Рапопорт

Теперь уже накоплен большой фактический материал, говорящий о том, что рожь может порождаться пшеницей, причем разные виды пшеницы могут порождать рожь. Те же самые виды пшеницы могут порождать ячмень. Рожь также может порождать пшеницу. Овес может порождать овсюг и т. д.
Т.Д. Лисенко

Створив вчення про світові центри походження культурних рослин. Обґрунтував вчення про імунітет рослин, відкрив закон гомологічних рядів в спадкової мінливості організмів
В.І. Вавілов

Роботи С.С. Четверікова,
М.П. Дубініна,
Д.Д. Ромашова,
С.М. Гершензона,
Р.Фішера.
С.Райта,
В.Г. Добржанського
започаткували популяційну генетику.
С.С. Четверіков

Третій етап

Третій етап (почався у 40-х роках)
Дж. Бідл і Е.Татум вивчаючи мікроорганізми отримали докази того, що гени контролюють біосинтез ферментів.
У 1944 р. О.Евері, К.Мак-Леод і М. Мак-Карті довели генетичну роль нуклеїнових кислот в експериментах з трансформації у мікроорганізмів. Вони виявили, що носієм спадкової інформації була ДНК.

1953 р. Дж. Уотсоном і Ф.Кріком встановлено двоспіральну будову молекули ДНК.

Четвертий етап