Достижения и проблемы генной инженерии

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение……………………………………………………………………..…… 3

1.                 Генетика и эволюция…………………………………………………...…. 5

2.                 Генная инженерия. Научно-исследовательские аспекты……………… 9

3.                 Генная инженерия. Практические результаты………………………… 12

Заключение……………………………………………………………………… 14

Литература…………………………………………………………………...…. 15

Приложение………………………………………………………………..…… 16

ВВЕДЕНИЕ:

Генетика вначале была использована для борьбы против дар­винизма. Устойчивость генов трактовалась как их неизменность. Мутационная изменчивость отождествлялась непосредственно с видообразованием и, как казалось, как будто отменяла есте­ственный отбор в качестве главного фактора эволюции. Но уже к концу 20-х годов XX в, становилось все яснее, что генетика раскрывает конкретный механизм изменчивости, соотношение свойств организма и характера внешних воздействий в возник­новении индивидуальных изменений.

Основатель мутационной теории Гуго де Фриз считал, что каждая мутация ведет к возникновению нового вида и сводил эволюцию к простому накоплению мутаций. На самом деле мутации лишь поддерживают наследственную неоднородность популяций и других эволюционных групп.         Но это необходи­мое, но еще недостаточное условие эволюционного процесса. Необходимы также необратимые изменения среды — как абио­тические по своему происхождению  изменения климата, го­рообразование и т.п.), так и биогенные, порожденные самой жизнью, к которым присоединились антропогенные, обуслов­ленные человеческой деятельностью.

Важную роль в объединении генетики и эволюционной тео­рии, в разработке генетики популяций, сыграли С.С. Четве­риков, Н.П. Дубинин и другие русские ученые. В 40-50-е годы XX в. И.И. Шмальгаузен, опираясь на достижения гене­тики, конкретизировал учение о естественном отборе, выде­лив две его формы: стабилизирующий отбор и ведущий отбор.

Генетика — наука о наследственности, способах передачи признаков от родителей к детям, о механизмах индивидуаль­ной изменчивости организмов и способах управления ею.

Ис­ходные законы наследственности были открыты чешским уче­ным Грегором Менделем в 1865 г. и переоткрыты независимо от него Гуго де Фризом в Голландии, Карлом Корренсом в Германии и Эрихом Чермаком в Австрии. Они и есть основа­тели генетики. Вторым крупнейшим этапом в истории генети­ки явилось обоснование Г. Морганом хромосомной теории на­следственности, согласно которой основную роль в передаче наследственной информации играют хромосомы клеточного ядра.

Важнейшим в генетике является понятие «ген». Ген внача­ле представляли чисто формально, вроде счетной единицы. Потом установили, что ген — участок цепочки ДНК и он сам имеет сложную структуру. Число возможных различ­ных сочетаний четырех органических оснований по длине це­почки ДНК составляет гигантскую величину 410 000, которая пре­вышает число атомов в Солнечной системе. На основе такого разнообразия действительно может возникнуть практически бес­конечное число наследственных изменений, обеспечивающих эволюцию и разнообразие органического мира.  Наследствен­ность обеспечивает преемственность живого на Земле, а из­менчивость — многообразие форм жизни. И то, и другое свя­заны неразрывно.

Генетика различает основные формы изменчивости; генотипическую, передаваемую по наследству, и фенотипическую, не передаваемую по наследству. Наиболее ярко наследствен­ная изменчивость проявляется в мутациях — перестройках на­следственного основания, генотипа организма. Крупная мута­ция всегда выражается в форме более или менее резкого на­следственного морфофизиологического уклонения единствен­ной особи среди многих других, остающихся неизменными. Но в большинстве случаев мутации имеют вид небольших ук­лонений.

Важно понять, что мутации сами по себе не являются при­способительными изменениями, непосредственно направлен­ными на выживание организмов в данных определенных усло­виях. Они возникают случайно, хотя и под воздействием внут­ренней и внешней среды, т.е. не беспричинно. Они зависят от условий среды и могут быть получены специальным воздей­ствием ионизирующей радиации, химических реагентов и т.п.

Но экспериментально получаемые мутации тоже не носят ха­рактера адаптивных изменений. Адаптации, приспособления создаются лишь в результате отбора.

Сначала под генотипом понимали систему всех генов, вхо­дящих в состав клеток, сейчас объем этого понятия сужен до совокупности хромосомных ДНК организма, а совокупность всех генов называют геномом.

Под генотипом следует понимать только наследственную структуру организма. Понятие же фенотипа обозначает сово­купность доступных наблюдений индивидуальных признаков особи. Один из создателей современной генетики академик Н.П. Дубинин сравнивает соотношение генотипа и фенотипа с соотношением сущности и явления, подчеркивая большую ус­тойчивость генотипа и подвижность, текучесть фенотипа. Фе­нотип является результатом взаимодействия генотипа и среды, поэтому он может быть сложнее и многообразнее генотипа.

Индивидуальное развитие живого организма от зарождения до смерти осуществляется под влиянием как генетических про­грамм и подпрограмм, так и внешних условий. Из-за этого одинаковая генетическая основа (генотип) не всегда приводит к формированию организмов с одинаковым фенотипом, оди­наковым набором свойств. У организма складываются такие признаки, которые облегчают его существование именно в дан­ных конкретных условиях. Удачные приспособительные изме­нения (смена сезонной окраски, усиление или ослабление теп­лого шерстного покрова и т.п.) регулируются естественным отбором, обеспечивая выживание организмов с генотипами, способными оптимально реагировать на изменение внешней среды.

1. ГЕНЕТИКА И ЭВОЛЮЦИЯ.

Понять сущность эволюционных процессов помогает генетика — наука о наследственности, изменчивости организмов и методах управления ими.

Ген является элементарной единицей наследственности. Задачами генетики являются:

изучение структуры единиц наследственности (генов);

анализ механизма функционирования генов;

реализация генетической информации (в частности, для увеличения производительности животноводства и сельхоз-структур);

анализ функционирования генов на разных этапах разви­тия организма.

Таким образом, генетика изучает два фундаментальных свой­ства живых систем - наследственность и изменчивость.

На сегодня известно, что гены и хромосомы (генотип — со­вокупность наследственных структур) определяют фенотип -совокупность всех признаков организма, который является ре­зультатом взаимодействия генотипа и окружающей Среды (пи­тание., температура, радиация и др.).

Перестройку гена называют мутацией.

Новый организм, но­ситель мутации — мутант, а факторы, вызывающие эти измене­ния, — мутагены.

Наиболее сильное влияние из факторов окружающей Среды (в сотни раз сильнее других) оказывают радиоактивные элемен­ты, а количество мутаций пропорционально дозе облучения, что доказал американский генетик К. Миллер, работавший с луча­ми Рентгена1.

В познании закономерностей наследственности существен­ную роль сыграл чешский исследователь Г. Мендель (1822 -18 84), сформулировавший законы наследственности. Доказано, что признаки организмов определяются дискретными наследствен­ными факторами.

Хромосома любого организма содержит длинную непрерыв­ную цепь ДНК, несущую множество генов.

__________________________________________________________________

1 В. Рентген (1845—1923), немецкий физик.

Установлены принципиальные их характеристики, имеющие всеобщее и фундаментальное значение, например дискретность и линейное расположение в хромосоме. Другие определенные закономерности, например расщепление признаков в потом­стве гибридов, отмечены только у диплоидных эукариотических организмов.

Методы генетического анализа очень разнообразны, одним из первых является гибридологический. Суть его заключается в скрещивании организмов, отличающихся друг от друга по од­ному или нескольким признакам, и детальном анализе потом­ства.

Такие исследования позволили Г. Менделю сформулиро­вать законы наследования.

Первый, или закон единообразия:

У гибридов первого поколения проявляются признаки толь­ко одного родителя (доминантный признак), не проявляющие­ся при этом признаки Мендель назвал рецессивными.

Второй, или закон расщепления:

В потомстве, полученном от скрещивания гибридов первого поколения, наблюдается явление расщепления; в случае полно­го доминирования четверть особей из гибридов второго поко­ления имеет рецессивный признак, три четверти — доминант­ный.

Третий или закон независимого комбинирования:

Расщепление по каждой паре генов идет независимо от дру­гих пар генов. Этот закон справедлив только в случаях независимого на­следования, когда гены, отвечающие за эти признаки, располо­жены в разных парах гомологичных хромосом.

Понятие наследования признака употребляют обычно как образное выражение, так как наследуется лишь ген, отвечаю­щий за этот признак.  Признаки формируются в ходе индивиду­ального развития организма и обусловливаются генотипом и влиянием внешней среды.

Законы генетики носят статистический характер, так как при образовании зиготы сочетание генов имеет случайный харак­тер, а ожидаемый результат скрещивания будет выполняться тем точнее, чем больше число потомков.

Признаки организма (способы их описания с целью разли­чия) можно разделить на две группы — качественные и коли­чественные.

Качественными называют признаки, устанавлива­емые описательным (биологическим) путем (окраска, форма, масть, половые различия). Наследование качественных призна­ков происходит по законам Менделя.

Изменчивость (разнообразие) в целом носит не только каче­ственный, но и количественный характер, который определяет­ся измерением (яйценоскость, масса семян...), Большинство при­знаков, важных при разведении животных и выращивании рас­тений, носит количественный характер.

Живые организмы постоянно испытывают воздействие раз­нообразных факторов Среды обитания. Среда может влиять на формирование как количественных, так и качественных при­знаков. Среда приводит к естественному отбору как фактору эволюции в результате борьбы за существование. Он основыва­ется на преимущественном выживании наиболее приспособлен­ных особей каждого вида и гибели менее приспособленных. Под борьбой за существование понимают внутривидовую и межви­довую конкуренцию, отношения хищник-жертва, взаимодей­ствие с абиотическими факторами Среды и т. д. Однако наряду с конкуренцией существует и взаимопомощь у особей в преде­лах вида.

Страницы: 1, 2, 3