Підручник з Біології і екології. 10 клас. Соболь - Нова програма

Тема 3. СПАДКОВІСТЬ І МІНЛИВІСТЬ

Успадковуються не самі ознаки, а спадкові чинники, що визначають розвиток цих ознак.

Г. Мендель

§ 33. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ГЕНЕТИКИ

Основні поняття й ключові терміни: ГЕНЕТИКА.

Пригадайте! Що таке генетика?

Новини науки

Аналіз фрагментів ДНК давніх кішок, чиї залишки знаходили в єгипетських пірамідах, підтвердив, що сучасні породи домашніх кішок походять від одного з підвидів кішки дикої (Felis silvestris), а саме від дикої лівійської кішки (Felis silvestris lybica), ареал якої охоплює північну Африку й південно-західну Азію. Одомашнення почалося ще в неоліті. У такий спосіб палеогенетика допомагає зрозуміти еволюцію органічного світу. А яке значення інших розділів сучасної генетики?

ЗМІСТ

Які основні розділи сучасної генетики?

ГЕНЕТИКА (від грец. geneticos — походження) — наука про закономірності спадковості та мінливості організмів. Датою народження генетики вважається 1900 р., коли було перевідкрито закони Г. Менделя, сформульовані ним ще у 1865 р. Термін «генетика» запропонував один із її засновників англійський біолог Вільям Бетсон (1861—1926) у 1906 р.

Велике значення для сільського господарства, медицини, ветеринарії, спорту, криміналістики, фармацевтики мають такі вже відомі вам розділи, як селекційна, медична, радіаційна, популяційна, молекулярна генетика. Окрім названих розділів виникли й розвиваються епігенетика, екогенетика, фармакогенетика, психогенетика та ін.

Епігенетика досліджує зміни активності генів, за яких структура ДНК залишається незмінною. Найкращою ілюстрацією значення цього розділу генетики є роль епігенетичних механізмів у процесах індивідуального розвитку, коли з клітин бластули з однаковим генотипом виникають різні спеціалізовані клітини. Ще одним прикладом, що показує значення епігенетики, є дослідження, що доводять залежність здоров'я людини від тих умов, за яких відбувалося його раннє формування.

Сучасна людина живе у середовищі, що швидко змінюється. У ньому виникає багато нових для генотипів людей чинників. Реакції генотипів на зміни умов середовища існування досліджує екогенетика. Окремим її розділом є фармакогенетика, що вивчає значення спадковості у формуванні індивідуальних реакцій організму на лікарські препарати, що можуть проявлятися у вигляді підвищеної чутливості, толерантності щодо впливу або незвичної, часом парадоксальної відповіді.

Психогенетика, або генетика поведінки (англ. behavioural genetics), вивчає роль генетичних чинників у визначенні особливостей поведінки. Нині вже є загальновідомим фактом, що зовнішність, риси характеру та особливості поведінки людини багато в чому визначаються спадковими чинниками. Однак нові наукові дослідження засвідчують, що роль генів у формуванні поведінки організмів є ще більш значущою, ніж прийнято вважати. Так, вчені виявили докази існування генів, що визначають сором'язливість, схильність до щастя, здатність переносити стрес, тягу до подорожей чи лінощів тощо.

З досліджень спадкових основ груп крові тварин і людини, чутливості різних видів організмів та окремих особин до дії токсинів і сприйнятливості до інфекцій розпочала свій розвиток імуногенетика. Нині її досягнення застосовують у трансплантології, біотехнології, селекції та ін.

Отже, досягнення сучасної генетики є основою багатьох досліджень й досягнень у таких галузях діяльності людини, як медицина, екологія, психологія, біотехнологія, промисловість тощо.

Чому генетика є наукою?

Генетика є важливою наукою сучасності, оскільки має предмет та об'єкти досліджень, власні методи, поняття й символи, теоретичну основу у вигляді законів й теорій та практичне значення. Предметом генетики є фундаментальні властивості живого — спадковість і мінливість.

Основні поняття генетики

1. Спадковість

2. Мінливість

3. Ген

4. Фен

5. Генотип

6. Фенотип

7. Домінантний алель

8. Рецесивний алель

9. Гомозигота

10. Гетерозигота

Спадковість — здатність живих організмів передавати свої ознаки й особливості індивідуального розвитку нащадкам. Розрізняють два види спадковості: ядерну й цитоплазматичну. Матеріальними носіями спадковості є хромосоми, до складу яких входить ДНК. Передачу спадкової інформації наступному поколінню здійснюють статеві клітини за статевого розмноження і соматичні клітини у випадку нестатевого відтворення. При цьому передаються не ознаки й властивості майбутнього організму, а спадкові задатки, що їх називають генами.

Ген — ділянка молекули нуклеїнової кислоти, що кодує інформацію про білок або РНК та визначає ознаки організмів. Кожний ген розташований у певній хромосомі, де займає визначене місце — локус. Кожна соматична клітина містить диплоїдний набір гомологічних хромосом, що мають у своїх локусах різні форми одного гена. Алелі — стани гена, що визначають прояви ознаки й розташовані в однакових ділянках гомологічних хромосом. Алелі одного гена визначають різні прояви ознаки (наприклад, жовте й зелене забарвлення гороху). Одна з гомологічних хромосом несе алель від материнського організму, а друга — від батьківського. Алельні гени можуть бути домінантними (позначають великими літерами латинської абетки: А, B, C, ...) і рецесивними (позначають малими літерами латинської абетки: а, b, c, ...). В обох гомологічних хромосомах можуть перебувати однакові або різні алельні гени. Гомозигота — це ди- або поліплоїдна клітина (особина), гомологічні хромосоми якої несуть однакові алелі певного гена. Гомозиготна особина в потомстві не дає розщеплення, утворює один сорт гамет; позначають АА або аа. Гетерозигота — це ди- або поліплоїдна клітина (особина), гомологічні хромосоми якої несуть різні алелі певного гена. Гетерозиготна особина в потомстві дає розщеплення, утворює різні сорти гамет; позначають Аа.

Алельні гени в гомозиготному або гетерозиготному стані утворюють генотип. Генотип — сукупність усіх генів організму, що одержані від батьків. Це спадкова програма організму, яка є цілісною й взаємодіючою системою генів. Генотип у взаємодії із середовищем визначає фенотип — сукупність ознак і властивостей організму, які є результатом взаємодії генотипу з умовами зовнішнього середовища. Фенотип особини об'єднує не лише зовнішні морфологічні ознаки, а й біохімічні, цитологічні, анатомічні та інші ознаки, що завдяки мінливості можуть мати найрізноманітніші прояви.

Мінливість — здатність живих організмів набувати нових ознак і їхніх станів у процесі індивідуального розвитку. Забезпечує пристосованість організмів до умов середовища (неспадкова мінливість) та появу ознак, завдяки чому утворюються нові види і відбувається історичний розвиток живого (спадкова мінливість). Ознака — це особливість організму, що існує у своїх проявах. Наприклад, забарвлення насінин гороху посівного є ознакою, а жовтий й зелений колір насінин — це прояви ознаки забарвлення. Кожна ознака визначається складними процесами на молекулярному рівні організації за участі білків, закодованих певним геном чи генами. Для позначення проявів ознак В. Йогансен ще в 1909 р. ввів поняття фен. Фен — окремий варіант певної ознаки, що визначається генотипом й умовами середовища (іл. 81).

Іл. 81. Різноманітність фенів за ознакою забарвлення в кішки домашньої

Отже, генетика вивчає дві протилежні й нерозривно поєднані властивості, характерні для всього живого.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота із символами

Визначте основні символи генетики і запишіть у робочі зошити. Поясніть символи, що їх використано на ілюстрації схеми моногібридного схрещування.

... — батьківські особини

... — схрещування особин

... — чоловічі особини або гамети

... — жіночі особини або гамети

... — нащадки, або гібриди

... — гамети

... — статеві хромосоми

... — домінантні прояви ознаки

... — рецесивні прояви ознаки

... — гомозиготи домінантні

... — гомозиготи рецесивні

... — гетерозиготи

Біологія + Англійська мова

Перекладіть текст і підготуйте повідомлення про Вільгельма Йогансена.

«Wilhelm Johannsen (1857—1927) was a Danish botanist, plant physiologist, and geneticist. He is best known for coining the terms gene, phenotype and genotype, and for his 1903 "pure lin" experiments in genetics. The terms 'genotype', 'phenotype' and 'gene' originally had a different meaning from that in the Modern Synthesis. These terms were coined in the first decade of the twentieth century by the Danish plant physiologist Wilhelm Johannsen. His bean selection experiment and his theoretical analysis of the difference between genotype and phenotype were important inputs to the formation of genetics as a well-defined special discipline».

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Література

Перед вами чотири ілюстрації. Знайдіть між ними зв'язок, визначте тему та підготуйте твір-мініатюру в такому жанрі сучасної літератури, як оповідання.

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1—6

1. Що вивчає генетика? 2. Назвіть основні розділи сучасної генетики. 3. Назвіть галузі діяльності людини, для яких генетика має найбільше значення. 4. Що таке спадковість? 5. Що таке мінливість? 6. Що таке ген і фен?

7—9

7. Які основні розділи сучасної генетики? 8. Яке значення генетики в практичній діяльності людини? 9. Чому генетика є наукою?

10—12

10. Чому спадковість й мінливість є фундаментальними властивостями живого?