Кратко об основах генетики и селекции (биология, 10 класс)

Основы генетики Биология

Генетика изучает наследственность и изменчивость живых организмов. Это два важнейших свойства. Результаты генетических исследований имеют огромное значение для других наук, например, для медицины. Кроме этого, генетика создала базу для развития селекции. Без этой научной дисциплины сложно представить современное сельское хозяйство. Школьники кратко изучают основы генетики и селекции на биологии в 10 классе.

О генетике простыми словами

Теоретическая генетика позволяет вникнуть в суть биологических процессов, протекающих на всех уровнях живых организмов. Эта наука изучает способность живого организма передавать свои лучшие свойства потомкам, а также возможность приобретения ими новых качеств. Сегодня ученые для изучения используют несколько методов. Среди них наиболее перспективными являются:

  1. Гибридологический. Основан на скрещивании организмов и последующем изучении признаков их потомства. С его помощью можно изучить наследственность живых организмов, а также определить доминантные и рецессивные гены. Впервые гидрологический метод был предложен Менделем.
  2. Генеалогический. Сопоставляет и анализирует родословные. С помощью этого метода генетики могут рассчитывать вероятность появления различных заболеваний.
  3. Близнецовый. Позволяет изучать совокупность внутренних и внешних признаков организма.
  4. Молекулярно-биологический. Исследует первичную структуру молекул наследования на уровне генов и хромосом.
  5. Популяционно-генетический. Изучает генетические особенности структуры популяций и связанные с ней эволюционные закономерности.

Генетический код

Молекула ДНК

Геном называется определенный участок молекулы ДНК, с помощью которого кодируется последовательность аминокислотных соединений, необходимых для производства одного протеина.

Вся информация в ДНК реализована с помощью двух процессов: трансляции и транскрипции. При этом в одной молекуле зашифровано большое количество протеинов.

Все соматические клеточки организма человека содержат одинаковую молекулу ДНК. Это связано с тем, что в одних клетках определенные гены активны, а в других — отключены. Процесс транскрипции возможен лишь в активных генах, поэтому клетки отличаются формой, строением и выполняемыми функциями.

В любом живом организме используется кодирование последовательности аминокислотных соединений в протеине. Этот факт подтверждает общность их происхождения. Генетический код имеет следующие свойства:

  1. Триплетность. Любому аминокислотному соединению соответствуют три нуклеотида — иРНК, триплет-ДНК и кодон. Всего есть 64 кодона. Три из них — стоп-кодоны или нонсенс-кодоны.
  2. Непрерывность. Так как каждый ген способен кодировать лишь один протеин, то нет смысла делить его на части. Именно поэтому в гене отсутствуют «знаки препинания» (стоп-кодоны), что позволяет непрерывно считывать информацию. Они располагаются только между разными генами.
  3. Неперекрываемость. Один нуклеотид может принадлежать лишь одному триплету.
  4. Специфичность. Это свойство также называется однозначностью. Каждому аминокислотному соединению может соответствовать только один кодон.
  5. Избыточность. Кодировать одну аминокислоту может несколько кодонов, а количество кодирующих нуклеотидов составляет максимум три.
  6. Коллинеарность. Линейная последовательность РНК и кодонов всегда соответствует определенной последовательности аминов в молекуле протеина.
  7. Однонаправленность. Кодоны во время процесса трансляции могут считываться лишь в одном направлении, начиная с первого.

Аллельные гены и гаметы

Аллельные гены

Одним из важнейших понятий в генетике являются аллельные гены. Они занимают одинаковое положение в локусах (положение конкретного гена) хромосом и несут ответственность за развитие альтернативных признаков, например, за зеленый цвет глаз или вьющиеся волосы.

Следует запомнить, что гены являются парными. Генотип всегда записывается только двумя буквами, например, аа, Аа, АА. Есть два вида генов:

  1. Подавляемые или рецессивные. Обозначаются прописной буквой.
  2. Подавляющие либо доминантные. Для их обозначения в генотипе используется заглавная буква.

В зависимости от сочетания доминантных и рецессивных генов может быть описан генотип конкретного человека. Если в его состав входят два подавляющих (АА) либо 2 рецессивных (аа) гена, то такой генотип называется гомозиготным, в противном случае — гетерозиготным.

Гаметой называется половая клетка, образованная в результате мейоза. С ее помощью происходит половое размножение организмов. Для решения задач в генетике важно правильно записывать гаметы. Для этого необходимо запомнить несколько правил:

  1. В гаметах присутствуют все гены, входящие в гаплоидный набор (n) хромосом.
  2. Из гомологической пары в гамету может попасть лишь одна хромосома.
  3. Организмы с рецессивным признаком являются гомозиготными. У гетерозигот в обязательном порядке присутствует доминантный ген.

Основы селекции

Селекция — практическая наука, занимающаяся созданием новых сортов сельскохозяйственных культур, пород животных, а также штаммов полезных для человека микроорганизмов. В ее основе лежит понимание способности генотипа организмов к изменениям. Благодаря большому количеству последовательных скрещиваний селекционеры выводят гибриды с необходимыми признаками.

Автополиплоидия и аллополиплоидия

Автополиплоидия представляет собой кратное увеличение начального набора хромосом, характерного для особей одного вида. Она достигается с помощью воздействия на почки колхицином. Это вещество является алкалоидом и способно прерывать процесс образования нитей веретена деления. В результате нарушается расхождение хромосом во время митоза, и количество хромосом в клетке увеличивается в 2 раза. Этот способ используется для создания полиплоидов — растений, отличающихся высокой урожайностью.

Признак Автополиплоидии

Аллополиплоидия — объединение в клеточных структурах растения наборов хромосом, свойственных разным родам или видам. Благодаря этому создается гибридная зигота. С помощью аллополиплоидии также создаются новые сорта сельскохозяйственных культур. Наиболее известной среди них является тритикале, представляющая собой гибрид пшеницы и ржи.

Сегодня селекционеры скрещивают не только разные виды растений. Они научились создавать бактерии, производящие полезные протеины.

Скрещивание особей

Процесс скрещивания во многом зависит от удачи. Существует определенная вероятность того, что новая особь унаследует какие-либо полезные признаки от своих родителей. Однако этого вполне может и не произойти. Сегодня селекционеры используют несколько основных методов скрещивания:

Неродственное (аутбридинг) скрещивание

  1. Близкородственное. Этот метод имеет один существенный недостаток — скрещивание близкородственных особей на протяжении нескольких поколений может привести к ослаблению потомства и развитию у него наследственных недугов.
  2. Неродственное (аутбридинг). Основан на скрещивании неродственных организмов, которые могут принадлежать одному роду или виду. Благодаря этому методу можно получить поколение, превосходящее по некоторым признакам своих родителей.
  3. Отдаленная гибридизация. Суть метода состоит в скрещивании организмов, являющихся представителями различных видов и родов. Полученные этим способом особи могут иметь полезные для людей свойства, но при этом нередко оказываются стерильными или бесплодными. Благодаря отдаленной гибридизации был выведен мул, представляющий собой гибрид самца осла и самки лошади. Это животное отличается большой выносливостью, нетребовательно к корму и уходу, а также имеет отличный иммунитет к некоторым недугам.

Селективный отбор

Благодаря отбору в селекции можно получить особей, обладающих необходимыми свойствами. Вполне очевидно, что он является искусственным. Естественный отбор позволяет организмам приспособиться к новым условиям жизни. Он осуществляется с помощью двух методов:

Селективный отбор

  1. Массовый. Отбор основан только на внешних признаках, например, на размере плодов. В результате создается целая группа особей, обладающих требуемыми признаками.
  2. Индивидуальный. Этот метод основан не только на внешних свойствах, но и на генотипе особи. По сравнению с массовым отбором индивидуальный требует больше времени, но при этом является более эффективным.

Это не самая простая тема, поэтому написать по ней реферат будет нелегко. Учащимся предстоит узнать основы общей генетики и селекции, познакомившись с главными понятиями этих наук. Генетика имеет важное значение для человека. Она составляет фундамент селекции, связана с другими биологическими науками и внедрилась в различные сферы жизнедеятельности людей. Это сравнительно молодое учение, которое в последние годы стремительно развивается.

Оцените статью
Na5.club
Добавить комментарий

Adblock
detector