Шпаргалка по "Биология"

Вопрос1.Предмет, содержание и основные задачи генетики.

     Генетика - это наука о наследственности и изменчивости организмов, она раскрывает сущность того, каким образом каждая живая форма воспроизводит себя в следующем поколении, и как  в этих условиях возникают наследственные изменения, которые передаются потомкам, участвуя в процессах эволюции и селекции.

     Предметом генетики является наследственность и  изменчивость. Наследственность и изменчивость - это две стороны основных жизненных процессов.

     Наследственность - присущее всем организмам свойство повторять в ряду поколений одинаковые признаки и особенности развития; обусловлено передачей в процессе размножения от одного поколения к другому материальных структур клетки, содержащих программы развития из них новых особей.

     Изменчивость - возникновение различий между организмами.

     В противоположности  наследственности и изменчивости заключена  диалектика живого.

     Генетика  изучает явления наследственности и изменчивости на различном уровне организации живой материи: молекулярная генетика исследует ее на молекулярном уровне, другие отрасли генетики занимаются этими проблемами на уровне клетки, организма и, наконец, на уровне коллектива особей, населяющих общую территорию, принадлежащих к одному виду - популяционная генетика.

     Задачи  генетики:

- раскрытие законов воспроизведения живого по поколениям, появления у организмов новых свойств;

-выявление законов индивидуального развития особи и материальной основы исторических преобразований организмов в процессе эволюции.

- разработка методов управления наследственностью и наследственной изменчивостью для получения нужных человеку форм организмов или в целях управления их индивидуальным развитием.

     В настоящее  время генетика является фундаментом новых методов селекции, познания биологических основ человека и современной теории эволюции. Больших успехов добились молекулярная генетика, цитогенетика, популяционная генетика. Нет такой отрасли биологии, которая могла бы развиваться, не учитывая и не используя данных генетических исследований. Это относится к экологии, систематике, зоопсихологии, эмбриологии, эволюции и др.

     Практическое  значение генетики реализуется в  развитии ее прикладного направления, получившего название генетической инженерии.

     Генетику называют одной из самых перспективных наук 21 века, с которой связывают успехи в лечении наследственных заболеваний, повышении урожайности сельскохозяйственных культур, продлении продолжительности жизни человека. 

Вопрос  2.Основные этапы развития генетики.

     Генетика - это наука о наследственности и изменчивости организмов.

Генетика возникла в связи с разведением домашних животных и возделыванием растений, а также с развитием медицины. Бурное развитие животноводства и племенного дела, а также растениеводства и семеноводства во второй половине XIX века породило повышенный интерес к анализу явления наследственности. Мендель открыл законы наследственности. Результаты исследований. Менделя, опубликованные в 1865 г., не обратили на себя внимания и были переоткрыты после 1900 г.

     История генетики начинается с 1900 года, когда независимо друг от друга Корренс, Герман и де Фриз открыли и сформулировали законы наследования признаков, была переиздана работа Г. Менделя.

     С того времени генетика в своем развитии прошла три хорошо очерченных этапа:

     - эпоха  Классической генетики (1900-1930)(складывался язык генетики, разрабатывались методики исследования, были обоснованы фундаментальные положения, открыты основные законы);

     - эпоха неоклассицизма (1930-1953)( стало возможным вмешательство в механизм изменчивости, дальнейшее развитие получило изучение гена и хромосом, разрабатывается теория искусственного мутагенеза, что позволило генетике из теоритической дисциплины перейти к прикладной);

     - эпоха синтетической генетики, которая началась в 1953 году. (Новый этап в развитии генетики стал возможным благодаря расшифровке структуры молекулы ДНК в 1953 г. Дж. Уотсоном и Ф.Криком. Генетика переходит на молекулярный уровень исследований. Стало возможным расшифровать структуру гена, определить материальные основы и механизмы наследственности и изменчивости. Генетика научилась влиять на эти процессы, направлять их в нужное русло. Появились широкие возможности соединения теории и практики). 

Вопрос  3.Методы генетики.

     Совокупность  методов исследования наследственных свойств организма (генотипа) называется генетический анализ. В зависимости от задачи и особенностей изучаемого объекта генетический анализ проводят на популяционном, организменном, клеточном и молекулярном уровнях.

     Методы  генетического анализа:

1)Гибридологический метод - анализ наследования признаков при скрещиваниях.

При исследовании наследования признаков используются методы моногибридного, дигибридного, полигибридного скрещивания, которые были разработаны еще Г. Менделем.

Гибридологическому  анализу обычно предшествует селекционный метод. С его помощью осуществляют подбор или создание исходного материала, подвергающегося дальнейшему анализу.

2)Цитогенетические методы. Это методы изучения хромосом: подсчет их числа, описание структуры, поведения при делении клетки, а также связь между изменением структуры хромосом с изменчивостью признаков. Частные случаи цитогенетического метода - кариологический, кариотипический, геномный анализ.

3)Популяционные методы. На основе популяционного метода изучают генетическую структуру популяций различных организмов: количественно оценивают распределение особей разных генотипов в популяции, анализируют динамику генетической структуры популяций под действием различных факторов.

4)Молекулярно-генетические, биохимические и физико-химические методы направлены на изучение структуры и функции генетического материала и выяснение этапов пути «ген - признак» и механизмов взаимодействия различных молекул на этом пути.

5)Мутационные методы позволяет (на основе всестороннего анализа мутаций) установить особенности, закономерности и механизмы мутагенеза, помогает в изучении структуры и функции генов.

6)Генеалогический метод (метод анализа родословных). Позволяет проследить наследование признаков в семьях.

7)Близнецовый метод, заключающийся в анализе и сравнении изменчивости признаков в пределах различных групп близнецов, позволяет оценить роль генотипа и внешних условий в наблюдаемой изменчивости.

8)Методы биотехнологии включают методы клеточной инженерии, а также методы генной инженерии, описанные в соответствующей лекции.  

Вопрос  4.Митоз, морфология и генетическая характеристика фаз.

     Митоз, или непрямое деление, основной способ деления эукариотических клеток. Митоз - это деление клетки, приводящее к образованию двух дочерних, в каждой из которых имеется точно такой же (аналогичный) набор хромосом, как и в родительской.

     При митозе не происходит расхождения наследственных факторов у потомства. Образующиеся дочерние клетки генетически в точности такие же, как и материнская. Митоз - это единственный способ самовоспроизведения у видов, не имеющих полового размножения, например у многих одноклеточных.

     Митоз - процесс непрерывный, но для удобства изучения его делят на стадии в зависимости от того, как выглядят в это время хромосомы в световом микроскопе. В митозе выделяют профазу, прометафазу, метафазу, анафазу и телофазу.

     В профазе - хромосомы спирализуются и становятся видимыми в световом микроскопе(конденсация хромосом) как двойные нити (сестринские хроматиды). Хроматиды удерживаются вместе одним общим участком - центромерой. В профазе хромосомы располагаются по всему объему ядра. В профазе начинается расхождение дочерних центриолей к полюсам клетки. Между центриолями появляется пучок тонких нитей веретена деления. Нити веретена имеют белковую природу, поэтому всегда перед их образованием в клетке идет интенсивный синтез и накопление белков. Снижается активность транскрипции (к концу профазы синтез РНК прекращается). Признаками окончания профазы являются исчезновение ядрышек и оболочки ядра, в результате чего хромосомы оказываются в общей массе цитоплазмы.

     Прометафаза характеризуется движением хромосом к экваториальной плоскости клетки и их распределением на экваторе веретена деления.

     В метафазе завершается формирование веретена деления. Хромосомы перестают двигаться и выстраиваются по экватору веретена, образуя экваториальную пластинку. Нити веретена приобретают более плотную консистенцию, чем остальная масса цитоплазмы. Они прикрепляются к хромосомам таким образом, что к каждой центромере подходят нити от двух полюсов.

     Анафаза - самая короткая стадия митоза. Характеризуется разделением сестринских хроматид и расхождением хромосом к противоположным полюсам клетки. Расхождение хромосом начинается одновременно и завершается очень быстро.

     Телофаза длится с момента прекращения движения хромосом до окончания процессов реконструкции дочерних ядер (десприрализация и активизация хромосом, образование ядерной оболочки, формирование ядрышек). Происходит разрушение веретена деления, разделение тела материнской клетки на 2 дочерние.

     В результате митоза из одной клетки возникают две дочерние с тем же набором хромосом.  

Вопрос  5.Митотический цикл клетки. Типы митоза. Биологический смысл митоза.

     Деление клетки - центральный момент размножения  организмов. В результате из одной клетки возникают две. Этот процесс состоит из двух основных этапов: деление ядра - митоз (кариокинез) и деление цитоплазмы - цитокинез. В жизненном цикле клетка проходит шесть последовательных стадий: интерфазу, профазу, прометафазу, метафазу, анафазу и телофазу. Все эти стадии составляют один митотический цикл, разделяемый на интерфазу и митоз.

     Совокупность  последовательных и взаимосвязанных процессов в период подготовки клетки к делению и в период деления называется митотическим циклом.

      По  результатам деления клеток выделяют следующие типы митоза:

1. Стволовой митоз(образуются 2 равноценные клетки которые делятся дальше. Такой тип наблюдается при образовании клеток крови и раковых клеток);

2. Асимметричный  митоз (дифференцирующий митоз). Приводит к образованию двух разных клеток. Одна из них вступает в новый клеточный цикл, а вторая выходит из клеточного цикла. Такой тип митоза характерен для меристем растений.

3. Трансформирующий  митоз. Обе дочерние клетки  утрачивают способность к делению. Наблюдается при образовании постоянных тканей растений.

     Биологический смысл митоза состоит в строго одинаковом распределении между дочерними клетками материальных носителей наследственности - молекул ДНК, входящих в состав хромосом материнской клетки. Благодаря равномерному разделению реплицированных хромосом между дочерними клетками обеспечивается образование генетически равноценных клеток и сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений. Это обеспечивает такие важные моменты жизнедеятельности, как эмбриональное развитие и рост организмов, восстановление органов и тканей после повреждения. Митотическое деление клеток является цитологической основой бесполого размножения организмов.  

Вопрос  6.Морфология хромосом на клеточном и субклеточном уровнях.

     Морфологию  хромосом описывают на стадии метафазы или анафазы, когда они лучше  видны в клетке. Форма каждой хромосомы определяется главным образом положением первичной перетяжки - центромеры.

     В зависимости  от расположения центромеры различают:

- Акроцентрические  или палочкообразные хромосомы  у которых центромера находится  на конце;

- Субметацентрические  хромосомы с плечами разной  длины;

- Метацентрические  хромосомы у которых центромера  расположена посередине.