Спадковість та мінливість організмів. Методика проведення відкритого заняття з дисципліни "Біологія і екологія".

Тема: Спадковість та мінливість організмів

 

 Навчальна (дидактична):  розширити знання студентів про генетику як науку, познайомити з історією розвитку генетики; дати знання про основні генетичні поняття; дати уявлення про сучасні методи генетичних досліджень; виявити закономірності спадковості встановлені Г. Менделем для моногібридного схрещування.

Виховна: виховувати інтерес до знань, відповідальність, працелюбність, старанність, повагу до своєї навчальної праці та здобутків одногрупників; виховувати бережливе ставлення до живих організмів планети та гордість за досягнення в галузі розвитку генетичної науки.

Вид заняття: засвоєння нових знань

Тип заняття: лекція з елементами бесіди.

 

І. Організаційний етап

        Привітання.

Перевірка готовності аудиторії та студентів до заняття. Перевірка присутності студентів.

ІІ. Підготовка студентів до вивчення нового матеріалу

 

2.1. Перевірка домашнього завдання й актуалізація опорних знань студентів

       Фронтальне опитування.

1. Дайте визначення поняттю «розмноження»?

2. Які форми розмноження вам відомі?

3. Що таке нестатеве розмноження? Які його форми ви знаєте?

4. Охарактеризуйте вегетативне розмноження?

5. Вкажіть практичне значення вегетативного розмноження?

6. Що таке статеве розмноження? Які його форми ви знаєте?

7. У чому полягає перевага статевого розмноження над нестатевим?

 

2.2. Повідомлення теми, мети і завдань заняття 

 

Тема: Спадковість та мінливість організмів

Мета заняття:

1. Сформувати уявлення: про генетику як науку; про предмет і цілі генетики.
2. Дізнатись про історію розвитку генетики.
3. Ознайомитись із основні поняттями генетики.
4. Дізнатися, які методи використовують у генетичних дослідженнях.
5. Виявити закономірності спадковості встановлені  Г. Менделем для моногібридного схрещування;

 

Завдання:

•  розширити знання про генетику як науку;

•  дізнатися, які методи використовують у генетичних дослідженнях;

•  ознайомитися із законами Г. Менделя;
•  навчитися розв'язувати елементарні генетичні задачі

 

План

1. Генетика. Історія розвитку генетики.
2. Основні терміни й поняття генетики.
3. Методи генетичних досліджень.
4. Грегор Мендель та його роль у становленні генетики як науки.
5. Закони Менделя, їх статистичний характер і цитологічні основи.

 

2.3. Мотивація навчальної діяльності

Розповідь.

Микола Гоголь писав: “…немає фантазії, яку воля і розум людей не могли б перетворити на дійсність”.

Дійсно, хіба не фантазували люди про продовження людського життя, про вирощені органи і тканини для трансплантації, про лікування захворювань, які раніше не лікувались. А фантазії про створення таких рослин, які могли адаптуватись в будь-якому куточку планети, про виведення порід тварин із заздалегідь заданими якостями…Тепер усе це перетворюється на дійсність. А втілює мрію в реальність відносно молода наука – генетика               

 

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

 

1. Генетика. Історія розвитку генетики.

Розповідь викладача, перегляд слайдів, презентація студентами міні-проектів на тему «Історія розвитку генетики».

Чим пояснити зовнішні відмінності між людьми, тваринами, рослинами, мікроорганізмами, їхні різні риси, пристосування, а в людей різні фізичні і психічні особливості?

Відповідь на ці запитання нам дасть така наука як генетика.

 

Генетика – наука особлива. Вона вивчає базові властивості живого – спадковість і мінливість організмів. В кожному організмі виявленні ознаки мінливості та спадковості, кожен живий організм у взаємодії з довкіллям змінюється, пристосовується, адаптується, набуває нових ознак, еволюціонує… Ця властивості характерні і для людей.

Ви ніколи не замислювались над тим, що усі ми дуже різні й водночас надзвичайно схожі? Ми схожі на своїх батьків, братів, сестер, але чимось відрізняємось від них.

Серед людей нашої планети не можливо знайти двох однакових, за винятком однояйцевих близнюків. Кожній людині притаманні індивідуальні особливості.

 

Генетика допомогла знайти відповіді на багато питань, довгі століття тривожні людство: чому в одній сім'ї на світ з'являється хлопчик, а в іншій дівчинка? Чому близьким родичам не можна вступати в шлюб? Чому дочка схожа на матір? Чому всі люди різні і неможливо знайти двох абсолютно однакових людей (навіть близнюки відрізняються один від одного!).

 

На сьогоднішній день генетика несе величезну користь людству.

Саме вона допомагає пізнати закономірності спадковості і мінливості; створювати нові сорти рослин та виводити породи тварин, з властивостями, необхідними людині; дізнатися про спадкові хвороби та допомогати людині лікувати їх; створювати ліки та продукти харчування. В той же час в генетику приходили люди, які несли і зло.

 Про непростий шлях становлення цієї науки ви зараз почуєте з повідомлень ваших однокурсників (міні-презентаціями).

 

Короткий історичний нарис розвитку генетики

1. Зародження генетики.
2. Розвиток генетики:

а) євгеніка

б) расова гігієна

в) розвиток генетики в СРСР

     3.  Сучасна генетика

          Що відомо вам про генетично модифіковані продукти?

 

З розвитком генетики людини, у тому числі й генетики медичної, встановлена спадкова природа багатьох захворювань і синдромів, що вважалися раніше хворобами з невстановленими причинами виникнення.

 

Предметом вивчення генетики є спадковість і мінливість — два протилежні, але тісно пов'язані між собою процеси, притаманні живим організмам.

Значення. Генетичні закономірності лежать в основі всіх біологічних явищ. Генетика є провідною наукою сучасного природознавства. Вона становить теоретичну основу селекції. За допомогою генетичних методів створені нові породи тварин, сорти рослин, штами мікроорганізмів. Методи генетики застосовуються для розв’язання продовольчих, екологічних, космічних та інших глобальних проблем людства. Генетичні знання є складовою частиною всіх наукових програм з охорони природи і здоров’я населення.

Генетика тісно пов’язана з медициною, адже близько 5 % дітей народжуються з різними генетичними дефектами. Для медицини важливе значення мають усі генетичні науки. Це пов’язано з універсальністю законів генетики, які вперше були встановлені на експериментальних об’єктах, а потім виявилися прийнятними і для людини також. Дані експериментальної генетики застосовуються для діагностики, лікування і профілактики спадкових хвороб. За допомогою методів генетичної інженерії і біотехнології одержують іn vitro (поза організмом) в промислових кількостях інсулін, інтерферон, антибіотики, необхідні для практичної медицини.

 

2. Основні терміни й поняття генетики.

Розповідь з елементами бесіди, із використанням таблиць та слайдів.

Робота з опорними конспектами.

- Прочитайте опорні конспекти, що знаходяться у вас на столах. Підготуйтеся пояснити, що означають певні терміни.   (Основні генетичні поняття)

Поєднання алелей дає нам генотип.

 - Що таке генотип? (Визначення дають учні і записують під керівництвом учителя у словник). На основі генотипу можемо визначити фенотип.

Фенотип (від грец. Фаіно – являю) – сукупність усіх ознак і властивостей організму.

- Які можуть бути поєднання алелей? Якщо поєднуються алелі домінантні, то АА - це гомозигота за домінантною ознакою, якщо рецесивні, то аа - гомозигота за рецесивною ознакою, Аа – гетерозигота. При схрещуванні гомозиготних особин все потомство подібне на батьків не дає явища розщеплення. Гетерозиготні особини дають явище розщеплення.

При схрещування жовтого забарвлення гороху з зеленим одержуємо жовтий горох, при схрещуванні простої форми плоду гороху з членистою одержуємо плоди простої форми, а при схрещуванні гороху гладкої форми з горохом зморшкуватої форми одержуємо гладкі плоди. Ці ознаки, які проявляються називаються домінантними, їх несуть домінантні алелі, позначають великими латинськими літерами А, В, С. Зовнішня ознака яку ми бачимо називаємо фенотипом. Ознаки, які не проявилися називаються рецесивними і позначаються малими латинськими літерами (а, в, с).

 

Ген – це ділянка молекули ДНК, що визначає певну ознаку організму (колір волосся, розміри організму, форму нігтів та ін.). Молекула ДНК складається з багатьох різних генів.

Алельні гени – гени, що займають одне й теж саме місце (локус) в гомологічних хромосомах та визначають різні стани однієї й тієї ж ознаки (волосся: світле чи темне; очі: блакитні чи карі).

 

Домінантний ген – це такий ген, що подавляє прояв іншого алельного йому гена. Наприклад, в парі «карі очі» - «блакитні очі» проявляється ген «карі очі» як більш сильний, тобто домінантний ген.

Рецесивний ген – це такий ген, який подавляється іншим алельним йому геном. Наприклад, в парі «карі очі» - «блакитні очі», не проявляється ген «блакитні очі». Він рецесивний.

Генотип – сукупність генетичної інформації організму.

Фенотип – сукупність усіх зовнішніх та внутрішніх ознак організму, що проявляються в результаті взаємодії генотипу з факторами довкілля.

Чисті лінії – це генотипно однорідні нащадки однієї особини, гомозиготні за більшістю генів.

Гомозиготи – це клітини, що несуть однакові гени, які розміщені в одному й тому ж локусі гомологічних хромосом.

Гетерозиготи – це клітини, що несуть різні алельні гени.

 

Робота в групах

(Вправа «Коректор»)

 Викладач роздає набраний текст кожній групі і пропонує виправити помилки у тексті. Після виконання група, яка швидше виконала завдання, зачитує, а інші групи перевіряють. Якщо є розбіжності у відповідях, з’ясовують, яка з них правильна.

Текст:

Кожна еукаріотична клітина має певний набір ядер (хромосом) - каріотип. Нуклеосоми (хромосоми)– ядерні органели, в яких розміщені гени.

Хромосоми (гени) є одиницями спадковості.

Основу хромосоми складає одноланцюгова молекула РНК (дволанцюгова молекула ДНК), яка зв’язана з ядерними білками.

Хроматиди (гени) на хромосомі розташовані у лінійному порядку і займають певне місце в гомологічній хромосомі однієї пари.

Ядра (гени) визначають різні стани певної ознаки та називаються алельними

Коли клітина ділиться, ядра (хроматиди) розходяться до дочірних клітин, завдяки чому останні одержують однакову спадкову інформацію від дочірної (материнської) клітини.

 

Висновок. Гени розташовані на хромосомі у лінійному порядку і займають певне місце в гомологічній хромосомі однієї пари та визначають різні стани певної ознаки. Такі гени називаються алельними.

 

 

3. Методи генетичних досліджень.

Самостійна робота з підручником, обговорення прочитаного, оформлення таблиці, перегляд слайдів.

 

Основне завдання генетики – вивчити закономірності спадковості і мінливості з метою розробки способів управління ними в інтересах всього людства. Для здійснення цього завдання генетика використовує ряд методів

 

Методи генетики.

Користуючись текстом підручника, інформаційним матеріалом з додаткової літератури визначити зміст одного з методів генетичного дослідження.

 

1. Гібридологічний метод.

Питання:

Хто застосував вперше гібридологічний метод?

Що таке гібриди?

Яке схрещування називають моногібридним, дигібридним та полігібридним?

2. Генеалогічний метод.

Питання:

В чому полягає цей метод?

Хто і коли запропонував його вперше?

Де застосовується цей метод?

Що можна дослідити за допомогою генеалогічного метода?

3. Популяційно-статистичний метод.

Питання:

Що визначає популяційно-статистичний метод?

Яке значення для людини має цей метод?

4. Цитогенетичний метод.

Питання:

На чому грунтується цей метод?

Що він дає змогу виявити?

5. Біохімічні методи

Питання:

Для чого використовуються біохімічні методи?

Які спадкові хвороби пов’язані із порушенням обміну речовин?

Де можна отримати консультацію стосовно можливих спадкових чи вроджених хвороб при вступі до шлюбу?

6. Близнюковий метод

Питання:

Яке значення має близнюковий метод?

Яких саме близнюків вивчає цей метод?

 

Термінологічна розминка

 

Студенти поділені на групи і одержують визначення термінів і намальовані квадратики за кількістю букв у термін, на який вони повинні дати відповідь. Кожна з груп заповнює квадратики, давши відповідь, формуючи повністю слова. Квадратики акреслені на дошці по групах і студент з кожної групи йдуть до дошки і вносять букви терміна, називаючи повністю слово. Кожна група отримує за правильну відповідь один бал.

- ген, алельні гени, генетика, спадковість;

- мінливість, гомозигота, геном, домінанта;

- геном, фенотип, домінування, алель;

- гетерозигота, генотип, хроматид, гібрид.

4. Грегор Мендель та його роль у становленні генетики як науки.

Розповідь викладача, повідомлення студентів, перегляд слайдів.

 

            (1822- 1884) родом із Сілезії (Австрія ) батьки, якого були небагаті селяни, переїхали Чехію. Грегор з дитинства займався с/г, мріяв стати вчителем природознавства, проте скрутне матеріальне становище батьків змусило його постригтися в ченці у католицькому монастирі в Чехії. Там він отримав невеличку ділянку землі, на якій проводив свої досліди, але роботи його були забуті аж на 35 років.
         Закони Менделя, їх статистичний характер і цитологічні основи.

Розповідь з елементами бесіди, із використанням таблиць та слайдів.

 

Великим відкриттям Менделя в галузі генетики сприяли не тільки його творчі здібності, а і вдало підібраний об’єкт дослідження – горох. Це – самозапильна рослина, його квітки захищені від проникнення пилку квіток іншої рослини. Гібриди плодючі, що дозволяє відслідковувати хід успадкування ознак у поколіннях. Мендель застосовував гібридологічний метод. - В чому суть цього методу? - Як відбувається успадкування ознаки гороху у першому поколінні та другому поколінні?

 

Г. Й. Мендель проводив досліди на горосі. Цей об’єкт він вибрав випадково, але вибір був вдалим. По-перше, тому, що відомо багато сортів цієї рослини, які відрізняються певними ознаками, по-друге, життєвий цикл гороха короткий, що дає змогу прослідкувати передачу спадкової інформації потомкам багатьох поколінь, по-третє, горох є самозапильною рослиною, а отже ніщо не впливає на чистоту гамет. Досліди Г. Менделя відзначалися надзвичайною ретельністю і точністю у підрахунках, що дало можливість встановлювати певні закономірності. Розгляньте схему дослідів Менделя  ( робота з навчальною таблицею). Спробуйте уявити себе вченими і поміркуйте над тим, які особливості схрещування тут можна спостерігати. Але так як ми маємо обмаль часу, то об’єднаємо наші зусилля, і використаємо метод «мозкового штурму». Це означає, що кожен може висловити свої будь-які припущення, а потім ми разом поміркуємо які з них найбільш вдалі. Звернемось до опорного конспекту і познайомимось з умовними знаками, що використовуються при записі схеми схрещування. (Додаток 4)

Студенти приходять до висновку, що в F₁ все покоління одноманітне, а в поколінні F₂ знову з’являється зелена ознака. Це і є закони  Г. Менделя. (Студенти записують ці закони у конспекти.)

Перший закон Г Менделя – Закон одноманітності першого покоління.

В F₁ все покоління одноманітне: проявляється тільки домінантна ознака.

 

Проблемне питання:

Чому в F₂ знову з’являється зелене забарвлення?

Мендель вів дуже ретельні числові дослідження і таку закономірність встановив і для інших випадків.

Другий закон Г. Менделя – Закон розщеплення.

При подальшому схрещуванні гібридів F₁ у поколінні F₂ спостерігається розщеплення у співвідношенні 3:1.

- Якими генетичними методами скористався Мендель?

Але на той час ще нічого не було відомо про таку одиницю спадковості як ген, про хромосому. Тому пояснити закономірності своїх дослідів Мендель не міг.

Але ми з вами знаємо, що хромосома складається з генів і кожен з них несе певну ознаку. Для спрощення ситуації уявимо, що хромосома несе один ген, який визначає, наприклад, колір насіння. Так як набір хромосом диплоїдний, то таких хромосом буде дві. А отже в даному досліді жіноча особина несе в собі дві хромосоми з генами «жовте забарвлення насіння», чоловіча – дві хромосоми з генами «зелене забарвлення насіння».  При утворенні гамет, які завжди гаплоїдні, в кожну з них попаде по одній з хромосом. Тому всі жіночі гамети несуть ген «жовте забарвлення», а чоловічі – ген «зелене забарвлення». Під час запліднення поєднуються дві статеві клітини, а отже об’єднується і їх спадковий матеріал. Тому зигота, а пізніше і організм, який з неї розвинеться, буде нести два різних стани однієї ознаки – «жовте забарвлення» і «зелене забарвлення». Такі організми називають гетерозиготами (від грецького гетерос – інший).

- Отже, якими за генотипом будуть особини в F₁?

- А яким буде їх фенотип ? Чому ?

- Як називаються гени, що несуть різні стани однієї ознаки ?

- Яка з двох ознак проявляється ?

Міркуючи аналогічно, розглянемо схему утворення F₂. Студенти розглядають і пояснюють, що в процесі утворення гамет покоління F₂ , половина жіночих гамет буде нести ген «жовте забарвлення», а інша половина – ген «зелене забарвлення». Таке ж розподілення буде спостерігатися і серед чоловічих гамет. Поєднання жіночих і чоловічих гамет є випадковим. Але можливі такі комбінації: одна частина гамет – це два гени «жовте забарвлення», дві частини гамет – це гетерозиготи, які поєднують і ген  «жовте забарвлення», і ген «зелене забарвлення», і ще одна частина гамет – це два гени «зелене забарвлення».

Зиготи, в яких знаходяться два однакові гени ( чи то «жовте забарвлення» чи то «зелене забарвлення»), називаються гомозиготами (від грецького гомос – рівний).

- В якому випадку проявляється рецесивна ознака?

Отже, рецесивна ознака проявляється тільки в гомозиготному стані.

- Коли домінантна ознака буде давати розщеплення в наступних поколіннях, а коли – ні?

  Отже, домінантна ознака дає розщеплення, коли перебуває в гетерозиготному стані, і не дає розщеплення в гомозиготному стані.

Тепер ми з вами розуміємо чому такі наслідки схрещування мав Мендель.

Для зручності в сучасних схемах схрещування гени позначають не паличками, а буквами латинського алфавіту: великі букви – це домінантна ознака, а малі – рецесивна. Наприклад, А, В, С, D - домінантна ознака, а, b, с, d - рецесивна.

 

Запис схеми схрешування.

               Пояснення вчителя з подальшим колективним складанням схеми моногібридного схрещування

 Насіння якого кольору схрещував Мендель? (жовті × зелені)

– Що він одержав в першому гібридному поколінні? (все насіння жовтого кольору)

Висновок. В цьому і суть першого закону Менделя – закону одноманітності гібридів першого покоління Р    - І з –н одноманітності F1: F1  при схрещуванні гомозиготних особин, які домін. відрізняються одна від одної за однією парою альтернативних станів ознаки, усе потомство в F1 одноманітне як за фенотипом, так і за генотипом.

Запишемо схему першого закону Менделя, а для цього нам потрібно ознайомитись з генетичними символами.

Р – батьківські організми взяті для схрещування  × - схрещування

 

Студент біля дошки записує схему схрещування І закону Менделя

 

Розглянемо схему схрещування ІІ закону Менделя.

Студент робить запис схеми на дошці, а інші записують у робочий зошит.

 

Запишемо розщеплення за генотипом: 1АА : 2Аа : 1аа. На основі генотипу записуємо розщеплення по фенотипу 3 : 1

 

 

ІV. Узагальнення і систематизація вивченого.

      Фронтальна бесіда.

1. Що вивчає генетика?

2. Що таке спадковість та мінливість?

3.  Дайте визначення основним генетичним поняттям:

ген, алельні гени, генотип, фенотип, гомозигота, гетерозигота, домінантний ген, рецесивний ген.

4. Які закони Менделя вам відомі? В чому їх суть?

 

V. Закріплення вивченого.

    5.1. Ознайомлення з зразком розв’язування задач з генетики.

    5.1.1. Розв’язування задач.

У кукурудзи жовте забарвлення зернівки є домінантною ознакою. Білий колір зернівок — рецесивна ознака.

       Яке забарвлення зернівок буде в качанах кукурудзи, одержаних від схрещування гомозиготної жовтозернівкової рослини з гомозиготною білозернівковою?

       Яке забарвлення матимуть зернівки в F2 при схрещуванні між собою гібридів?

 

Задача 1.

У людини карий колір очей домінує над блакитним. Гомозиготний кароокий чоловік одружився з блакитноокою жінкою. Який колір очей матимуть їхні діти?

 

Задача 2.

Червоне забарвлення плодів у помідорів домінує над жовтим. Гетерозиготні червоні помідори схрестили з жовтими. Якими будуть плоди у нащадків?

 

Задача 3.

При схрещуванні високорослих помідорів одержали 3008 високорослих кущів і 994 – низькорослих. Якими були генотипи батьків?

 

 

VІ. Підсумки заняття.

 Аналіз виконаних завдань на занятті. Оцінка роботи студентів на занятті.

 

VІІ. Домашнє завдання.

  Опрацювати §38,39.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОДАТКИ

 

Зародження генетики

Протягом тисячоліть людина користувалася генетичними методами для поліпшення домашніх тварин і оброблюваних рослин, не маючи уявлення про механізми, що лежать в основі цих методів.

Судячи з різноманітних археологічних даних, вже 6000 років тому люди розуміли, що деякі фізичні ознаки можуть передаватися від одного покоління іншому. На вавілонських глиняних табличках вказувались можливі ознаки при схрещуванні коней.

 Відбираючи визначені організми з природних популяцій і схрещуючи їх між собою, людина створювала поліпшені сорти рослин і породи тварин, що володіли потрібними їй властивостями.

І лише на початку XX ст. учені стали повною мірою усвідомлювати важливість законів спадковості і їх механізмів.

Хоч успіхи мікроскопії дозволили встановити, що спадкові ознаки передаються з покоління в покоління через сперматозоїди і яйцеклітини, залишалося незрозумілим, яким чином дрібні частки протоплазми можуть нести в собі "задатки" тієї величезної безлічі ознак, з яких складається кожен окремий організм.

Перший дійсно науковий крок вперед у вивченні спадковості був зроблений австрійським ченцем Грегором Менделем, який у 1865 р. зробив доповідь про свої відкриття в Брюннській спілці   природодослідників, а вже через рік вийшов у світ наступний том «Трудового Общества естествоиспытателей  в Брюнне», де в скороченому вигляді  була опублікована  доповідь Г. Менделя під скромною назвою:            «Досліди над рослинними гібридами».

Проте сучасна історія генетики починається з 1900 року, коли троє вчених – голландець Гуго де Фріз, німець Карл Коренс та австрієць Еріх Чермак незалежно один від одного встановили важливі закономірності успадкування ознак у потомстві гібридів. Як пізніше виявилося вони лише заново відкрили  вже сформульовані у 1865 році Г. Й. Менделем закони спадковості, викладені ним у статті «Досліди над рослинними гібридами».

З цього часу розпочався бурхливий період розвитку науки про спадковість та мінливість, яку з 1906 року стали називати «генетикою», термін запропонував англійський біолог Уільям  Бетсон.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Євгеніка

Перше десятиліття нашого сторіччя ознаменувалося розвитком у США та Європі євгеніки.

Основоположником цієї науки був англійський вчений  Френсіс Гальтон, який розробив теорію про спадкове здоров’я людини. Термін “євгеніка” від грецького означає «добрий рід».

        Прихильники вважали що видатні здібності залежать тільки від спадковості. Розрізняють позитивну і негативну євгеніку. Мета позитивної євгеніки –  збільшити відтворення осіб, які можуть бути корисними для суспільства з високим інтелектом і гарним фізичним розвитком. Негативна євгеніка прагнула зменшення відтворення тих, кого можна було вважати недорозвиненими розумово, а також фізично. Перший закон про примусову стерилізацію був прийнятий у США  в 1907 році, а останній у 1937 р.

За час дії цих законів було насильно стерилізовано  100 000 осіб. Таким чином євгеніки хотіли очистити і поліпшити людський вид через стерилізацію розумово відсталих, ґвалтівників, хронічних алкоголіків, повій, епілептиків.

 

У Німеччині 30-40-х років євгеніка стала називатися «расовою гігієною».

Рух під цією назвою було пов’язано з псевдонауковою містичною концепцією раси – сукупністю уявлень про перевагу нордичної раси над всіма іншими. Прихильники таких ідей залякували німецьке населення небезпекою виродження людства у цілому та німецького народу зокрема через алкоголізм, народження розумово неповноцінних. Вони застерігали людей від «забруднення німецької крові» чужою їй кров’ю інших народів, особливо єврейською.

Провідні фахівці у галузі генетики людини в Німеччині мимоволі виявилися причетними до того, що ця наука стала служити нацистській державі. Євреїв оголосили «стороннім генетичним елементом», від якого слід очистити німецький народ. У 1933 році фашисти ввели закон про стерилізацію. Була визначена широка низка захворювань, зокрема і спадкових,  при яких стерилізація стала обов’язковою.

Як відомо, «остаточне розв’язання єврейського питання» звелося до знищення на початку 40-х років 6 мільйонів євреїв!

Крім цього результатом расової гігієни було 400 000 стерилізованих людей, а 100 000 пацієнтів психіатричних клінік було розстріляно.

Розвиток генетики в колишньому СРСР

Трагічно склалася історія генетики в колишньому СРСР.

У 20-і роки у Москві відкрився інститут медичної генетики. Протягом кількох років учені-генетики плідно працювали, проте в 30-х роках у ході масових сталінських репресій, які поширилися передовсім на інтелігенцію, загинуло багато видатних представників цієї науки, що надовго загальмувало її розвиток.

У 1948 році керівництвом СРСР було розгорнуто кампанію боротьби проти генетики, яку було оголошено «буржуазною псевдонаукою».

У чорні роки нашої науки серед репресованих опинився вчений зі світовим іменем, Микола Іванович Вавилов, який відкрив фундаментальні закони генетики й селекції. Дата його смерті та місце поховання так і залишилися невідомими.

В цей час були закриті всі лабораторії та інститути, що займалися опальною наукою, знищені підручники з класичної генетики.

Так було штучно зупинено розвиток в СРСР генетики, цитології і особливо молекулярної біології, що бурхливо розвивались у ті ж роки за кордоном.

Сучасний етап розвитку генетики

У 70-і роки почався сучасний етап розвитку генетики. Було відкрито генетичний код, встановлені закономірності запису спадкової інформації в молекулі ДНК і принципи реалізації генетичної інформації. Пізніше ген змогли синтезувати штучним шляхом і вводити його в клітину з метою зміни в бажаний бік її спадкових властивостей.

В генетиці появився новий напрямок розвитку –  генна інженерія.

Перед генетикою відкрилися заманливі перспективи – можливість конструювання за заданою програмою клітин; одержання нових сортів рослин, порід тварин, штамів мікроорганізмів; геннотерапії спадкових хвороб людини.

Шляхом введення нових генів можна змінювати певні якості особин: підвищувати врожайність рослин, виводити нові сорти більш стійкі до засухи, до хвороб та шкідників; створювати нові породи тварин. В  майбутньому генна інженерія буде здатна вирішувати більш глобальні завдання. Серед них: видалення дефектних генів на найранішіх етапах індивідуального розвитку і заміна їх нормальними, запобігаючи таким чином розвитку певних спадкових хвороб.

Генна інженерія може принести користь для багатьох галузей і вже зараз працює на благо людини. Наприклад, у геном бактерій були введені гени пацюка і людини,  які відповідають за синтез інсуліну, і бактерії стали синтезувати цей гормон, необхідний для лікування цукрового діабету. Щорічно  розширюється перелік медичних препаратів, отриманих з допомогою методів генної інженерії.

За допомогою методів генної інженерії можна вивести нові сорти культурних рослин і порід тварин із заданими заздалегідь властивостями. Наприклад, генетично змінюють полуницю, помідори, увівши їм ген риби, внаслідок чого вони стають менш чутливі до холоду. А також  виведено сорт картоплі, яку не їсть колорадський жук. Ці культури, які виведені методами генної інженерії називаються генетично модифікованими.

 

Індустрія генетично модифікованих організмів розв’язує багато питань:

• підвищує врожайність сільськогосподарських культур;
• зменшує використання  добрив та пестицидів; 
• продовжує термін зберігання продуктів харчування.

 Але виникає питання: а чи безпечні ці продукти для життя і здоров’я людей?

 Є  чимало прикладів того, коли лабораторних мишей довго годували ГМ продуктами тварини то хворіли, то переставали давати потомство і ставали агресивними .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зразок розв’язування задач з генетики

Задача 1.

У мишей сіре забарвлення шерсті домінує над білим. Яких наслідків схрещування за цією ознакою можна очікувати у нащадків, якщо:

а) гомозиготних сірих мишей схрестити з білими;

 б) гетерозиготних сірих – з такими самими;

 в) гетерозиготних сірих – з білими.

Дано:

А – ген «сіре забарвлення шерсті»

а – ген «біле забарвлення шерсті»

Знайти:

F₁  - ?                                                          Розв’язок:

а) Р: ♀  АА   Х ♂  аа

G:       А              а

F₁:             Аа

Відповідь: Все покоління одноманітне; розщеплення відсутнє.

 

б) Р: ♀ Аа   Х ♂  Аа

G:     А, а          А, а

    F₁:            

♂ ♀	А	а
А	А А	А а
а	А а	а а

 

Відповідь: Розщеплення за фенотипом складає 3 (сірих) : 1 (білих).

 

в)  Р: ♀  Аа   Х  ♂ а а

G:     А, а           а

F₁:     А а            а а

   F₁:

♂ ♀	а	а
А	А а	А а
а	а а	а а

 

 

Відповідь: Розщеплення за фенотипом складає 1 (сірих) : 1 (білих).

 

 

 

Роль генетики у дослідженні людини

Величезне значення генетики для вирішення проблем людини. Без знання генетики неможливо зрозуміти закони еволюційного та індивідуального розвитку людського організму, його функціонування, старіння і смерті

Ми ще не знаємо багатьох механізмів диференціації клітин і тканин людського організму, його росту і розвитку. Всі ці проблеми без генетичного вивчення людини вирішити неможливо. Без знання генетики не можна вирішити і практич-ні проблеми (охорони спадкового здоров'я людини, лікування при спадкових захворюваннях, боротьби зі старістю і смертю). Генетичні дослідження дітей необхідні для побудови раціональної системи виховання та освіти. 

Значення генетики у розвитку галузей народного господарства

Сьогодні генетика – це галузь, яка розвивається швидкими темпами як за кордоном, так і в Україні.

Академік М. П. Дубинін писав, що наступає пора міцного союзу генетики і селекції, генетики і медицини, генетики і біологічних проблем, пов'язаних із впровадженням у життя атомної енергії і широкої хімізації народного господарства.

Генетика, як центральна наука про життя, стає не тільки важливою теоретичною дисципліною, але й наукою практичною, що глибоко проникає у життя і суттєво впливає на рівень розвитку продуктивних сил суспільства, пов'язаних з сільським господарством і медициною.

Досягнення в галузі генетики мікроорганізмів привели до важливих змін у технології промислового виробництва антибіотиків, живих вакцин, вітамінів, гормонів, амінокислот та інших біологічно активних речовин (БАР) внаслідок створення мутагенезом та добором нових форм мікроорганізмів.

Широко застосовуються генетичні методи в селекції тварин: дослідження родоводів і оцінка кращих плідників, гетерозис, селекція на оптимальне використання тваринами кормів, на стійкість до хвороб тощо. Створено ряд нових методів, які ввійдуть в практику (аналіз ролі окремих хромосом, регуляція статі та ін.).

Таким чином, генетичні дослідження мають важливе значення  для підвищення інтенсивності сільськогосподарського виробництва, створення повного достатку продуктів харчування.

Прогрес генетики активно сприяє прогресу суспільства. Якщо перша науково-технічна революція нашого століття пов'язана з фізикою, то друга все більше і більше визначається біологією, зокрема генетикою, її здатністю керувати розвитком тварин, рослин, мікроорганізмів. З кожним роком зростає роль генетики в охороні спадкового здоров'я людини, в захисті спадкового апарату клітин від шкідливих впливів, у боротьбі зі спадковими хворобами.

Ведеться пошук ліків проти страшних хвороб людства – раку та СНІДу.
Нині в генетиці поряд з мутагенезом і схрещуванням розвиваєтсья новий напрям – генна інженерія, яка займається конструюванням генетичних структур (рекомбінантних молекул ДНК) з наступним введенням їх у живі клітини для цілеспрямованої зміни генотипу. Після генетично – інженерних втручань у кишкову паличку вдалось перемістити гени, які визначають синтез тваринних білків: гормону росту – соматотропіну, інсуліну, інтерферону тощо. Є реальна перспектива, що завдяки застовуванню генної інженерії найближчим часом істотно збільшиться перелік продуктів, які випускає промислова мікробіологія.

Знання здобуті генетикою, важливі і для вирішення глобальних екологічних проблем. Вчені довели, що підвищення радіоактивного фону несе велику генетичну небезпеку для майбутніх поколінь. Адже радіація не має порогу дії і найменша її доза при подвоєнні викликає підвищення частоти мутацій, переважна більшість яких є шкідливими. Разом із прогресивними медиками світу генетики активно виступають проти термоядерної війни і науково обґрунтовують її недопустимість. 
Численні дослідження свідчать про те, що безліч хімічних сполук і отрутохімікатів, які забруднюють навколишнє середовище, мають мутагенну і канцерогенну дію, загрожують здоров’ю людини. Розробка генетики імунітету дає змогу виводити сорти з комплексною стійкістю проти шкідників і збудників захворювань, що зменшує застосування пестицидів.

 

Генетика і майбутнє людства

Генетика  – як наука  не стоїть на місці. Вона постійно в пошуку. Мине час і у біотехнології відбудеться новий якісний стрибок про який буде говорити весь світ.
Вже зараз ведуться розмови про створення так званих ДНК-чипів і будь-яка людина зможе оперативно перевірити свої гени на наявність та схильність до хвороботворних мутацій. Потім їх можна буде мобільно виправляти.

 В цьому випадку особливу роль будуть надавати питанням етики. Адже необхідно юридично захищати  право людини на таємність генома. Геномний портрет людини, який потрапить в розпорядження роботодавців, страхових компаній, приймальної комісії вузу – будь-кого, від кого в даний час залежить її доля, терміново видасть всі таємниці свого господаря, розповість про його нахили, терміні життя, можливі хвороби.

Більшість юридичних осіб схиляються до того, що причину багатьох злочинів необхідно шукати в генах людини. В майбутньому генетична інформація може враховуватись при винесенні вироку.

Ми стоїмо на порозі великих відкриттів, пов’язаних з розшифруванням генів, які відповідають за схильність до захворювань раком, інфаркту. Генетика допоможе запобігти шкідливим наслідкам куріння, алкоголізму, іншим небезпечним хворобам.
Чи зуміємо ми вірно оцінити особисті досягнення? Деякі з них вже зараз викликають хвилю незадоволення, деякі – хвилю аплодисментів. Але лише час і досвід стануть критеріями істини.  

До останнього часу лікування спадкових захворювань було неможливим. Всі розроблені методи лише усували симптоми, не ліквідуючи самого захворювання. Розвинута техніка генної інженерії в найближчий час обіцяє виникнення нової області медицини – генотерапії, завдяки якій можна буде виправити або частково замінити аномальні ділянки генетичного матеріалу.

 

 

 

 

 

 

 

Кожна еукаріотична клітина має певний набір ядер __________ - каріотип.

Нуклеосоми __________________– ядерні органели, в яких розміщені гени.

Хромосоми _________ є одиницями спадковості.

Основу хромосоми складає одноланцюгова молекула РНК, ___________________ яка зв’язана з ядерними білками.

Хроматиди ___________ на хромосомі розташовані у лінійному порядку і займають певне місце в гомологічній хромосомі однієї пари.

Ядра ___________ визначають різні стани певної ознаки та називаються алельними.

Коли клітина ділиться, ядра ___________розходяться до дочірних клітин, завдяки чому останні одержують однакову спадкову інформацію від дочірної _________клітини.

 

Висновок. Гени розташовані на хромосомі у лінійному порядку і займають певне місце в гомологічній хромосомі однієї пари та визначають різні стани певної ознаки. Такі гени називаються алельними.

_______________________________________________________________________

 

Кожна еукаріотична клітина має певний набір ядер __________ - каріотип.

Нуклеосоми __________________– ядерні органели, в яких розміщені гени.

Хромосоми _________ є одиницями спадковості.

Основу хромосоми складає одноланцюгова молекула РНК, ___________________ яка зв’язана з ядерними білками.

Хроматиди ___________ на хромосомі розташовані у лінійному порядку і займають певне місце в гомологічній хромосомі однієї пари.

Ядра ___________ визначають різні стани певної ознаки та називаються алельними.

Коли клітина ділиться, ядра ___________розходяться до дочірних клітин, завдяки чому останні одержують однакову спадкову інформацію від дочірної _________клітини.

 

Висновок. Гени розташовані на хромосомі у лінійному порядку і займають певне місце в гомологічній хромосомі однієї пари та визначають різні стани певної ознаки. Такі гени називаються алельними.

___________________________________________________________________________

 

Кожна еукаріотична клітина має певний набір ядер __________ - каріотип.

Нуклеосоми __________________– ядерні органели, в яких розміщені гени.

Хромосоми _________ є одиницями спадковості.

Основу хромосоми складає одноланцюгова молекула РНК, ___________________ яка зв’язана з ядерними білками.

Хроматиди ___________ на хромосомі розташовані у лінійному порядку і займають певне місце в гомологічній хромосомі однієї пари.

Ядра ___________ визначають різні стани певної ознаки та називаються алельними.

Коли клітина ділиться, ядра ___________розходяться до дочірних клітин, завдяки чому останні одержують однакову спадкову інформацію від дочірної _________клітини.

 

Висновок. Гени розташовані на хромосомі у лінійному порядку і займають певне місце в гомологічній хромосомі однієї пари та визначають різні стани певної ознаки. Такі гени називаються алельними.