Содержание
Введение
Генетика - область биологии,
изучающая наследственность и изменчивость.
Человек всегда стремился управлять
живой природой: структурно-функциональной
организацией живых существ, их индивидуальным
развитием, адаптацией к окружающей
среде, регуляцией численности и т.
д. Генетика ближе всего подошла к решению
этих задач, вскрыв многие закономерности
наследственности и изменчивости живых
организмов и поставив их на службу
человеческому обществу. Этим объясняется
ключевое положение генетики среди других
биологических дисциплин.
Человеком давно отмечены
три явления, относящиеся к наследственности:
во-первых, сходство признаков потомков
и родителей; во-вторых, отличия некоторых
(иногда многих) признаков потомков от соответствующих
родительских признаков; в-третьих, возникновение
в потомстве признаков, которые были
лишь у далеких предков. Преемственность
признаков между поколениями обеспечивается
процессом оплодотворения. С незапамятных
времен человек стихийно использовал
свойства наследственности в практических
целях - для выведения сортов культурных
растений и пород домашних животных.
Первые идеи о механизме наследственности
высказали еще древнегреческие ученые
Демокрит, Гиппократ, Платон, Аристотель. Автор первой научной
теории эволюции Ж.-Б. Ламарк воспользовался
идеями древнегреческих ученых для
объяснения постулированного им на рубеже
XVIII-XIX вв. принципа передачи приобретенных
в течение жизни индивидуума новых
признаков потомству. Ч. Дарвин выдвинул
теорию пангенезиса, объяснявшую наследование
приобретенных признаков. Законы наследственности,
открытые Г. Менделем, заложили основы
становления генетики как самостоятельной
науки.
Из выше сказанных суждений
мы сформировали тему нашей работы « генетический код,транскрипция».
Цель нашей работы изучения
генетический код,транскрипция .
Задачи работы:
Раскрыть понятие генетика;
Изучить понятие генетический
код;
Рассмотреть транскрипцию.
При написании работы
использовался метод изучения и анализ литературных источников.
1 Понятие генетика
Быстрое развитие
генетики в XX—XXI вв. объясняется рядом
причин:
Огромной ролью,
которую играет генетический материал
в существовании живых организмов. Как
отмечалось выше, некоторые исследователи считают, и не
без оснований, способность живых организмов
передавать наследственную информацию
главным свойством всего живого.
Динамизмом, изменчивостью
генного материала, его способностью к
мутациям, преобразованиям, перестройкам,
что и является исходным фактором эволюции,
развития жизни, ее огромного разнообразия.
Открытием генетиками
уже в конце XIX в. определенной упорядоченности,
законов, которым подчиняются механизмы
наследственности, что и сделало возможным
целенаправленное воздействие на эти
механизмы, или селекцию
животных и растений.
Основой генетики
стали законы передачи наследственной
информации, отрытые чешским ученым Г.
Менделем. Эти закономерности были им
обнаружены при проведении множества
опытов по скрещиванию различных сортов
гороха и четко сформулированы
в 1865 г. Законы Менделя, касающиеся механизма
наследственности, принадлежат к наиболее
точным, количественно определенным биологическим
обобщениям. Однако эти открытия были
по достоинству оценены только после смерти
ученого, а в России — значительно позже,
чем в других странах.
Главными направлениями
исследований ученых-генетиков сегодня
стали следующие[5]:
дальнейшее исследование
особенностей структуры тех предельно
мелких материальных объектов — участков
молекул нуклеиновых кислот, которые являются хранителями
генетической информации каждого вида
живого, единицами наследственности. Крупнейшим
достижением генетики на этом направлении
стала расшифровка американскими и английскими
учеными на рубеже третьего тысячелетия
генома человека;
более глубокое исследование
механизмов и законов передачи генетической
информации от поколения к поколению,
а также ее реализации в конкретные признаки
и свойства организма, например в большую
продуктивность животных или урожайность
сельскохозяйственных культур;
выяснение предпосылок
и механизмов изменения генетической
информации на разных этапах развития
организма.
Эти задачи решаются
учеными на разных уровнях организации
живой природы: молекулярном, клеточном,
организменном, популяционном. Продвигаясь
вперед, ученые-генетики
в тесном контакте с практиками-селекционерами
активно решают задачи выбора оптимальной
системы скрещивания и эффективного метода
отбора и управления развитием наследственных
признаков.
Крупнейшее открытие
современной генетики, как отмечалось, связано с установлением
способности генов к перестройке, изменению.
Эта способность называется мутированием
(от лат. muta-tio — изменение). Мутации могут
иметь последствия троякого рода: они
могут быть полезными, вредными или нейтральными.
Одним из результатов мутаций может быть
появление организма нового вида — мутанта.
Причины мутаций
до конца не выяснены. Однако генетикой
установлены основные факторы, вызывающие
мутации, так называемые мутагены. Известно,
что мутации могут вызываться некоторыми
общими условиями, в которых оказывается
организм: его питанием, температурным
режимом, составом воздушной среды и т.д.
Вместе с тем мутации определяются и некоторыми
внезапно возникающими экстремальными
факторами, такими, как отравляющие вещества,
радиоактивное излучение. Под воздействием
экстремальных факторов количество мутаций
может увеличиваться по сравнению с нормальными
условиями в сотни раз, причем возрастает
оно пропорционально дозе воздействия.
Учитывая это, селекционеры
часто используют химические вещества,
радиационное излучение и другие мутагены
для обеспечения направленных полезных
мутаций.
Активная работа
ученых в этом направлении привела к выделению
в качестве самостоятельной отрасли генетики
генной инженерии, целью которой стало
конструирование новых, не существующих
в природе генов. С помощью современных
биотехнологий удалось получить целый
ряд впечатляющих результатов: ряд эффективных
лекарств, например инсулин;
сыворотку против гепатита и др.; создать
первые образцы пищи, подвергнутой генетическому
инжинирингу (помидоры, картофель, кукуруза
и др.); вывести методами генной инженерии
некоторые виды животных, таких, как мышь,
обезьяна, овца, некоторые виды промысловых
рыб и даже вплотную подойти к решению
проблемы клонирования человека, создания
смоделированных живых организмов на
основе искусственных генов. Следует отметить,
что эти достижения науки оцениваются
общественностью неоднозначно. Так, некоторые
религиозные деятели и многие специалисты
по этике считают морально недопустимыми
подобные эксперименты, а законодательные
органы Европейского союза потребовали
принятия закона, согласно которому все
пищевые продукты, содержащие гормоны
роста и чужеродные гены, должны иметь
специальные этикетки в магазинах и ресторанах.
Вместе с тем следует
отметить, что модификация генного материала
происходит не только в научно-исследовательских
институтах и научных лабораториях, но
и далеко за их пределами. В последнее
время в связи с резким возрастанием загрязнения
окружающей природной среды, усиления
содержания в атмосфере углекислого газа,
повышения радиационного фона значительно
возросло число спонтанных, стихийных,
вредных мутаций как у животных, так и
у человека.
В последние годы,
например, ежегодно в мире рождается около
полутора миллионов детей с наследственными
болезнями мутагенного характера, что
составляет около 2% от общего количества
рождаемости. Установлено, что именно
с патологиями наследственного аппарата
связана предрасположенность к таким
тяжелым заболеваниям, как туберкулез,
полиомиелит, рак. Известны вызываемые
теми же факторами дефекты психики — эпилепсия,
слабоумие, шизофрения и т.п. Всемирной
организацией здравоохранения зарегистрировано
свыше тысячи серьезных аномалий человека
в виде различных уродств, нарушений жизненно
важных процессов под влиянием тех или
иных вредных мутагенов.Одним из наиболее
опасных видов мутагенов являются вирусы
(от лат. virus — яд). Вирусы — мельчайшие
из живых существ, они способны проникать
через любые фильтры, в связи с чем их иногда
называют фильтрующимися вирусами. Тем
не менее они содержат важнейшие элементы
жизни. Вирусы состоят из нуклеиновой
кислоты и белковой оболочки, но всех структур
развитой живой клетки, например ядра,
они не имеют. По своему образу жизни они
также отличаются от обычных клеток; будучи
неспособными синтезировать белок, вирусы
ведут паразитический образ жизни, получая
необходимые для их жизнедеятельности
вещества путем проникновения в живую
клетку и использования готовых органических
веществ и энергии. Как внутриклеточные
паразиты, вирусы являются возбудителями
многих заболеваний растений, животных
и человека; размножаясь только в живых
клетках, они используют их генетический
аппарат, переключая клетку на синтез
вирусных частиц. Вирусы настолько резко
отличаются от других живых организмов,
что иногда их вьщеляют в особое царство
живой природы, наряду с царствами растений
и животных. Конечно, описываемые вирусы
нельзя путать с компьютерными, под которыми
понимаются особые компьютерные программы,
специально создаваемые так называемыми
хакерами для порчи содержимого чужих
компьютеров, хотя какое-то чисто внешнее
сходство здесь присутствует[7].
Вирусы могут попадать
в организм человека через дыхательную,
пищеварительную и половую системы. Их
большая часть гибнет благодаря иммунной
системе организма, вырабатывающей антитела.
Огромную опасность для антител представляют
патогенные вирусы.Сегодня своевременно
напомнить, что вирусы, как и другие биологические
материалы, например бактерии, споры, могут
использоваться в качестве боевого оружия,
типа вооружений — биологического оружия,
как одно из средств террористической
деятельности. С этой целью используются
возбудители сибирской язвы, холеры, чумы,
оспы, брюшного тифа и даже... гриппа. Основным
методом их боевого применения является
распыление в воздухе, заражение воды
и пищи токсичными микроорганизмами. Отдельные
попытки применения такого рода оружия,
вызвавшие человеческие жертвы, имели
место на территории США вскоре после
известных трагических событий 11 сентября
2001 г.Однако и в мирных условиях патогенные
вирусы вызывают у человека множество
заболеваний, одним из которых является
СПИД — синдром приобретенного иммунодефицита.
Вирус СПИДа, или, как его иногда называют,
ВИЧ (вирус иммунодефицита человека), передается
половым путем, при инъекции, родовых контактах
матери и ребенка, через донорские органы
и кровь. Но он не передается воздушно-капельным
путем, как вирус гриппа.Попадая в клетки
крови и мозга, вирус СПИДа встраивается
в генный аппарат и парализует его защитные
свойства. Зараженный им человек становится
беззащитным перед любой инфекцией. Проблема
очищения генетического аппарата человека
от чужеродной инфекции является одной
из актуальных в современной медицине,
но она, к сожалению, еще далека от своего
решения. Поэтому сегодня основным средством
борьбы со СПИДом является комплекс мер
по его профилактике, важнейшая из которых
— санитарное просвещение. Для профилактики
этой опасной болезни, в частности, нужно
знать, что существует тип людей, которые
не воспринимают ВИЧ, оставаясь практически
здоровыми, хотя и являются его носителями:
это люди с сильными, вич-устойчивыми генами,
но они-то и являются основными распространителями
СПИДа. Подобное заболевание можно обнаружить
только специальным анализом крови, в
которой в этом случае обнаруживаются
особые антитела, пожирающие ВИЧ. Однако
данная методика эффективна только на
достаточно высоком уровне развития инфекции,
только после ее выхода из скрытой фазы.
Поэтому медики используют и более глубокие
методы исследования с целью выявления
заболеваний на его ранних стадиях, что
необходимо, например, при получении донорской
крови.
Основным методом
лечения СПИДа является введение в кровь
больного препаратов, содержащих соответствующие
антитела, разрушающие белковую оболочку
ВИЧ.
Крупный вклад в
развитие современной генетики, селекции,
в создание новых сортов растений, пород
животных, борьбу с их болезнями, а также
болезнями человека внесли отечественные
биологи Н. И. Вавилов, И. В. Мичурин, Н. П.
Дубинин, Н. В. Тимофеев-Ресовский.
Н.И Вавилов на основе
изучения мутаций растений установил
законы их наследственности и изменчивости,
обосновал идею о том, что важнейшим условием
успешного создания новых сортов является
использование для селекции разнообразного
исходного материала. В поисках неизвестных
видов растений он исколесил весь мир,
собрал уникальную коллекцию, включающую
тысячи образцов семян. Эта коллекция
и по сей день служит основой селекционных
работ. Вавилов возглавлял и направлял
работы по организации сельского хозяйства
в стране, являлся членом ряда иностранных
академий наук.
И. В. Мичурин внес
большой вклад в дело гибридизации, скрещивания
разных видов растений. На основе методов
межсортовой и отдаленной, т.е. межвидовой,
гибридизации создал свыше 300 сортов плодовых
культур. Благодаря его работам многие
южные сорта плодовых культур удалось
распространить в средней полосе нашей
страны. Разработанные им методы успешно
используются и в селекции других культур.
Н.В. Тимофеев-Ресовский,
долгое время работавший в Берлине в Институте
биологии, а затем в России, известен как
один из основателей современной радиационной
генетики. Его исследования были отмечены
наградами ряда зарубежных академий наук.
Его жизнь и творчество подробно описаны
в известном романе Д. Гранина «Зубр»[4].
Н.П. Дубинин вошел
в историю генетики как первооткрыватель
ряда особенностей строения генов. В результате
его исследований была подтверждена дробимость
генов, выяснена их роль в процессе эволюции
живых существ; он известен также как крупнейший
специалист в области радиационной генетики.
Дубинин был избран членом ряда зарубежных
научных учреждений, в том числе Академии
наук США.
Основные выводы
генетики стали неотъемлемой частью современной
концепции биологической эволюции, возникновения
и развития всего живого. Но ее главной
составляющей и сегодня остается концепция
естественного отбора, основы которой
были заложены Ч. Дарвиным. Рассмотрим современную
теорию биологической эволюции более
подробно.
2 Понятие генетический
код
Генетический код - свойственная
живым организмам единая система записи
наследственной информации в молекулах
нуклеиновых кислот в виде последовательности
нуклеотидов. Каждый нуклеотид обозначается
заглавной буквой, с которой начинается
название азотистого основания, входящего
в его состав: - А (A) аденин; - Г (G) гуанин;
- Ц (C) цитозин; - Т (T) тимин (в ДНК) или У (U)
урацил (в мРНК)[6].