С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 4
Текст из файла (страница 4)
б. Цепи удерживаются вместе водородными связями между основаниями. 7. Пары, образуемые основаниями А — Т и б — С, в высшей степени специфичны. Таким образом, полинуклеотидные цепи комплементарны друг другу. На основании этой модели Дж. Уотсон и Ф. Крик предположили, что гены отличаются друг от друга чередованием пар нуклеотидов, и наследственная информация закодирована в виде последовательности нуклеотидов. Мутации представляют собой результат изменения чередования нуклеотидов. Воспроизведение генов заложено в структуре ДНК вЂ” в комплементарности ее оснований и заключается в разъединении комп- 1б лементарных полинуклеотидных цепей н последующей достройке новых, комплементарных цепей из нуклеотндов клетки.
Таким образом, в структуре ДНК заложена возможность так называемой конвариантной редуплнкации. Этим термином Н. В. Тимофеев-Ресовский назвал способность живых организмов воспроизводить себе подобных„мутировать и вновь воспроизводить мутантные варианты. Иначе говоря, свойства наследственности н изменчивости оказались связанными со свойствами конкретного химического соединения — универсального носителя наследственной информации.
Долго считалось, что ДНК может быть только в виде правозакрученной спирали, однако в 1979 г. американский ученый А. Рич доказал, что ДНК существует и в виде левозакрученной спирали (рнс. !.5, В). Этв форма — Е-ДНК вЂ” встречается на участках, обогащенных парами Π— С и, по-видимому, играет существенную роль в процессах рекомбинации и регуляции действия генов. Дальнейший прогресс в понимании механизмов репликации генов, их функционирования и перекомбинации всецело связан с успехами молекулярной генетики.
На основе этих исследований родилась новая отрасль науки — генная инженерия, которая позволяет манипулировать индивидуальными генами, получать в пробирке их новые сочетания, получать мутации по желанию экспериментатора, переносить гены одних организмов в клетки других и таким образом конструировать биологические системы, которых никогда не было в природе. 1.4. Методы генетики Гибрндологический метод представляет собой специфический метод генетики.
Он в значительной степени совпадает с методом генетического анализа, однако не исчерпывает его, поскольку в генетическом анализе гибридологический метод часто сочетается с методами получения мутаций. Метод гибридологического анализа, заключающийся в гибридизации и последующем учете расщеплений, в законченной форме был предложен Г. Менделем. Им были сформулированы непреложные правила, которым следуют все генетики: 1. Скрещиваемые организмы должны принадлежать к одному виду.
2. Скрещиваемые организмы должны четко различаться по отдельным признакам. 3. Изучаемые признаки должны быть константны, т. е. воспроизводиться из поколения в поколение при скрещивании в пределах линии (родительской формы). 4. Необходимы характеристика и количественный учет всех классов расщепления, если оно наблюдается у гибридов первого и последующих поколений. Со времен Менделя генетический анализ обогатился целым рядом методов. В частности, методы получения мутаций позволяют создавать исходную гетерогенность для последующего применения гибрндологнческого анализа. Метод отдаленной гибридизации позволяет выяснять степень эволюционного родства между видами и родами.
При этом большое значение имеет цитологический метод. В последние годы широкое распространение получили методы гибридизации соматических клеток животных и растений. Математический метод. Само рождение генетики как точной науки стало возможным благодаря использованию математического метода в анализе биологических явлений. Г. Мендель применил количественный подход к изучению результатов скрешнваний, а также, что не менее важно, к построению гипотез, объясняющих полученные результаты. С тех пор сравнение количественных данных эксперимента с теоретически ожидаемыми стало неотъемлемой частью генетического анализа.
Для этого используют методы вариационной статистики. Математический метод незаменим прн изучении наследования количественных признаков, а также при изучении изменчивости, особенно ненаследственной, или моднфикационной. Цитологическнй метод используется для изучения клетки как основной единицы живой материи. Исследование строения хромосом вместе с гибридологическим анализом лежит-в основе цитогенети ки. В свое время изучение параллелизма в поведении хромосом и наследовании признаков заложило основу формирования хромосомной теории наследственности.
В настоящее время анализ конъюгации хромосом в мейозе, наблюдение обменов между гомо- логичными и негомологичными хромосомами расширяют наши представления о материальных носителях наследственности. Генетика активно использует и методы других смежных наук. Методы химии и биохимии применяются для более детальной характеристики наследуемых признаков обмена веществ, для изучения свойств молекул белков и нуклеиновых кислот.
Для этих же целей служат методы иммунологии и иммунохимии, позволяющие идентифицировать весьма специфично даже мизерные количества тех или иных генных продуктов, прежде всего белков. Генетика широко использует методы физики: оптические, седиментацнонные, методы меченых атомов для маркирования и идентификации различных классов макромолекул. Наиболее широко физические, химические и физико-химические методы применяются в молекулярной генетике и генной инженерии. Генетики, работающие с различными объектами, не могут обойтись н без методов медицины, зоологии, ботаники, микробиологии и других дисциплин.
В то же время все большая связь с эволюционной теорией повышает значение для генетики сравнительного метода. 18 1.5. Значение генетики для других наук и практики Характерная черта методологии генетики состоит в том, что она оперирует дискретными индивидуальными единицами наследственной информации — генами. Этот подход определяет не только место генетики среди других биологических дисциплин, но в еще большей мере — место генетики в общей системе естественных наук.
Благодаря открытиям Г. Менделя биология наряду с физикой и химией с начала ХХ столетия участвовала в формировании современного атомистического мировоззрения, основателями которого были Демокрит (4б0 — 370 г. до н. э.) и Эпикур (341 — 270 г. до н. э.). Современная генетика вместе с ее практическими отраслями является частью общечеловеческой науки, которая в значительной мере исходит из того, что окружающий мир слагается из неких элементарных сущностей. Физика и химия оперируют молекулами, атомами и элементарными частицами, биология — индивидуумами, клетками и генами.
Положение генетики среди других биологических наук определяет предмет ее исследования — наследственность и изменчивость — свойства, универсальные для всех живых существ. Генетика н селекция. Генетика представляет собой теоретическую основу селекции растений, животных и микроорганизмов. Опираясь на частную генетику различных объектов, селекционеры подбирают исходный материал для создания новых пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.
При этом применяются различные системы скрещиваний, метод гибридологического анализа, индуцирование мутаций и т.д. Так, «зеленая революция» последних лет в значительной степени основывалась на использовании карликовых мутантов различных злаков. Низкорослые, короткостебельные формы пшеницы, риса, ячменя и 'других растений устойчивы к полеганию и удобны для машинной уборки, что значительно сокращает потери урожая. Широкое распространение получили методы полиплоидизации растений— умножения числа хромосомных наборов.
Полиплоиды обычно мощнее своих диплоидных сородичей и более урожайны. Человек издавна использует естественные полиплоидные формы пшеницы, им созданы искусственные полиплоиды ржн, сахарной свеклы, земляники, арбуза и других культур. Гетерозис, или гибридная мощность растений, открытая И. Г. Кельрейтером, также находит применение в селекции сельскохозяйственных растений и животных. Так, в растениеводстве широко распространены межлинейные и сортолинейные гибриды кукурузы и сорго.
Основываясь на менделевских закономерностях, селекционеры выводят новые породы пушных зверей с различными окрасками и оттенками меха (норка, лисица, ондатра, кролик и др,). Методы генетики активно используются в рыбоводстве, птицеводстве. Селекция на основе генетики количественных признаков применяется для повышения мясной и молочной продуктивности скота, а также для повышения урожайности растений. Большую роль мутационная селекция сыграла в развитии микробиологической промышленности: при создании штаммов— продуцентов белково-витаминных концентратов из дрожжей, продуцентов антибиотиков, витаминов, аминокислот и других биологически активных веществ на основе массового выращивания низших грибов и бактерий. Новейшие методы генной инженерии применяются для выведения штаммов бактерий и дрожжей, синтезирующих гормоны роста животных, интерферон человека, антиген вируса гепатита и других вирусов, необходимые для борьбы с инфекционными заболеваниями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
