Генетика с основами селекции. Генетика как наука

1. ГЕНЕТИКА С ОСНОВАМИ СЕЛЕКЦИИ 1.1. Генетика как наука

• Предмет, задачи и методы генетики
• История возникновения и развития генетики
• Роль генетики среди биологических дисциплин

2. 1.1. Генетика как наука

ГЕНЕТИКА:
… Амбициозная наука, которая
открыла то, что казалось
невозможным, - природу хромосом и
генов, синтез белков, сложность
наследственных болезней ….-,
пытается объяснить возникновение
самой жизни ….
C.Maximilian

3. 1.1. Предмет генетики

• Генетика
– Наука которая изучает наследственность и изменчивость
организмов, закономерности и механизмы сохранения и
передачи наследственной информации в процессе онтогенеза
и филогенеза организмов
• Наследственность
– Общее свойство организмов сохранять и передавать
информацию о признаках от родителей детям
• Изменчивость
– Общее свойство организмов приобретать новые признаки
под воздействием факторов среды

4. 1.1. Задачи генетики

• Изучение наследственного аппарата организмов
(гены, хромосомы)
• Изучение явления наследственности и изменчивости
на разных уровнях организации
• Выявление законов наследования нормальных и
патологических признаков
• Анализ мутаций и мутагенных факторов внешней
среды
• Изучение механизмов репарации
• Определение генетической структуры
панмиктической популяции

5. 1.1. Задачи генетики (продолжение)

• Изучение особенностей реализации генетической
информации у прокариот и эукариот
• Выявление роли генетической детерминации и
факторов среды для проявления признака
• Разработка методов профилактики и лечения
наследственных болезней
• Генетическая манипуляция и анализ генетически
модифицированных организмов
• Генетическое усовершенствование и получение
новых сортов растений, пород животных и штаммов
микроорганизмов
• и др .

6. 1.1. Методы генетики

• Гибридологический метод
– Позволяет выявить закономерности наследования в результате
скрещивания исходных форм и анализа потомства
• Цитогенетические методы
– Позволяют изучить структуру хромосом с помощью
оптического и электронного микроскопирования
• Биохимические методы
– Позволяют выявить роль различных биохимических
компонентов клетки при передачи наследственной информации
• Популяционно- статистический метод
– Позволяет определить частоту генов в популяции
• Молекулярные методы

7. 1.1. Методы генетики (продолжение)

• Секвинирование ДНК (техника Sanger)
– Для определения первичной структуры гена
– RFLP (Restriction Fragment Lenght Polimorfism) –
Полиморфизм Длины Рестрикционных Фрагментов
• Техника Southern - blot
– Для идентификации положения гена в геноме
• Техника Northen - blot
– Для определения мРНК (экспрессии гена)
• Техника Western - blot
– Для определения белкового компонента гена
• Техника ПЦР (PCR - Polymerase Chain Reaction)
– Для идентификации нормального или патогенного гена

8. 1.2. История генетики

1. Донаучный период
• ….. - 1865
2. Возникновение генетики как науки
• 1865 - 1953
3. Современный период
• 1953 - настоящее время

9. 1.2. История генетики

• 6000 д.н.э. : родословная пяти поколений лошадей в
наскальных риссунках
• VI – I в. д.н.э.: содства между родителями и детьми
(“Mohabharata”, “Ramaiana”)
• Empedocl: “каждый родитель производит в частях тела
“ зерна ” которые соединяются в зародыше”
• 450 î. H. : Anaxagora: предлагает теорию преформизма
• 360 î. H. Aristotel: “кровь является тем элементом
который передает признаки”
• 400 î. H. : Hipocrate: говорит о наследовании признаков у
человека; автор теории пангенезиса
• 60 î. H. Lucrețiu: “наследственные признаки связаны с
наличием частиц передающиеся от родителей детям”

10. 1.2. История генетики (продолжение)

• Теория преформизма (Malpighi (1628-1694),
Swammerdam (1637-1680)): “зародыш
преформирофан в сперматозоиде (или яйцеклетке)”
• Теория эпигенеза (K.Volf (1733-1794)): “гаметы
обоих полов участвуют в образовании организма
который развивается последовательно”
• 1859: Charles Darwin – публикует Происхождение
видов, предлагая эволюционную теории объясняющая
разнообразие организмов результатом действия
естественного отбора
• 1863: Ch.Naudin – отмечает однообразие гибридов
первого поколения у Papaver, Datura, Nictoiana
• 1863: F.Galton – указывает на передачу
наследственных признаков у человека

11. 1.2. История генетики (продолжение)

• 1866: Gregor Mendel - публикует Опыты над
растительными гибридами и предлагает основные
законы, игнорируемые до 1900
• 1871: Friedrich Miescher выделяет “нуклеиновые
кислоты”
• 1876: August Weismann предлагает теории
генеративной плазмы и генетических детерминант
• 1882: W.Fleming предлагает термин хроматин
• 1884: K.W.Nageli разрабатывает мицеллярную теорию
наследственности
• 1888: W.Waldeyer предлагает термин хромосомы
• 1889: R.Altmann открывает нуклеиновую кислоту в
нуклеине

12. 1.2. История генетики (продолжение)

• 1900: переоткрытие законов Менделя Robert Correns, Hugo
de Vries, и Erich von Tschermak
• 1901: Gregory Bateson подтверждает законы Менделя для
животных (куры)
• 1902: Archibald Garrod предполагает что алкаптонурия
является генетической болезнью метаболизма
• 1902: W.S.Sutton, T.Boveri считают что гены расположены в
хромосомах
• 1902: G.Bateson, E.R.Saunders предлагают термин
генетическое расщепление
• 1903: W.S.Sutton раскрывает роль хромосом в
наследственности
• 1903: W.Johannsen предлагает термин чистая линия
• 1904: Gregory Bateson связывает наследственные признаки с
хромосомами и определяет развитие “генетики”

13. 1.2. История генетики (продолжение)

• 1904: T.H.Montgomery предлагает термин аутосомы
• 1905: Gregory Bateson предлагает термины генетика,
гомозигот, гетерозигот
• 1907: Gregory Bateson предлагает термин эпистазия
• 1907: Johannsen предлагает термины генотип, фенотип,
ген, аллель
• 1908: G.H.Hardy, W.Weinberg определяют частоту
генов и генотипов в популяции
• 1910: Thomas Hunt Morgan считает что гены
расположены линейно в хромосомах.
• 1910: H.Nilsson-Ehle разрабатывает теорию
множественных аллелей (полимерия)

14. 1.2. История генетики (продолжение)

• 1910: L.Plate предлагает термин плейотропия
• 1912: T.H.Morgan, E.Cattell предлагают термин кроссинговер
для выделения внутрихромосомной рекомбинации
• 1915: T.H.Morgan et al. предлагают термин генетический
локус
• 1917: C.B.Bridges предлагает термин хромосомная деллеция
• 1918: R. A. Fisher способствует возникновению
количественной генетики и выявляет роль факторов среды
• 1919: C.B.Bridges предлагает термин хромосомная
дупликация
• 1920: W.Winkler предлагает термины геном, плазмогены
• 1920: N.I.Vavilov разрабатывает закон гомологичных рядов в
наследственной изменчивости

15. 1.2. История генетики (продолжение)

• 1925: T.H.Morgan, C.B.Bridges, A.H.Stertevant, H.J.Muller
разрабатывают хромосомную теорию наследственности
(появляется работа The Genetics of Drosophila melanogaster)
• 1926: N.I.Vavilov аргументирует концепцию о центрах
происхождения культурных растений
• 1927: Hermann J. Muller получает мутантные формы
дрозофилы под действием X-лучей.
• 1928: F.Griffith открывает явление генетической
трансформации
• 1930: R.A.Fischer разрабатывает математические основы
генетики популяций
• 1938: G.W.Beadle, E,.Tatum предлагают концепцию “один
ген – один фермент”
• 1944: Charlotte Auerbach получает мутации под действием
ипирита

16. 1.2. История генетики (продолжение)

• 1944: Oswald Avery, Colin MacLeod и Maclyn
McCarty объясняет явление трансформации у
бактерий (Griffitth, 1928), доказывая что ДНК является
материальным носителем генетической информации.
• 1946: H.J.Muller демонстрирует генетическую
рекомбинацию у E.coli
• 1949: M.L.Barr, E.Bertram открывают половой
хроматин в соматических клетках кошки
• 1950: Barbara McClintoc открывает мобильные
генетические элементы у кукурузы
• 1951: E.Chargaff утверждает, что A+G/T+C=1
• 1952: A.D.Hersey, M.Chase подтверждают
генетическую роль ДНК у фагов
• 1952: A.Zinder, J.Lederberg описывают явление
трансдукции

17. 1.2. История генетики (продолжение)

• 1953: James Watson и Francis Crick предлагают
модель двойной спирали ДНК
• 1954: F.Sanger предлагает метод секвинирования
аминокислот, используемого в дальнейшем для ДНК и
РНК
• 1954: G.Gamov предлагает модель генетического кода
• 1954: A.Kornberg осуществляет синтез ДНК in vitro
• 1955: M.Grunberg-Manago, S.Ochoa осуществляют
синтез РНК in vitro с помощью РНК-полимеразы
• 1956: I.H.Tjio, A.Levan указывают на наличие 46
хромосом в соматических клетках человека
• 1957: S.Benzer предлагает термины цистрон, рекон,
мутон
• 1957: V.M.Ingram открывает генную мутацию
гемоглобина (Hbs)

18. 1.2. История генетики (продолжение)

• 1968: R.Okazaki et al. Указывают на репликацию ДНК
короткими фрагментами (около 1000 нуклеотидов)
• 1970: H.G.Khorana получает искусственный ген (alaARNt)
• 1970: D.Baltimor, H.Temin, S.Mizutani открывают
обратную транскрипцию у РНК содержащих вирусов
• 1972: Stanley Cohen и Herbert Boyer клонирование
ДНК и получение первых рекомбинантных молекул
ДНК
• 1972: P.Berg получение рекомбинантной молекулы
ДНК с помощью вируса SV-40 и фага λ
• 1974: R.Reichard et al. Предлагают термин РНК
инициатор (ARNi)
• 1978: S.Sharp указывает на наличие интронов и
экзонов у эукариот

19. 1.2. История генетики (продолжение)

• 1985: R.K.Saiki et al. Предлагают метод ПЦР (PCR –
polimerase chain reaction)
• 1995: E.Lewis, C.Nusslein-Volhart, E.Wieschauns
премия Нобеля за открытия генов развития HOX у
дрозофилы и человека
• 2001-2005: расшифровка генома человека

20. 1.3. Роль генетики

• Наука с наилучшими результатами в последних
десятилетиях
• Наука с самым быстрым развитием
• Наука влияющая на другие биологические науки
• Наука с большими перспективами
• Наука с выраженной комплексностью
• ………

21. Разнообразие генетики (по предмету исследования)

• Генетика микроорганизмов
• Генетика растений
• Генетика животных
• Генетика человека

22. Разнообразие генетики (по задачам исследования)

• Формальная генетика
– Изучает принципы наследования признаков
• Популяционная генетика
– Изучает генетическую структуру популяции, частоту генов и
генотипов в панмиктической популяции
• Цитогенетика
– Изучает кариотип организмов, принципы организации
хромосом
• Биохимическая генетика
– Изучает роль различных веществ клетки в передаче
генетической информации
• Молекулярная генетика
– Изучает механизмы реализации наследственной информации
на субклеточном уровне

23. Разнообразие генетики (по задачам исследования))

• Онтогенетика
– Изучает генетический контроль индивидуального развития
организмов
• Иммуногенетика
– Изучает генетические механизмы иммунного ответа
организмов
• Социальная генетика
– Изучает генетические особенности поведения человека в
обществе
• Фармакогенетика
– Изучает индивидуальную реакцию организма на медикаменты
• Генная инженерия
– Изучает возможность генетического манипулирования на
уровне генов
• и др.

24.

Роль генетики
Генетика

25.

Роль генетики
Генетический анализ
Генетика

26.

Роль генетики
Генетический анализ
Генетическое
тестирование
Генетика

27.

Роль генетики
Генетический анализ
Генетическое
тестирование
Генная терапия
Генетика

28.

Роль генетики
Генетический анализ
Генетическое
тестирование
Генная терапия
Планирование семьи
Генетика

29.

Роль генетики
Генетический анализ
Генетическое
тестирование
Генная терапия
Планирование семьи
Генетика
Тестирование
медикаментов

30.

Роль генетики
Генетический анализ
Генетическое
тестирование
Генная терапия
Планирование семьи
Генетика
Тестирование
медикаментов
Генетический
мониторинг

31.

Роль генетики
Генетический анализ
Генетическое
тестирование
Генная терапия
Клонирование
Планирование семьи
Генетика
Тестирование
медикаментов
Генетический
мониторинг
ГМО

32. Вопросы?!