Genética - a ciência das leis da hereditariedade e da variabilidade. A principal tarefa da genética é estudar os seguintes problemas:

1. Armazenamento de informações hereditárias.

2. O mecanismo de transmissão da informação genética de geração em geração de células ou organismos.

3. Implementação da informação genética.

Mudança na informação genética (estudo dos tipos, causas e mecanismos de variabilidade).

Desenvolvimento de métodos de uso da engenharia genética para obter produtores altamente eficazes de vários compostos biologicamente ativos e, no futuro, a introdução desses métodos na genética de plantas, animais e até humanos. Os métodos utilizados na genética são variados, mas o principal deles é a análise hibridológica, ou seja, o cruzamento com posterior análise genética da prole. É usado nos níveis molecular, celular (hibridização de células somáticas) e do organismo. Além disso, dependendo do nível de pesquisa (molecular, celular, organismo, população), o objeto em estudo (bactérias, plantas, animais, humanos) e outros fatores, uma grande variedade de métodos de biologia moderna, química, física e matemática são usados. No entanto, quaisquer que sejam os métodos, eles são sempre auxiliares do método principal - a análise genética. Em 1865, o monge Gregor Mendel (que estudou a hibridização de plantas no mosteiro agostiniano de Brunn (Brno), hoje na República Tcheca) publicou em uma reunião da sociedade local de cientistas naturais os resultados de pesquisas sobre a transmissão de traços por herança ao cruzar ervilhas (trabalho Experimentos em híbridos de plantas foi publicado nos Anais da Sociedade em 1866). Mendel mostrou que algumas inclinações hereditárias não se misturam, mas são transmitidas de pais para filhos na forma de unidades discretas (isoladas). Os padrões de herança formulados por ele foram posteriormente chamados de leis de Mendel. Durante sua vida, seu trabalho foi pouco conhecido e percebido criticamente (os resultados de experimentos em outra planta, beleza da noite, à primeira vista, não confirmou as regularidades reveladas, que os críticos de suas observações usaram de boa vontade).

A análise hibridológica é um método fundamental da genética, suas principais disposições.

método hibridológico- o estudo da herança por hibridização (cruzamento), ou seja, a combinação de dois organismos geneticamente diferentes (gametas). O organismo heterozigoto obtido neste caso é chamado de híbrido, e a prole é chamada de híbrido.

Princípios básicos do método hibridológico:

1) organismos parentais de raça pura (homozigotos) são usados ​​para cruzamento, que diferem entre si em um ou mais pares de características alternativas;

2) a contabilidade quantitativa precisa da prole é realizada separadamente para cada característica estudada em várias gerações.

O método hibridológico não é adequado para humanos por questões morais e éticas, e também devido ao pequeno número de crianças e puberdade tardia, não é possível cruzar homosapiens no experimento, portanto, métodos indiretos são usados ​​para estudar a genética humana.

Os resultados foram resumidos por Mendel nas três seguintes proposições:

• regra de uniformidade da primeira geração híbrida;
• lei de divisão da segunda geração híbrida;
• hipótese de pureza dos gametas.

Regra de uniformidade de primeira geração:

ao cruzar indivíduos homozigotos que diferem uns dos outros em um par de características alternativas, todos os descendentes na primeira geração são uniformes tanto no fenótipo quanto no genótipo.

regra de divisão. Segunda lei.

Quando híbridos homogêneos da primeira geração são cruzados entre si (autopolinização ou endogamia), indivíduos com características dominantes e recessivas aparecem na segunda geração, ou seja, observa-se a divisão.

De acordo com a segunda regra de Mendel, podemos concluir que:

1) os genes alélicos, estando em estado heterozigoto, não se alteram;

2) durante a maturação dos gametas em híbridos, um número aproximadamente igual de gametas com alelos dominantes e recessivos é formado;

3) durante a fertilização, os gametas masculinos e femininos portadores de alelos dominantes e recessivos são combinados livremente.

T Assim, a segunda regra de Mendel é formulada da seguinte forma: ao cruzar dois indivíduos heterozigotos, ou seja, híbridos analisados ​​para um par alternativo de características, na prole observa-se a divisão de acordo com o fenótipo na proporção de 3:1 e de acordo com o genótipo 1:2:1.

Hipótese de "pureza de gametas".

A regra de divisão mostra que, embora apenas traços dominantes apareçam em heterozigotos, o gene recessivo não é perdido, além disso, não mudou. Portanto, os genes alélicos, estando em estado heterozigoto, não se fundem, não se diluem, não se alteram. Durante a formação das células germinativas, apenas um gene de um par alélico entra em cada gameta.

Mendel era um monge e tinha grande prazer em ensinar matemática e física em uma escola próxima. Mas ele não conseguiu passar a certificação estadual para o cargo de professor. Eu vi seu desejo por conhecimento e habilidades de inteligência muito altas. Ele o enviou para a Universidade de Viena para o ensino superior. Lá Gregor Mendel estudou por dois anos. Ele frequentou aulas de ciências naturais, matemática. Isso o ajudou a formular ainda mais as leis de herança.

Anos acadêmicos difíceis

Gregor Mendel era o segundo filho de uma família de camponeses com raízes alemãs e eslavas. Em 1840, o menino completou seis aulas no ginásio e, no ano seguinte, entrou na aula de filosofia. Mas naqueles anos, a condição financeira da família se deteriorou e Mendel, de 16 anos, teve que cuidar de sua própria comida por conta própria. Foi muito difícil. Portanto, depois de completar seus estudos nas aulas de filosofia, tornou-se noviço em um mosteiro.

A propósito, o nome dado a ele no nascimento é Johann. Já no mosteiro começaram a chamá-lo de Gregor. Ele não veio aqui em vão, pois recebeu patrocínio, além de apoio financeiro, o que permite continuar seus estudos. Em 1847 foi ordenado sacerdote. Durante este período, ele estudou na escola teológica. Havia uma rica biblioteca, que teve um impacto positivo na aprendizagem.

monge e professor

Gregor, que ainda não sabia que era o futuro fundador da genética, deu aulas na escola e, depois de reprovar na certificação, foi para a universidade. Após a formatura, Mendel retornou à cidade de Brunn e continuou a ensinar história natural e física. Ele novamente tentou passar a certificação para o cargo de professor, mas a segunda tentativa também foi um fracasso.

Experiências com ervilhas

Por que Mendel é considerado o fundador da genética? A partir de 1856, no jardim do mosteiro, começou a realizar experimentos extensos e cuidadosamente pensados ​​relacionados ao cruzamento de plantas. No exemplo das ervilhas, ele revelou padrões de herança de várias características na prole de plantas híbridas. Sete anos depois, os experimentos foram concluídos. E alguns anos depois, em 1865, em reuniões da Sociedade de Naturalistas Brunn, ele fez um relatório sobre o trabalho realizado. Um ano depois, seu artigo sobre experimentos com híbridos de plantas foi publicado. Foi graças a ela que eles foram estabelecidos como uma disciplina científica independente. Graças a isso, Mendel é o fundador da genética.

Se os primeiros cientistas não conseguiram juntar tudo e formar princípios, então Gregor conseguiu. Ele criou regras científicas para o estudo e descrição de híbridos, bem como seus descendentes. Um sistema simbólico foi desenvolvido e aplicado para designar signos. Mendel formulou dois princípios pelos quais as previsões de herança podem ser feitas.

Reconhecimento tardio

Apesar da publicação de seu artigo, o trabalho teve apenas uma crítica positiva. O cientista alemão Negeli, que também estudou a hibridização, reagiu favoravelmente aos trabalhos de Mendel. Mas ele também tinha dúvidas sobre o fato de que as leis que foram reveladas apenas nas ervilhas pudessem ser universais. Ele aconselhou que Mendel, o fundador da genética, repetisse os experimentos em outras espécies de plantas. Gregor respeitosamente concordou com isso.

Ele tentou repetir os experimentos no falcão, mas os resultados não tiveram sucesso. E só depois de muitos anos ficou claro por que isso aconteceu. O fato é que nesta planta, as sementes são formadas sem reprodução sexuada. Havia também outras exceções aos princípios que o fundador da genética deduziu. Após a publicação de artigos de botânicos famosos, que confirmaram as pesquisas de Mendel, desde 1900, houve o reconhecimento de seu trabalho. Por esta razão, é 1900 que é considerado o ano de nascimento desta ciência.

Tudo o que Mendel descobriu o convenceu de que as leis que ele descreveu com a ajuda de ervilhas eram universais. Bastou convencer outros cientistas disso. Mas a tarefa era tão difícil quanto a própria descoberta científica. E tudo porque conhecer os fatos e compreendê-los são coisas completamente diferentes. O destino da descoberta da genética, ou seja, o atraso de 35 anos entre a descoberta em si e seu reconhecimento público, não é um paradoxo. Na ciência, isso é bastante normal. Um século depois de Mendel, quando a genética já estava florescendo, o mesmo destino aconteceu com as descobertas de McClintock, que não foram reconhecidas por 25 anos.

Herança

Em 1868, o cientista, fundador da genética Mendel, tornou-se abade do mosteiro. Ele quase parou completamente de fazer ciência. Notas sobre linguística, criação de abelhas e meteorologia foram encontradas em seus arquivos. No local deste mosteiro está atualmente o Museu Gregor Mendel. Uma revista científica especial também é nomeada em sua homenagem.

Biologia. Biologia geral. Grau 10. Nível básico Sivoglazov Vladislav Ivanovich

24. Genética - a ciência das leis da hereditariedade e variabilidade. G. Mendel - o fundador da genética

Lembrar!

O que a genética estuda?

Por que G. Mendel é considerado o fundador da genética?

Com que objetos G. Mendel trabalhou?

Qual é o principal método de estudo da hereditariedade que ele desenvolveu?

O tema e os conceitos básicos de genética. Ao longo da história de sua existência, a humanidade sempre se interessou pela questão das razões da semelhança de filhos e pais. Por que semelhante gera semelhante? "Como ele se parece com o pai!" – exclamam os parentes, vindo à festa de aniversário e olhando para o jovem que cresceu. “Ele tem um ouvido absoluto para música!” - orgulhosamente anuncia sua mãe, que tem a mesma qualidade. O orgulho da geração mais jovem brilha nos olhos azuis dos pais, e o herói da ocasião, piscando inocentemente com os mesmos olhos azuis, come tranquilamente os doces preparados para os convidados.

Herdamos de nossos pais não apenas a cor dos olhos e do cabelo, o formato do nariz e o tipo sanguíneo. Herdamos traços temperamentais e padrões de movimento, uma propensão a aprender línguas e uma aptidão para a matemática. Nascemos no mundo com nosso próprio material hereditário único, o programa com base no qual, sob a influência de fatores ambientais, nos tornaremos o que somos - únicos e ao mesmo tempo semelhantes às gerações anteriores.

Hereditariedade e variabilidade são duas propriedades dos organismos vivos, inextricavelmente ligadas entre si como dois lados da mesma moeda. Os padrões de hereditariedade e variabilidade são estudados por uma das áreas mais importantes da biologia - a genética.

Hereditariedade- esta é a capacidade dos organismos vivos de transferir seus sinais, propriedades e características de desenvolvimento para a próxima geração. A hereditariedade fornece continuidade material e funcional entre gerações, mantendo uma certa ordem na natureza. Algumas espécies podem permanecer relativamente inalteradas por centenas de milhões de anos. Por exemplo, muitos tubarões modernos não são muito diferentes dos tubarões que viveram no início do Cretáceo há mais de 130 milhões de anos.

As células dos organismos não contêm características prontas de um adulto, a herança de características ocorre no nível molecular. As principais estruturas que fornecem a base material da hereditariedade são os cromossomos. A rigor, não herdamos propriedades, mas informações genéticas. A unidade estrutural elementar da hereditariedade é gene Uma seção de DNA contendo informações sobre a estrutura de uma única proteína, tRNA ou rRNA. Genótipo- esta é a soma de todos os genes do organismo, ou seja, a totalidade de todas as inclinações hereditárias.

Variabilidadeé o oposto de hereditariedade. Está na capacidade dos organismos vivos de adquirir, no processo de desenvolvimento individual, diferenças de outros indivíduos de sua própria espécie e de outras espécies.

O conjunto de propriedades e características de um organismo, que são o resultado da interação do genótipo de um indivíduo com o ambiente, é chamado de fenótipo. Nascemos com uma determinada cor de pele, mas assim que viajamos para regiões mais ao sul no verão, nossa pele adquire uma tonalidade morena. Com a idade, a íris dos olhos se ilumina e o cabelo fica grisalho. Doenças transmitidas na infância podem atrapalhar o crescimento ou desenvolvimento de alguns órgãos. A implementação de informações hereditárias está sob constante pressão de fatores ambientais. No entanto, deve-se notar que existem sinais, cuja manifestação não depende da influência do ambiente externo. Onde quer que vivamos: no norte ou no sul, não importa como nos alimentemos na infância e não importa quais doenças tenhamos, o tipo sanguíneo com o qual nascemos permanecerá inalterado ao longo de nossas vidas.

Nas origens da genética. Os principais padrões de herança de traços foram descritos pela primeira vez na segunda metade do século XIX. Cientista austríaco Gregor Mendel (1822-1884). Mendel não foi o primeiro cientista que tentou responder à pergunta: como as propriedades e os signos são transmitidos de geração em geração? Muitos pesquisadores antes dele cruzaram vários organismos, tentando ver algum tipo de sistema nos resultados. Em um esforço para alcançar o sucesso o mais rápido possível, os pesquisadores cruzaram diferentes espécies, enquanto obtinham descendentes estéreis, levavam para estudo características complexas e difíceis de determinar e não realizavam cálculos matemáticos precisos.

Explicando por que foi Mendel quem foi capaz de descobrir padrões na transmissão de características de geração em geração, a geneticista inglesa Charlotte Auerbach disse: “O sucesso do trabalho de Mendel em comparação com os estudos de seus predecessores se deve ao fato de ele possuir duas qualidades essenciais necessárias para um cientista: a capacidade de fazer a pergunta certa à natureza e a capacidade de interpretar corretamente a resposta da natureza.

Considere as principais características do trabalho de Mendel que lhe permitiram ter sucesso:

– como plantas experimentais, Mendel utilizou diferentes variedades de ervilhas, de modo que a prole obtida em tais cruzamentos intraespecíficos foi prolífica;

- as ervilhas são uma planta autopolinizadora, ou seja, a flor é protegida da entrada acidental de pólen estranho; ao estabelecer o cruzamento desejado, Mendel removeu os estames para excluir a possibilidade de autopolinização e, em seguida, transferiu o pólen de outra planta-mãe para o pistilo com um pincel;

- as ervilhas são despretensiosas e têm alta fecundidade;

– como características experimentais, Mendel escolheu características alternativas qualitativas simples do tipo “ou-ou” (flores roxas ou brancas, sementes amarelas ou verdes); agora é difícil dizer o que desempenhou o papel principal aqui - sorte ou previsão brilhante, mas descobriu-se que cada par de características escolhidas por Mendel era controlada por um gene, o que simplificou muito a interpretação dos resultados do cruzamento;

- ao processar os dados obtidos, Mendel manteve um registro matemático rigoroso dos fenótipos de todas as plantas e sementes.

Durante oito anos, Mendel experimentou 22 variedades de ervilhas que diferiam umas das outras de sete maneiras. Durante esse tempo, ele estudou um total de mais de 10 mil plantas. Ao cruzar diferentes organismos e examinar a prole resultante, Mendel, de fato, desenvolveu um método básico e específico de genética. método hibridológico- este é um sistema de cruzamentos em várias gerações, que permite durante a reprodução sexuada analisar a herança de propriedades e características individuais dos organismos, bem como detectar a ocorrência de alterações hereditárias.

G. Mendel apresentou os resultados de seus experimentos em 1865 em uma reunião da Sociedade de Naturalistas em Brunn (a moderna cidade de Brno) e delineados no artigo "Experimentos em híbridos de plantas". Mas os contemporâneos de Mendel não apreciaram o trabalho, e pelos restantes 35 anos do século XIX. seu artigo foi citado apenas cinco vezes.

O trabalho de Mendel estava muito à frente do nível de desenvolvimento da ciência da época. Só quando, em 1900, as leis da herança foram redescobertas em três laboratórios ao mesmo tempo, o mundo científico se lembrou de que já haviam sido formuladas há 35 anos. O ano de 1900 é considerado o ano do nascimento da genética, mas os padrões estabelecidos outrora por Gregor Mendel levam justamente seu nome.

Revisar perguntas e tarefas

1. Dê definições dos conceitos "hereditariedade" e "variabilidade".

2. Quem primeiro descobriu os padrões de herança de traços?

3. Em que plantas G. Mendel realizou experimentos? Prove que as plantas escolhidas pelo cientista foram o objeto ideal nesses experimentos.

4. Graças a que características da organização do trabalho G. Mendel conseguiu descobrir as leis da herança dos traços?

Acho! Executar!

1. Antes de G. Mendel, muitos pesquisadores tentaram estabelecer padrões de herança de traços de pais para filhos. No entanto, todos eles terminaram em fracasso. Como você pode explicar isso?

2. Descreva os fenótipos de contemporâneos conhecidos por todos (atores de teatro e cinema, artistas de variedades, políticos, etc.). Peça aos colegas que identifiquem a pessoa na descrição.

3. O nome da ciência da fenologia tem a mesma raiz do termo "fenótipo". O que estuda a fenologia? Por que esses termos são semelhantes?

Trabalhar com computador

Consulte o aplicativo eletrônico. Estude o material e complete as tarefas.

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Bilhete número 7

1. Os principais componentes da célula, suas funções.

Célula - uma unidade elementar da estrutura e atividade vital de todos os organismos (exceto os vírus, que são muitas vezes referidos como formas de vida não celulares), tendo seu próprio metabolismo, capaz de existência independente, auto-reprodução e desenvolvimento.

Todas as formas de vida celular na Terra podem ser divididas em dois reinos com base na estrutura de suas células constituintes:

procariontes(pré-nuclear) - mais simples na estrutura e surgiu mais cedo no processo de evolução;

eucariotos(nuclear) - mais complexo, surgiu mais tarde. As células que compõem o corpo humano são eucarióticas.

Os principais elementos das células eucarióticas são:membrana de plasma , ao redor de cada célula, determina seu tamanho e garante a preservação de diferenças significativas entre o conteúdo celular e o ambiente.

Membrana serve como um filtro altamente seletivo que mantém a diferença nas concentrações de íons em ambos os lados da membrana e permite que os nutrientes penetrem na célula e os produtos excretores saiam. Citoplasma - o conteúdo da célula, não incluindo o núcleo, incluindo o citosol e organelas e limitado pela membrana celular. Citosol - Esta é a parte do citoplasma que ocupa o espaço entre as organelas da membrana. Geralmente é responsável por cerca de metade do volume total da célula. O citosol contém muitas enzimas de troca intermediária e ribossomos. Cerca de metade de todas as proteínas formadas nos ribossomos permanecem no citosol como seus componentes permanentes. Testemunho contém a parte principal do genoma e é o principal local de síntese de DNA e RNA.

Citoplasma ao redor do núcleo consiste no citosol e nas organelas citoplasmáticas nele localizadas. Aparelho de Golgi consiste em pilhas regulares de sacos de membrana achatados chamados Cisternas de Golgi ; recebe proteínas e lipídios do RE e envia essas moléculas para vários pontos dentro da célula, submetendo-as simultaneamente a modificações covalentes. Mitocôndria produzem a maior parte do ATP usado em reações biossintéticas que requerem energia livre. Lisossomos contêm enzimas digestivas que destroem organelas gastas, bem como partículas e moléculas absorvidas pela célula do lado de fora por endocitose. Moléculas e partículas arrastadas devem passar por uma série de organelas chamadas endossomos em seu caminho para os lisossomos.