Генная инженерия

СОДЕРЖАНИЕ: 
 

Введение……………………………………………………………………..…… 3 

1. Генетика и  эволюция…………………………………………………...…. 5 

2. Генная инженерия.  Научно-исследовательские аспекты………………  9 

3. Генная инженерия.  Практические результаты………………………… 12 

Заключение……………………………………………………………………… 14 

Литература…………………………………………………………………...…. 15 

Приложение………………………………………………………………..…… 16 

ВВЕДЕНИЕ: 
 

Генетика вначале  была использована для борьбы против дар-винизма. Устойчивость генов трактовалась как их неизменность. Мутационная  изменчивость отождествлялась непосредственно с видообразованием и, как казалось, как будто отменяла есте-ственный отбор в качестве главного фактора эволюции. Но уже к концу 20-х годов XX в, становилось все яснее, что генетика раскрывает конкретный механизм изменчивости, соотношение свойств организма и характера внешних воздействий в возник-новении индивидуальных изменений. 

Основатель мутационной  теории Гуго де Фриз считал, что каждая мутация ведет к возникновению  нового вида и сводил эволюцию к  простому накоплению мутаций. На самом деле мутации лишь поддерживают наследственную неоднородность популяций и других эволюционных групп. Но это необходи-мое, но еще недостаточное условие эволюционного процесса. Необходимы также необратимые изменения среды -- как абио-тические по своему происхождению изменения климата, го-рообразование и т.п.), так и биогенные, порожденные самой жизнью, к которым присоединились антропогенные, обуслов-ленные человеческой деятельностью. 

Важную роль в объединении генетики и эволюционной тео-рии, в разработке генетики популяций, сыграли С.С. Четве-риков, Н.П. Дубинин и другие русские ученые. В 40-50-е годы XX в. И.И. Шмальгаузен, опираясь на достижения гене-тики, конкретизировал учение о естественном отборе, выде-лив две его формы: стабилизирующий отбор и ведущий отбор. 

Генетика -- наука  о наследственности, способах передачи признаков от родителей к детям, о механизмах индивидуаль-ной изменчивости организмов и способах управления ею.  

Ис-ходные законы наследственности были открыты чешским  уче-ным Грегором Менделем в 1865 г. и переоткрыты независимо от него Гуго де Фризом в Голландии, Карлом Корренсом в Германии и Эрихом Чермаком в Австрии. Они и есть основа-тели генетики. Вторым крупнейшим этапом в истории генети-ки явилось обоснование Г. Морганом хромосомной теории на-следственности, согласно которой основную роль в передаче наследственной информации играют хромосомы клеточного ядра. 

Важнейшим в  генетике является понятие «ген». Ген  внача-ле представляли чисто формально, вроде счетной единицы. Потом установили, что ген -- участок цепочки ДНК и он сам имеет сложную структуру. Число возможных различ-ных сочетаний четырех органических оснований по длине це-почки ДНК составляет гигантскую величину 410 000, которая пре-вышает число атомов в Солнечной системе. На основе такого разнообразия действительно может возникнуть практически бес-конечное число наследственных изменений, обеспечивающих эволюцию и разнообразие органического мира. Наследствен-ность обеспечивает преемственность живого на Земле, а из-менчивость -- многообразие форм жизни. И то, и другое свя-заны неразрывно. 

Генетика различает  основные формы изменчивости; генотипическую, передаваемую по наследству, и фенотипическую, не передаваемую по наследству. Наиболее ярко наследствен-ная изменчивость проявляется в мутациях -- перестройках на-следственного основания, генотипа организма. Крупная мута-ция всегда выражается в форме более или менее резкого на-следственного морфофизиологического уклонения единствен-ной особи среди многих других, остающихся неизменными. Но в большинстве случаев мутации имеют вид небольших ук-лонений. 

Важно понять, что  мутации сами по себе не являются при-способительными  изменениями, непосредственно направлен-ными на выживание организмов в данных определенных усло-виях. Они возникают случайно, хотя и под воздействием внут-ренней и внешней среды, т.е. не беспричинно. Они зависят от условий среды и могут быть получены специальным воздей-ствием ионизирующей радиации, химических реагентов и т.п.  

Но экспериментально получаемые мутации тоже не носят ха-рактера адаптивных изменений. Адаптации, приспособления создаются лишь в результате отбора. 

Сначала под  генотипом понимали систему всех генов, вхо-дящих в состав клеток, сейчас объем этого понятия сужен  до совокупности хромосомных ДНК организма, а совокупность всех генов называют геномом. 

Под генотипом  следует понимать только наследственную структуру организма. Понятие же фенотипа обозначает сово-купность доступных  наблюдений индивидуальных признаков  особи. Один из создателей современной генетики академик Н.П. Дубинин сравнивает соотношение генотипа и фенотипа с соотношением сущности и явления, подчеркивая большую ус-тойчивость генотипа и подвижность, текучесть фенотипа. Фе-нотип является результатом взаимодействия генотипа и среды, поэтому он может быть сложнее и многообразнее генотипа. 

Индивидуальное  развитие живого организма от зарождения до смерти осуществляется под влиянием как генетических про-грамм и  подпрограмм, так и внешних условий. Из-за этого одинаковая генетическая основа (генотип) не всегда приводит к формированию организмов с одинаковым фенотипом, оди-наковым набором свойств. У организма складываются такие признаки, которые облегчают его существование именно в дан-ных конкретных условиях. Удачные приспособительные изме-нения (смена сезонной окраски, усиление или ослабление теп-лого шерстного покрова и т.п.) регулируются естественным отбором, обеспечивая выживание организмов с генотипами, способными оптимально реагировать на изменение внешней среды. 
 

1. ГЕНЕТИКА И  ЭВОЛЮЦИЯ. 
 

Понять сущность эволюционных процессов помогает генетика -- наука о наследственности, изменчивости организмов и методах управления ими. 

Ген является элементарной единицей наследственности. Задачами генетики являются: 

изучение структуры  единиц наследственности (генов); 

анализ механизма  функционирования генов; 

реализация генетической информации (в частности, для увеличения производительности животноводства и  сельхоз-структур); 

анализ функционирования генов на разных этапах разви-тия  организма. 

Таким образом, генетика изучает два фундаментальных свой-ства живых систем - наследственность и изменчивость. 

На сегодня  известно, что гены и хромосомы (генотип -- со-вокупность наследственных структур) определяют фенотип -совокупность всех признаков организма, который является ре-зультатом взаимодействия генотипа и окружающей Среды (пи-тание., температура, радиация и др.). 

Перестройку гена называют мутацией.  

Новый организм, но-ситель мутации -- мутант, а факторы, вызывающие эти измене-ния, -- мутагены. 

Наиболее сильное влияние из факторов окружающей Среды (в сотни раз сильнее других) оказывают радиоактивные элемен-ты, а количество мутаций пропорционально дозе облучения, что доказал американский генетик К. Миллер, работавший с луча-ми Рентгена1. 

В познании закономерностей наследственности существен-ную роль сыграл чешский исследователь Г. Мендель (1822 -18 84), сформулировавший законы наследственности. Доказано, что признаки организмов определяются дискретными наследствен-ными факторами. 

Хромосома любого организма содержит длинную непрерыв-ную цепь ДНК, несущую множество генов. 

__________________________________________________________________ 

1 В. Рентген  (1845--1923), немецкий физик. 
 

Установлены принципиальные их характеристики, имеющие всеобщее и фундаментальное значение, например дискретность и линейное расположение в хромосоме. Другие определенные закономерности, например расщепление признаков в потомстве гибридов, отмечены только у диплоидных эукариотических организмов. 

Методы генетического  анализа очень разнообразны, одним из первых является гибридологический. Суть его заключается в скрещивании организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам, и детальном анализе потомства.  

Такие исследования позволили Г. Менделю сформулировать законы наследования. 

Первый, или закон  единообразия: 

У гибридов первого  поколения проявляются признаки только одного родителя (доминантный признак), не проявляющиеся при этом признаки Мендель назвал рецессивными.  

Второй, или закон  расщепления: 

В потомстве, полученном от скрещивания гибридов первого  поколения, наблюдается явление  расщепления; в случае полно-го доминирования  четверть особей из гибридов второго  поко-ления имеет рецессивный  признак, три четверти -- доминант-ный. 

Третий или  закон независимого комбинирования:  

Расщепление по каждой паре генов идет независимо от дру-гих пар генов. Этот закон  справедлив только в случаях независимого на-следования, когда гены, отвечающие за эти признаки, располо-жены в разных парах гомологичных хромосом. 

Понятие наследования признака употребляют обычно как  образное выражение, так как наследуется  лишь ген, отвечаю-щий за этот признак. Признаки формируются в ходе индивиду-ального  развития организма и обусловливаются  генотипом и влиянием внешней  среды. 

Законы генетики носят статистический характер, так как при образовании зиготы сочетание генов имеет случайный харак-тер, а ожидаемый результат скрещивания будет выполняться тем точнее, чем больше число потомков. 

Признаки организма (способы их описания с целью разли-чия) можно разделить на две группы -- качественные и коли-чественные.  

Качественными называют признаки, устанавлива-емые описательным (биологическим) путем (окраска, форма, масть, половые различия). Наследование качественных призна-ков происходит по законам Менделя. 

Изменчивость (разнообразие) в целом носит не только каче-ственный, но и количественный характер, который  определяет-ся измерением (яйценоскость, масса семян...), Большинство при-знаков, важных при разведении животных и  выращивании рас-тений, носит количественный характер. 

Живые организмы  постоянно испытывают воздействие  раз-нообразных факторов Среды обитания. Среда может влиять на формирование как количественных, так и качественных при-знаков. Среда приводит к естественному  отбору как фактору эволюции в результате борьбы за существование. Он основыва-ется на преимущественном выживании наиболее приспособлен-ных особей каждого вида и гибели менее приспособленных. Под борьбой за существование понимают внутривидовую и межви-довую конкуренцию, отношения хищник-жертва, взаимодей-ствие с абиотическими факторами Среды и т. д. Однако наряду с конкуренцией существует и взаимопомощь у особей в преде-лах вида. 

В процессе эволюции происходит направленное изменение  фенотипа и генотипа вследствие размножения организмов. При-способленность к определенным условиям Среды не означает прекращения естественного отбора в популяций. Существует форма отбора, которая постоянно исключает уклоняющихся от нормы особей, -- так называемый стабилизирующий отбор. 

К середине XX века эволюционная теория Дарвина была дополнена следующими положениями: отрицание наследования приобретенных признаков; доказательство постепенности эво-люционного процесса; осознание эволюции как процесса, про-текающего на популяционном уровне; подтверждение фунда-ментальной роли естественного отбора; выявление механизмов наследственной изменчивости и оценка ее вклада в эволюцион-ный процесс; установление эволюционных закономерностей -- онтогенеза (индивидуального развития организма). 

Как резюмировал Вернадский, "Живой, динамический про-цесс бытия, науки, связывающий прошлое с настоящим, сти-хийно отражается в среде обитания человечества, является все растущей геологической силой, превращающей биосферу в но-осферу. Это природный процесс, независимый от историчес-ких случайностей"'2. 

_________________________________________________________________ 

2Вернадский  В.И. "Биосфера и ноосфера" -- М: 1988.