La génétique
L'ensemble des allèles d'un organisme donné s'appelle ainsi, et la caractéristique ou le trait observé de l'organisme s'appelle cela. Lorsqu'un organisme donné est dit hétérozygote pour un gène, un allèle est souvent spécifié comme dominant (dominant) car ses qualités prédominent dans le phénotype de l'organisme, tandis que d'autres allèles sont appelés récessifs car leurs qualités peuvent être absentes et inobservées. Certains allèles n'ont pas une dominance complète, mais ont plutôt une dominance incomplète d'un phénotype intermédiaire, ou soi-disant. - les deux caractères sont dominants à la fois, et les deux caractères sont présents dans le phénotype.
Lorsqu’une paire d’organismes se reproduisent sexuellement, leur progéniture hérite au hasard d’un des deux allèles de chaque parent.L'observation de l'héritage discret et de la ségrégation des allèles est généralement connue sous le nom de, ou loi sur la ségrégation (loi d'uniformité des hybrides de première génération).
Interaction de plusieurs gènes
La taille humaine est un trait génétique complexe. Les résultats des recherches obtenues par Francis Galton en 1889 montrent une relation entre la taille de la progéniture et la taille moyenne de ses parents.Cependant, la corrélation n'est pas absolue et il existe une variation significative de la variation génétique de la taille de la progéniture, ce qui suggère que l'environnement est également un facteur important dans ce caractère.
Les organismes possèdent des milliers de gènes et, lors de la reproduction sexuée, la gamme de ces gènes est largement indépendante, c'est-à-dire qu'ils sont hérités de manière aléatoire, sans lien entre eux. Cela signifie que la transmission des allèles des pois jaunes ou verts n'a aucun rapport avec la transmission des allèles des fleurs blanches ou violettes. Ce phénomène, connu sous le nom "Loi sur les successions indépendantes" (la loi de ségrégation des caractéristiques), signifie que les allèles de différents gènes sont mélangés entre les parents pour former une progéniture avec des combinaisons différentes. Certains gènes ne peuvent pas être hérités séparément car ils ont un lien génétique spécifique, qui est abordé plus loin dans l'article.
Souvent, différents gènes peuvent interagir de telle manière qu’ils affectent la même caractéristique. Par exemple, chez le ver navel du printemps (Omphalodes verna), il existe un gène d'allèles qui détermine la couleur de la fleur : bleu ou violet.Cependant, un autre gène contrôle si la fleur a une couleur ou est blanche. Lorsqu’une plante possède deux copies de l’allèle blanc, ses fleurs sont blanches, que le premier gène ait un allèle bleu ou violet. Cette interaction entre les gènes est appelée : l'activité d'un gène est influencée par les variations d'autres gènes.
De nombreux traits ne sont pas des traits distincts (par exemple, les fleurs violettes ou blanches) mais sont des traits continus (par exemple, la taille humaine et la couleur de la peau).Ce complexe de traits est une conséquence de la présence de nombreux gènes. L'influence de ces gènes est un lien entre différents degrés d'influence de l'environnement sur les organismes. est le degré auquel les gènes d'un organisme contribuent à un ensemble de traits caractéristiques. La mesure de l'héritabilité des traits est relative : dans un environnement qui change fréquemment, elle a une plus grande influence sur le changement global des traits caractéristiques. Par exemple, aux États-Unis, la taille d'une personne est un trait complexe avec 89 % de chances d'héritage. Cependant, au Nigeria, où les gens présentent des différences significatives dans leur capacité à accéder à une bonne alimentation et à des soins de santé, la probabilité d'hériter de la taille n'est que de 62 %.
Relecture
Lorsque les cellules se divisent, leur génome entier est copié et chaque cellule fille hérite d’un ensemble complet de gènes. Ce processus est appelé la forme de reproduction la plus simple et la base de la reproduction végétative (asexuée). La reproduction végétative peut également se produire dans les organismes multicellulaires, créant une progéniture qui hérite du génome d'un père célibataire. Les descendants génétiquement identiques à leurs parents sont appelés clones.
Les organismes eucaryotes utilisent souvent la reproduction sexuée pour produire une progéniture possédant un matériel génétique mixte hérité de deux pères différents. Le processus de reproduction sexuée varie (alterne) en fonction du type qui contient une copie du génome (et une double copie (). Les cellules haploïdes sont formées en fusionnant du matériel génétique avec une autre cellule haploïde pour créer une cellule diploïde avec des chromosomes appariés (par ex. La fusion (cellule haploïde) et (cellule haploïde)) provoque la formation de. Les cellules diploïdes se divisent pour former des cellules haploïdes, sans reproduire leur ADN, pour créer des cellules filles qui héritent aléatoirement d'un chromosome de chaque paire. La plupart des animaux et de nombreuses plantes sont diploïdes. organismes pendant la majeure partie de sa vie, avec une forme haploïde, caractéristique d'une seule cellule - .
Bien qu’elles n’utilisent pas le mode haploïde/diploïde de reproduction sexuée, les bactéries disposent de nombreux moyens d’obtenir de nouvelles informations génétiques (c’est-à-dire pour la variation). Certaines bactéries peuvent se transmettre en transmettant un petit morceau circulaire d'ADN à une autre bactérie. Les bactéries peuvent également absorber des fragments d'ADN étrangers provenant de l'environnement et les intégrer dans leur génome, un phénomène connu sous le nom de transformation. Ce processus est également appelé transfert de fragments d'informations génétiques entre organismes qui ne sont pas liés les uns aux autres.
La génétique(du grec «genèse» - origine) - la science des lois de l'hérédité et de la variabilité des organismes.
Gène(du grec «genos» - naissance) est une section d'une molécule d'ADN responsable d'une caractéristique, c'est-à-dire de la structure d'une certaine molécule protéique.
Signes alternatifs - caractéristiques contrastées mutuellement exclusives (la couleur des graines de pois est jaune et verte).
Chromosomes homologués(du grec "homos" - identique) - chromosomes appariés, identiques en forme, taille, ensemble de gènes. Dans une cellule diploïde, l'ensemble des chromosomes est toujours apparié :
un chromosome d'une paire d'origine maternelle, l'autre d'origine paternelle.
Lieu - la région du chromosome dans laquelle se trouve le gène.
Gènes alléliques - gènes situés dans les mêmes loci de chromosomes homologues. Ils contrôlent le développement de caractères alternatifs (dominants et récessifs - couleur jaune et verte des graines de pois).
Génotype - l'ensemble des caractéristiques héréditaires d'un organisme reçu des parents est un programme de développement héréditaire.
Phénotype - un ensemble de caractéristiques et de propriétés d'un organisme, manifestées lors de l'interaction du génotype avec l'environnement.
Zygote(du grec « zygote » - apparié) - une cellule formée par la fusion de deux gamètes (cellules sexuelles) - femelle (œuf) et mâle (sperme). Contient un ensemble diploïde (double) de chromosomes.
Homozygote(du grec « homos » - identique et zygote) un zygote qui possède les mêmes allèles d'un gène donné (tous deux dominants AA ou les deux récessifs aa). Un individu homozygote ne produit pas de clivage chez sa progéniture.
Hétérozygote(du grec « hétéros » - un autre et zygote) - un zygote qui a deux allèles différents pour un gène donné (Aa, Sib). Un individu hétérozygote dans sa progéniture produit une ségrégation pour ce trait.
Trait dominant(du latin "edominas" - dominant) - le trait prédominant qui se manifeste chez la progéniture de
individus hétérozygotes.
Trait récessif(du latin « recessus » - retraite) trait hérité, mais supprimé, n'apparaissant pas chez les descendants hétérozygotes obtenus par croisement.
Gamète(du grec "gamètes" - conjoint) - une cellule reproductrice d'un organisme végétal ou animal, portant un gène d'une paire allélique. Les gamètes portent toujours des gènes sous une forme « pure », car ils sont formés par division cellulaire méiotique et contiennent l’un d’une paire de chromosomes homologues.
Héritage cytoplasmique- l'hérédité extranucléaire, qui s'effectue à l'aide de molécules d'ADN situées dans les plastes et les mitochondries.
Modification(du latin "modification" - modification) - un changement non héréditaire du phénotype qui se produit sous l'influence de facteurs environnementaux dans les limites normales de la réaction du génotype.
Variabilité des modifications - variabilité phénotypique. La réponse d'un génotype spécifique à différentes conditions environnementales.
Série de variantes- une série de variabilité de modification d'un trait, constituée de valeurs individuelles de modifications classées par ordre d'expression quantitative croissante ou décroissante du trait (taille des feuilles, nombre de fleurs dans un épi, changement de couleur du pelage).
Courbe de variation- une expression graphique de la variabilité d'un trait, reflétant à la fois l'étendue de la variation et la fréquence d'apparition des variantes individuelles.
Taux de réaction - la limite de variabilité de modification d'un caractère déterminée par le génotype. Les traits plastiques ont une norme de réaction large, tandis que les caractères non plastiques ont une norme de réaction étroite.
Mutation(du latin « mutatio » - changement, changement) - changement héréditaire du génotype. Les mutations peuvent être : géniques, chromosomiques, génératives (dans les gamètes), extranucléaires (cytoplasmiques), etc.
Facteur mutagène - facteur provoquant la mutation. Il existe des facteurs mutagènes naturels (naturels) et artificiels (artificiels).
Traversée monohybride - croisement de formes qui diffèrent les unes des autres par une paire de caractères alternatifs.
Cross-cross dihybride formes qui diffèrent les unes des autres par deux paires de caractéristiques alternatives.
Analyse du croisement - croisement d'un organisme test avec un autre homozygote récessif pour un caractère donné, ce qui permet d'établir le génotype du sujet testé. Utilisé en sélection végétale et animale.
Héritage enchaîné- héritage conjoint de gènes localisés sur le même chromosome ; les gènes forment des groupes de liaison.
Crossingovsr (croix) -échange mutuel de régions homologues de chromosomes homologues lors de leur conjugaison (en prophase I de la méiose I), conduisant à un réarrangement des combinaisons de gènes originales.
Sexe des organismes - un ensemble de caractéristiques morphologiques et physiologiques qui sont déterminées au moment de la fécondation d'un ovule par un spermatozoïde et dépendent des chromosomes sexuels portés par le spermatozoïde.
Chromosomes sexuels - chromosomes qui différencient les hommes des femmes. Les chromosomes sexuels du corps féminin sont tous identiques (XX) et déterminer le sexe féminin. Les chromosomes sexuels du corps masculin sont différents (XY) : X définit le féminin
sol, O- sexe masculin. Puisque tous les spermatozoïdes sont formés par division cellulaire méiotique, la moitié d’entre eux portent des chromosomes X et l’autre moitié des chromosomes Y. La probabilité d'avoir un mâle et une femelle est la même,
Génétique des populations - une branche de la génétique qui étudie la composition génotypique des populations. Cela permet de calculer la fréquence des gènes mutants, la probabilité de leur apparition à l'état homo- et hétérozygote, et également de surveiller l'accumulation de mutations nocives et bénéfiques dans les populations. Les mutations servent de matériau à la sélection naturelle et artificielle. Cette section de la génétique a été fondée par S. S. Chetverikov et a été développée davantage dans les travaux de N. P. Dubinin.
LA GÉNÉTIQUE
une science qui étudie l'hérédité et la variabilité - propriétés inhérentes à tous les organismes vivants. La variété infinie des espèces de plantes, d'animaux et de micro-organismes est renforcée par le fait que chaque espèce conserve ses traits caractéristiques au fil des générations : dans le Nord froid et dans les pays chauds, une vache donne toujours naissance à un veau, une poule engendre des poussins, et le blé reproduit le blé. En même temps, les êtres vivants sont individuels : tous les gens sont différents, tous les chats sont en quelque sorte différents les uns des autres, et même les épis de blé, si vous les regardez de plus près, ont leurs propres caractéristiques. Ces deux propriétés les plus importantes des êtres vivants - être semblable à leurs parents et être différent d'eux - constituent l'essence des concepts d'« hérédité » et de « variabilité ». Les origines de la génétique, comme de toute autre science, doivent être recherchées dans la pratique. Depuis que les gens ont commencé à élever des animaux et des plantes, ils ont commencé à comprendre que les caractéristiques de la progéniture dépendaient des propriétés de leurs parents. En sélectionnant et en croisant les meilleurs individus, l’homme de génération en génération a créé des races animales et des variétés végétales aux propriétés améliorées. Le développement rapide de la sélection et de la culture végétale dans la seconde moitié du XXe siècle. a donné lieu à un intérêt accru pour l'analyse du phénomène de l'hérédité. À cette époque, on croyait que le substrat matériel de l'hérédité était une substance homogène et que les substances héréditaires des formes parentales étaient mélangées dans la progéniture de la même manière que des liquides mutuellement solubles se mélangeaient les uns aux autres. On croyait également que chez les animaux et les humains, la substance de l'hérédité était en quelque sorte liée au sang : les expressions « sang-mêlé », « race pure », etc. ont survécu jusqu'à ce jour. Il n'est pas surprenant que les contemporains n'aient pas prêté attention aux résultats des travaux de l'abbé du monastère de Brno, Gregor Mendel, sur le croisement des pois. Aucun de ceux qui ont écouté le rapport de Mendel lors d'une réunion de la Société des naturalistes et des médecins en 1865 n'a pu démêler les lois biologiques fondamentales de certaines relations quantitatives « étranges » découvertes par Mendel lors de l'analyse d'hybrides de pois, et chez la personne qui les a découverts. , le fondateur d'une nouvelle science - la génétique. Après 35 ans d'oubli, l'œuvre de Mendel est appréciée : ses lois sont redécouvertes en 1900, et son nom entre dans l'histoire des sciences. Les lois de la génétique, découvertes par Mendel, Morgan et une multitude de leurs disciples, décrivent la transmission des traits des parents aux enfants. Ils soutiennent que tous les traits héréditaires sont déterminés par les gènes. Chaque gène peut être présent sous une ou plusieurs formes, appelées allèles. Toutes les cellules du corps, à l'exception des cellules sexuelles, contiennent deux allèles de chaque gène, c'est-à-dire sont diploïdes. Si deux allèles sont identiques, l’organisme est dit homozygote pour ce gène. Si les allèles sont différents, l’organisme est dit hétérozygote. Les cellules impliquées dans la reproduction sexuée (gamètes) ne contiennent qu'un seul allèle de chaque gène, c'est-à-dire ils sont haploïdes. La moitié des gamètes produits par un individu portent un allèle et l’autre moitié portent l’autre. L'union de deux gamètes haploïdes lors de la fécondation aboutit à la formation d'un zygote diploïde, qui se développe en un organisme adulte. Les gènes sont des morceaux spécifiques d’ADN ; ils sont organisés en chromosomes situés dans le noyau cellulaire. Chaque type de plante ou d'animal possède un certain nombre de chromosomes. Dans les organismes diploïdes, le nombre de chromosomes est apparié ; deux chromosomes de chaque paire sont appelés homologues. Disons qu'une personne possède 23 paires de chromosomes, avec un homologue de chaque chromosome obtenu de la mère et l'autre du père. Il existe également des gènes extranucléaires (dans les mitochondries et dans les plantes, ainsi que dans les chloroplastes). Les caractéristiques de la transmission des informations héréditaires sont déterminées par des processus intracellulaires : mitose et méiose. La mitose est le processus de distribution des chromosomes aux cellules filles lors de la division cellulaire. À la suite de la mitose, chaque chromosome de la cellule mère est dupliqué et des copies identiques se dispersent dans les cellules filles ; dans ce cas, l'information héréditaire est entièrement transmise d'une cellule à deux cellules filles. C'est ainsi que se produit la division cellulaire au cours de l'ontogenèse, c'est-à-dire processus de développement individuel. La méiose est une forme spécifique de division cellulaire qui se produit uniquement lors de la formation des cellules sexuelles, ou gamètes (spermatozoïdes et ovules). Contrairement à la mitose, le nombre de chromosomes pendant la méiose est réduit de moitié ; chaque cellule fille ne reçoit qu'un des deux chromosomes homologues de chaque paire, de sorte que dans la moitié des cellules filles il y a un homologue, dans l'autre moitié il y en a un autre ; dans ce cas, les chromosomes sont répartis en gamètes indépendamment les uns des autres. (Les gènes des mitochondries et des chloroplastes ne suivent pas la loi de répartition égale lors de la division.) Lorsque deux gamètes haploïdes fusionnent (fécondation), le nombre de chromosomes est à nouveau restauré - un zygote diploïde se forme, qui reçoit un seul ensemble de chromosomes de chacun des parents.
Approches méthodologiques. Grâce à quelles caractéristiques de l'approche méthodologique de Mendel a-t-il pu faire ses découvertes ? Pour ses expériences de croisement, il a choisi des lignées de pois qui différaient par un trait alternatif (les graines sont lisses ou ridées, les cotylédons sont jaunes ou verts, la forme du haricot est convexe ou resserrée, etc.). Il a analysé quantitativement la progéniture de chaque croisement, c'est-à-dire a compté le nombre de plantes présentant ces caractéristiques, ce que personne n'avait fait auparavant. Grâce à cette approche (sélection de caractéristiques qualitativement différentes), qui a constitué la base de toutes les recherches génétiques ultérieures, Mendel a montré que les caractéristiques des parents ne se mélangent pas dans la progéniture, mais sont transmises inchangées de génération en génération. Le mérite de Mendel réside également dans le fait qu'il a donné aux généticiens une méthode puissante pour étudier les caractères héréditaires - l'analyse hybridologique, c'est-à-dire une méthode d'étude des gènes en analysant les caractéristiques des descendants de certains croisements. Les lois de Mendel et l'analyse hybridologique sont basées sur des événements se produisant lors de la méiose : des allèles alternatifs se trouvent sur les chromosomes homologues des hybrides et divergent donc également. C'est l'analyse hybridologique qui détermine les exigences relatives aux objets de recherche génétique générale : il doit s'agir d'organismes faciles à cultiver, produisant de nombreux descendants et ayant une courte période de reproduction. Parmi les organismes supérieurs, ces besoins sont satisfaits par la mouche des fruits, Drosophila melanogaster. Pendant de nombreuses années, il est devenu un objet privilégié de la recherche génétique. Grâce aux efforts de généticiens de différents pays, des phénomènes génétiques fondamentaux ont été découverts. Il a été constaté que les gènes sont situés linéairement sur les chromosomes et que leur distribution dans la descendance dépend des processus de méiose ; que les gènes situés sur le même chromosome sont hérités ensemble (liaison génétique) et sont sujets à une recombinaison (crossing over). Des gènes localisés dans les chromosomes sexuels ont été découverts, la nature de leur héritage a été établie et la base génétique de la détermination du sexe a été identifiée. On a également découvert que les gènes ne sont pas immuables, mais sont sujets à mutation ; qu'un gène est une structure complexe et qu'il existe de nombreuses formes (allèles) du même gène. Ensuite, les micro-organismes sont devenus l'objet de recherches génétiques plus scrupuleuses, au cours desquelles les mécanismes moléculaires de l'hérédité ont commencé à être étudiés. Ainsi, le phénomène de transformation bactérienne a été découvert chez Escherichia coli - l'inclusion de l'ADN appartenant à une cellule donneuse dans une cellule receveuse - et pour la première fois il a été prouvé que l'ADN est porteur de gènes. La structure de l'ADN a été découverte, le code génétique a été déchiffré, les mécanismes moléculaires des mutations, des recombinaisons, des réarrangements génomiques ont été révélés, la régulation de l'activité des gènes, le phénomène de mouvement des éléments du génome ont été étudiés, etc.
Voir CELLULE ;
HÉRÉDITAIRE ;
BIOLOGIE MOLÉCULAIRE .
Parallèlement à ces organismes modèles, des études génétiques ont été menées sur de nombreuses autres espèces et l'universalité des mécanismes génétiques de base et des méthodes pour les étudier a été démontrée pour tous les organismes - des virus aux humains.
Réalisations et problèmes de la génétique moderne. Sur la base de la recherche génétique, de nouveaux domaines de connaissances (biologie moléculaire, génétique moléculaire), les biotechnologies correspondantes (comme le génie génétique) et les méthodes (par exemple, réaction en chaîne par polymérase) sont apparues qui permettent d'isoler et de synthétiser des séquences nucléotidiques, de les intégrer dans le génome et obtenir un ADN hybride doté de propriétés qui n'existaient pas dans la nature. De nombreux médicaments ont été obtenus, sans lesquels la médecine n'est plus concevable.
(voir GÉNIE GÉNÉTIQUE).
Des principes de sélection de plantes et d'animaux transgéniques présentant les caractéristiques de différentes espèces ont été élaborés. Il est devenu possible de caractériser les individus à l'aide de nombreux marqueurs d'ADN polymorphes : microsatellites, séquences nucléotidiques, etc. La plupart des méthodes de biologie moléculaire ne nécessitent pas d'analyse hybridologique. Cependant, pour la recherche sur les traits, l’analyse des marqueurs et la cartographie génétique, cette méthode génétique classique reste nécessaire. Comme toute autre science, la génétique a été et reste l’arme de scientifiques et de politiciens sans scrupules. Ses branches, comme l’eugénisme, selon laquelle le développement d’une personne est entièrement déterminé par son génotype, ont servi de base à la création de théories raciales et de programmes de stérilisation dans les années 1930-1960. Au contraire, la négation du rôle des gènes et l’acceptation de l’idée du rôle dominant de l’environnement ont conduit à l’arrêt de la recherche génétique en URSS de la fin des années 1940 au milieu des années 1960. De nos jours, des problèmes environnementaux et éthiques se posent en lien avec les travaux sur la création de « chimères » - plantes et animaux transgéniques, « copie » d'animaux en transplantant le noyau cellulaire dans un œuf fécondé, « certification » génétique de personnes, etc. Les principales puissances du monde adoptent des lois visant à prévenir les conséquences indésirables de tels travaux. La génétique moderne a offert de nouvelles opportunités pour étudier l'activité du corps : à l'aide de mutations induites, vous pouvez désactiver et activer presque tous les processus physiologiques, interrompre la biosynthèse des protéines dans la cellule, modifier la morphogenèse et arrêter le développement à un moment donné. certaine étape. Nous pouvons désormais explorer plus en profondeur les processus démographiques et évolutifs
(voir GÉNÉTIQUE DES POPULATIONS),
étudier les maladies héréditaires
(voir CONSEIL GÉNÉTIQUE)
le problème du cancer et bien plus encore. Ces dernières années, le développement rapide des approches et méthodes de biologie moléculaire a permis aux généticiens non seulement de déchiffrer les génomes de nombreux organismes, mais également de concevoir des êtres vivants dotés de propriétés spécifiées. Ainsi, la génétique ouvre la voie à la modélisation des processus biologiques et contribue au fait que la biologie, après une longue période de fragmentation en disciplines distinctes, entre dans l'ère de l'unification et de la synthèse des connaissances.
LITTÉRATURE
Ayala F., Caiger J. Génétique moderne, vols. 1-3. M., 1988 Singer M., Berg P. Gènes et génomes, vol. 1-2. M., 1998
Encyclopédie de Collier. - Société ouverte. 2000 .
Synonymes:Voyez ce qu'est « GÉNÉTIQUE » dans d'autres dictionnaires :
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LA GÉNÉTIQUE, la science qui étudie l'hérédité. Le sujet de la génétique comprend : la dépendance des caractères caractéristiques d'un organisme individuel à l'égard de ses GÈNES, les bases de leur transmission à la progéniture, les raisons des changements de caractéristiques dus à la MUTATION. Comportement humain,… … Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique
GÉNÉTIQUE, généticiens, femmes. (du grec genea naissance, genre) (biol.). Branche de la biologie qui étudie les conditions d'origine des organismes, leur variabilité et la transmission des propriétés héréditaires. Dictionnaire explicatif d'Ouchakov. D.N. Ouchakov. 1935 1940… Dictionnaire explicatif d'Ouchakov
La génétique est une science qui étudie les lois, les mécanismes de la variabilité et de l'hérédité. Il existe la génétique de l'homme, des plantes, des micro-organismes, des animaux, la classification dépend de l'objet étudié. La recherche génétique joue un rôle très important dans l'agriculture et la médecine.
Initialement, cette science était destinée à étudier les lois de l'hérédité et de la modification, fondées sur des données phénotypiques (caractéristiques externes et internes acquises à la suite du développement individuel).
Aujourd’hui, il est certain que les gènes existent réellement et qu’il est impossible d’y échapper. Les plantes, les humains et tout organisme ont leur propre ADN.
Le nom de cette science a été donné par le naturaliste William Bateson en 1906. Le botaniste danois Wilhelm Johansen a inventé le terme « gène » en 1909.
Grâce à la théorie de l'hérédité développée par le généticien Thomas Hunt et ses collègues, la génétique a commencé à se développer à un rythme accéléré. De 1910 à 1913, étudiant les modèles d'hérédité liée et analysant les résultats des croisements, les scientifiques ont dressé des cartes indiquant l'emplacement des gènes et ont également comparé les groupes de liaison avec les chromosomes.
Lorsque sont apparus dans les années 1940 et 1950 des travaux susceptibles de prouver le rôle principal de l’ADN dans l’hérédité, le développement de la génétique moléculaire a commencé. Une avancée importante dans cette science a été que les scientifiques ont pu déchiffrer la structure de l'ADN, le mécanisme d'action de la biosynthèse des protéines et le code triplet.
Sur le territoire de la Russie, si l'on ne prend pas en compte les expériences sur les plantes au XVIIIe siècle, les premiers travaux génétiques ont été réalisés au début du XXe siècle. Ils ont été principalement réalisés parmi des biologistes engagés dans la zoologie expérimentale et la botanique.
Cette science a commencé à se développer rapidement après la révolution (1917 – 1922) au début des années trente. Un réseau de stations expérimentales est créé en URSS. A. S. Serebrovsky, N. K. Koltsov, S. S. Chetverikov ont été reconnus comme des leaders dans cette direction.
À la fin des années trente, une scission a commencé à apparaître parmi les sélectionneurs et les généticiens, associée aux activités de T. D. Lysenko (fondateur de l'agrobiologie de Michurin).
Dans les années quarante, de nombreux employés du Comité central du Parti communiste de toute l'Union impliqués dans la supervision de la recherche génétique ont été arrêtés, beaucoup ont été abattus ou sont morts en prison. Parmi eux se trouvait N.I. Vavilov (scientifique soviétique, généticien, sélectionneur).
En 1948, Lyssenko, profitant du soutien de I.V. Staline, déclara que la génétique est une pseudoscience. Une période de persécution de cette science a commencé, connue plus tard sous le nom de Lysekovisme.
Lisenko a reçu le contrôle total des départements de biologie de l'Académie des sciences de l'URSS et des départements universitaires. Une propagande intensifiée sur la « biologie de Michurin » a été menée. Les personnes qui ont consacré leur vie à la génétique ont été contraintes d’abandonner leurs activités scientifiques ou de changer radicalement de profil professionnel.
Ce n’est qu’au milieu des années soixante que commença la restauration progressive de la génétique en tant que science.
La génétique moderne est à la fois le salut et l’arme de destruction massive la plus terrible. Les bénéfices de la recherche génétique pour la médecine sont énormes, mais la consommation d’aliments transgéniques a déjà des effets négatifs sur la santé de nombreuses personnes.
Des études sur des rats expérimentaux ont montré que la consommation d'aliments génétiquement modifiés conduit au cancer et affecte négativement le système immunitaire des animaux.
La nature, d'une manière ou d'une autre, supprime tout ce qui est inutile.
1. La génétique en tant que science, son sujet, ses tâches et ses méthodes. Principales étapes de développement .
La génétique- une discipline qui étudie les mécanismes et les modèles d'hérédité et de variabilité des organismes, les méthodes de contrôle de ces processus.
Le sujet de la génétique est l'hérédité et la variabilité des organismes.
Problèmes de génétique découlent de lois générales établies sur l’hérédité et la variabilité. Ces tâches comprennent la recherche :
1) des mécanismes de stockage et de transfert d'informations génétiques des formes parentales aux formes filles ;
2) le mécanisme de mise en œuvre de ces informations sous la forme de caractéristiques et de propriétés des organismes en cours de développement individuel sous le contrôle des gènes et l'influence des conditions environnementales ;
3) types, causes et mécanismes de variabilité de tous les êtres vivants ;
4) la relation entre les processus d'hérédité, de variabilité et de sélection en tant que facteurs déterminants de l'évolution du monde organique.
La génétique constitue également la base permettant de résoudre un certain nombre de problèmes pratiques importants. Ceux-ci inclus:
1) sélection des types d'hybridation et de méthodes de sélection les plus efficaces ;
2) gérer le développement des caractéristiques héréditaires afin d'obtenir les résultats les plus significatifs pour une personne ;
3) production artificielle de formes d'organismes vivants héréditairement modifiées ;
4) l'élaboration de mesures visant à protéger la faune sauvage contre les effets mutagènes nocifs de divers facteurs environnementaux et des méthodes de lutte contre les maladies humaines héréditaires, les ravageurs des plantes et des animaux agricoles ;
5) développement de méthodes de génie génétique afin d'obtenir des producteurs hautement efficaces de composés biologiquement actifs, ainsi que de créer des technologies fondamentalement nouvelles dans la sélection de micro-organismes, de plantes et d'animaux.
Les objets de la génétique sont les virus, les bactéries, les champignons, les plantes, les animaux et les humains.
Méthodes génétiques :
Les principales étapes du développement de la génétique.
Jusqu'au début du XXe siècle. Les tentatives des scientifiques pour expliquer les phénomènes liés à l’hérédité et à la variabilité étaient largement spéculatives. Peu à peu, de nombreuses informations ont été accumulées concernant la transmission de diverses caractéristiques des parents à la progéniture. Cependant, les biologistes de l’époque n’avaient pas d’idées claires sur les modes de transmission. L'exception était le travail du naturaliste autrichien G. Mendel.
G. Mendel, dans ses expériences avec diverses variétés de pois, a établi les modèles d'hérédité les plus importants, qui constituent la base de la génétique moderne. G. Mendel a présenté les résultats de ses recherches dans un article publié en 1865 dans les « Actes de la Société des Scientifiques Naturels » de Brno. Cependant, les expériences de G. Mendel étaient en avance sur le niveau de recherche de l'époque, cet article n'a donc pas attiré l'attention de ses contemporains et est resté non réclamé pendant 35 ans, jusqu'en 1900. Cette année, trois botanistes - G. De Vries en Hollande , K. Correns en Allemagne et E. Cermak en Autriche, qui ont mené indépendamment des expériences sur l'hybridation des plantes, sont tombés sur un article oublié de G. Mendel et ont découvert des similitudes entre les résultats de leurs recherches et ceux obtenus par G. Mendel. 1900 est considérée comme l'année de naissance de la génétique.
Première étape Le développement de la génétique (de 1900 à 1912 environ) se caractérise par l'établissement des lois de l'hérédité dans des expériences hybridologiques menées sur différentes espèces de plantes et d'animaux. En 1906, le scientifique anglais W. Watson a proposé les termes génétiques importants « gène » et « génétique ». En 1909, le généticien danois V. Johannsen a introduit les concepts de « génotype » et de « phénotype » dans la science.
Seconde phase le développement de la génétique (d'environ 1912 à 1925) est associé à la création et à l'approbation de la théorie chromosomique de l'hérédité, dans la création de laquelle le rôle principal a appartenu au scientifique américain T. Morgan et à ses étudiants.
Troisième étape le développement de la génétique (1925 - 1940) est associé à la production artificielle de mutations - modifications héréditaires des gènes ou des chromosomes. En 1925, les scientifiques russes G. A. Nadson et G. S. Filippov ont découvert pour la première fois que les rayonnements pénétrants provoquaient des mutations dans les gènes et les chromosomes. Dans le même temps, des méthodes génétiques et mathématiques ont été élaborées pour étudier les processus se produisant dans les populations. S. S. Chetverikov a apporté une contribution fondamentale à la génétique des populations.
Pour scène moderne Le développement de la génétique, qui a débuté au milieu des années 50 du 20e siècle, se caractérise par l'étude des phénomènes génétiques au niveau moléculaire. Cette étape est marquée par des découvertes marquantes : la création d'un modèle d'ADN, la détermination de l'essence d'un gène et le déchiffrement du code génétique. En 1969, le premier gène relativement petit et simple a été synthétisé chimiquement en dehors du corps. Après un certain temps, les scientifiques ont réussi à introduire le gène souhaité dans la cellule et à modifier ainsi son hérédité dans la direction souhaitée.
2. Concepts de base de la génétique
Hérédité - il s'agit d'une propriété intégrante de tous les êtres vivants de préserver et de transmettre au fil des générations les caractéristiques structurelles, fonctionnelles et développementales caractéristiques d'une espèce ou d'une population.
L'hérédité assure la constance et la diversité des formes de vie et est à la base de la transmission des inclinations héréditaires responsables de la formation des caractéristiques et des propriétés de l'organisme.
Variabilité - la capacité des organismes en cours d'ontogenèse à acquérir de nouvelles caractéristiques et à perdre les anciennes.
La variabilité s'exprime dans le fait que, dans toute génération, les individus diffèrent d'une manière ou d'une autre les uns des autres et de leurs parents.
Gène est une section d'une molécule d'ADN responsable d'un trait spécifique.
Génotype - c'est la totalité de tous les gènes d'un organisme, qui constituent sa base héréditaire.
Phénotype - la totalité de tous les signes et propriétés d'un organisme qui se révèlent au cours du processus de développement individuel dans des conditions données et sont le résultat de l'interaction du génotype avec un complexe de facteurs de l'environnement interne et externe.
Gènes alléliques - différentes formes d'un même gène, occupant la même place (locus) de chromosomes homologues et déterminant des états alternatifs du même trait.
Dominance - une forme de relation entre allèles d'un même gène, dans laquelle l'un d'eux supprime la manifestation de l'autre.
Récessivité – l'absence (non-manifestation) de l'un d'une paire de caractéristiques opposées (alternatives) dans un organisme hétérozygote.
Homozygotie – un état d'un organisme diploïde dans lequel des allèles génétiques identiques se trouvent sur des chromosomes homologues.
Hétérozygotie - un état d'un organisme diploïde dans lequel différents allèles de gènes se trouvent sur des chromosomes homologues.
Hémizygotie - un état d'un gène dans lequel son allèle est totalement absent du chromosome homologue.
3. Types de base d'héritage des traits.
Autosomique
Dominant (peut être retracé à chaque génération ; les parents malades ont un enfant malade ; les hommes et les femmes sont malades ; la probabilité d'héritage est de 50 à 100 %)
Récessif (pas à chaque génération ; se manifeste chez la progéniture de parents en bonne santé ; survient aussi bien chez les hommes que chez les femmes ; probabilité d'héritage – 25-50-100 %)
Dominante liée à l'X (semblable à la dominante autosomique, mais les mâles transmettent le trait uniquement à leurs filles)
Récessif lié à l'X (pas à chaque génération ; les hommes sont principalement touchés ; les parents en bonne santé ont 25 % de chances d'avoir des fils malades ; les filles sont malades si le père est malade et la mère est porteuse)
Lié à l'Y (holandrique) (à chaque génération ; les hommes sont touchés ; un père malade a tous les fils malades ; la probabilité d'héritage est de 100 % chez tous les hommes)
Monogénique (ce type d'héritage lorsqu'un trait héréditaire est contrôlé par un gène)
Génosomal
Polygénique
4. Croisement monohybride. Les première et deuxième lois de Mendel, leur base cytologique.
Monohybride appelé croisement, dans lequel les formes parentales diffèrent les unes des autres par une paire de caractères alternatifs contrastés.
La première loi de Mendel(Loi d'uniformité des hybrides de première génération) :
"Lors du croisement d'individus homozygotes analysés pour une paire de caractères alternatifs, l'uniformité des hybrides de première génération est observée à la fois en termes de phénotype et de génotype"
Deuxième loi de Mendel(Loi des caractéristiques de fractionnement) :
"Lors du croisement d'hybrides de première génération analysés pour une paire de caractères alternatifs, une répartition de 3 : 1 pour le phénotype et de 1 : 2 : 1 pour le génotype est observée.
Dans les expériences de Mendel, la première génération d'hybrides a été obtenue en croisant des plants de pois parents de lignée pure (homozygotes) avec des caractères alternatifs (AA x aa). Ils forment les gamètes haploïdes A et a. Par conséquent, après fécondation, la plante hybride de première génération sera hétérozygote (Aa) avec la manifestation uniquement du trait dominant (couleur jaune des graines), c'est-à-dire qu'elle sera uniforme, identique en phénotype.
La deuxième génération d'hybrides a été obtenue en croisant entre elles des plantes hybrides de la première génération (Aa), dont chacune produit deux types de gamètes : A et a. Une combinaison tout aussi probable de gamètes lors de la fécondation des individus de première génération donne lieu à une division chez les hybrides de deuxième génération dans le rapport : selon le phénotype, 3 parties de plantes à trait dominant (à grains jaunes) pour 1 partie de plantes à trait récessif (à grain vert), selon le génotype - 1 AA : 2 Aa : 1 aa .
