3. Наследственность и изменчивость и методы их изучения.

Наследственность и изменчивость – это важнейшие свойства живого, которые не только отличают живое от неживого, но и определяют совместно с размножением бесконечное продолжение жизни, ее непрерывность на всех уровнях организации живого.

Непрерывность жизни имеет генетический характер, ибо наследсвенность и изменчивость поддерживают стабильность свойств организма и способность организмов к изменчивости.

Генотип – это сумма генов данного организма, его индивидуальная генетическая конституция, которую он получает от своих родителей.

Генотип не изменяется в течение онтогенеза.

Фенотип – сумма всех внешних и внутренних признаков (свойств) данного организма. У всех организмов различают качественные и количественные признаки. Качественными признаками служат те, которые можно, глядя на них, сфотографировать или описать: форма тела, строение, масть животного, окраска цветков и плодов, форма семян, плодов и т. д

Количественными признаками служат те, которые можно определить путем измерений. Например, масса семян, плодов, количество, форма и размеры листьев, высота стеблей, урожайность и т. д. У домашних животных количественными признаками являются молочная и мясная продуктивность, белковое содержание мяса, количество жира и белка в молоке коров. Учет количественных признаков имеет очень большое значение не только в хозяйственном плане, но и в том, что их используют в селекции высокоурожайных сортов растений и высокопродуктивных пород животных, ведя отбор на хозяйственно полезные признаки. Как правило, количественные признаки и у растений и у животных контролируются не одним, а большим количеством генов, действующих в одном направлении.

У человека количественными признаками являются масса тела, головного мозга, рост, количество форменных элементов крови, степень пигментации кожи, общая интеллектуальность и т. д.

В противоположность генотипу фенотип любого организма изменяется в процессе роста и развития на протяжении всей его жизни.

В случае человека изменения фенотипа у отдельного индивидуума можно проследить по его фотографиям (качественные признаки), сделанным в разные периоды жизни. Можно сказать, что фенотип организма является различным в онтогенезе индивидуума, т. е. в эмбриональном периоде, после рождения, во время полового созревания и т. д.

Организмы живут и размножаются в среде, условия которой удовлетворяют их. Внешняя среда влияет на выражение наследственных признаков и определяет степень их проявления. Взаимодействие наследственности и среды определяет, каким организм является в данный момент и как он должен развиваться в будущем. Наследственность предполагает, каким организм должен стать, но не каким он будет. То, каким организм станет в действительности, решается взаимодействием наследственности и среды.

Фенотипы являются результатом взаимодействия различных генов (компонентов генотипа) между собой и генотипа со средой.

Метод изучения наследственности организмов

Изучение наследственности очень важно. Главным и единственным методом изучения наследственности организмов является классический генетический (гибридологический) анализ, или, как его еще называют, формальный генетический анализ. Основы этого метода были разработаны Г. Менделем.

Он заключается в последовательном разложении генома анализируемого организма на группы сцепленных генов, а групп сцепления — на генные локусы с дальнейшим установлением последовательности генных локусов вдоль хромосомных пар и выяснением тонкой структуры генов.

Генетический анализ в принципе подобен химическому анализу, задача которого заключается в разложении сложных химических соединений на более простые компоненты, например нуклеопротеиды в результате гидролиза расщепляются на структурные части.

Классический генетический анализ основывается на расщеплении (сегрегации) и рекомбинации генов в мейозе и осуществляется путем скрещиваний особей с разными признаками и учета результатов скрещиваний.

Схема генетического анализа организмов состоит из ряда последовательных этапов, а именно:

1. Идентификация генов;

2. Установление генных локусов на хромосомных парах;

3. Установление последовательности генных локусов вдоль хромосомных пар;

4. Выяснение тонкой структуры генов.

Результаты генетического анализа оформляют путем составления генетических карт.

МИКРОБИОЛОГИЯ

Микробиология — наука, изучающая жизнедеятельность не видимых невооруженным глазом существ— микроорганиз-мов. Это название происходит от греческих слов — mikros (малый), bios (жизнь), logos (наука).

Микробиология изучает строение и форму микроорганизмов (морфологию), проявления и условия их жизнедеятельности (фи­зиологию), роль в природе и жизни человека, а также возможно­сти, средства и способы использования физиологических свойств микробов в различных областях деятельности человека.

Микробиология находится в неразрывной взаимосвязи с общей и молекулярной биологией, ботаникой, зоологией, биохимией и биофизикой. Микроорганизмы приобретают все большее значение в таких областях науки, как генетика, агробиология и медицина; кроме того, они составляют основу важного направления в промышленности, называемого биотехнологией. Биотехнология — это использование микроорганизмов, биологических систем или биологических процессов в промышленном производстве.

1 Краткая история развития микробиологии. Возникновение и развитие микробиологии стало возможным после создания отно­сительно совершенного микроскопа, который увеличивал исследуемый объект в 160—200 раз. Его скон­струировал голландский ученый — естество-испытатель Антоний Ван Левенгук (1632 - 1723 гг.),

Начиная с работы Левенгука, микробиологическая наука до 1857 г. являлась по существу микрографией, так как ученые того времени лишь описывали внешние формы микроорганизмов. Это был морфологический период развития микробиологии.

Величайший микробиолог XIX века и основатель микробиоло­гической науки Луи Пастер (1822—1895 гг.) впервые показал, что микробы отличаются друг от друга не только (и не столько) внешним видом, но и определенными особенностями физиологического обмена веществ. Опубликование Л. Пастером мемуаров о молочнокислом брожении (1857 г.) послужило началом второго— физиологического периода развития микробиологии.

Л. Пастер объяснил также микробиологическую сущность раз­ложения белковых веществ. В дальнейшем этот великий ученый сделал ряд крупных научных открытий, которые явились основой общей, промышленной и медицинской микробиологии.

В 1862 г. опубликована его работа о самопроизвольном зарож­дении жизни. Решение этой проблемы и разработка метода сте­рилизации при проведении исследований имеют огромное научно-практическое значение

В 1865 г. опубликована работа Л. Пастера «Болезни вина и пива». Автор установил, что появление «болезней» (правильно - пороков) вина и пива связано с жизнедеятельностью определен­ных видов микроорганизмов и для борьбы с ними предложил спо­соб термической обработки виноградного сока, названный «пасте­ризация».

В 1868 г. Л. Пастер завершил работу «Болезни шелковичных червей», а в 1881 г. опубликовал работу «Зараза и вакцина».

Венцом научной деятельности Л. Пастера и величайшим под­вигом явилась его работа «Предохранение от бешенства».

Большой вклад в развитие микробиологии внес немецкий уче­ный Роберт Кох (1843—1910 гг.), который открыл возбудителей туберкулеза, холеры и некоторых других инфекционных болезней. Р. Кох разработал методику культивирования микроорганизмов на плотной питательной среде и выделения чистой культуры на этой среде, способ окрашивания препаратов микроорганизмов, приемы борьбы с распространением патогенных (болезнетворных) микробов во внешней среде.

Велико значение в развитии микробиологической науки работ отечественных ученых. И. И. Мечников (1845—1916 гг.) создал всемирно известную фагоцитарную теорию иммунитета. Он же разработал теорию борьбы с преждевременным старением орга­низма и предложил практическое использование антагонизма меж­ду молочнокислыми и гнилостными бактериями в целях предохра­нения человека от отравления продуктами белкового распада.

Учение И. И. Мечникова об антагонизме между микробами пред­восхитило создание современного учения об антибиотиках.

С. Н. Виноградский (1856—1953 гг.), основоположник почвен­ной микробиологии, открыл группу нитрифицирующих и азотфиксирующих бактерий.

Д. И. Ивановский (1864—1920 гг.) является основоположником новой отрасли микробиологии — вирусологии;

Н. Ф. Гамалея (1859—1949 гг.) разработал и внедрил в практику вакцину против бешенства; наблюдал явление лизиса у бацилл, которое позднее было названо бактериофагией; изучал возбудителей инфекционных болезней. Развитие пищевой микробиологии тесно связано с деятельностью Я.Я. Никитинского (1878 -1941г)

После становления микробиологии на современный путь исследования наступил ее расцвет, давший за ко­роткий период (немногим больше столетия) такую массу теоретического и практического материала, что эта наука разделилась на несколько самостоятельных наук:

общую микробиологию; техническую, или промышленную, микробиологию, разделившуюся в свою очередь по отраслям — микробиологию бродильных производств, биологически активных препаратов (ферментов, витаминов, антибиотиков), микробиологию молока и молочных продуктов, мяса и мясных продуктов, рыбы и рыбных продуктов; сельскохозяйственную микробиологию с несколькими отраслями; медицинскую; ветеринарную; санитарную мик-робиологию; микологию;; вирусологию; геологическую микробиологию; космическую микробиологию.