Ген и его свойства. Генетика и практика. 7

ВЗФЭИ

Филиал  в г. Калуга 
 
 
 

     КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

     по  дисциплине «Концепции современного естествознания»

на тему «Ген и его свойства. Генетика и практика»

Вариант 21 
 
 
 

Студентка: Тишкова М. В.                                                                         

Курс: 1

Факультет: финансово-кредитный

Специальность: финансы и кредит

Группа: вечер,  договор                                                                              

         № зачетной книжки:10ФФД11363

                                                                               Преподаватель: Голубева Н. А. 
 

                 ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение……………………………………………………………………......................3
2. Понятие гена, его основные свойства и сложности устройства некоторых генов……………….................................................................3
3. Генетика……………………………..………………………………………………………….4
4. Теоретическое и практическое значение современной генетики.5
5. Заключение……………………………………………………………….......................9
6. Список литературы……………………………………………………………………..11

-2-

ВВЕДЕНИЕ.

    В своей контрольной работе на тему «Ген и его свойства. Генетика и практика» я расскажу о таком понятии как ген, основном содержании генетики и о ее практическом и теоретическом значении в современности.

    В первом  параграфе я рассмотрю понятие  гена, его основные функции и  попробую объяснить, почему ген  является предметом генетики  как науки.

    Во втором  – попытаюсь объяснить, что  такое генетика, ее взаимосвязь  с другими науками, образованные  науки на основе данной и  методы исследования генетики.

    В третьем  – расскажу об открытиях, связанных  с генетикой, достижениях в  сферах биотехнологии, селекции, медицинской и генной инженерии,  а также этических проблемах  клонирования и трансгенных продуктов.

    В заключении  к своей контрольной работе  я хочу подвести итог, высказав  основные достижения генетики, и  объяснить, почему важно дальнейшее  развитие данной науки. 

Понятие гена, его основные свойства и сложности устройства некоторых генов.

    Ген (от греческого genos – происхождение) представляет собой мельчайшую единицу наследственности, которая обеспечивает преемственность в потомстве того или иного элементарного признака организма. У высших организмов ген входит в состав особых нитевидных образований – хромосом, находящихся в нутри ядра клетки. Совокупность всех генов организма составляет его геном. По своим химическим характеристикам ген представляет собой участок молекулы  ДНК (у

-3-

некоторых вирусов  – РНК), в определенной структуре  которого закодирована та или иная наследственная информация. Каждый ген  содержит некоторый рецепт, который  обеспечивает соответствующий синтез определенного белка, и таким  образом совокупность генов управляет  всеми химическими реакциями  организма и определяет все его  признаки. Важнейшим свойством гена является сочетание высокой устойчивости, неизменяемости в ряду поколений  со способностью к наследуемым изменениям – мутациям, которые являются источником изменчивости организмов и основной для действия естественного отбора.

    О невероятной сложности генетического устройства свидетельствуют слудующие факты:геном бактерии Хеликобактер, вызывающий язву желудка у человека, включает 1603 гена, содержащих более полутора миллиона единиц, или «букв», информации; геном крошечного, живущего в почве червя Элеганс состоит из 97 миллионов «букв» генетического кода; геном человека, который удалось расшифровать в 2001 году, содержит около 100 тысяч генов , включаищих около 3 миллиарда единиц информации, причем сбой, ошибка в функционировании хотя бы одного из этих единиц может привести к тяжелому заболеванию. 

Генетика.

    Гены являются  объектом изучения одной из  наиболее перспективных отраслей  биологической науки – генетики. Ее определяют как науку о  наследственности и изменчивости  организмов и практических методах  управления ими. Она является  основой для разработки методов  селекции, т.е. создания новых  пород животных, видов растений, микроорганизмов с нужным человеку  признаками.

    Основой  генетики стали законы  передачи  наследственной информации, открытые  чешским ученым Г. Менделем. Эти  закономерности были им обнаружены  при проведении множества опытов  по скрещиванию различных сортов  гороха и четко сформулированы  в 1865 г. Законы Менделя, касающиеся  механизма наследственности, принадлежат  к наиболее точным, количественно  определенным  биологическим обобщениям. Однако эти

-4-

 открытия были  по достоинтству оценены только  после смерти ученог, а в России  – значительно позже, чем в  других странах.

  Главными направлениями  исследований ученых-генетиков сегодня  стали следующие:

• Дальнейшее исследование особенностей структуры тех предельно мелких материальных объектов – участков молекул нуклеиновых кислот, которые являются хранителями генетической информации каждого вида живого, единицами наследственности. Крупнейшим достижением генетики на этом направлении стала расшифровка американскими и английскими учеными на рубеже третьего тясячелетия генома человека;
• Более глубокое исследование механизмов и законов передачи генетической информации от поколения к поколению, а также ее реализация в конкретные признаки и свойства организма, например в большую продуктивность животных или урожайность сельскохозяйственных культур;
• Выяснение предпосылок и механизмов изменения генетической информации на разных этапах развития организма.

    Эти задачи  решаются учеными на разных  уровнях организации живой природы:молекулярном, клеточном, организменном, популяционном.  Продвигаясь вперед, ученые-генетики  в тесном контакте с практиками-селекционерами  активно решают задачи выбора  оптимальной системы скрещивания  и эффективного метода отбора  и управления развития наследственных  признаков. 

Теоретическое и практическое значение современной генетики.

    Крупнейшее открытие современной генетики, как отмечалось, связано с установлением способности генов к перестройке, изменению. Эта способность называется мутированием (от лат. mutatio – изменение). Мутации могут иметь последствия троякого рода: они могут быть

-5- 

полезными, вредными или нейтральными. Одним из результатов  мутации может быть появление  организма нового вида – мутанта.

    Причины  мутации до конца не выяснены. Однако генетикой установлены  основные факторы, вызывающие  мутации, так называемые мутагены. Известно, что мутации могут вызываться  некоторыми общими условиями,  в которых оказывается организм: его питанием, температурным режимом,  составом воздушной среды и  т.д. Вместе с тем мутации  определяются и некоторыми внезапно  возникающими экстремальными факторами,  такими, как отравляющие вещества, радиоактивное излучение. Под  воздействием экстремальных факторов  количество мутаций может увеличиваться  по сравнению с нормальными  условиями в сотни раз, причем  возрастает оно пропорционально  дозе воздействия.

    Учитывая  это, селекционеры часто используют  химические вещества, радиационное  излучение и другие мутагены  для обеспечения направленных  полезных мутаций.

    Активная  работа ученых в этом направлении  привела к выделению в качестве  самостоятельной отрасли генетики  генной инженерии, целью которой  стало конструирование новых,  не существующих в природе  генов. С помощью современных  биотехнологий удалось получить  целый ряд впечатляющих результатов:  ряд эффективных лекарств, например  инсулин; сыворотку против гепатита  и др.; создать первые образцы  пищи, подвергнутой генетическому  инжинирингу (помидоры, картофель,  кукуруза и др.); вывести методами  генной инженерии некоторые виды  животных, таких, как мышь, обезьяна, овца, некоторые виды промысловых  ряб и даже вплотную подойти  к решению проблемы клонирования  человека, создания смоделированных  живых организмов на основе  искусственных генов. Следует  отметить, что эти достижениянауки  оцениваются общественностью неодназначно. Так, некоторые религиозные деятели  и многие по этике считают  морально недопустимыми подобные  эксперименты, а законодательные  органы Европейского союза потребовали  принятия закона, согласно которому  все пищевые продукты, содержащие  гормоны роста и чужеродные  гены, должны иметь специальные  этикетки в магазинах ресторанах.

-6-

    Вместе с тем следует отметить, что модификация генного материала происходит не только в научно-исследовательских институтах и научных лабораториях, но и далеко за их пределами. В последнее время в связи резким возрастанием загрязнения окружающей природной среды, усиления содержания в атмосфере углекислого газа, повышения радиационного фона значительно возросло число спонтанных, стихийных, вредных мутаций как у животных, так и у человека.

    В последние  годы, например, ежегодно в мире  рождается около полутора миллионов  детей с наследственными болезнями  мутагенного характера, что составляет  около 2% от общего количества  рождаемости. Установлено, что  именно с патологиями наследственного  аппарата связана предрасположенность  к таким тяжелым заболеваниям, как туберкулез, полиомиелит, рак.  Известны вызываемые теми же  факторами дефекты  психики  – эпилепсия, слабоумие, шизофрения  и т.п. Всемирной организацией  здравоохранения зарегистрировано  свыше тысячи серьезных аномалий  человека в виде различных  уродств, нарушений жизненно важных  процессов под влиянием тех  или иных вредных мутагенов.

    Одним  из наиболее опасных видов  мутагенов являются вирусы( от  лат. virus – яд). Вирусы – мельчайшие из живых существ, они способны прникать через любые фильтры, в связи с чем их иногда называют фильтрующимися вирусами. Тем не менее они содержат важнейшие элементы жизни. Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, но всех структур развитой живой клетки, например ядра, они не имеют. По своему образу жизни они также отличаются от обычных клеток; будучи неспособными синтезировать белок, вирусы ведут паразитический образ жизни, получая необходимые для их жизнедеятельности вещества путем проникновения в живую клетку и использования готовых органических веществ и энергии. Как внутриклеточные паразиты, вирусы являются возбудителями многих заболеваний растений, животных и человека; размножаясь только в живых клетках, они используют их генетический аппарат, переключая клетку на синтез вирусных частиц. Вирусы настолько резко отличаются от других живых организмов, что иногда их выделяют в особое царство живой природы, наряду с царствами растений и животных. Конечно, описываемые  

-7-

вирусы нельзя путать с компьютерными, под которыми понимаются особые компьютерные программы, специально создаваемые так называемыми  хакерами для порчи содержимого  других компьютеров, хотя какое-то чисто  внешнее сходство здесь присутствует.

    Вирусы  могут попадать в организм  человека через дыхательную, пищеварительную  и половую систему. Их большая  часть гибнет благодаря иммунной  системе организма, вырабатывающей  антитела. Огромную опасность для  антител представляют патогенные  вирусы.

    Сегодня  своевременно напомнить, что вирусы, как и другие биологические  материалы, например бактерии, споры,  могут использоваться в качестве  боевого оружия, типа вооружений  – биологического оружия, как  одного из средств террористической  деятельности. С этой целью используются  возбудители сибирской язвы, холеры, чумы, оспы, брюшного тифа и даже…  гриппа. Основным методом их боевого  применения является распыление  в воздухе, заражение воды и  пищи токсичными микроорганизмами. Отдельные попытки применения  такого рода оружия, вызвавшие  человеческие жертвы, имели место  на территории США вскоре после  известных трагических событий  11 сентября 2001 г.

    Одноко  и в мирных условиях патогенные  вирусы вызывают у человека  множество заболеваний, одним  из которых является СПИД –  синдром приобретенного иммунодефицита. Вирус СПИДа, или, как его  иногда называют, ВИЧ (вирус иммунодефицита  человека), передается половым путем,  при инъекции, родовых контактах  матери и ребенка, через донорские  органы и кровь. Но он не  передается воздушно-капельным путем,  как вирус гриппа.

    Попадая  в клетки крови и мозга, вирус  СПИДа встраивается в генный  аппарат и парализует его защитные  свойства. Зараженный им человек  становится беззащитным перед  любой инфекцией. Проблема очищения  генетического аппарата человека  от чужеродной инфекции является  одной из актуальных в современной  медицине, но она, к сожалению,  еще далека от своего решения.  Поэтому сегодня основным средством  борьбы со СПИДом является  комплекс мер по его профилактике, важнейшая из которых – санитарное  просвещение. Для профилактики  этой опасной

-8-

 болезни, в  частности, нужно знать, что  существует тип людей, которые  не воспринимают ВИЧ, оставаясь  практически здоровыми, хотя и  являются его носителями: это  люди с сильными, вич-устойчивыми  генами, но они-то и являются  основными распространителями СПИДа.  Подобное заболевание можно обнаружить  только специальным аназизом  крови, в которой в этом случае  обнаруживаются особые антитела, пожирающие ВИЧ. Однако данная  методика эффективна только на  достаточно высоком уровне развития  инфекции, только после ее выхода  из скрытой фазы. Поэтому медики  используют и более глубокие  методы исследования с целью  выявления заболеваний на его  ранних стадиях, что необходимо, например, при получении донорской  крови.

    Основным  методом лечения СПИДа является  введение в кровь больного  препаратов, содержащих соответствующие  антитела, разрушающие белковую  оболочку ВИЧ.

    Крупный  вклад в развитие современной  генетики, селекции, в создание новых  сортов растений, пород животных, борьбу с их болезнями, а  также болезнями человека внесли  отечественные биологи Н. И.  Вавилов, И. В. Мичурин, Н.  П. Дубинин, Н. В. Тимофеев-Ресовский.

    Основные  выводы генетики стали неотъемлемой  частью современной концепции  биологической эволюции, возникновения  и развития всего живого. Но  ее главной составляющей и  сегодня остается концепция естественного  отбора, основы которой были заложены  Ч. Дарвиным. 

     Заключение.

    В заключении к своей работе хочу сказать, что генетика - сравнительно молодая наука. Но перед ней стоят очень серьезные для человека проблемы. Так генетика очень важна для решения многих медицинских вопросов, связанных прежде всего с различными наследственными болезнями нервной системы (эпилепсия,  шизофрения), эндокринной

-9- 

 системы (кретинизм), крови (гемофилия, некоторые анемии), а также существованием целого  ряда тяжелых дефектов в строении  человека.

    Разделы генетики, связанные с изучением действия мутагенов на клетку (такие как радиационная генетика), имеют прямое отношение к профилактической медицине.

    В результате интенсивного развития методов генетической инженерии получены клоны множества генов рибосомальной, транспортной и 5S РНК, гистонов, глобина мыши, кролика, человека, коллагена, овальбумина, инсулина человека и др. пептидных гормонов, интерферона человека и прочее. Это позволило создавать штаммы бактерий, производящих многие биологически активные вещества, используемые в медицине, сельском хозяйстве и микробиологической промышленности.

    Особую роль генетика стала играть в фармацевтической промышленности с развитием генетики микроорганизмов и генной инженерии. Несомненно, многое остается неизученным, например, процесс возникновения мутаций или причины появления злокачественных опухолей. Именно своей важностью для решения многих проблем человека вызвана острая необходимость в дальнейшем развитии генетика. Тем более что каждый человек ответственен за наследственное благополучие своих детей, при этом важным фактором является его биологическое образование, так как знания в области аномалии, физиологии, генетики предостерегут человека от совершения ошибок.  
 
 

-10-

Список  литературы.

1. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов / Под ред. проф. В.Н. Лавриненко, проф. В.П. Ратникова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006.
2. Беляев Д. К. «Общая биология» - М.: Просвещение, 2005.

-11-