Достижения генетики в ХХ веке

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.И.ПИРОГОВА»

МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Кафедра истории медицины и социально-гуманитарных наук

РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ: «Достижения генетики в ХХ веке»

Выполнила: Осмоловская Екатерина

Группа: 6.1.51 А

Руководитель: Абросимова Елена Анатольевна

Москва

2023

ВВЕДЕНИЕ

Генетика -- наука о закономерностях наследственности и изменчивости. Идеи и методы генетики играют важную роль в медицине, сельском хозяйстве, микробиологической промышленности, а также в генетической инженерии.

Генетика может считаться одной из самых важных областей биологии.

На протяжении тысячелетий человек пользовался генетическими методами для улучшения домашних животных и возделываемых растений, не имея представления о механизмах, лежащих в основе этих методов. Судя по разнообразным археологическим данным, уже шесть тысяч лет назад люди понимали, что некоторые физические признаки могут передаваться от одного поколения к другому.

Генетика как самостоятельная наука возникла в начале XX в.

Однако лишь в начале 20-го века ученые стали осознавать в полной мере важность законов наследственности и ее механизмов. Микроскопия позволила установить, что наследственные признаки передаются из поколения в поколение (Наследственность, унаследование родительских признаков).

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

В данном реферате сообщаются факты о развитии генетики в ХХ веке, о великих ученых-генетиках, лауреатах Нобелевской премии. Генетика - молодая, стремительно развивающаяся наука, и изучение открытий прошлых десятилетий помогает развивать эту науку сейчас. Генетика тесно связана со всеми отраслями медицины, и нам, как будущим врачам, необходимо знать ее историю и людей, которые эту историю создавали. Цель этого реферата - понимать насколько важна эта наука, насколько важно ее развивать, осознавать труд, проделанный великими учеными на протяжении целого века, и огромный вклад, который этот труд вносит в медицину.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕНЕТИКИ

Первый этап развития генетики - изучение наследственности и изменчивости на организменном уровне.

Первый этап (с 1900 года приблизительно по 1912 год), получивший название менделизма, является периодом утверждения открытых Менделем законов наследования на основе гибридологических опытов, проведенных в разных странах на высших растениях и животных (лабораторные грызуны, куры, бабочки и др.), в результате чего выяснилось, что эти законы имеют универсальный характер. Название «генетика» развивающейся науке дал в 1906 году английский ученый У. Бэтсон, а вскоре сложились и такие важные генетические понятия, как ген, генотип, фенотип, которые были предложены в 1909 году датским генетиком В. Иогансеном . Наряду с наиболее характерными для этого начального этапа истории генетики работами, подтверждающими на разных объектах справедливость законов Менделя, в те же годы зародились и некоторые новые направления исследований, получивших свое развитие в последующие периоды. Во-первых, это синтез сведений о хромосомах, митозе и мейозе с данными генетики. Уже в 1902 году Т. Бовери (Германия) и У. Сеттон (США) обратили внимание на полный параллелизм расхождения хромосом и их перекомбинирования при мейозе и оплодотворении с расщеплением и перекомбинированием наследственных признаков по законам Менделя, что послужило важной предпосылкой возникновения хромосомной теории наследственности. В работе «Опыты над растительными гибридами» он описал результаты своих исследований закономерностей наследования признаков у гороха.

Г. Мендель установил дискретность (отдельность) наследственных факторов и разработал гибридологический метод изучения наследственности.

Дискретность наследственности состоит в том, что отдельные свойства и признаки организма развиваются под контролем наследственных факторов, которые при слиянии гамет и образовании зиготы не смешиваются, а при формировании новых гамет наследуются независимо друг от друга.

В 1909 г. В. Иоганнсен назвал эти факторы генами.

Значение открытий Г. Менделя оценили только после того, как его результаты были подтверждены в 1900 г. тремя биологами независимо друг от друга: Х. де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком

в Австрии. Этот год считается годом возникновения науки генетики. Менделевские законы наследственности заложили основу теории гена, а генетика превратилась в быстроразвивающуюся отрасль биологии.

В 1901-1903 гг. де Фриз выдвинул мутационную теорию изменчивости, которая сыграла большую роль в дальнейшем развитии генетики.

Второй этап развития генетики - изучение закономерностей наследования признаков на хромосомном уровне.

Была установлена взаимосвязь между менделевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления (митоз) и созревания половых клеток (мейоз). Изучение строения клетки привело к уточнению строения, формы и количества хромосом и помогло установить, что гены - это участки хромосом.

В 1910-1911 гг. американский генетик Т. Г. Морган и его сотрудники провели исследования закономерностей наследования на мушках дрозофилах. Они установили, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке и образуют группы сцепления.

Морган установил также закономерности наследования признаков, сцепленных с полом. Эти открытия позволили сформулировать хромосомную теорию наследственности.

Третий этап развития генетики - изучение наследственности и изменчивости на молекулярном уровне.

На этом этапе были изучены взаимоотношения между генами и ферментами и сформулирована теория «один ген- один фермент»: каждый ген контролирует синтез одного фермента, а фермент контролирует одну биохимическую реакцию.

В 1953 г. Ф. Крик и Дж. Уотсон создали модель молекулы ДНК в виде двойной спирали и объяснили способность ДНК к самоудвоению. Стал понятен механизм изменчивости: любые отклонения в структуре гена, однажды возникнув, в дальнейшем воспроизводятся в дочерних нитях ДНК.

Эти положения были подтверждены экспериментами. Уточнилось понятие гена, был расшифрован генетический код и изучен механизм биосинтеза. Были разработаны методы искусственного получения мутаций и с их помощью созданы новые ценные сорта растений и штаммы микроорганизмов.

В последние десятилетия сформировалась генная инженерия система приёмов, позволяющих синтезировать - новый ген или выделить его из одного организма и ввести в генетический аппарат другого организма. В последнее десятилетие 20 века были расшифрованы геномы многих простых организмов. В начала 21 века ( 2003 г.) был завершён проект по расшифровке генома человека.

РАБОТЫ ГРЕГОРА ИОГАННА МЕНДЕЛЯ

* целенаправленный, продуманный выбор объекта;

* проводил только внутривидовые скрещивания;

* для скрещивания родительских форм подобрал пары с «контрастноразличающимися» признаками;

* использовал только «чистые линии», полученные после двухгодичных испытаний их «надежности»;

* свои опыты начал со скрещиваний, когда родительские формы отличались только по одной паре контрастных признаков, в основе чего лежало представление, что гибрид происходит от соединения двух половых клеток - отцовской и материнской;

* разработал правильную схему скрещивания, сегодня называемую «менделевской схемой» (гомозиготные родительские пары и самоопыление гибридов F1 для получения F2);

* провел реципрокное скрещивание для подтверждения единообразия потомства первого поколения;

* разработал схему возвратных (анализирующих) скрещиваний;

* назвал проявляющиеся в F1 признаки доминантными, а не проявляющиеся - рецессивными;

* в отличие от своих предшественников анализировал все получаемое в результате скрещивания потомство;

* ввел в эксперимент четкий количественный и качественный учет всех потомков и дальнейшее их испытание путем размножения последующих поколений;

* ввел буквенную символику для обозначения каждого наследственного признака; генетика медицина ученый

* разработал алгебраические записи учета расщеплений, что позволило выразить в математической символике все наблюдавшиеся в скрещиваниях наследственные типы

РАБОТЫ МОРГАНА ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУ ДОКАЗАТЕЛЬСТВУ ХРОМОСОМНОЙ ТЕОРИИ

Работы Моргана заложили основы хромосомной теории наследственности, они показали, что ограничения в свободной комбинаторике некоторых генов обусловлены расположением этих генов в одной хромосоме и их физическим сцеплением.

Морганом было установлено, что сцепление генов, расположенных в одной хромосоме, не является абсолютным. Во время мейоза хромосомы одной пары могут обмениваться гомологичными участками между собой с помощью процесса, который называется кроссинговером. Чем дальше друг от друга расположены гены в хромосоме, тем чаще они разделяются кроссинговером. На основе этого феномена была предложена мера силы сцепления генов -- процент кроссинговера -- и построены первые генетические карты хромосом для разных видов дрозофилы.

В качестве объекта генетического анализа была выбрана плодовая мушка дрозофила и Морган изучал наследование у нее разных признаков.

Скрестив гомозиготную самку с серыми телом и длинными крыльями (домин), с гомозиготным чернокрылым короткокрылым самцом, в F1 - однообразие (серое тело, длинные крылья)

Далее Морган провел несколько анализирующих скрещиваний.

Оказалось, что результаты будут разные в зависимости от пола гибрида.

Если гибридным был самец, то в потомстве получалось 2 фенотипических класса полностью повторяющих признаки родителей.

Если гибридной была самка, то получалось 4 фенотипических классов потомком в неравных пропорциях. Большую часть потомства (83%) составляют потомки с родительскими признаками, меньшую (17%) - особи с новыми комбинациями признаков.

Морган сделал вывод, что сцепление может быть неполным, где группа сцепления нарушается кроссинговером.

Необычность процентного соотношения у потомков объясняется тем, что кроссинговер происходит не всегда, частота кроссинговера зависит от расстояния между генами - чем больше расстояние, тем меньше силы сцепления между генами, тем чаще кроссинговер.

Томас Хант Морган - лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1933 года «За открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности».

РАБОТЫ УОТСОНА И КРИКА

21 февраля 1953 года ученые Джеймс Уотсон и Френсис Крик предложили структурную модель ДНК -- двойную спираль. Эта работа была отмечена Нобелевской премией по физиологии и медицине в 1962 году и приблизила нас к пониманию фундаментальных основ генетики -- науки, которая изучает гены, генетические вариации и наследственность в организмах. Генетика считается одной из самых быстро развивающихся наук в мире, и, пожалуй, самой многообещающей. Сегодня двойная спираль ДНК выступает одним из классических символов науки.

В 1951 году Уотсон начал работать с Френсисом Криком в Кавендишской лаборатории при Кембриджском университете. В течение нескольких лет напряженной работы, и под давлением конкурентов, ученые размышляли о структуре молекулы ДНК и пытались создать модель ДНК. Они обсуждали варианты спиралевидной формы ДНК, а чуть позже родилась идея двойной спирали: ровно 68 лет назад Уотсон догадался, что аденин из одной цепочки соединяется только с тимином из другой, а цитозин -- с гуанином.

Еще до совместной работы Крика и Уотсона английский химик и специалист по рентгенокристаллографии Розалинд Франклин получила знаменитую фотографию 51 (рентгенограмма структуры ДНК), которая выявила двойную спираль в основе молекулы. Это экспериментальное подтверждение определило становление генетики как науки. Франклин была ассистенткой физика и молекулярного биолога Мориса Уилкинса, который впоследствии стал работать над изучением ДНК вместе с Криком и Уотсоном. В 1962 году все трое мужчин получили Нобелевскую премию «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живой материи». Что касается Розалинд Франклин, то, к сожалению, ее роль в исследованиях ДНК была широко признана лишь позднее.

Новое знание о структуре ДНК повлияло на развитие медицины, физики, химии, палеонтологии, антропологии и др. Благодаря такой науке как генетика сегодня мы можем получить сведения об огромном пути, который проделали наши предки за десятки тысячи лет, мы можем понять происхождение вирусов и лечить заболевания, вызванные ими, совершать прорывы в сельском хозяйстве и т.д.

РАЗВИТИЕ ГЕНЕТИКИ В СССР

14 июня 1939 года в центральной советской печати было объявлено, что генетика противоречит марксистской диалектике. Генетику, одно из самых перспективных научных направлений ХХ века, объявили лженаукой.

Лысенковщина -- советская практика идеологической борьбы с научными оппонентами в естественных науках, сложившаяся в СССР в 1933--1965 годы. Псевдонаучная система взглядов, в основе которой лежит отрицание концепции генов как факторов наследственной передачи информации. Последователи отрицали генетическую концепцию передачи наследственных факторов, так как были уверены в наследовании приобретенных признаков

1. До конца 1930-х годов советская генетика развивалась быстрыми темпами, появились выдающиеся учёные во главе с Николаем Вавиловым, в 1933 году в системе Академии наук СССР был создан Институт генетики. Исследования в этой области соответствовали мировому уровню.

2. Лысенко отрицал само понятие «ген» и при поддержке властей противопоставил классической генетике так называемую «мичуринскую агробиологию» - лженауку, к которой умерший в 1935 году селекционер Иван Мичурин имел лишь косвенное отношение. В 1939 году споры между сторонниками Вавилова и Лысенко закончились обвинениями классических генетиков в несоответствии теории Маркса, единственной господствующей идеологии. В августе 1940 года Вавилов был арестован, а в 1941-м Лысенко стал директором Института генетики, оставаясь на этом посту до 1965 года.

3. Окончательный разгром классической генетики состоялся в августе 1948 года на сессии Академии сельскохозяйственных наук. Даже далёкие от науки люди теперь знали, кто такие «вейсманисты-морганисты» - так Лысенко называл сторонников умершего в 1943 году в тюрьме Вавилова. После смерти Сталина Лысенко поддерживал и Хрущёв, восстановление советской генетики в правах науки состоялось только в 1960-х годах.

НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ В ОБЛАСТИ ГЕНЕТИКИ В ХХ ВЕКЕ

Генетика - относительно молодая, но очень важная и перспективная наука, которая может гордиться своими достижениями.

1. Томас Морган получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1933 г. «За важные открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности». Он проводил свои опыты на мушке Drosophila melanogaster, продолжительность жизни которой - всего 3 месяца, поэтому опытов на этих созданиях он провел довольно много. Он выяснил, что что гены находятся в хромосоме в особой линейной последовательности, что основу сцепления составляет близость двух генов на хромосоме и что наследственность имеет вполне определенные законы.

2. Американский генетик Герман Джозеф Мёллер в 1946 г. получил премию по физиологии и медицине за то, что смог доказать, что рентгеновские лучи могут увеличивать скорость мутации в генах в сотни и тысячи раз по сравнению с нормой.

3. Отец генной инженерии - английский химик Александер Робертус Тодд. В 1957 получил Нобелевскую премию «за работы по нуклеотидам и нуклеотидным коферментам». Главные заслуги - установил схему строения рибонуклеиновых кислот, синтезировал динуклеотид и флавинадениндинуклеотид (ФАД).

4. Джордж Бидл и Эдуард Тейтем изучали грибки, образующие розовую плесень на хлебе. Они проанализировали множество поколений, помещали их в разные среды и установили, что определенные гены отвечают за синтез специфических клеточных веществ. Их открытия оказались полезными для увеличения фармакологического производства открытого Александером Флемингом пенициллина - вещества, образуемого грибками. Получили Нобелевскую премию в 1958 г.

5. Джеймс Дьюи Уотсон, Фрэнсис Крик открыли структуру дезоксирибонук-леиновой кислоты (ДНК) - вещества, которое содержит всю наследственную информацию. Открытие двуспиральной структуры произошло после того, как Морис Уилкинс тайно показал Уотсону и Крику рентгеновский снимок молекулы ДНК, сделанный его сотрудницей Розалинд Франклин. На этом снимке они четко узнали признаки спирали. Очевидно, что открытие пространственной структуры ДНК совершило революцию в мире науки и повлекло за собой целый ряд новых открытий, без которых нельзя представить не только современную науку, но и современную жизнь в целом. За это ученые удостоились Нобелевской премии.

6. Андре Мишель Львов, Франсуа Жакоб и Жак Люсьен Моно. Им удалось доказать, что существует так называемая информационная РНК (рибонуклеиновые кислоты, образованные нуклеотидами, в которые входят: аденин, гуанин, цитозин, урацил и сахар рибоза). Эти вещества переносят генетическую информацию от ДНК ядра клетки к цитоплазме.

7. В начале 1960-х Роберт Холли, Хар Гобинд Коране и Маршалл Ниренберг синтезировали цепи ДНК и РНК, и выявили триплеты, служащие сигналом к началу и концу биосинтеза специфического белка. Им удалось установить, что транспортная РНК имеет две структуры: первичную и вторичную, а также выяснить что они из себя представляют. Именно эта система обеспечивает правильное расположение аминокислот в составе белка. В 1968 Хар Гобинд Корана (совместно с Робертом Уильямом Холли и Маршаллом Ниренбергом) были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине «за расшифровку генетического кода и его роли в синтезе белка». В 1970 ученым удалось синтезировать ДНК, а спустя несколько лет ген кишечной палочки.

8. Барух Бенацерраф, Жан Доссе и Джордж Снелл. Поскольку Барух в детстве страдал бронхиальной астмой, его интересовали ненормальной реакции организма на инородные агенты. В 1948 г. начал изучать механизмы аллергии. Ученые установили, что способность реагировать на определенные антитела определена генетически. Более того, у некоторых людей из -за высокой генетической способности отторгать инородные тела. Не приживаются имплантированные органы. За эти открытия ученые получили Нобелевскую премию в 1980 г.

9. Пол Берг, Уолтер Гилберт и Фредэрик Сенгер изучали химический состав дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и рибонуклеиновой кислоты (РНК). Берг начал свой первый эксперимент по получению рекомбинантной молекулы ДНК приблизительно в 1970 г., взяв для этого SV40 и вирус Escherichia coli. Технология, разработанная Бергом и его командой, позволила не только оперировать генами для создания новых фармацевтических средств, таких, как интерферон и гормоны роста, но и впервые так глубоко проникнуть в молекулярную биологию высших организмов. В 1980 г. Полу Бергу была присуждена половина Нобелевской премии по химии "за фундаментальные исследования биохимических свойств нуклеиновых кислот, в особенности рекомбинантных ДНК". Вторая половина премии была поделена между Уолтером Гилбертом и Фредериком Сенгером. Сенгер и его коллеги обнаружили полную последовательность более, чем 5400 оснований в ДНК одного вируса и 17 000 оснований в другом ДНК.

10. Сидней Ольтман и Томас Чек изучалис молекулу РНК. Открытие Олтмена и Чека показало, что первой появившейся на планете Земля молекулой могла быть и не белковая молекула, и не молекула ДНК. Молекула РНК тоже отвечает требуемым параметрам - она одновременно может служить и генетическим материалом, и обладать свойствами фермента. В 1989 им была присуждена Нобелевская премия за открытие каталитических свойств РНК.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Генетика - очень молодая наука, но темпы ее развития столь высоки, что в настоящий момент она занимает важнейшее место в системе современных наук, и, пожалуй, важнейшие достижения последнего столетия связаны именно с генетикой. Успехи исследований в области генетики человека имеют практическое значение для людей, всего человечества. Расширение знаний о наследственных причинах болезней помогает улучшить их диагностику, найти новые терапевтические подходы и, более того, предотвратить их возникновение. Основой современной биологии является генетика, т.к. она изучает два неразрывных свойства живых организмов: наследственность и изменчивость. Однако роль генетики не ограничивается сферой биологии. Поведение человека, экология, социология, психология, медицина -- вот далеко не полный список научных направлений, прогресс которых зависит от уровня знаний в области генетики. B настоящее время именно генетика определяет единство биологических наук, благодаря универсальности законов наследственности и фундаментальной информации, систематизированной в положениях общей генетики.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1) Сорокина Т.С. История медицины.- М., 2009

2) Лисицын Ю.П. История медицины.,- М., 2010

3) https://genetics-info.ru/blogs/laureaty-nobelevskoy-premii-po-genetike-istoriya-velikikh-otkrytiy/

4) https://histrf.ru/read/articles/v-triokh-frazakh-gienietika-stala-lzhienaukoi

5) https://studfile.net/preview/6008742/page:14/

6) https://www.yaklass.ru/p/biologia/9-klass/zakonomernosti-peredachi-nasledstvennykh-priznakov-307291/istoriia-razvitiia-znanii-o-zakonomernostiakh-nasledovaniia-priznakov-307292/re-436f53b0-1208-42a0-828c-5db666d9796e

7) https://megabook.ru/article/%D0%93%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0

Размещено на Allbest.ru