Генетиканың зерттеу әдістері

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 19 бет
Таңдаулыға:

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті
Биология және биотехнология факультеті

Мамандығы 6В05102 - Биология

Реферат

Тақырыбы: Генетикада қолданылатын негізгі объектілер мен әдістері. Дрозофиланың биологиясы мен морфологиясы. Хромосомалардың құрылысы. Хромосомалардың саны мен морфологиялық ерекшелігі.

Орындаған: Оразбаева Аружан
Тексерген: Жунуспаева Жазира

Алматы, 2023
Жоспар:
1. Кіріспе
2. Негізгі бөлім
2.1. Генетикада қолданылатын негізгі объектілер мен әдістер
2.2.Дрозофиланың биологиясы мен морфологиясы.
2.3.Хромосомалардың құрылысы.
2.4.Хромосомалардың саны мен морфологиялық ерекшелігі.
1. Қорытынды
2. Пайдаланылған әдебиеттер

1.Кіріспе
Генетика ғылымының негізгі мәселелері және олардың практикалық маңызы.Генетика тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің заңдылықтарын жан-жақты зерттеп, олардың жетістіктерін қоғамды дамыту үшін пайдаланудың жолдарын шешуде үлкен роль атқарады. Сондықтан да ол биология ғылымының басқа салаларының ішінде өте маңызды орын алады.
Генетика ғылымының алдында көптеген практикалық мақсаттарға қол жеткізуді көздейтін мәселелер де бар. Генетиканың аса маңызды мәселелерінің бірі ауылшаруашылық жануарлары мен мәдени өсімдіктердің өнімдерін шығаратын әдістерді іздестіру. Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің заңдылықтарына сүйене отырып селекционерлер жануарлардың жаңа тұқымдарын, өсімдіктердің сорттарын және микроорганизмдердің штаммдарын шығару үшін қажетті бастапқы материалды таңдай алады.
Содан кейін будандастырудың әртүрлі жүйесін, индукциялық мутация, гибридологиялық талдау т.б. әдістерді қолданады. Өсімдіктерде хромосом жиынтығын арттыру, яғни полиплоидизациялау әдісі де кеңінен қолданылады. Полиплоидтар әдетте, өзінің диплоидты туыстарына қарағанда мол өнімді болып келеді. Адам баласы бидайдың табиғи полиплоидты түрлерін ертеден пайдаланып келеді, сонымен қатар қарабидайдың, қант қызылшасының, жидек пен қарбыздың т.б. дақылдардың полиплоидтары қолдан жасалған. Гетерозис немесе гибридтердің мықты, қуатты болу құбылысы да жануарлар мен өсімдіктер селекциясында қолданыс тапты. Мысалы, өсімдік шаруашылығында жүгері мен қонақ жүгерінің линияаралық, сортаралық гибридтері кеңінен қолданылады.
Мендель заңдылықтарына сүйене отырып селекционерлер терілерінің түстері мен реңі әртүрлі болып келетін бағалы аңдардың жаңа тұқымдарын шығарды. Генетиканың әдістері балық және құс шаруашылықтарында да қолданылады.
Мутациялық селекция микробиологиялық өндірістің дамуында үлкен роль атқарды. Атап айтқанда ашытқы саңырауқұлақтарының белокты-витаминді концентраттарға бай штаммдары және төменгі сатыдағы саңырауқұлақтар мен бактериялардың құрамында антибиотиктері, витаминдері мен аминқышқылдары т.б. биологиялық активті заттары көп түрлері шығарылды.

2.Негізгі бөлім
2.1.Генетиканың зерттеу әдістері
Тұқым қуалау мен өзгергіштікті зерттеуде бірқатар әдістер қолданылады. Олардың ең негізгісі генетикалық талдау болып табылады.
Жынысты көбеюде организмдердің жеке қасиеттері мен белгілерінің тұқым қуалауын және тұқым қуалау заңдылықтарын талдауға мүмкіндік беретін будандастыру жүйесін сол сияқты гендердің өзгергіштігі мен олардың комбинаторикасын зерттейтін әдісті гибридологиялық талдау деп атайды. Бұл генетикалық талдаудың ішіндегі ең негізгісі. Бұл әдістің мәні бір немесе бірнеше белгілері арқылы бір-бірінен ажыратылатын организмдерді будандастыру (гибридизация) болып табылады. Осындай будандастырулардан алынған ұрпақтар гибридтер болып табылатындықтан, бұл әдіс гибридологиялық әдіс деп те аталады. Сонымен, гибридологиялық талдау генетиканың ең негізгі және арнайы әдісі болып табылады. Оған сонымен қатар математикалық статистиканың элементтері де енеді.
Математикалық әдіс, әдетте, будандастыру бойынша жүргізілген тәжірибелердің нәтижелерін өңдеу, белгілердің өзгергіштігін зерттеу және зерттелген белгілер арасындағы байланыстарды табу үшін қолданылады.
Семьялардағы немесе туыс адамдар арасындағы тұқым қуалаушылыққа талдау жасау арқылы олардың белгі қасиеттерінің ұрпақтарға берілуін зерттеуге мүмкіндік беретін генетикалық әдістің бір түрін генеалогиялык деп атайды. Бұл әдіс көптеген тұқым қуалайтын аурулардың себебін табуға мүмкіндік берді.
Хромосомалар құрылысының ерекшеліктері цитологиялық әдістің көмегімен зерттелетінін ерекше атап айтқан жөн. Хромосомалар функцияларына және олардың жаңадан өзін өзі өндіру механизмдеріне талдау жасау үшін тұқым қуалаудың цитохимиялық, биохимиялық және цитогенетикалық әдістері де кең түрде қолданылады. Геннің әсері және организмнің жеке дамуы процесіндегі оның көрінісі онтогенетикалық әдіспен зерттеледі.
Онтогенетикада гендер әсерін талдаудың алуан түрлі тәсілдері қолданылады: тұқым қуалау қасиеттері әр түрлі тканьдерді трансплантациялау, бір клетканың ядросын екінші клеткаға ауыстыру, тканьдерді өсіру әдісі, клеткалық селекция, эмбриологиялық, иммунологиялық және талдау жасау т.б.
Молекулалық биология мен молекулалық генетиканың дамуы биополимерлерді зерттеудегі физика-химиялық әдістердің кең қолданылуына байланысты болды.
Қорытындылап айтқанда генетика тұқым қуалаушылықты және тұқым қуалайтын өзгергіштікті негізгі үш бағытта зерттейді: 1) организмнің көбею процесіндегі гендердің жағдайы; 2) геннің материалдық құрылымы; және 3) геннің онтогенез барысындағы өзгергіштігі мен қызметі (әсері).
Генетика қазіргі уақытта тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттеудің әртүрлі әдістерін қолданады: гибридологиялық әдіс, генеалогиялық әдіс, егіз әдіс, цитогенетикалық әдіс, соматикалық жасушаларды будандастыру әдісі, мутациялық әдіс, биохимиялық әдіс, молекулярлық-генетикалық әдіс, онтогенездік әдіс, биометрлік әдіс, математикалық модельдеу әдісі, химия және биохимия әдістері, иммунология және иммунохимия, физика, зоология, ботаника, микробиология және басқа пәндер.
Гибридологиялық зерттеу әдісі тұқым қуалаушылық зерттелетін бір, екі немесе үш балама белгілермен ерекшеленетін алдын-ала таңдалған ата-аналық ағзалардың будандастырылуына негізделген тұқым қуалаушылық және өзгергіштік заңдылықтарын зерттеудің негізгі әдістерінің бірі болып табылады. Бұл әдіс өсімдіктер мен жануарларды өсіру үшін үлкен маңызы бар, генетикалық карталарды жасау үшін, сонымен қатар әртүрлі ағзалардың генетикалық жүйелері бар рекомбинантты ДНҚ молекулаларын жасау үшін кеңінен қолданылады.
Гибридологиялық әдістің нұсқаларының бірі генеалогиялық әдіс болып табылады.
Генеалогиялық әдіс - бір отбасының (немесе рудың) ағзаларының ұрпақтарының жалғасында ұрпақтарда ата-бабалардың белгілерінің тұқым қуалауын зерттеу әдісі. Бұл әдіс шыққан тегін құрастырудан және шыққан тегінің мүшелері арасындағы туыстық байланыстарды көрсете отырып бірқатар ұрпақтардағы қалыпты немесе патологиялық белгілердің тұқым қуалауының генетикалық заңдылықтарын анықтаудан тұрады.
Бұл әдіс адамдар мен жануарлардағы тұқым қуалаушылықты зерттеуде қолданылады. Генеалогиялық әдіс бағытталған будандастырудың мүмкін еместігіне (мысалы, адамдарда) немесе ағзалардың аз ұрықтануына (мысалы, жылқыларда) байланысты туындайтын қиындықтарды жеңуге мүмкіндік береді.
Егіз әдіс қоршаған ортаның белгілі бір факторларының жеке ағзаның генотипіне әсерін зерттеуге, сондай-ақ белгінің жалпы өзгергіштігінде генотиптік және модификациялық өзгергіштіктің салыстырмалы рөлін анықтауға негізделген.
Егіздердің екі түрі бар: монозиготалы (біржұмыртқалы, ұқсас) және дизиготалы (әртүрлі, ұқсас емес). Даразиготалы егіздер тұқым қуалаушылық пен ортаның белгілі бір белгінің дамуына әсерін зерттеу үшін өте ыңғайлы объект болып табылады. Әр түрлі мәліметтер бойынша адамдарда егіздердің туылу жиілігі: 1000-нан 10, олардың 25 %-ы даразиготалы егіздер (Дубинин, 1985); 840-тен 10, олардың 33 %-ы даразиготалы егіздер (Слюсарев, Жукова, 1995). Даразиготалы егіздер сирек болса да, ірі қарада, қойда, шошқада да туады.
Цитогенетикалық әдіс жеке хромосомалардың да, жалпы хромосомалардың да құрылымын зерттеуде қолданылады. Жасушаны бөлу (интерфаза) сатысындағы немесе кариокинез процесіндегі соматикалық және генеративті жасушалар цитогенетикалық зерттеулердің объектілері болады. Осы әдістің көмегімен хромосомалар құрылымындағы бұзылулармен және олардың санымен байланысты ауытқулар мен аурулар анықталады.
Соматикалық жасушаларды будандастыру әдісі. 1960 жылы француз биологы Ж. Барск екі түрлі қатардың тышқандарының жасушаларын қоректік ортада бірлесіп өсірген кезде, бұл жасушалар екі ата-аналық пішіннің хромосомалар жиынтығынан тұратын будандарды қалыптастыру үшін бірлесуі мүмкін екендігін дәлелдеді. Кейінгі кезеңдерде әртүрлі түрлерге (мысалы, адам мен тышқан) жататын жасушалар арасында будандар алынады. Мұндай буданды жасушаларда бірден екі геномның жұмысына байланысты өте қызықты процестер жүреді.
Мутациялық әдіс (мутагенез) мутагендік факторлардың жасушаның генетикалық аппаратына, ДНҚ-ға, хромосомаларға, белгілердің немесе қасиеттердің өзгеруіне әсер ету сипатын анықтауға мүмкіндік береді. Мутагенез микробиологияда бактериялардың жаңа штаммдарын жасау үшін, ауылшаруашылық жануарлары мен өсімдіктерін өсіруде - селекция үшін бастапқы материал жасау үшін қолданылады.
Жануарлар мен адам генетикасын зерттеудегі биохимиялық әдістер ХХ ғасырдың басынан бері қолданылып келеді. Биохимиялық көрсеткіштер (мысалы, геннің бастапқы ақуыз өнімі немесе жасуша ішінде немесе жасушадан тыс сұйықтықта патологиялық метаболиттердің жинақталуы) ауруды оның клиникалық белгілеріне қарағанда жақсы сипаттайды. Тұқым қуалайтын ауруларды зерттеу және биохимиялық әдістерді жетілдіру арқылы биохимиялық әдістердің маңызы артты
Биохимиялық әдістер ағзаның биохимиялық фенотипін анықтауға бағытталған. Биохимиялық диагностиканың объектілері несеп, тер, плазма және қан сарысуы, қанның формалық элементтері, жасушалар өсіндісі болуы мүмкін. Фенотипті талдау әр түрлі деңгейде жүргізілуі мүмкін - геннің бастапқы өнімінен (полипептидтік тізбектен) соңғы метаболиттерге дейін.
Молекулалық-генетикалық әдіс. Молекулалық деңгейдегі генетикалық зерттеулердің негізгі объектілері - тұқым қуалайтын ақпаратты сақтауды, беруді және жүзеге асыруды қамтамасыз ететін нуклеин қышқылдарының молекулалары ДНҚ және РНҚ болып табылады. Вирустардың, бактериялардың, саңырауқұлақтардың нуклеин қышқылдарын, ағзадан тыс өсірілетін (in vitro) өсімдіктер мен жануарлар жасушаларын зерттеу; жасуша мен ағзаның тіршілік әрекеті процесінде гендердің әсер ету заңдылықтарын анықтауға мүмкіндік береді.
Онтогенетикалық (феногенетикалық) әдіс гендер мен қоршаған орта жағдайларының онтогенезде зерттелетін қасиеттер мен белгілердің дамуына әсер ету дәрежесін анықтауға мүмкіндік береді. Жануарларды ұстау және қоректендіру жағдайларының өзгеруі тұқым қуалайтын белгілер мен қасиеттердің онтогенезінде көріну сипатына әсер етеді.
Популяция әдісі популяциялардағы тұқым қуалау құбылыстарын зерттеуде қолданылады. Бұл әдіс сол белгілі бір белгіні анықтайтын басымды және рецессивті аллельдердің жиілігін, басымды және рецессивті гомозиготалар мен гетерозиготалардың жиілігін, мутация, оқшаулау және іріктеу әсерінен популяциялардың генетикалық құрылымының динамикасын анықтауға мүмкіндік береді. Бұл әдіс қазіргі заманғы жануарларды өсірудің теориялық негізі болып табылады.
Жоғарыда аталған әдістердің әрқайсысының құрамдас бөлігі статистикалық талдау - биометриялық әдіс болып табылады. Генетиканың нақты ғылым ретінде пайда болуы биологиялық құбылыстарды талдауда математика әдістерін қолданудың арқасында мүмкін болды. Г. Мендель будандастырудың нәтижелерін зерттеуге және алынған нәтижелерді түсіндіретін гипотезаларды құруға сандық тәсіл қолданды. Содан бері биологиялық статистика әдістері (биометрия) генетикалық талдаудың ажырамас бөлігі болды. Ол алынған мәліметтердің сенімділік дәрежесін анықтауға, жануарлардың тәжірибелік және бақылау топтарының көрсеткіштері арасындағы айырмашылықтардың ықтималдығын анықтауға мүмкіндік беретін бірқатар математикалық әдістерді білдіреді. Биометриялық әдіс сандық белгілердің тұқым қуалаушылығын зерттеуде, сондай-ақ өзгергіштікті, әсіресе тұқым қуалайтын еместі немесе модификациялықты зерттеуде қажет.
Математикалық модельдеу әдісі. Генетикада ЭЕМ көмегімен модельдеу әдісі популяциялардағы сандық белгілердің тұқым қуалауын зерттеу үшін, селекциялық әдістерді бағалау - жаппай іріктеу, селекциялық индекстер бойынша жануарларды іріктеу үшін кеңінен қолданылады. Бұл әдіс әсіресе генетикалық инженерия және молекулалық генетика саласында кеңінен қолданылады.
Генетика бір-бірімен байланысты жаратылыстану ғылымдарының басқа әдістерін де белсенді қолданады. Химия және биохимия әдістері зат алмасудың тұқым қуалайтын белгілерін егжей-тегжейлі сипаттау, ақуыз молекулалары мен нуклеин қышқылдарының қасиеттерін зерттеу үшін қолданылады. Осы мақсаттар үшін иммунология және иммунохимия әдістері қолданылады, бұл сол немесе белгілі бір гендік өнімдердің, әсіресе ақуыздардың өте айрықша тіпті аз мөлшерін сәйкестендіруге мүмкіндік береді.
Генетика физика әдістерін кеңінен қолданады: макромолекулалардың әртүрлі кластарын белгілеу және анықтау үшін оптикалық, седиментациялық, таңбаланған атом әдістері. Физикалық, химиялық және физика-химиялық әдістер молекулалық генетика мен гендік инженерияда кеңінен қолданылады.
Әр түрлі объектілермен жұмыс істейтін генетиктер зоология, ботаника, микробиология және басқа пәндер әдістерінсіз жұмыс жасай алмайды. Сонымен бірге эволюциялық процесті түсінудегі генетиканың өсіп келе жатқан рөлі салыстырмалы әдістің генетикасы үшін маңыздылығын арттырады.
Генетикалық зерттеу әдістері биологияның теориялық салаларын, сондай-ақ зоотехния, ветеринария, асыл тұқымды және ауылшаруашылық жануарларын өсіру, өсімдіктерді іріктеу және тұқым өсіру, медицина салаларын едәуір байытты.
Осылайша, генетика цитология, химия, физика, математика, биохимия, микробиология, өсімдіктер мен жануарлардың селекциясы, эволюциялық ілім, сондай-ақ экология және басқа да ғылымдармен тығыз байланысты.
2.2.Дрозофиланың биологиясы мен морфологиясы
Жеміс шыбыны - Бұл жемістер шіретін жерлерде пайда болатын кішкентай шыбын. Уақыттың осы кезеңінде осы шыбындардың шамамен 1,5 мың түрі бар, олардың көпшілігі генетика саласында кеңінен қолданылады.
Салыстырмалы түрде жеміс шыбынының сипаттамалары, онда мұнда ерекше ештеңе жоқ - бұл дененің ұзындығы 1,5-тен 3 миллиметрге дейін болатын сұр немесе сары-сұр түсті танымал шыбын. Дрозофила шыбындарының құрылымы толығымен оның жынысына байланысты. Ерлер мен дрозофила аналық шыбындары бұл типтің бірқатар айырмашылықтары бар:
1. Әйелдер үлкенірек - олардың мөлшері личинка түрінде болған кезеңдегі өмір салты мен тамақтану әдеттеріне тікелей байланысты;
2. Ұрғашысының іші ұшы сүйір дөңгелек пішінді, ал еркектің қарны доғал ұшымен цилиндр тәрізді;
3. Аналықта емшектің үстіңгі хитинді 8 қылшықтары бар. Еркектерде олардың тек 6-уы бар, ал алтыншы мен жетіншілері біріктірілген.
4. Іш аймағында аналықта төрт хитин тәрелке бар, ал еркекте тек үшеу болады.
5. Еркектерде алдыңғы саусақтардың бірінші сегментінде жыныстық тарақ пайда болады, ал әйелдерде ол жоқ.
Ұшу процесіне хитинді жиынтықтар мен плиталар қатысады. Шыбынның көзі ашық қызыл түске боялған. Басы сфералық, өте қозғалмалы. Шыбындардың бұл түрі диптерандарға жататындықтан, олардың таңғажайып ерекшелігі - алдыңғы жұп қанаттардың мембраналық түрінің болуы. Аяқтар - 5 сегментті.
Ғылымда шыбындардың бұл түрі ерекше орын алды дрозофила шыбынының соматикалық жасушаларында болады 8 хромосома. Бұл сома Дрозофила шыбын хромосомалары көрінетін мутациялардың алуан түрлілігіне әкеледі.
Жәндік - әлемдегі ең зерттелген тірі организмдердің бірі. Дрозофила шыбыны геномы толығымен тізбектелген және әртүрлі дәрілердің әсерін зерттеу үшін генетикада кеңінен қолданылады.
Сонымен қатар, ғалымдар 61% жағдайда адам вирустары кездесетінін атап өтті Дрозофиланың жасушалары олар адамдар сияқты әрекет етті.
Шыбындардың бұл түрлері әр түрлі көкөністер мен жемістермен қоректенеді, ағаштардан шырын сорады, бірақ олардың сүйікті нәзіктігі бүлінген жемістер. Бірақ бәрі шыбынның түріне байланысты.
Мысалы, жеміс шыбындарының ауыз аппаратының қатаң мамандандырылған құрылымы жоқ, сондықтан олар әртүрлі генездегі бос сұйықтықтарды тұтынады:
* өсімдік шырыны;
* қант сұйықтығы;
* өсімдік тектес және жануар тектес шіретін ұлпалар;
* әртүрлі жануарлардың көздерінен, жараларынан, қолтықтарынан босату;
* жануарлардың зәрі мен нәжісі.
Сондықтан, сіздің үйіңізде шыбындардың осы түрінің пайда болуын болдырмау үшін тазалықты мұқият қадағалауыңыз керек, әсіресе сіздің үйіңізде үй жануарлары болса.
Дрозофила шыбындарының көбеюі, барлық Diptera сияқты, үш кезеңде жүреді:
* Әйел жұмыртқалайды.
* Жұмыртқалардан личинкалар шығады.
* Дернәсіл ересек адамға айналады.
Болуына байланысты Дрозофила шыбыны 8 хромосомадан тұрады оның дернәсілдері мен жұмыртқалары жартылай сұйық ортада өседі. Сондықтан аналық шыбындар жартылай шіріген жемістерге немесе басқа қоректік ортаға жұмыртқа салады.
Олар беткі қабатта арнайы қалқымалы камералардың көмегімен ұсталады. Бұл типтегі шыбынның жұмыртқасы шамамен 0,5 миллиметрді құрайды, ал дернәсілдер шыққан кезде олардың мөлшері 3,5 миллиметрге дейін жетеді.
Шыбын личинка түрінде дұрыс қоректенуі керек, өйткені оның мөлшері мен тіршілік әрекетінің ерекшеліктері болашақта осыған байланысты. Пайда болғаннан кейін дернәсілдер қоректік ортаның бетінде жүзеді, бірақ сәл кейінірек олар тереңдікке еніп, қуыршақ пайда болғанға дейін сол жерде өмір сүреді.
Қуыршақ пайда болғаннан кейін 4 күннен кейін одан 8 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.