9.Что изучает генетика, как она развивалась? Что такое «ген», «кодон», «нуклеотиды», «нуклеиновые кислоты»?

Первоначально генетика изучала общие законы наследственности и изменчивости на основании фенотипических данных.

Понимание механизмов наследственности, то есть роли генов как элементарных носителей наследственной информации, хромосомная теория наследственности и т. д. стало возможным с применением к проблеме наследственности методов цитологии, молекулярной биологии и других смежных дисциплин.

Генетика- наука о законах и механизмах наследственности и изменчивости.

Зачатки генетики можно проследить ещё в доисторические времена, когда одомашнивались животные и культивировались растения. Уже на вавилонских глиняных табличках указывали возможные признаки при скрещивании лошадей. Однако основы современных представлений о механизмах наследственности были заложены только в середине XIX века.

Сегодня известно, что гены реально существуют и являются специальным образом отмеченными участками ДНК или РНК — молекулы в которой закодирована вся генетическая информация. У эукариотических организмов ДНК свёрнута в хромосомы и находится в ядре клетки. Кроме того, собственная ДНК имеется внутри митохондрий и хлоропластов (у растений). У прокариотических — как правило замкнута в кольцо (плазмиду) и находится в цитоплазме.

Эпоха молекулярной генетики начинается с появившихся в 1940—1950-х гг. работ, доказавших ведущую роль ДНК в передаче наследственной информации. Важнейшими шагами стали расшифровка структуры ДНК, триплетного кода, описание механизмов биосинтеза белка, обнаружение рестриктаз и секвенирование ДНК.

Если не считать опытов по гибридизации растений в XVIII в., первые работы по генетике в России были начаты в начале XX в. как на опытных сельскохозяйственных станциях, так и в среде университетских биологов, преимущественно тех, кто занимался экспериментальной ботаникой и зоологией.

После революции и гражданской войны 1917—1922 гг. началось стремительное организационное развитие науки. К концу 1930-х годов в СССР была создана обширная сеть научно-исследовательских институтов и опытных станций (как в Академии наук СССР, так и во Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук имени Ленина (ВАСХНИЛ)), а также вузовских кафедр генетики. Признанными лидерами направления были Н. И. Вавилов, Н. К. Кольцов, А. С. Серебровский, С. С. Четвериков и др. В СССР издавали переводы трудов иностранных генетиков, в том числе Т. Х. Моргана, Г. Мёллера, ряд генетиков участвовали в международных программах научного обмена. Американский генетик Г. Мёллер работал в СССР (1934—1937), советские генетики работали за границей. Н. В. Тимофеев-Ресовский — в Германии (с 1925 г.), Ф. Г. Добржанский — в США (с 1927 г.).

В 30-е годы в рядах генетиков и селекционеров наметился раскол, связанный с энергичной деятельностью Т. Д. Лысенко и И. И. Презента. По инициативе генетиков был проведен ряд дискуссий (наиболее крупные—в 1936 и 1939 г.), направленных на борьбу с подходом Лысенко, но их результаты были довольно неопределенными.

На рубеже 1930—1940-х гг. в ходе так называемого Большого террора большинство сотрудников аппарата ЦК ВКП(б), курировавших генетику, и ряд видных генетиков были арестованы, многие расстреляны или погибли в тюрьмах (в том числе, Н. И. Вавилов). После войны дебаты возобновились с новой силой. Генетики, опираясь на авторитет международного научного сообщества, снова попытались склонить чашу весов в свою сторону, однако с началом Холодной войны ситуация значительно изменилась. В 1948 году на августовской сессии ВАСХНИЛ Т. Д. Лысенко, пользуясь поддержкой И. В. Сталина, объявил генетику лженаукой. Лысенко воспользовался некомпетентностью партийного руководства наукой, «пообещав партии» быстрое создание новых высокопродуктивных сортов зерна («ветвистая пшеница») и др. С этого момента начался период гонений на генетику, который получил название лысенковщины и продолжался вплоть до снятия Н. С. Хрущева с поста генерального секретаря ЦК КПСС в 1964.

С середины 1960-х г. началось восстановление генетики. В 1963 г. вышел в свет университетский учебник М. Е. Лобашёва Генетика, выдержавший впоследствии несколько изданий. Вскоре появился и новый школьный учебник Общая биология под редакцией Ю. И. Полянского, используемый, наряду с другими, и по сей день. В настоящее время исследования по генетике продолжаются в крупных научных центрах России.

Ген - материальный носитель наследственной информации, совокупность которых родители передают потомкам во время размножения. В настоящее время, в молекулярной биологии установлено, что гены - это участки ДНК, несущие какую-либо целостную информацию - о строении одной молекулы белка или одной молекулы РНК. Эти и другие функциональные молекулы определяют рост и функционирование организма.

Изначально термин ген появился как теоретическая единица передачи дискретной наследственной информации. История биологии помнит споры о том, какие молекулы могут являться носителями наследственной информации. Большинство исследователей считали, что такими носителями могут быть только белки, так как их строение (20 аминокислот) позволяет создать больше вариантов, чем строение ДНК, которое составлено всего из четырёх видов нуклеотидов. Позже было экспериментально доказано, что именно ДНК включает в себя наследственную информацию, но механизм, стоящий за этой функцией, был непонятен.

Кодон (кодирующий тринуклеотид) - единица генетического кода, тройка нуклеотидных остатков (триплет) в ДНК или РНК, кодирующих включение одной аминокислоты. Последовательность кодонов в гене определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи белка, кодируемого этим геном.

Поскольку существует 4 различных нуклеотида, то общее число кодонов равняется 64, из которых 61 кодируют определенные аминокислоты, а 3 оставшихся кодона (UGA, UAG и UAA) сигнализируют об остановке трансляции полипептидной цепи и называются стоп-кодонами. Кодон UAG в и РНК носит ещё название амбер-кодон, UGA - опал, а UAA - охра.

Под стартовым кодоном — подразумевают триплеты CUG, UUG и триплет AUG в мРНК, кодирующий метионин, с которого начинается образование полипептидной цепи в процессе трансляции. Для прокариотов стартовыми кодонами так же являются GUG и AUU.

Так как в процессе биосинтеза белка в полипептидную цепь участвует всего 20 аминокислот, то различные кодоны могут кодировать одинаковые аминокислоты, такие кодоны принято называть изоакцепторными кодонами.

Кроме того, в генетике принято выделять кодон, при котором не происходит включения аминокислоты в белок, его называют бессмысленным кодоном или нонсенс-кодоном такими кодонами являются стоп-кодоны.

Нуклеотиды - фосфорные эфиры нуклеозидов. В зависимости от структуры пентозы различают рибонуклеотиды и дезоксирибонуклеотиды, которые являются мономерами молекулы сложного биологического полимера — РНК или ДНК, соответственно. Кроме того, свободные нуклеотиды, в частности АТФ, цАМФ, АДФ играют важную роль в энергетических и информационных внутриклеточных процессах, а также являются составляющими частями многих коферментов.

Нуклеиновые кислоты являются биополимерами, мономерами которых являются нуклеотиды. Нуклеотиды представляют собой сложные эфиры нуклеоизда и фосфорной кислоты и соединяются через остаток фосфорной кислоты (фосфодиэфирная связь). Нуклеозид состоит из сахара - пентозы (рибозы или дезоксирибозы в зависимости от типа нуклеиновой кислоты) и азотистого основания (пуринового или пиримидинового).

ДНК - Дезоксирибонуклеиновая кислота. Сахар - дезоксирибоза, азотистые основания: пуриновые - гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые - тимин (T) и цитозин (C). ДНК часто состоит из двух полинуклеотидных цепей, направленных антипараллельно.

РНК - Рибонуклеиновая кислота. Сахар - рибоза, азотистые основания: пуриновые - гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые урацил (U) и цитозин (C). Структура полинуклеотидной цепочки аналогична таковой в ДНК, двуцепочечные РНК встречаются только у вирусов. Из-за особенностей рибозы, молекулы РНК часто имеют различнные вторичные и третичные структуры, образуя комплементарные участки между разными цепями.

10.7. Опишите предмет и цели естествознания. Какие этапы прошла естественнонаучная картина мира в своем развитии? Как влияют на развитие науки внешние и внутренние факторы? Оцените роль науки и техники в современном мире и в формировании политических взглядов.

Естествознание появилось более 3000 лет назад. Тогда не было разделения на физику, биологию, географию. Науками занимались философы. С развитием торговли и мореплавания началось развитие географии, а с развитием техники — развитие физики, химии.

Естествознание появилось более 3000 лет назад. Тогда не было разделения на физику, биологию, географию. Науками занимались философы. С развитием торговли и мореплавания началось развитие географии, а с развитием техники — развитие физики, химии.

В средневековом сознании доминировали ценностно-эмоциональные отношения к миру над познавательно-рациональными. Именно поэтому точкой отсчета в духовном освоении мира выступали ценностные противоположности - добро и зло, небесное и земное, божественное и человеческое, святое и грешное и др. Вещь, попавшая в сферу отражения, воспроизводилась прежде всего с точки зрения ее полезности для человека, а не в ее объективных связях. Аналогичным образом человек характеризовался прежде всего не его объективными чертами (деловитостью, активностью, способностями), а через сословно-иерархические ценности: престиж - авторитет - власть и др.

Стержнем средневекового сознания выступало религиозное мировоззрение, в котором истолкование всех явлений природы и общества, их оценка, а также регламентация поведения человека обосновываются ссылкой на сверхъестественные силы.

Наука представляет собой один из типов исторически и социально-изменчивой познавательной активности человека. В том виде, как она известна нам сейчас, наука является феноменом европейской культуры. Причем феноменом уникальным, поскольку ей можно найти лишь приблизительные аналоги в других культурах, имевших иногда довольно высокоразвитые системы прикладных знаний и техник. Генезис науки тесно связан с историей западноевропейской философии, в рамках которой зарождается как дедуктивный способ математического доказательства (приписываемый Пифагору, который, собственно, и стал употреблять сам термин «философия»), так и первые подходы к объяснению природы (у античных «физиологов»). Сформировавшийся у греков теоретический тип отношения к миру, существо которого состоит не в получении непосредственных прикладных результатов, а в удовлетворении интеллектуальной потребности познания, сохраняется впоследствии в рамках средневекового миросозерцания в виде законченных и, как предполагалось, совершенных систем знания, подтверждающих истины Откровения силами «естественного разума». В этот период складывались и развивались начала многих методических подходов, которые, однако, гармонизировались со средневековой религиозной картиной, будучи вписаны в рамки теологических норм.

В Новое время роль гармонизирующей доктрины берет на себя уже не теология, как в Средние века, но философия, выработавшая ряд метафизических доктрин, призванных снять напряжение между развитием систем знания о природе, упорядоченной объективными законами, и представлением о Боге как неотъемлемой части мироздания (пантеизм, деизм и др.). Одной из последних значимых систем, пытавшихся гармонично соединить в себе учение о Бытии как «едином, истинном, благом и прекрасном», была доктрина Гегеля, не случайно относимая к вершинам систематических построений философии. «Крах» этой системы обозначил глубокий разрыв между системой научного знания и ценностными (например, этическими и политическими) системами. Восстановление этого единства последние полвека заботит теоретиков науки, стремящихся придать науке ценностное измерение путем апелляции к глобальным проблемам современности, актуализации темы этики науки и т. д. После произошедшего разрыва политические программы устойчиво формулируются как сугубо проективные утопии, этика превращается в эмотивистскую доктрину и т. д., короче говоря, нормативные и ценностные системы перестают быть фундированы в независимом от человека бытии и начинают вести автономное существование.

При этом можно выделить две основные взаимосвязанные систематические тенденции, приведшие к складыванию науки в том виде, как она существует в настоящее время и как она сложилась лишь в XIX столетии. С одной стороны, происходит дифференциация «физики» и «метафизики», т. е. физика сперва перестает быть путем богопознания, а затем и путем познания реальности как она есть «сама по себе». В результате наука осознанно перестает интересоваться внутренней качественной природой вещей, стремясь по возможности заменять ее экстенсивными и квантифицируемыми математическими функциями. С другой стороны, научное знание все более антропоморфизируется, превращаясь из адекватного отражения природы и ее закономерностей в продукт человеческой конструктивной деятельности, оцениваемый по самим же человеком установленным критериям. Первая тенденция находит свое завершении в позитивизме XIX века, модифицированная форма которого сохраняет свой статус рамочной теории науки до настоящего времени. Вторая тенденция обнаруживает себя уже в «коперниканском перевороте» Канта, который поставил в центр познаваемого мира человека, оформляющего область своего опыта категориями, продуцируемыми его же собственной ментальной активностью. Правда, человек выступал у Канта все еще как чистый, аисторичный гносеологический субъект, который с тех пор усилиями философов, историков и социологов науки не только приобрел историческое измерение, но и вообще сильно сдал в смысле своей кристальной и возвышенной чистоты. Кантовский поворот был важнейшей вехой в развитии теории науки, поскольку он обозначил начало разведения сферы компетенции теоретического и практического разума, в результате чего наука совершила первый шаг к ценностной нейтральности, позволяющей ей сочетаться практически с любыми культурами, религиозными, политическими и этическими системами (впрочем, у самого Канта практический разум все еще сохранял свою руководящую роль по отношению к познающему рассудку). Однако прежде чем Макс Вебер сформулировал в начале XX века тезис о ценностной нейтральности суждений науки, прошло целое столетие, в котором наука, несмотря на раздающиеся голоса скептиков, фактически рассматривалась как законченное мировоззрение, инкорпорируя в себя многие черты этических и религиозных систем (в этом отношении системы О. Конта и К. Маркса не сильно отличаются друг от друга). Речь идет о XIX столетии, пропитанном верой в прогресс и в способность науки предоставить человеку основание для разрешения всех его социальных и политических проблем, с которыми не может справиться ни религия, ни философия. Но постепенно происходит размывание цельности этого мировоззрения, что определяется целым комплексом факторов, как имеющих внутринаучный характер, так и связанных с изменением социальных функций науки. Последнее в значительной степени связано с тем, что наука стала пониматься как средство технического развития, начавшего проявлять себя в повседневной жизни (например, в медицине), но в особенности — в сфере промышленного индустриального производства и военной области. Индустриальная революция приводит к тому, что наука, поддерживаемая как государством, так и частным капиталом, начинает все более специализироваться, в силу чего исчезает, например, характерная еще для XVIII века фигура ученого-энциклопедиста, способного обозревать весь процесс научного производства и иметь целостное представление о его предметах и методах. Ученый постепенно становится элементом обширного научно-технического комплекса, структурируемого под конкретные интересы государства и промышленности, — тенденция, которая получает законченное выражение в XX веке.