Реферат по биологии "Основоположник учения о наследственности Грегор Мендель"

Научные чтения

Реферат

Основоположник учения о наследственности Грегор Мендель

                                                                                                     Выполнил:

                                                                                                                      Курбанов Руслан

                                                                                                                      ученик 9 класса

                                                                                                                      МКОУ «СОШ №17»

                                                                                                                      Руководитель:

                                                                                                                      учитель биологии

                                                                                                      Беленко Е.В.

Цель: ознакомление  с основными этапами жизни и трудами                     Грегора  Менделя

Задачи:  

1. подобрать литературу по данной теме;

2. рассмотреть  основные этапы  жизни  Грегора Менделя;

3. изучить великие открытия  Менделя;

4. описать опыты над растительными гибридами;

5. узнать причины непризнания открытий в свое время;

6. выявить современный интерес к науке;

7. сделать вывод о выдающихся открытиях И.П.Павлова.

Содержание

I.  Введение                                                                       стр. 3                                                                     

1.1 Трудные годы учения                                                 стр. 4

1.2 Монах-преподаватель                                                 стр. 7

II. Великие открытия Грегора Менделя

 2.1 Опыты над гибридами гороха                                   стр. 8

2.2 Великие открытия часто признаются не сразу         стр. 12

III. Понятие о генетике

3.1 Наследственность и изменчивость                            стр. 17

3.2 Современный интерес к науке                                   стр. 18

IV. Заключение                                                                стр. 20

V. Литература                                                                  стр. 21

Грегор Иоганн МЕНДЕЛЬ (1822-84), австрийский естествоиспытатель, монах, ученый-ботаник, основоположник учения о наследственности (менделизм). Применив статистические методы для анализа результатов по гибридизации сортов гороха (1856-63), сформулировал закономерности наследственности (законы Менделя).

I.  Введение

1.1 Трудные годы учения

г. Брно

    Иоганн родился 22 июля 1822 года в Xейнцендорфе, Австро-Венгрия, ныне Гинчице - 6 января 1884, Брюнн, ныне Брно, Чешская Республика. У Антона и Розины Мендель он был вторым ребенком. Рос мальчик в крестьянской семье смешанного немецко-славянского происхождения и среднего достатка.

              

г. Опава

  В 1840 Мендель окончил шесть классов гимназии в Троппау (ныне г. Опава) и в следующем году поступил в философские классы при университете в г. Ольмюце (ныне г. Оломоуц). Однако материальное положение семьи в эти годы ухудшилось, и с 16 лет Мендель сам должен был заботиться о своем пропитании. Не будучи в силах постоянно выносить подобное напряжение, Мендель по окончании философских классов, в октябре 1843, поступил послушником в Брюннский монастырь (где он получил новое имя Грегор). Там он нашел покровительство и финансовую поддержку для дальнейшего обучения.

Костел

   В 1847 Мендель был посвящен в сан священника. Одновременно с 1845 года он в течение 4 лет обучался в Брюннской теологической школе. Августинской монастырь св. Фомы был центром научной и культурной жизни Моравии. Помимо богатой библиотеки, он имел коллекцию минералов, опытный садик и гербарий. Монастырь патронировал школьное образование в крае.

1.2 Монах-преподаватель

    Будучи монахом, Мендель с удовольствием вел занятия по физике и математике в школе близлежащего городка Цнайм, однако не прошел государственного экзамена на аттестацию учителя.  Видя его страсть к знаниям и высокие интеллектуальные способности, настоятель монастыря послал его для продолжения обучения в Венский университет, где Мендель в качестве вольнослушателя проучился четыре семестра в период 1851-53, посещая семинары и курсы по математике и естественным наукам, в частности, курс известного физика К. Доплера.

                            

Венский университет

Хорошая физико-математическая подготовка помогла Менделю впоследствии при формулировании законов наследования.  Вернувшись в Брюнн, Мендель продолжил учительство (преподавал физику и природоведение в реальном училище), однако вторая попытка пройти аттестацию учителя вновь оказалась неудачной.

II. Великие открытия Грегора Менделя

 2.1 Опыты над гибридами гороха

      С 1856 Мендель начал проводить в монастырском садике (шириной в 7 и длиной в 35 метров) хорошо продуманные обширные опыты по скрещиванию растений (прежде всего среди тщательно отобранных сортов гороха) и выяснению закономерностей наследования признаков в потомстве гибридов.

   В 1863 он закончил эксперименты и в 1865 на двух заседаниях Брюннского общества естествоиспытателей доложил результаты своей работы. В 1866 в трудах общества вышла его статья «Опыты над растительными гибридами», которая заложила основы генетики как самостоятельной науки. Это редкий в истории знаний случай, когда одна статья знаменует собой рождение новой научной дисциплины. Почему принято так считать?

    Работы по гибридизации растений и изучению наследования признаков в потомстве гибридов проводились десятилетия до Менделя в разных странах и селекционерами, и ботаниками. Были замечены и описаны факты доминирования, расщепления и комбинирования признаков, особенно в опытах французского ботаника Ш. Нодена. Даже Дарвин, скрещивая разновидности львиного зева, отличные по структуре цветка, получил во втором поколении соотношение форм, близкое к известному менделевскому расщеплению 3:1, но увидел в этом лишь «капризную игру сил наследственности». Разнообразие взятых в опыты видов и форм растений увеличивало количество высказываний, но уменьшало их обоснованность. Смысл или «душа фактов» (выражение Анри Пуанкаре) оставались до Менделя туманными.

   Совсем иные следствия вытекали из семилетней работы Менделя, по праву составляющей фундамент генетики.

  Во-первых, он создал научные принципы описания и исследования гибридов и их потомства (какие формы брать в скрещивание, как вести анализ в первом и втором поколении). Мендель разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений признаков, что представляло собой важное концептуальное нововведение.

    Опыты он проводил над садовым горохом. Он скрестил растения с желтыми семенами с растениями, дающими зеленые горошины.

   Взяв растения разных сортов, он скрестил их,  перенося пыльцу с одного сорта на другой. В первом поколении получившиеся гибриды имели желтые горошины, поскольку желтый цвет преобладал, доминировал. Мендель назвал его доминантным.

    Затем Мендель позволил гибридам самоопыляться. Для чистоты эксперимента были приняты меры к изоляции растений.
Во втором поколении ¾ (три четверти) имели желтые горошины, а  ¼ (четверть) зеленые. Признак зеленого цвета был скрыт, поэтому Мендель назвал его рецессивным.

    Осмысляя этот опыт,  Мендель использовал достижения теории вероятности. Он обозначил наследственный фактор желтого цвета семян большой буквой А, а зеленого маленькой а. Таких факторов должно быть два от отцовского и материнского. Исходный сорт содержал два одинаковых фактора. Впоследствии этот фактор назвали ген. За один и тот же признак отвечает один фактор, но он может иметь несколько форм, которые назвали аллели.

    Во-вторых, Мендель сформулировал два основных принципа, или закона наследования признаков в ряду поколений, позволяющие делать предсказания.

       В первом поколении гибридов получаются растения с одинаковым набором признаков. Поскольку эти растения содержат два разных фактора, то их назвали гетерозиготными. Зигота-клетка.
Во втором поколении согласно закону математики одно растение из четырех получает оба доминантных гена, одно- два рецессивных гена. Они несут одинаковые аллели, т.е. они гомозиготны. Два растения являются гетерозиготами. Поскольку желтый цвет является доминирующим, то признак  ¾ (три четверти) растений получаются с желтыми горошинами.

        

      Мендель не знал о строении клетки и наследственного вещества, но на основании своих опытов  предположил существование генов. И в этом его заслуга.

    Наконец, Мендель в неявной форме высказал идею дискретности и

бинарности наследственных задатков: каждый признак контролируется материнской и отцовской парой задатков (или генов, как их потом стали, называть), которые через родительские половые клетки передаются гибридам и никуда не исчезают. Задатки признаков не влияют друг на друга, но расходятся при образовании половых клеток и затем свободно комбинируются у потомков (законы расщепления и комбинирования признаков).

   На схеме - свободное комбинирование двух пар признаков (окраска и форма семян у гороха) с расщеплением 9 : 3 : 3 : 1;

А — желтая окраска семян (доминантная),

 а — зеленая окраска семян (рецессивная);

 В — гладкая форма семян (доминантная);

 b — морщинистая форма семян (рецессивная);

 Р — родительские формы;

 F — гибриды первого поколения;

F2 — гибриды второго поколения.

 2.2 Великие открытия часто признаются не сразу

      Хотя труды Общества, где была опубликована статья Менделя, поступили в 120 научных библиотек, а Мендель дополнительно разослал 40 оттисков, его работа имела лишь один благосклонный отклик - от К. Негели, профессора ботаники из Мюнхена. Негели сам занимался гибридизацией, ввел термин «модификация» и выдвинул умозрительную теорию наследственности. Однако он усомнился в том, что выявленные на горохе законы имеет всеобщий характер и посоветовал повторить опыты на других видах. Мендель почтительно согласился с этим. Но его попытка повторить на ястребинке, с которой работал Негели, полученные на горохе результаты оказалась неудачной. Лишь спустя десятилетия стало ясно почему.

                  

                                 Ястребинка, сем. Сложноцветных.

    Семена у ястребинки образуются партеногенетическим способом, без участия полового размножения. Наблюдались и другие исключения из принципов Менделя, которые нашли истолкование гораздо позднее. В этом частично заключается причина холодного приема его работы. Начиная с 1900, после практически одновременной публикации статей трех ботаников  - Х. Де Фриза, К. Корренса и Э. Чермака-Зейзенегга, независимо подтвердивших данные Менделя собственными опытами, произошел мгновенный взрыв признания его работы. 1900 считается годом рождения генетики.

     Вокруг парадоксальной судьбы открытия и переоткрытия законов Менделя создан красивый миф о том, что его работа оставалась совсем неизвестной и на нее лишь случайно и независимо, спустя 35 лет, натолкнулись три переоткрывателя. На самом деле, работа Менделя цитировалась около 15 раз в сводке о растительных гибридах 1881, о ней знали ботаники. Более того, как выяснилось недавно при анализе рабочих тетрадей К. Корренса, он еще в 1896 читал статью Менделя и даже сделал ее реферат, но не понял в то время ее глубинного смысла и забыл.

   Стиль проведения опытов и изложения результатов в классической статье Менделя делают весьма вероятным предположение, к которому в 1936 пришел английский математический статистик и генетик Р. Э. Фишер: Мендель сначала интуитивно проник в «душу фактов» и затем спланировал серию многолетних опытов так, чтобы озарившая его идея выявилась наилучшим образом. Красота и строгость числовых соотношений форм при расщеплении (3:1 или 9:3:3:1), гармония, в которую удалось уложить хаос фактов в области наследственной изменчивости, возможность делать предсказания - все это внутренне убеждало Менделя во всеобщем характере найденных им на горохе законов. Оставалось убедить научное сообщество. Но эта задача столь, же трудна, сколь и само открытие. Ведь знание фактов еще не означает их понимания. Крупное открытие всегда связано с личностным знанием, которое основано на интуитивных и эмоциональных компонентах. Этот внерациональный вид знания передать другим людям трудно, ибо с их стороны нужны усилия и такая же интуиция.

     Судьба открытия Менделя - задержка на 35 лет между самим фактом открытия и его признанием в сообществе - не парадокс, а скорее норма в науке. Так, спустя 100 лет после Менделя, уже в период расцвета генетики, подобная же участь непризнания в течение 25 лет постигла открытие Б. Мак-Клинток мобильных генетических элементов. И это несмотря на то, что она, в отличие от Менделя, была ко времени своего открытия высокоавторитетным ученым и членом Национальной Академии наук США.

               

      В 1868 Мендель был избран настоятелем монастыря и практически отошел от научных занятий. В его архиве сохранились заметки по метеорологии, пчеловодству, лингвистике. На месте монастыря в Брно ныне создан музей Менделя.

III. Понятие генетики

3.1 Наследственность и изменчивость

    Генетика (от греч. genesis - происхождение), наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. В зависимости от объекта исследования различают генетику микроорганизмов, растений, животных и человека, а от уровня исследования - молекулярную генетику, цитогенетику и др. Основы современной генетики заложены Г. Менделем, открывшим законы дискретной наследственности (1865), и школой Т. Х. Моргана, обосновавшей хромосомную теорию наследственности (1910-е гг.).  

     Наука генетика считает предметом своего изучения – наследственность и изменчивость.

     Наследственность, свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом. Обеспечивается самовоспроизведением материальных единиц наследственности - генов, локализованных в специфических структурах ядра клетки (хромосомах) и цитоплазмы. Вместе с изменчивостью наследственности обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе эволюции живой природы.

     Изменчивость, разнообразие признаков и свойств у особей и групп особей любой степени родства. Присуща всем живым организмам. Различают изменчивость: наследственную и ненаследственную; индивидуальную и групповую, качественную и количественную, направленную и ненаправленную. Наследственная изменчивость обусловлена возникновением мутаций, ненаследственная — воздействием факторов внешней среды .

Явления наследственности и изменчивости лежат в основе эволюции.

3.2 Современный интерес к науке

    Идеи и методы генетики используются для решения проблем медицины, сельского хозяйства, микробиологической промышленности. Ее достижения привели к развитию генетической инженерии и биотехнологии.

    В  настоящее время используют  живые  организмы  и биологические процессы  в промышленном производстве, которое называется биотехнологией. Развивается микробиологический синтез ферментов, витаминов, аминокислот, антибиотиков и т. п.   Перспективно промышленное получение других биологически активных веществ (гормональных препаратов, соединений, стимулирующих иммунитет, и т. п.) с помощью методов генетической инженерии и культуры животных и растительных клеток.

    С развитием биотехнологии связывают решение глобальных проблем человечества - ликвидацию нехватки продовольствия, энергии, минеральных ресурсов, улучшение состояния здравоохранения и качества окружающей среды.

      В медицине биотехнологические приемы и методы играют ведущую роль при создании новых биологически активных веществ и лекарственных препаратов, предназначенных для ранней диагностики и лечения различных заболеваний. Антибиотики - самый большой класс фармацевтических соединений, получение которых осуществляется с помощью микробиологического синтеза. Созданы генно-инженерные штаммы кишечной палочки, дрожжей, культивируемых клеток млекопитающих и насекомых, используемые для получения ростового гормона, инсулина и интерферона человека, различных ферментов и противовирусных вакцин. Изменяя нуклеотидную последовательность в генах, кодирующих соответствующие белки, оптимизируют структуру ферментов, гормонов и антигенов (так называемая белковая инженерия).

    Вклад биотехнологии в сельскохозяйственное производство заключается в облегчении традиционных методов селекции растений и животных и разработке новых технологий, позволяющих повысить эффективность сельского хозяйства. Во многих странах методами генетической и клеточной инженерии созданы высокопродуктивные и устойчивые к вредителям, болезням, гербицидам сорта сельскохозяйственных растений. Как одна из важнейших проблем биотехнологии во всем мире широко исследуется возможность управления процессом азотфиксации, в том числе возможность введения генов азотфиксации в геном полезных растений, а также процессом фотосинтеза. Ведутся исследования по улучшению аминокислотного состава растительных белков. Разрабатываются новые регуляторы роста растений, микробиологические средства защиты растений от болезней и вредителей, бактериальные удобрения. Генно-инженерные вакцины, сыворотки, моноклинальные антитела используют для профилактики, диагностики и терапии основных болезней сельскохозяйственных животных.

      Биотехнологические процессы с использованием микроорганизмов и ферментов уже на современном техническом уровне широко применяют в пищевой промышленности. Промышленное выращивание микроорганизмов, растительных и животных клеток используют для получения многих ценных соединений - ферментов, гормонов, аминокислот, витаминов, антибиотиков, метанола, органических кислот (уксусной, лимонной, молочной) и т. д.  С помощью микроорганизмов проводят биотрансформацию одних органических соединений в другие. Например, сорбита во фруктозу. Широкое применение в различных производствах получили иммобилизованные ферменты.

     Дальнейший прогресс человечества во многом связан с развитием биотехнологии. Вместе с тем необходимо учитывать, что неконтролируемое распространение генно-инженерных живых организмов и продуктов может нарушить биологический баланс в природе и представлять угрозу здоровью человека.

IV. Заключение

         Мендель убеждал научное сообщество в своих открытиях, но не было признания. Эта задача столь же трудна, сколь и само открытие. Ведь знание фактов еще не означает их понимания.  Хотя  Мендель был избран настоятелем монастыря и перестал заниматься научными работами, его генетические опыты  стали основой для открытия многих законов природы.

    Знание генетики помогает понять возникновение и развитие жизни на Земле, открывает материальную основу эволюционных преобразований. Генетика открыла путь в молекулярную генетику, выявлена генетическая основа многих заболеваний или предрасположенность к ним.

    На знаниях генетики основана вся селекционная работа в сельском хозяйстве при получении новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, разработаны и активно внедряются в практику новые методы  биотехнологии и генной инженерии. Без учета достижений генетики в настоящее время немыслима полноценная деятельность генетика во многих сферах науки и производства.  

      Я открыл для себя много интересного и увлекательного, изучая биографические данные великого ученого и его опыты. Более подробно  изучил основные свойства организма: наследственность и изменчивость, что  и является основой для биотехнологии. Особо меня заинтересовали  основные методы биотехнологии: генная и клеточная инженерия и их практическое значение. Без генетики нет прогресса в будущем.

    V. Литература

1. Блинкин  С.А. «Люди большого мужества», Москва,  1963г.

2. “Большая Советская Энциклопедия”,- Советская энциклопедия», 1990г.

3. Бабский Е.Б., Г.И. Козицкий, А.Б. Коган «Физиология человека»,- М.:          «Медицина», 1984 г.

4. Тимолянова Е.К., Генетика, Ростов на Дону, Феникс, 2003г.

5. Бочкова Н.П., Генетика, «Академа», Москва, 2003г.

6 .  Георгиева  С.А. «Физиология». - М., Медицина, 1981г

7. «Детская энциклопедия», том 6-М., «Академия пед. наук» 1960г.

8. Заяц Р.Г., Раковская  И.В., Стамбровская В.М.

    Биология, Издательство «Высшая школа», 2002г.

9. Школьная энциклопедия «Руссика» новое время 19 век

    Изд. «Олма - Пресс образование»,  Москва, 2003г.

Краткое описание документа:

Какой вклад внес Грегор Мендель в изучение наследственности? Это решаемая проблема урока. Уместно использовать материал в качестве опережающего задания для знакомства с разделом генетики, изучения новых вводимых понятий и во внеурочной работе. У детей происходит развитие познавательного интереса к изучению биологии, ответственного отношения к обучению и самостоятельной деятельности вне школы, например на научных чтениях.