Современная генетика
Современная генетика
Nicolae Popa
BIOLOGIE ?I GENETIC? MODERN?
Material didactic: prelegeri alese
Cuprins:
Din partea autorului 8
I. DIN ISTORIA CONCEP?IILOR DESPRE ERIDITATE 10
II. LEGILE EREDIT??II 14
2.1 Descoperirea celulei 14
2.2 Experien?ele lui Gr. Mendel ?i formularea legilor eredit??ii 15
2.3 Bazele citologice ale eredit??ii 19
III. TEORIA CROMOZOMIAL? A EREDIT??II 23
3.1 Cromozomii, genele ?i caracterele 23
3.2 Muta?iile ca surs? de alele noi 24
3.3 Muta?iile ?i mediul 25
IV. BAZELE MOLECULARE ALE EREDIT??II 27
4.1 Acizii nucleici 27
4.2 Mecanismul de replicare a ADN 28
4.3 Codul genetic 31
4.4 Mecanismul de repara?ie a defectelor din ADN 36
V. DETERMINISMUL GENETIC AL SEXULUI 39
5.1 De ce sunt necesare dou? sexe? 39
5.2 Mecanismele biologice de determinare a sexului 40
5.3 Mecanismul cromozomial de determinare a sexului 40
5.4 Determinarea sexului la om 42
5.5 Ob?inerea sexului dorit 45
VI. GENETICA UMAN? 47
6.1 Variabilitatea genetic? ?i mo?tenirea caracterelor la om 47
6.2 Ereditatea grupelor sanguine ?i a factorului rezus (Rh) 49
6.3 Metodele de studiere a eredit??ii omului 51
VII. GENETICA MEDICAL? 55
7.1 Ereditatea patologic? la om 55
7.2 Eugenica ?i genetica 57
7.3 Consulta?iile medico-genetice 58
VIII. DETERMINISMUL EREDITAR AL LONGEVIT??II 62
8.1 Gerontologia ?i genetica 62
8.2 Teoriile genetice ale оmb?trвnirii 63
8.3 Perspectivele juvenologiei 65
IX. REALIZ?RILE ?I PERSPECTIVELE GENETICIII 67
9.1 Genetica ?i fitotehnia 67
9.1.1 Hibridarea ca metod? de ob?inere a soiurilor noi 68
9.1.2 Rolul poliploidiei оn ameliorarea plantelor 70
9.1.3 Mutageneza experimental? 70
9.2 Genetica ?i zootehnia 72
9.2.1 Fenomenul heterozisului la animale 72
9.2.2 Reвnvierea speciilor disp?rute 73
9.2.3 Banca de gene 74
9.3 Genetica ?i pedagogia 76
9.3.1 Genotipul ?i mediul social 76
9.3.2 Talentul ?i ereditatea 77
9.3.3 Embriogenetica ?i pedagogia 79
9.4. Genetica ?i psihologia 81
9.4.1 Omul ca fiin?? biiosocial? 81
9.4.2. Factorii ereditari ?i intelectul 82
9.4.3. Aptitudinile ?i ereditatea 83
X. INGINERIA GENETIC? 89
10.1 Structura genomlui 89
10.2 Direc?iile principale ale ingineriei genetice 91
10.3 Separarea ?i sinteza artificial? a genelor 93
10.4 Clonarea genelor 95
XI. INGINERIA GENETIC? LA MICROORGANISMELE INDUSTRIALE 97
11.1 Activitatea enigmatic? a microorganismelor vii 97
11.2 Ingineria genic? оn natur?: transforma?ia, transduc?ia ?i
conjugarea la bacterii 99
11.3 Ameliorarea microorganismelor 101
11.4 Industria ADN ?i biotehnologia 102
XII. INGINERIA GENETIC? LA PLANTE 105
12.1 Clonarea plantelor 105
12.2 Industria celulelor vegetale 107
12.3 Hibridarea celulelor somatice ?i ob?inerea hibrizilor asexua?i
109
12.4 Transferul interspecific al genelor 113
XIII. INGINERIA GENETIC? LA ANIMALE 116
13.1 Hibrizi neobi?nui?i: ob?inerea animalelor alofene 116
13.2 O turm? оn retort?: transplantarea embrionilor 118
13.3 Descenden?? copiat?: clonarea animalelor 120
13.4 Animale transgenice 122
XIV. FONDUL GENETIC AL BIOSFREREI 125
14.1 Rolul organismelor vii оn natur? ?i оn economia na?ional? 125
14.2 Banca de gene a plantelor 127
14.3 Fondul genetic al plantelor 129
XVI. INGINERIA GENIC? ?I SISTEMATICA 134
15. Genele ?i sistematica 134
15.2 Gradul de оnrudire genetic? 135
15.3 Realiz?rile ?i perspectivele genosistematicii 137
XVI. INGINERIA GENETIC? ?I MEDICINA 139
16.1 Povara genetic? оn societatea uman? 139
16.2 Medicamentele – sub controlul genelor 141
16.3 Genoterapia ?i perspectivele ei 144
XVII. ASPECTELE SOCIALE ALE INGINERIEI GENETICE 148
17.1 Cutia Pandorei sau consecin?ele imprevizibile ale ingineriei
genice 148
17.2 Clonarea oamenilor! 150
17.3 Controlul genetic la om: pro ?i contra 152
17.4 Ereditatea patologic? ?i criminalitatea 154
Din partea autorului
Evident, pentru nimeni nu prezint? greutate s? deosebeasc? m?rul de par?,
grвul de secar?, oaia de capr?, lupul de vulpe. Este bine cunoscut ?i
faptul c? reprezentan?ii lumii vegetale ?i animale, de-a lungul unui ?ir
infinit de genera?ii, dau via?? unor descenden?i, care sunt dup? chipul ?i
asem?narea lor: leoaica na?te pui de leu, pisica - pui de pisic?, cвinele -
pui de cвine. Tot odat?, din semin?e de floarea-soarelui vor r?s?ri numai
plante de floarea-soarelui, iar din ghind? - numai arbori de stejar. Оn mod
obi?nuit aceste fenomene sunt legate de ereditate.
Prin no?iunea de ereditate se оn?elege capacitatea organismelor vii de a
transmite caracterele ?i оnsu?irile lor descenden?ilor.
Se ?tie, оns?, c? asem?n?rile dintre p?rin?i ?i descenden?i nu sunt
absolute - chiar ?i оn cazurile cвnd se spune «leit taic?-s?u» sau «leit
maic?-sa». Descenden?ii prezint? anumite diferen?e individuale оn raport cu
caracterele definitorii ale p?rin?ilor. Aceste deosebiri sau – devieri de
la tr?s?turile tipice ale p?rin?ilor constituie a?a-numitul fon de
variabilitate sau variabilitatea. Оn virtutea acesteia organismele sunt
capabile de a suferi la ac?iunea unor factori interni sau externi anumite
modific?ri. Pe fundalul alb al coroanelor pomilor dintr-o livad? оn floare
un ochi atent va deosebi ?i numeroase nuan?e cromatice diferite de
colora?ia general? a petalelor; оntre sutele de mii de frunze de pe oricare
arbore nu vom vedea dou? identice ca form?, dimensiuni ?i colorit; printre
cei cinci miliarde ?i jum?tate de oameni, care populeaz? planeta noastr?,
nu vom g?si doi, care s? aib? exact acelea?i caractere ?i tr?s?turi.
Exemple de acest fel se оntвlnesc pretutindeni.
Оn ce mod, оns?, are loc transmiterea prin ereditate a caracterelor? Unde
?i cum este fixat? informa?ia ereditar?? De ce se nasc uneori mon?tri,
adic? indivizi cu anomalii grave? Pot fi oare schimbate caracterele
organismelor, corectate defectele naturii? Putem ob?ine sexul dorit,
«construi» noi forme de organisme?
Aceste ?i numeroase alte оntreb?ri sunt оntr-un fel sau altul legate de
ereditate ?i variabilitate, care au devenit principalul obiect de studiu al
unei ?tiin?e relativ tinere - genetica. Оn prezent genetica s-a divizat оn
numeroase direc?ii de investiga?ie, fiecare dintre acestea dispunвnd de
metode specifice de lucru.
Оn cartea pe care v-o propunem sunt examinate doar o parte din ele.
Sarcina principal? autorul ?i-a v?zut-o, оns?, оn familiarizarea unui cerc
larg de cititori cu legile de baz? ale geneticii, cu realiz?rile ei cele
mai importante, precum ?i cu cele mai оnsemnate domenii de aplicare a lor.
Оn primele trei capitole am g?sit de cuviin?? s? prezent?m baza teoretica
a acestei ?tiin?e, conducвndu-l pe cititor, оntr-o trecere sumar?, dar
consecvent?, prin labirintul ideilor despre ereditate, оncepвnd cu
antichitatea ?i pвn? оn prezent; s? prezent?m natura material? a acestui
fenomen, precum ?i modul оn care se produce el la nivel molecular-genetic.
Probabil, c? anume aceste capitole se ?i disting printr-o anumit?
dificultate de оn?elegere, dar, dup? cum se ?tie, a se scrie despre lucruri
complicate nu este o treab? u?oar?, iar simplificarea lor pвn? la
primitivizare ar оnsemna, dup? profunda noastr? convingere, s? facem un
prost serviciu cititorului.
Fiecare dintre capitolele urm?toare sunt consacrate prezent?rii
sarcinilor practice ale geneticii оn diferite ramuri ale economiei
na?ionale. Оn acest sene deosebit de larg sunt dezv?luite realiz?rile
geneticii оn agricultur? ?i medicin?. Cele din domeniul pedagogiei ?i
sociologiei - domenii оn care genetica ?i-a g?sit recent aplicare, sunt mai
modeste, ?i ocup? respectiv, un loc mai modest. Partea a doua a c?r?ii e
consacrat? ingineriei genetice. Ce leg?tur? poate exista оntre genetic?,
una dintre cele mai tinere ?tiin?e biologice, ?i inginerie - una dintre
cele mai vechi ?tiin?e tehnice? E adev?rat c? secolul XX, pe m?sura
avвntului s?u tumultuos, genereaz? оn ?tiin?? orient?ri mereu noi,
neobi?nuite la prima vedere, care, pentru a fi realizate, necesit?
antrenarea reprezentan?ilor celor mai diverse specialit??i.
Acest lucru nu e оntвmpl?tor. De cele mai multe ori noile descoperiri se
fac mai ales оn punctele de jonc?iune ale ?tiin?elor, acolo unde
speciali?tii de diverse profiluri parc? se completeaz? reciproc prin ideile
?i concep?iile lor. Tot a?a s-a оntвmplat ?i оn cazul nostru. Biologia
molecular? ?i genetica, folosind pe parcursul cercet?rilor lor nu numai
metodele proprii, ci ?i metodele fizicii, chimiei, matematicii,
ciberneticii ?i celorlalte ?tiin?e, au dat na?tere unei noi ?tiin?e
aplicate - ingineria genetic?.
Оn c?r?ile de specialitate aceast? ?tiin?? are dou? denumiri: ingineria
genetic? ?i ingineria genic?, care, de fapt, sunt sinonime. Sensul lor оns?
nu este absolut identic: cuvвntul «genetic» provine de la «genetic?», pe
cвnd cuvвntul «genic» ?ine de gene. Denumirea «ingineria genetic?» este mai
ampl?, deoarece, conform spuselor academicianului A. A. Baev, cunoscut
cercet?tor оn acest domeniu, ea se ocup? de construirea structurilor
genetice func?ional active, adic? de crearea unor programe genetice
artificiale, iar un оntreg program genetic nu se mai refer? doar la o
simpl? gen?.
Astfel, оns??i denumirea acestei ?tiin?e reflect? con?inutul cercet?rilor
ei. Precum a marcat academicianul N. P. Dubinin, оmbinarea cuvintelor
«genetic?» ?i «inginerie» arat? c?, оn sfвr?it, a оnceput a se realiza
visul savan?ilor, a оnceput timpul cвnd biologul, asemeni f?uritorului de
mijloace tehnice moderne, va putea construi modele biologice, pe care le va
traduce apoi оn via??, creвnd con?tient orice organism viu cu propriet??i
programate anterior.
Ingineria genetic? n-a ap?rut, bineоn?eles, spontan, pe un loc gol.
Na?terea ei a fost determinat? de dezvoltarea impetuoas? a biologiei
moleculare ?i a geneticii, care a оnceput оn a doua jum?tate a secolului
nostru. Apari?ia acestei ?tiin?e se datoreaz? realiz?rilor anterioare ale
biologiei ?i geneticii clasice, temeliile c?rora au fost puse оn prima
jum?tate a secolului XX.
Оn cartea noastr? ne-am propus s? relat?m acele evenimente care au condus
treptat, dar consecvent la constituirea acestei noi ?tiin?e. Vom vorbi
despre realiz?rile practice ale ingineriei genetice оn fitotehnie,
zootehnie ?i оn industria microbiologic?, despre perspectivele pe care le
au protec?ia fondului genetic, genosistematica ?i genetica medical?. Vom
analiza ?i fenomenele controversate, ce ?in de aceste cercet?ri, precum ?i
aspectele lor sociale.
Оn carte se opereaz? оn temei cu adev?ruri general acceptate, dar pe
alocuri ne oprim aten?ia ?i asupra unor aspecte insuficient elaborate, a
c?ror elaborare, оns?, se va realiza оn timpul cel mai apropiat. Aceasta se
refer? la astfel de probleme importante, ca reglarea sexului, clonarea
animalelor ?i a plantelor, prelungirea vвrstei de tinere?e a omului,
descoperirea hipertimpurie a capacit??ilor deosebite la copii ?. a. Credem
c? par?ial faptul este justificat prin interesul pe care-l nutre?te
tineretul contemporan fa?? de aceste probleme, la a c?ror rezolvare el va
participa, f?r? оndoial?, оn mod nemijlocit.
Vom tr?i un sentiment de fireasc? bucurie atunci, cвnd fiecare dintre
cititori va g?si pe parcursul lucr?rii ceva de folos ?i interesant pentru
el.
?i vom fi recunosc?tori pentru orice sugestie, care ni se va face
referitor la carte.
Autorul
I. DIN ISTORIA CONCEP?IILOR DESPRE ERIDITATE
De?i ca ?tiin?? genetica a оnceput a se constitui la r?scrucea secolelor
XIX-XX, fenomenele ereditare au preocupat demult min?ile oamenilor. Din
timpuri str?vechi omul se оntreba: de ce copiii seam?n? sau nu cu p?rin?ii?
Care este mecanismul transmiterii materialului ereditar ?i ce structuri o
оnf?ptuiesc?
Evolu?ia concep?iilor cu privire la ereditate este ea оns??i extrem de
interesant?, de aceea credem c? pentru оnceput este potrivit s? prezentam
unele dintre aceste idei оn succesiunea lor cronologic?.
Оn Egiptul antic slujitorii cultului explicau toate particularit??ile
proprii eredit??ii ?i variabilit??ii cu ajutorul teoriei metapsihozei
(despre str?mutarea sufletelor de la un organism la altul). Ei afirmau pe
aceast? baz? c? toate tr?s?turile ?i оnsu?irile fiin?elor vii depind de
calit??ile sufletului care se instaleaz? оn fiecare dintre ele оn momentul
concep?iei.
?i оn Grecia antic? mul?i filozofi au оncercat s? explice fenomenul
eredit??ii. Astfel, filozoful materialist Democrit este exponentul, unei
оnv???turi, оn multe privin?e naiv?, dar consecvent materialist? despre
ereditate, conform c?reia оn procesul form?rii produselor sexuale toate
componentele corpului secret? particule minuscule, care se concentreaz? оn
s?mвn?? (sperm?) ?i оmpreun? cu aceasta sunt transmise descenden?ilor. Tot
odat?, dup? Democrit, la acest proces de transmitere a tr?s?turilor ?i
оnsu?irilor care le sunt proprii contribuie оn egal? m?sur? tat?l, ?i mama.
Aceast? doctrin? a fost dezvoltat? оn continuare de c?tre Hipocrat (460-375
о. e. n.), fiind denumit? pangenez?.
Оn lucrarea «Despre s?mвn?? ?i despre natura copilului» Hipocrat scria
urm?toarele: «S?mвn?a - atвt cea femeiasc?, cвt ?i cea b?rb?teasc?-provine
de la corpul оntreg, cea provenit? din p?r?ile slabe este slab?, cea
provenit? din p?r?ile puternice-este viguroas?, ?i, de regul?, оn acela?i
mod se repartizeaz? ?i оn copil. ?i dac? dintr-o parte a corpului оn
s?mвn?? se secret? mai multe elemente de la b?rbat decвt de la femeie,
copilul seam?n? mai mult cu tat?l; iar dac? dintr-o parte oarecare se
secret? mai multe elemente de la femei, copilul seam?n? mai mult cu mama.
Nici odat?, оns?, nu se poate оntвmpla ca f?tul s? semene mamei cu toate
p?r?ile corpului, iar cu tat?l s? nu semene deloc sau invers, ori, оn
general, s? nu semene оn nici un fel cu amвndoi, fiindc? s?mвn?a din
corpurile amвndurora se transmite f?tului».
Aristotel (384-322 о. e. n.) s-a pronun?at оmpotriva ipotezelor pe care
se sprijinea pangeneza. El remarca: «Mai оntвi de toate, asem?narea nu
poate servi drept dovad? a secret?rii semin?ei din оntreg corpul, deoarece
asem?n?toare devine ?i vocea, ?i unghiile, ?i p?rul, ?i chiar mi?c?rile,
iar de la toate acestea nu se secret? nimic»
Aristotel, spre deosebire de Hipocrat, afirma totodat? c? fiecare dintre
p?rin?i joac? un rol cu totul diferit la apari?ia descenden?ei: de la mam?
provine numai o materie moart?, pasiv?, incapabil? de a se dezvolta оn mod
independent, оn timp ce tat?l furnizeaz? for?a vital?, care оnsufle?e?te
aceast? materie inactiv? ?i dirijeaz? dezvoltarea organismului. Dup?
Aristotel, for?a vital?, pe care el o denume?te enteslehie, este
imaterial?, indivizibil? ?i reprezint? acel ideal spre care tinde
organismul оn procesul dezvolt?rii sale. Din s?mвn??, conform opiniei lui,
for?a vital? se revars? prin tot organismul, determinвnd toate
particularit??ile specifice ale diferitelor ?esuturi ?i organe din el.
La оnceputul erei noastre Galen (129-199 e. n.), un alt оnv??at grec,
afirma, c? ambii p?rin?i particip? оn egal? m?sur? la transmiterea
tr?s?turilor ?i оnsu?irilor ce le sunt lor proprii copiilor. O dovad? a
acestui fapt o constitui asem?narea copiilor cu ambii p?rin?i, asem?nare ce
se observ? оn majoritatea cazurilor.
Оn perioada Evului Mediu cuno?tin?ele despre ereditate nu s-au dezvoltat.
Toate publica?iile cu acest subiect erau interzise de biseric?, deoarece
concep?iile despre mo?tenirea caracterelor ?i evolu?ia organismelor nu
corespundeau cu principiile ?i ideile ei. Abia оn secolul al XVII-lea se
fac primele descoperiri importante оn domeniul eredit??ii. Este perioada оn
care au fost construite primele microscoape, cu ajutorul c?rora a оnceput
studierea celulelor ?i ?esuturilor organismelor. Savan?ii A. Levenhuc, M.
Malpighi ?i G. Laibni? au descoperit ?i au descris spermatozoizii (celulele
sexuale masculine) la cвteva specii de animale. Ei au fost primii care au
lansat concep?ia cu privire la faptul c? spermatozoizii con?in оn stare
gata preformat?, dar miniatural?, un оntreg embrion ?i, din contra, al?i
biologi erau de p?rerea c? embrionul preformat se afl? оn ovul (celula
sexual? feminin?). A?a a luat na?tere teoria preformist?, conform c?reia
celulele sexuale, atвt cele feminine, cвt ?i cele masculine, con?in
viitoarele organisme оn stare integr?, оn stare preformat?, cu toate
organele ?i ?esuturile оn miniatur?, care mai apoi о?i m?resc, pur ?i
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38
|