Genetika ─ znanost o nasljeđivanju

Potaknimo znatiželju...

Otkrića u znanosti neprestano napreduju te pronalaze svoju primjenu u mnogim područjima, pa tako i u forenzici. Forenzičari nakon prikupljanja dokaza na mjestu zločina, primjenom različitih suvremenih metoda i znanja dolaze do potrebnih informacija.
Prouči videozapis koji prikazuje prikupljanje dokaza na mjestu na kojem se dogodilo kazneno djelo. Zatim odgovori na pitanja.   

  1. Koje postupke je potrebno primijeniti na mjestu zločina?
  2. Koje dokaze "skriva" pronađeni novčanik?
  3. Navedi neke metode kojima se istražuju dokazi na pronađenom novčaniku.

Čini li ti se forenzika zanimljivim područjem rada u budućnosti? Možda upravo ti u budućnosti dođeš do značajnih otkrića po uzoru na Hrvata Ivana Vučetića koji je krajem 19. stoljeća razvio sustav klasifikacije otisaka prstiju. Iako su danas saznanja jako napredovala, pa forenzičari mogu uspješno proučavati i vrlo male uzorke molekule DNA sakupljene na mjestu zločina, možda je upravo to područje novih otkrića koje će u tebi probuditi interes.

Ustrojstvo nasljedne tvari

Genetika je biološka znanost koja se bavi proučavanjem procesa i zakonitosti nasljeđivanja te uzrocima varijabilnosti organizama. Danas znamo da su obilježja nekoga organizma zapisana u genima koje potomci nasljeđuju od svojih roditelja. 
Pogledaj videozapis i prisjeti se ustrojstva nasljedne tvari.

Genotip i fenotip

Dva često korištena pojma u genetici su genotip i fenotip. 
Genotip podrazumijeva gene nekoga organizma (primjerice geni koji određuju plavu boju očiju ili gen za kovrčavu kosu).
Fenotip označuje neko tjelesno, fiziološko ili biokemijsko obilježje organizma (primjerice plavu boju očiju ili kovrčavu kosu).

Sva naša obilježja, dakle naš fenotip, određeni su našim genotipom, ali i utjecajem okolišnih čimbenika

Riješi zadatke.

Kako je započeo razvoj genetike?

Danas znamo mnogo o nasljednoj tvari, njezinoj organizaciji te zakonitostima nasljeđivanja i načinima prenošenja gena na potomke. Međutim, bilo je potrebno određeno vremensko razdoblje kako bi čovjek došao do tih spoznaja.
Naime, čovjeka je oduvijek zanimalo kako se prenose obilježja s roditelja na potomke.

Čovjeka je oduvijek zanimalo i nasljeđivanje njegovih obilježja, primjerice koliko će biti visoki, ili kakvu će boju očiju imati potomci ili pak hoće li naslijediti neke bolesti. U povijesnim zapisima postoje informacije o detaljnim rodoslovljima pojedinih kraljevskih obitelji ili dinastija, pri čemu su opisana i neka obilježja za koja danas znamo da su nasljedna.

Klasična genetika

Začetci genetike kao znanstveno utemeljene grane biologije datiraju iz druge polovine 19. stoljeća istraživanjem Gregora Mendela.

Pogledaj videozapis i saznak više o Mendelu i njegovom doprinosu genetici.

Kromosomska teorija nasljeđivanja

Nedugo nakon Mendelovih otkrića, otkrivena je struktura kromosoma i činjenica da je njihov broj karakterističan za svaku vrstu organizma. Otkriveno je i da se u tjelesnim stanicama nalaze po dva kromosoma koji nose gene za ista obilježja, a nazivamo ih homolognim kromosomima. Tjelesne stanice stoga imaju diploidan broj kromosoma (2n).
Krajem 19. stoljeća opisano je i kako se prilikom staničnih dioba, mitoze i mejoze, kromosomi raspoređuju u stanice kćeri. U mejozi se broj kromosoma smanjuje napola, stoga spolne stanice sadržavaju haploidan broj kromosoma (n). Navedena otkrića dovela su do razvitka kromosomske teorije nasljeđivanja početkom 20. stoljeća kad su Walter Sutton i Theodor Boveri, neovisno jedan o drugome, zaključili da se geni nalaze na kromosomima. I geni i kromosomi u stanicama nalaze se u parovima, a ti se parovi gena odnosno kromosoma razdvajaju tijekom nastanka spolnih stanica mejozom.

Klikni na karticu i saznaj neke informacije o Thomasu Hunt Morganu.

Morganov doprinos kromosomskoj teoriji nasljeđivanja

Vinska mušica prikladan je organizam za genetička istraživanja zbog više razloga. Stvara velik broj potomaka, lako se uzgaja u laboratoriju te sadržava samo osam kromosoma u svojim tjelesnim stanicama.

Morgan i njegovi studenti otkrili su jedinke koje imaju bijelu boju očiju nastalu mutacijom gena za normalnu, crvenu inačicu boje očiju. Provođenjem križanja vinskih mušica otkrili su da nasljeđivanje tih gena prati različite obrasce u ženki odnosno u mužjaka te da se gen za boju očiju nalazi na spolnome x-kromosomu. 

Riješi zadatke.

Molekularna genetika

Jedno od najvećih otkrića 20. stoljeća objavljeno je 1953. godine kad je otkrivena građa molekule DNA
Za to značajno otkriće zaslužno je nekoliko znanstvenika.

Ovo otkriće omogućilo je znanstvenicima da se s razine pojedinih organizama u izučavanju genetike mogu spustiti na razinu stanice i pojedinih molekula. Time je započela era molekularne genetike koja se bavi izučavanjem procesa povezanih s umnažanjem (replikacijom) nukleinskih kiselina i procesa uključenih u sintezu proteina prema uputi zapisanoj u nukleinskim kiselinama.

Primjena znanja iz genetike

Genetičko inženjerstvo je područje biotehnologije koje znanja iz genetike primjenjuje za stvaranje genetički modificiranih organizama
Tehnikama dobivanja rekombinanatnih molekula DNA, kao i tehnikama njihovoga unosa u neke biljke i životinje, omogućuje se stvaranje primjerice na bolesti rezistetnih biljnih vrsta, ali i lijekova bitnih za spašavanje ljudskih života. 

Dobivanje genetski modificiranih organizama često je tema polemika u znanstvenim krugovima. Još uvijek neki od njih zastupaju mišljenje da GM hrana ima negativan utjecaj na zdravlje ljudi.

Prouči na mrežnim stranicama više o genetski modificiranim organizmima i napiši kratki izvještaj o pozitivnim i mogućim negativnim utjecajima konzumiranja GM hrane. U tome ti mogu pomoći dio stručnod rada Genetski modificirani organizmi u prehrani ljudi i Zakon o genetski modificiranim organizmima (članci: 5., 8., 19., 20., 32., 33., 44., 61., 62.). Svoje izvještaje možeš podijeliti s drugim učenicima putem Google Diska te zatim raspraviti o vašim stavovima.

Hrvatski znanstvenik i njegov doprinos u genetici

Klikni na karticu i saznaj neke informacije o radu hrvatskoga genetičara Milislava Demereca.

Populacijska genetika

Danas grane genetike, osim izučavanja nasljeđivanja na razini jedinke i na molekularnoj razini, proučavaju i nasljeđivanje na razini čitave populacije kao što je to slučaj u populacijskoj genetici.

Populacijski genetičari s pomoću matematičko-statističkih analiza proučavaju promjene učestalosti određenih gena u populaciji, odnosno proučavaju genetičku varijabilnost unutar populacije i među različitim populacijama.

S obzirom na to da promjene u učestalosti gena unutar populacija uzrokuju mutacije, selekcije i migracije, populacijski genetičari izučavaju i te procese i njihov utjecaj na evoluciju.

Za kraj...

Promotri sliku na kojoj su prikazani elementi koji se koriste u znanstvenim istraživanjima ili su rezultat znanstvenih otkrića. Odaberi tri elementa i poveži ih sa svojim saznanjima o genetici.

Provjeri svoje znanje