§ 20. Генетика — наука, яка вивчає спадковість і мінливість

• До змісту відповідей

ПОМІРКУЙТЕ Й ОБГОВОРІТЬ СИТУАЦІЮ

Діти зазвичай схожі на своїх батьків, але вони ніколи не є їхніми точними копіями. Чому так?

Дитина отримує по половині генетичного матеріалу від кожного з батьків, а під час утворення статевих клітин і запліднення гени перекомбіновуються. Спадковість забезпечує передачу батьківських ознак, а комбінативна мінливість утворює унікальний генотип, через що точних копій не виникає.

Яке значення мають спадковість і мінливість для адаптації організмів до умов навколишнього середовища, що швидко змінюється?

Спадковість закріплює й передає наступним поколінням життєво необхідні пристосування, що зберігає стабільність виду. Мінливість створює різноманітність ознак у популяції, тому якщо умови середовища різко зміняться, особини з новими корисними рисами зможуть вижити й дати потомство.

ЗНАЙДІТЬ ІНФОРМАЦІЮ Й ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

Розгляньте схему 19 на с. 99 і з’ясуйте, що саме вивчають зазначені галузі науки генетики.

Оберіть ті галузі, які вас найбільше зацікавили, і підготуйте про них коротке інформаційне повідомлення.

Фармакогенетика та епігенетика:

Фармакогенетика вивчає, чому одні й ті самі ліки чудово допомагають одній людині, а в іншої викликають побічні ефекти або зовсім не діють. Завдяки цій науці лікарі можуть перед призначенням препаратів зробити генетичний аналіз і підібрати індивідуальні ліки та точне дозування для конкретного пацієнта.

Епігенетика досліджує, як спосіб життя, стрес або харчування вмикають чи вимикають окремі гени без зміни самої послідовності ДНК. Це доводить, що наше здоров’я залежить не лише від успадкованих генів, а й від щоденних звичок і стану навколишнього середовища.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Які напрями сучасної генетики ви знаєте?

До ключових напрямів належать молекулярна генетика, цитогенетика, медична генетика, геноміка, протеоміка, фармакогенетика та епігенетика. Також активно розвиваються генетика поведінки, радіаційна генетика, імуногенетика та популяційна генетика.

2. Здійсніть пошукову роботу й знайдіть інформацію про те, які молекулярно-генетичні методи використовувалися для виявлення вірусу SARS-CoV-2. Створіть про це короткий конспект із застосуванням різних зразків інфографіки. Презентуйте свою роботу в класі / закладі освіти.

Основним золотим стандартом діагностики вірусу SARS-CoV-2 є метод полімеразної ланцюгової реакції зі зворотною транскрипцією (ЗТ-ПЛР). Оскільки коронавірус містить генетичний матеріал у вигляді РНК, фермент зворотна транскриптаза спочатку синтезує з неї копію ДНК, яку багаторазово подвоюють і визначають за флуоресцентним сигналом.

Для відстеження нових мутацій і штамів використовують метод секвенування нового покоління (NGS), який повністю розшифровує нуклеотидну послідовність вірусу. Для швидкої діагностики також застосовують ізотермічну ампліфікацію (RT-LAMP) та новітні тести на основі ферментів CRISPR/Cas.

3. Організуйте в класі науковий клуб і обговоріть тему «Яке значення сучасної генетики для життя людства?». Після завершення роботи клубу підсумуйте важливе.

Генетика допомагає вчасно виявляти та коригувати спадкові хвороби, створювати персоналізовані ліки й вакцини. Вона є основою селекції для виведення врожайних сортів рослин, використовується в криміналістиці для ДНК-ідентифікації та дозволяє зберегти рідкісні види тварин.

Чия позиція та чиї висловлювання вам здалися найбільш цікавими й корисними? Чим?

Найбільш цікавою була позиція про застосування генного редагування CRISPR-Cas9 для лікування спадкових хвороб і раку. Вона корисна тим, що демонструє перехід генетики від звичайного спостереження до реального виправлення генетичних помилок у клітинах людини.

4. Розгляньте схему 20 і з’ясуйте, яке значення має сучасна генетика для людства. Оберіть ті можливості генетики, які ви вважаєте найбільш цікавими для себе, і підготуйте про них коротку презентацію. Опублікуйте результати своєї роботи на власній сторінці соцмереж чи на сторінці сайту класу / закладу освіти.

Сучасна генетика має вирішальне значення для збереження здоров’я людей, розвитку сільського господарства та захисту довкілля. Завдяки їй створюють персоналізовані ліки, виявляють спадкові недуги на ранніх етапах, проводять точну ДНК-експертизу, виводять стійкі сорти рослин і захищають генофонд від радіації та мутагенів.

Найбільш захопливими напрямами є технологія генного редагування CRISPR та ДНК-експертиза.

Коротка презентація (матеріал для 4 слайдів або допису в соцмережі):

Слайд 1. Тема виступу: Дивовижні можливості генетики — від криміналістики до «генетичних ножиць».

Слайд 2. ДНК-експертиза допомагає розкривати найзаплутаніші злочини та встановлювати спорідненість. Унікальний індивідуальний генетичний профіль людини можна скласти навіть за мікроскопічною часткою біоматеріалу, наприклад, за краплею слини чи волосиною.

Слайд 3. Технологія CRISPR працює як молекулярні ножиці, які здатні з високою точністю знаходити та виправляти дефектні ділянки ДНК. Це відкриває реальну можливість повністю лікувати спадкові вади й зупиняти мутації, що провокують розвиток онкологічних пухлин.

Слайд 4. Генетика перетворилася з теоретичної науки на практичний інструмент порятунку людських життів. Вона дає надію на подолання невиліковних хвороб і безпечне продовження тривалості життя людини.

Текст допису для публікації на сторінці класу:
«Чи знали ви, що генетики навчилися виправляти дефекти в ДНК так само легко, як ми виправляємо помилки в текстовому редакторі? Завдяки системі CRISPR та аналізу ДНК наука сьогодні не лише розкриває злочини за мікрослідами, а й готується назавжди здолати важкі спадкові захворювання. Майбутнє медицини вже поруч!»