Název školy Gymnázium, střední odborná škola, střední odborné učiliště a vyšší odborná škola, Hořice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/ Název materiálu Úvod do genetiky. Dědičnost a proměnlivost. Johann Gregor Mendel (VY_32_INOVACE_ ) Autor RNDr. Helena Trkalová Tematická oblast Genetika Ročník Čtvrtý Datum tvorby Červenec 2013 Anotace Prezentace je určena pro úvod do výuky genetiky v hodinách biologie a biologického semináře. Seznamuje se životem a dílem J. G. Mendla v historických souvislostech. Metodický pokyn Žáci by se měli zamýšlet nad významem genetických poznatku v historických souvislostech. Časová dotace minut.

Genetika Úvod do genetiky. Dědičnost a proměnlivost. Johann Gregor Mendel

„Bylo-li 20. století érou fyziky, bude 21. století nesporně věkem genetiky.“

Genetika  O všechno se vám vybaví při vyslovení pojmu genetika?  Dokážeme vyšlechtit s pomocí metod moderní genetiky nové odrůdy plodin, které budou odolné proti všem chorobám či škůdcům?  Můžeme geneticky obohacovat organismy o látky potřebné pro naše zdraví, jako jsou vitamíny, enzymy,..?  Je reálné, aby na přání rodičů vzniklo v laboratoři dítě „na objednávku“, krásné, chytré, dlouhověké?  A je to všechno etické?

Genetika, historické ohlédnutí  Název genetika pochází z latinského genus (rod)  Toto pojmenování zavedl v roce 1906 britský badatel William Bateson  Počátky genetiky je však potřeba hledat mnohem hlouběji v historii.  Již pěstitelé rostlin a chovatelé zvířat ve starověku a středověku věděli, že některé vlastnosti se přenášejí z rodičů na potomky  To vedlo k cílenému výběru a následnému křížení jedinců s výhodnými vlastnostmi  Nikdo ale tehdy nedovedl vysvětlit, jakými pravidly se přenos znaků z rodičů na potomstvo řídí, proč se některé znaky rodičů u potomků vůbec neprojeví

Johann Gregor Mendel  „Můj čas přijde!“ prohlašoval Mendel 17 let před svou smrtí. Nemýlil se. Dnes již nikdo nepochybuje o tom, že poznatky na poli křížení rostlin položily základ genetiky a ovlivnily vědecké bádání v mnoha oblastech.  Johann Gregor Mendel se narodil v roce 1822, zemřel v roce Zkus vyjmenovat několik jeho slavných současníků z oblasti biologického bádání, ale i jiných přírodních věd, příp. z oblasti umění

Johann Gregor Mendel  Ve svém životě zastával několik rolí.  Většina mu přinesla mimořádnou úctu a společenskou prestiž.  Stál v čele jednoho z největších a nejbohatších klášterů na Moravě, s čímž byla například spojena i funkce ředitele Hypoteční banky.  Byl velmi oblíbeným učitelem.  V neposlední řadě byl uznávaný šlechtitel, včelař a meteorolog.

Johann Gregor Mendel  Mendel se narodil 22. července 1822 v Hynčicích u Kravař ve Slezsku a byl německé národnosti.  Jeho rodiče byli rolníci.  Mendel měl ještě dvě sestry.  Od dětství Mendel projevoval veliké nadání a studoval postupně na vesnické škole, na piaristické škole v Lipníku nad Bečvou a na gymnáziu v Opavě.  Na studiích se musel o sebe postarat sám.  Na podzim 1840 začal studovat na Filozofickém ústavu c.k. Františkovy univerzity v Olomouci, kde se musel naučit česky  Na studium mu chyběly finanční prostředky a ze stresu onemocněl, studium musel přerušit.  Naštěstí mu pomohla mladší sestra Terezie, která se vzdala věna v jeho prospěch  Díky tomuto daru mohl dokončit studia.

Johann Gregor Mendel  V říjnu 1843 se stal Mendel novicem Augustiánského opatství ve Starém Brně a přijal řeholní jméno Gregor  V roce 1847 byl vysvěcen na kněze.  Stal se kaplanem na starobrněnské faře, ke které také patřila nemocnice.  Práce v nemocnici ho velmi vyčerpávala, trpěl pohledem na nemocné, sám z toho onemocněl.  Proto začal učit na gymnáziu ve Znojmě řečtinu, latinu, němčinu a matematiku  Nikdy ale nesložil zkoušky učitelské způsobilosti.

Johann Gregor Mendel  Mendel v letech 1851 – 1853 studoval na univerzitě ve Vídni fyziku, matematiku a další přírodní vědy.  Byl například žákem věhlasného fyzika Ch. Dopplera.  Díky Dopplerovi prohloubil své matematické znalosti a naučil se základům matematické analýzy, která se stala nedílnou součástí jeho vlastní vědecké metody.  V roce 1856 se Mendel znovu pokusil složit univerzitní zkoušky, ale nakonec od zkoušky odstoupil, nedosáhl tedy univerzitního osvědčení vzdělání.  Po návratu z Vídně se opět věnoval pedagogické činnosti na Vyšší státní reálce v Brně.  Zde působil až do svého zvolení opatem starobrněnského kláštera.

Mendelovy pokusy s hrachem  Na základě vlastních výsledků při křížení rostlin (především z let 1854 – 1864) rozeznal a formuloval základní principy dědičnosti.  Ke svému pozorování si vybral hrách setý (Pisum sativum), který nechal zobrazit i na strop klášterní knihovny.  Hrách se rozmnožuje pohlavně, má stálý poměr v zastoupení homozygotů a heterozygotů v potomstvu.  Mendel jako první objevil jistou pravidelnost výskytu znaků a dokázal ji vyjádřit číselně.  Na základě dlouholetých pozorování a jejich následného vyhodnocení napsal svou klasickou práci Versuche uber Pflanzen-Hybriden (Pokusy s rostlinnými hybridy)  Jeho práce byla publikována v roce 1866, ale zůstala ve své době nepochopena a čekala na opětovné objevení až do počátku 20. století

Mendel – nepochopení a znovuobjevení  Proč Mendelovy geniální myšlenky tehdejší odborníci vůbec nepochopili a jeho dílo upadlo na nějakou dobu v zapomnění?  Na vině mohl být způsob prezentace, který Mendel zvolil, matematické a statistické postupy byly pro mnohé příliš složité.  Mendel stál během svého života zcela ve stínu Charlese Darwina, který zdůrazňoval proměnlivost, kdežto Mendel se věnoval znakům, které setrvávají.  Co si myslíte, znal Mendel Darwinovo dílo? A Darwin Mendelovo?

Mendel – nepochopení a znovuobjevení  Mendel si objednával všechny novinky vědecké literatury, znal tedy i Darwinovo dílo O vzniku druhů přírodním výběrem, které vyšlo pět roků poté, co zahájil své pokusy v oblasti proměnlivosti rostlinných znaků.  Do knih si dělal řadu poznámek, rozuměl dobře tomu, co v Darwinovi četl  Podle některých současníků chtěl Mendel vyplnit svými pokusy mezery v Darwinově díle.  Naopak Darwin o Mendelových pokusech nevěděl, i když s v Darwinově pozůstalosti našlo Mendelovo dílo Pokusy s rostlinnými hybridy. Ovšem v němčině a německy Darwin neuměl a navíc Mendel publikoval svoje dílo v provinciálním vědeckém periodiku.

Mendel – nepochopení a znovuobjevení  Které objevy a biologické disciplíny přispěly podle vás ke znovuobjevení Mendelova díla?  Rozvoj cytologie, výzkum buněk  Na Mendelova pravidla upozornili až na počátku 20. století někteří přední biologové – v Německu Carl E. Correns, Hugo de Vries v Holandsku, Erich von Tschermak – Seysenegg v Rakousku  Mendelovy zákony dědičnosti se potvrdily a ukázalo se, že platí nejen pro rostliny, ale i pro živočichy

Lysenkismus  V 50. letech 20. století v Sovětském svazu Trofim D. Lysenko a Olga B. Lepešinskaja prohlásili Mendelovu nauku za buržoasní pavědu  Mendelovy objevy byly v zemích východního bloku odstraněny ze školních učebnic, odborné literatury i veřejného života.  To trvalo až do roku 1965, kdy proběhlo pod záštitou UNESCO vědecké sympozium, které kletbu prolomilo.  Zásadní roli v tom sehráli Vítězslav Orel a Jaroslav Kříženecký, ti také stáli za vznikem časopisu Folia Mendeliana, který vychází dodnes

Ocenění Mendela za přínos světové vědě  Za svého života se Mendel dostal nejdále do Londýna, nyní jeho stopu najdeme až na Měsíci.  Najdi místa na Zemi i ve Vesmíru, která jsou pojmenována po Johannu Gregorovi Mendelovi.  (kráter na JZ okraji odvrácené strany Měsíce, impakt objevený sondou Lunar Prospektor – ten spolu se jménem J. R. Rydberga, česká polární stanice v Antarktidě, Mendelovo muzeum při univerzitě v Brně)

Genetika ve 20. století  Po roce 1900 se genetika stala samostatným vědním oborem  Objevují se pojmy gen, chromozom, …  K výraznému pokroku došlo zejména ve druhé polovině 20. století, kdy byla popsána struktura nukleových kyselin (Watson, Crick, 1953) a její klíčový význam pro přenos genetické informace.

Dědičnost (heredita)  Je jednou ze základních vlastností organismů.  Definujeme ji jako schopnost organismů vytvářet potomky se stejnými nebo podobnými znaky.  Každý jedinec má určitou genetickou informaci, kterou předává svým potomkům a která určuje jeho vzhled, vlastnosti i schopnosti reagovat na podmínky vnějšího prostředí.  Na základě dědičnosti jsou potomci podobní svým rodičům, také příslušníci jednoho druhu mají určité nezaměnitelné znaky  Dědičnost zajišťuje zachování jednotlivých biologických druhů v průběhu mnoha generací.

Proměnlivost, variabilita  Zdánlivým protikladem dědičnosti je proměnlivost, též rozmanitost, variabilita  Tímto pojmem označujeme odlišnost jedinců jednoho druhu, popř. jejich odlišnou schopnost reagovat na podmínky vnějšího prostředí  Proměnlivost je podmíněna jednak faktory vnějšího prostředí, jednak genetickými vlivy. Faktory vnějšího prostředí a genetické vlivy se při tvorbě variability často doplňují.

Dědičnost a proměnlivost  Vysvětlete, v čem se projevuje dědičnost a proměnlivost u člověka. Uveďte příklady vlastností a znaků, které jsou pro lidský druh společné a kterými se naopak mohou jedinci odlišovat. Posuďte, zda jsou tyto znaky ovlivněné prostředím, případně do jaké míry (čistě laicky). Kde se uplatňují výhradně genetické faktory.

Genetické disciplíny  Čím se zabývají následující genetické disciplíny?  Molekulární genetika  Cytogenetika  Genetika bakterií, rostlin, živočichů, člověka  Lékařská či klinická genetika  Obecná genetika  Populační genetika  Evoluční genetika

Evoluční genetika  Evoluční genetika v sobě spojuje a dále rozvíjí poznatky několika biologických disciplín, kterých ?  Zjisti více informací o vzniku a rozvoji evoluční genetiky

Evoluční genetika Obor vzniklý propojením poznatků klasické genetiky a Darwinovy evoluční teorie. Teoretické základy položeny ve 30. letech 20.století. Později integrace poznatků z molekulární bilogie. Pohlíží na evoluci ve smyslu změn ve frekvenci alel v populaci a mechanismů, které přeměňují genetickou variabilitu v populaci do rozdílů mezi druhy. Mendelova teorie dědičnosti Darwinova evoluční teorie evoluční genetika molekulární biologie vývojová biologie (cesta od genotypu k fenotypu)

Použitá literatura:  Kočárek, E.: Genetika, Scientia, Praha 2004  Laudátová, H., Dostál, O.: Gregor Johann Mendel – životní osudy a jeho působení na Moravě. Vesmír 6/2012  regor_Mendel1.jpg