DZIEDZICZENIE BIOLOGICZNE: TEORIA I KONCEPCJE, SPOSÓB PRZEKAZYWANIA, PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

Spadku biologiczna jest proces, w którym potomstwo komórki lub organizmu otrzymuje żelaznego genetycznej rodziców. Badanie genów i sposobów ich przenoszenia z pokolenia na pokolenie to dziedzina badań genetyki dziedziczności.

Dziedziczność można zdefiniować jako podobieństwo między rodzicami a ich potomkami, ale termin ten obejmuje również różnice właściwe dla zmienności genetycznej występującej podczas reprodukcji.

Łabędź i jej młode (Zdjęcie: Hans Benn na www.pixabay.com)

Dziedziczenie biologiczne jest jednym z najważniejszych atrybutów żywych komórek, a więc i organizmów wielokomórkowych, gdyż oznacza zdolność do przekazywania właściwości i cech określonych przez kolejne pokolenia, współpracując z mechanizmami adaptacyjnymi i doborem naturalnym.

Wielu autorów uważa, że ​​podstawowe pojęcia dziedziczenia biologicznego człowiek poznaje od tysięcy lat, kiedy rozpoczęły się procesy udomowienia roślin i zwierząt i wybierając cechy, które uważał za najważniejsze, krzyżował Zdobądź potomstwo, które zachowa te cechy.

Jednak nasze obecne rozumienie fizycznych i molekularnych podstaw dziedziczności jest stosunkowo nowe, ponieważ zostały one wyjaśnione dopiero na początku XX wieku, kiedy społeczność naukowa wymyśliła chromosomalną teorię dziedziczności.

Mimo to, zasady dziedziczenia cech lub postaci zostały dogłębnie przeanalizowane kilka lat wcześniej przez Gregorio Mendla, który jest obecnie uważany za „ojca dziedziczenia”.

Należy wspomnieć, że zarówno przed, jak i po sformułowaniu tej chromosomalnej teorii dziedziczenia, wiele innych odkryć miało transcendentalne znaczenie dla naszego współczesnego rozumienia genetyki istot żywych. Mogłyby one obejmować między innymi izolację i charakterystykę kwasów nukleinowych, odkrywanie i badanie chromosomów.

Teoria dziedziczenia biologicznego

Grzegorz Mendel

Podstawowe podstawy dziedziczenia zaproponował początkowo austriacki mnich Grzegorz Mendel (1822-1884) w 1856 roku.

Mendel zrozumiał ze swoich eksperymentów z krzyżówkami grochu, że zarówno podobieństwa, jak i różnice między rodzicami i ich potomkami można wyjaśnić mechaniczną transmisją dyskretnych jednostek dziedzicznych, to znaczy genów.

Groch Mendla i ich cechy (Źródło: Nefronus za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Położyło to podwaliny pod zrozumienie współczesnej genetyki, ponieważ wiadomo było, że przyczyną dziedziczenia cech był fizyczny transfer genów do chromosomów poprzez rozmnażanie (seksualne lub bezpłciowe).

Zgodnie z uzyskanymi wynikami Mendel sformułował "prawa dziedziczenia", które obowiązują obecnie dla niektórych postaci:

- Prawo segregacji: utrzymuje, że geny mają „alternatywne” formy zwane allelami i bezpośrednio wpływają na fenotyp (widoczne cechy).

- Prawo niezależnego dziedziczenia: zakłada, że ​​dziedziczenie jednej cechy jest niezależne od innej, chociaż nie jest to całkowicie prawdziwe w przypadku wielu cech.

Thomas Morgan w 1908 roku, badając genetykę muszki owocowej Drosophila melanogaster, wykazał, że dziedziczenie fenotypów zachodziło tak, jak opisał wcześniej Mendel. Co więcej, to on wyjaśnił, że jednostki dziedziczności (geny) są przekazywane przez chromosomy.

Tak więc i dzięki udziałowi wielu innych badaczy wiemy dziś, że dziedziczenie biologiczne następuje dzięki transmisji jednostek dziedzicznych zawartych w chromosomach, czy to w chromosomach autosomalnych, płciowych czy plastydowych (u eukariotów).

Ekspresja lub wygląd danego fenotypu zależy od cech genotypu (dominacja i recesywność).

Podstawowe koncepcje

Aby zrozumieć, jak działają mechanizmy dziedziczenia biologicznego, konieczne jest zrozumienie kilku podstawowych pojęć.

Chociaż nie wszystkie odziedziczone cechy wynikają z sekwencji nukleotydów tworzących DNA każdego organizmu, kiedy mówimy o dziedzictwie biologicznym, ogólnie mówimy o przekazywaniu informacji zawartych w genach.

Gen

Gen jest zatem definiowany jako podstawowa fizyczna jednostka dziedziczenia i jest to określona sekwencja DNA, która zawiera wszystkie informacje niezbędne do wyrażenia jakiejś cechy lub cechy żywej istoty.

Allele

Geny mogą mieć więcej niż jedną postać, będącą wynikiem niewielkich zmian w sekwencji, która je charakteryzuje; alternatywne formy tego samego genu znane są jako allele.

Allele są zwykle definiowane zgodnie z nadawanymi im cechami fenotypowymi, aw populacji często spotyka się wiele alleli dla tego samego genu.

DNA, geny i chromosomy (źródło: Thomas Splettstoesser za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Na przykład ssak dziedziczy dwa allele każdego genu od swoich rodziców, jeden od matki i jeden od ojca. Ten allel genotypu, który jest zawsze wyrażany w fenotypie, nazywany jest allelem dominującym, podczas gdy ten, który pozostaje „cichy” (w przypadku którego nie obserwuje się żadnych cech fenotypowych) jest znany jako allel recesywny.

W niektórych przypadkach może się zdarzyć, że oba allele ulegają ekspresji, powodując pojawienie się fenotypu pośredniego, dlatego nazywa się je razem allelami kodominującymi.

Homozygotyczność i heterozygotyczność

Kiedy osoba dziedziczy dwa identyczne allele od swoich rodziców, niezależnie od tego, czy oboje są dominujący, czy recesywni, jest to znane, mówiąc genetycznie, jako homozygotyczne dla tych alleli. Z drugiej strony, gdy osoba dziedziczy po rodzicach dwa różne allele, jeden dominujący, a drugi recesywny, nazywa się to heterozygotą dla tych alleli.

Chromosomy

Geny organizmów prokariotycznych i eukariotycznych znajdują się na strukturach znanych jako chromosomy. W prokariotach, komórkach, które nie mają jądra, zwykle jest tylko jeden chromosom; Składa się z DNA związanego z niektórymi białkami, ma okrągły kształt i jest bardzo zwinięty.

Eukarionty, komórki, które mają jądro, mają jeden lub więcej chromosomów, w zależności od gatunku, a te składają się z materiału zwanego chromatyną. Chromatyna każdego chromosomu składa się z cząsteczki DNA ściśle związanej z czterema typami białek zwanych histonami, które ułatwiają jej zagęszczenie w jądrze.

U eukariontów występuje więcej niż jeden typ chromosomu. Istnieją jądrowe, mitochondrialne i chloroplastydy (ograniczone do organizmów fotosyntetyzujących). Chromosomy jądrowe są autosomalne i płciowe (te, które określają płeć).

Ploidy

Ploidia to cała liczba „zestawów” chromosomów, które posiada komórka. Na przykład istoty ludzkie, jak wszystkie ssaki i wiele zwierząt, mają dwa zestawy chromosomów, jeden od ojca, a drugi od matki, dlatego mówi się, że ich komórki są diploidalne.

Haploidy i poliploidy

Te osobniki i / lub komórki, które mają tylko jeden zestaw chromosomów, są znane jako haploidy, podczas gdy organizmy, które mają więcej niż dwa zestawy chromosomów, to łącznie poliploidy (triploidy, tetraploidy, heksaploidy i tak dalej).

Gamety

W organizmach z rozmnażaniem płciowym dzieje się to dzięki połączeniu dwóch wyspecjalizowanych komórek, wytwarzanych przez dwa różne osobniki: „mężczyznę” i „kobietę”. Te komórki to gamety; samce wytwarzają plemniki (zwierzęta) lub mikrospory (rośliny), a samice zalążki lub komórki jajowe.

Zwykle ładunek chromosomalny komórek płciowych (gamet) jest haploidalny, to znaczy, że komórki te są wytwarzane w wyniku podziału komórkowego, który obejmuje zmniejszenie liczby chromosomów.

Genotyp

W żywym organizmie genotyp opisuje zestaw genów (wraz z ich odpowiednimi allelami), które kodują określoną cechę lub cechę i które różnią się od innych określoną funkcją lub sekwencją. Zatem genotyp reprezentuje alleliczną budowę osobnika.

Chociaż ogólnie mówi się, że genotyp jest tym, co daje początek fenotypowi, ważne jest, aby pamiętać, że istnieje wiele czynników środowiskowych i epigenetycznych, które mogą warunkować pojawienie się fenotypu.

Fenotyp

Fenotyp dosłownie oznacza „pokazaną formę”. Wiele tekstów definiuje ją jako zbiór widocznych cech organizmu, które wynikają zarówno z ekspresji jego genów (genotypu), jak iz interakcji z otaczającym go środowiskiem.

Większość fenotypów jest wynikiem wspólnego działania więcej niż jednego genu, a ten sam gen może uczestniczyć w tworzeniu więcej niż jednego określonego fenotypu.

W jaki sposób przekazywane jest dziedzictwo genetyczne?

Przekazywanie genów od rodziców do ich potomków następuje w cyklu komórkowym poprzez mitozę i mejozę.

U prokariotów, u których rozmnażanie odbywa się głównie na drodze podziału lub rozszczepienia binarnego, geny są przenoszone z jednej komórki do jej potomków poprzez dokładną kopię jej chromosomu, który jest wydzielany do komórki potomnej przed podziałem.

Wielokomórkowe eukarionty, które ogólnie charakteryzują się dwoma typami komórek (somatycznymi i płciowymi), mają dwa mechanizmy przenoszenia lub dziedziczenia genów.

Komórki somatyczne, a także prostsze organizmy jednokomórkowe, dzieląc się, robią to na drodze mitozy, co oznacza, że ​​powielają zawartość chromosomów i wydzielają kopie do swoich komórek potomnych. Te kopie są generalnie dokładne, więc cechy nowych komórek są równoważne z cechami „prekursorów”.

Komórki płciowe odgrywają podstawową rolę w rozmnażaniu płciowym organizmów wielokomórkowych. Komórki te, zwane również gametami, powstają w wyniku mejozy, która polega na podziale komórek z jednoczesnym zmniejszeniem obciążenia chromosomów (są to komórki haploidalne).

Poprzez rozmnażanie płciowe dwie osoby przekazują swoje geny z pokolenia na pokolenie, łącząc swoje haploidalne komórki gametyczne i tworząc nową diploidalną osobę, która ma cechy obojga rodziców.

Przykłady dziedziczenia

Klasyczne przykłady dziedziczenia biologicznego używane w tekstach dydaktycznych do wyjaśnienia tego procesu oparte są na różnych organizmach „modelowych”.

Na przykład muszka owocowa (D. melanogaster), jeden z modeli badawczych dla zwierząt wykorzystywanych przez Thomasa Morgana, często ma czerwone oczy. Jednak podczas swoich eksperymentów Morgan znalazł białookiego mężczyznę i skrzyżował go z czerwonooką kobietą.

Muszka owocowa. Muszka owocowa. Zrobione i zredagowane przez: Sanjay Acharya

Ze względu na dominację fenotypu „czerwonych oczu” u tego gatunku, wynikiem pierwszego pokolenia tej krzyżówki były osobniki o czerwonych oczach. Kolejne krzyżówki między osobnikami pierwszego pokolenia (F1) zaowocowały pokoleniem F2, w którym pojawiły się oba fenotypy.

Ponieważ białe oczy pojawiły się w F2 tylko u prawie 50% mężczyzn, Morgan założył, że jest to „dziedziczenie powiązane z chromosomem płciowym”.

Bibliografia

1. Gardner, JE, Simmons, JE i Snustad, DP (1991). Dyrektor Genetic. Wydanie 8 '". John Wiley and Sons.
2. Henderson, M. (2009). 50 pomysłów na genetykę, które naprawdę musisz znać. Quercus Books.
3. Solomon, EP, Berg, LR i Martin, DW (2011). Biology (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
4. Suzuki, DT i Griffiths, AJ (1976). Wprowadzenie do analizy genetycznej. WH Freeman and Company.
5. Watson, JD (2004). Biologia molekularna genu. Pearson Education India