Plik dziedziczenie biologiczne Jest to proces, w którym potomstwo komórki lub organizmu otrzymuje wyposażenie genetyczne swoich rodziców. Badanie genów i sposobów ich przenoszenia z pokolenia na pokolenie to dziedzina badań genetyki dziedziczności..
Dziedziczność można zdefiniować jako podobieństwo między rodzicami i ich potomkami, ale termin ten obejmuje również różnice właściwe dla zmienności genetycznej, która występuje podczas reprodukcji.
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 z podstawowymi pojęciami dziedziczenia biologicznego człowiek zapoznał się od tysięcy lat, kiedy rozpoczęły się procesy udomowienia roślin i zwierząt i wybierając cechy, które uważał za najważniejsze, wykonywał krzyże, aby otrzymać potomstwo. które zachowają 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, obecnie uważanego 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..
Indeks artykułów
Podstawowe podstawy dziedziczenia zaproponował po raz pierwszy austriacki mnich Grzegorz Mendel (1822-1884) w roku 1856.
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..
Położyło to podwaliny pod zrozumienie współczesnej genetyki, ponieważ wiadomo było, że przyczyną dziedziczenia cech był fizyczny transfer genów na chromosomy poprzez rozmnażanie (płciowe lub bezpłciowe)..
Zgodnie z uzyskanymi wynikami Mendel sformułował "prawa dziedziczenia", które obowiązują obecnie dla niektórych postaci:
- Prawo segregacji: utrzymuje, że geny mają „alternatywne” formy znane jako allele i które 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, muszka owocowa, wykazali, że dziedziczenie fenotypów nastąpiło zgodnie z wcześniejszym opisem Mendla. Ponadto to on wyjaśnił, że jednostki dziedziczności (geny) są przenoszone 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 eukariontów)..
Ekspresja lub wygląd danego fenotypu zależy od cech genotypu (dominacja i recesywność).
Aby zrozumieć, jak działają mechanizmy dziedziczenia biologicznego, konieczne jest zrozumienie kilku podstawowych pojęć.
Chociaż nie wszystkie odziedziczone cechy wynikają z sekwencji nukleotydów, które tworzą DNA każdego organizmu, kiedy mówimy o dziedziczeniu biologicznym, ogólnie mówimy o przekazywaniu informacji zawartych w genach.
Gen jest zatem definiowany jako podstawowa fizyczna jednostka dziedziczności i jest to zdefiniowana sekwencja DNA, która zawiera wszystkie informacje niezbędne do wyrażenia jakiejś cechy lub cechy żywej istoty..
Geny mogą mieć więcej niż jedną postać, będącą wynikiem małych zmian w sekwencji, która je charakteryzuje; alternatywne formy tego samego genu znane są jako allele.
Allele są zwykle definiowane zgodnie z cechami fenotypowymi, które nadają, aw populacji często spotyka się wiele alleli dla tego samego genu.
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 nazywane są one razem allelami kodominującymi..
Kiedy osoba dziedziczy dwa identyczne allele od swoich rodziców, czy to dominujących, czy recesywnych, jest to znane z genetycznego punktu widzenia jako homozygotyczne dla tych alleli. Z drugiej strony, gdy osoba dziedziczy dwa różne allele od swoich rodziców, jeden dominujący, a drugi recesywny, nazywa się to heterozygotą dla tych alleli..
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 posiadające jądro, mają jeden lub więcej chromosomów, w zależności od gatunku, i są one zbudowane z materiału zwanego chromatyną. Chromatyna każdego chromosomu składa się z cząsteczki DNA ściśle związanej z czterema typami białek zwanych histonami, które ułatwiają ich zagęszczenie w jądrze..
U eukariontów występuje więcej niż jeden typ chromosomu. Istnieją jądrowe, mitochondrialne i chloroplastyki (ograniczone do organizmów fotosyntetyzujących). Chromosomy jądrowe są autosomalne i płciowe (te, które określają płeć).
Ploidia w całej liczbie „zestawów” chromosomów, które posiada komórka. Na przykład istoty ludzkie, podobnie 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..
Te osoby i / lub komórki, które mają tylko jeden zestaw chromosomów, są znane jako haploidy, podczas gdy organizmy, które mają więcej niż dwa zestawy chromosomów, to razem poliploidy (triploidy, tetraploidy, heksaploidy itd.).
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 jaja lub komórki jajowe.
Zwykle ładunek chromosomalny komórek płciowych (gamet) jest haploidalny, to znaczy, że komórki te są wytwarzane w wyniku podziału komórkowego, który wiąże się ze zmniejszeniem liczby chromosomów.
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 konstytucję alleliczną osobnika.
Chociaż ogólnie mówi się, że genotyp jest tym, co daje początek fenotypowi, należy pamiętać, że istnieje wiele czynników środowiskowych i epigenetycznych, które mogą warunkować pojawienie się fenotypu.
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.
Przekazywanie genów od rodziców do ich potomków następuje w cyklu komórkowym poprzez mitozę i mejozę.
U prokariotów, gdzie rozmnażanie odbywa się głównie poprzez podział na dwie partie lub binarne rozszczepienie, geny są przenoszone z jednej komórki do jej potomków poprzez dokładną kopię jej chromosomu, który jest wydzielany do komórki potomnej, zanim nastąpi podział..
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 na ogół dokładne, więc cechy nowych komórek są równoważne z cechami „przodków”.
Komórki płciowe odgrywają podstawową rolę w rozmnażaniu płciowym organizmów wielokomórkowych. Komórki te, zwane również gametami, są wytwarzane przez mejozę, 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..
Klasyczne przykłady dziedziczenia biologicznego, które są używane w tekstach dydaktycznych do wyjaśnienia tego procesu, oparte są na różnych organizmach „modelowych”..
Muszka owocowa (D. melanogaster) na przykład jeden z modeli badawczych dla zwierząt wykorzystywanych przez Thomasa Morgana ma zwykle czerwone oczy. Jednak podczas swoich eksperymentów Morgan znalazł białookiego mężczyznę i skrzyżował go z czerwonooką kobietą..
Z uwagi na fakt, że u tego gatunku dominuje fenotyp „czerwonych oczu”, 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..
Biorąc pod uwagę, że białe oczy pojawiały się w F2 tylko w proporcji blisko 50% mężczyzn, Morgan założył, że jest to „dziedziczenie powiązane z chromosomem płciowym”.
Jeszcze bez komentarzy