BIOLOGINIS PALIKIMAS: TEORIJA IR SĄVOKOS, KAIP JI PERDUODAMA, PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Biologinis paveldimo yra procesas, kurio metu iš ląstelės arba organizmo palikuonių gauna genetinę pasididžiavimas savo tėvų. Genų ir to, kaip jie perduodami iš vienos kartos į kitą, tyrimai yra paveldimumo genetikos tyrimo sritis.

Paveldimumą galima apibrėžti kaip tėvų ir jų palikuonių panašumą, tačiau šis terminas taip pat apima skirtumus, būdingus genetinei variacijai, atsirandančiai reprodukcijos metu.

Gulbė ir jos jauna (Hanso Benno atvaizdas www.pixabay.com)

Biologinis paveldimumas yra vienas reikšmingiausių gyvų ląstelių, taigi ir daugialąsčių organizmų, požymių, nes tai reiškia gebėjimą perduoti vienas po kito einančias kartas nulemtas savybes ir savybes, bendradarbiaujant su adaptaciniais mechanizmais ir natūralia atranka.

Daugelis autorių mano, kad žmogus per tūkstančius metų susipažino su pagrindinėmis biologinio paveldėjimo sąvokomis, kai prasidėjo augalų ir gyvūnų prijaukinimo procesai ir, pasirinkdamas savybes, kurias jis laikė svarbiausiomis, sukryžiavo Gauk palikuonių, kurie išlaikys šias savybes.

Tačiau dabartinis fizinių ir molekulinių paveldimumo pagrindų supratimas yra palyginti nesenas, nes jie nebuvo išaiškinti iki XX amžiaus pradžios, kai mokslo bendruomenė sugalvojo chromosomų paveldimumo teoriją.

Nepaisant to, kas išdėstyta, bruožų ar charakterių paveldimumo principus keletą metų anksčiau išnagrinėjo Gregorio Mendelis, kuris šiuo metu laikomas „paveldėjimo tėvu“.

Svarbu paminėti, kad tiek prieš formuojant šią chromosomų paveldėjimo teoriją, tiek daugelis kitų atradimų turėjo transcendentinę reikšmę mūsų šiuolaikiniam gyvų daiktų genetikos supratimui. Tai galėtų būti nukleorūgščių išskyrimas ir apibūdinimas, chromosomų atradimas ir tyrimas, be kita ko.

Biologinio paveldėjimo teorija

Gregoras Mendelis

Pagrindinius paveldėjimo pagrindus iš pradžių pasiūlė austrų vienuolis Gregoris Mendelis (1822–1884) 1856 m.

Mendelis iš savo eksperimentų su žirnių augalų kryžiais suprato, kad tiek tėvų, tiek jų palikuonių panašumus ir skirtumus galima paaiškinti mechaniniu diskrečių paveldimų vienetų, tai yra, genų, perdavimu.

Mendelio žirniai ir jų savybės (Šaltinis: „Nefronus“ per „Wikimedia Commons“)

Tai padėjo pagrindus šiuolaikinės genetikos supratimui, nes buvo žinoma, kad bruožų paveldimumą lemia fizinis genų perkėlimas į chromosomas reprodukcijos būdu (seksualinė ar aseksuali).

Pagal gautus rezultatus Mendelis suformulavo „paveldėjimo įstatymus“, kurie šiandien galioja kai kuriems veikėjams:

- Atskyrimo dėsnis: teigiama, kad genai turi „alternatyvias“ formas, žinomas kaip aleliai, ir kad jie daro tiesioginę įtaką fenotipui (matomoms savybėms).

- Savarankiško paveldėjimo dėsnis: reiškia, kad vieno požymio paveldėjimas nepriklauso nuo kito, nors tai nevisiškai galioja daugeliui požymių.

Tomas Morganas 1908 m., Tyrdamas vaisinės musės, „Drosophila melanogaster“, genetiką, parodė, kad fenotipai paveldimi taip, kaip anksčiau aprašė Mendelis. Be to, būtent jis išaiškino, kad paveldimumo vienetai (genai) buvo perduodami per chromosomas.

Taigi, daugelio kitų tyrėjų dalyvavimo dėka, šiandien mes žinome, kad biologinis paveldimumas atsiranda dėl paveldimų vienetų, esančių chromosomose, perdavimo tiek autosominėse, tiek seksualinėse ar plastiškose chromosomose (eukariotuose).

Tam tikro fenotipo išraiška ar išvaizda priklauso nuo genotipo ypatybių (dominavimo ir recesyvumo).

Pagrindinės sąvokos

Norint suprasti, kaip veikia biologinio paveldėjimo mechanizmai, būtina suprasti kai kurias pagrindines sąvokas.

Nors ne visus paveldimus bruožus lemia nukleotidų seka, sudaranti kiekvieno organizmo DNR, kai kalbame apie biologinį paveldėjimą, paprastai kalbame apie genuose esančios informacijos perdavimą.

Gen

Taigi genas yra apibrėžiamas kaip pagrindinis fizinis paveldėjimo vienetas ir tai yra apibrėžta DNR seka, kurioje yra visa informacija, reikalinga gyvam būtybei apibūdinti tam tikrus bruožus ar savybes.

Aleliai

Genai gali turėti daugiau nei vieną pavidalą, juos apibūdinančių sekų mažų variacijų rezultatą; alternatyvios to paties geno formos yra žinomos kaip aleliai.

Aleliai paprastai apibrėžiami pagal fenotipines savybes, kurias jie suteikia, ir populiacijoje yra įprasta rasti kelis alelius tam pačiam genui.

DNR, genai ir chromosomos (Šaltinis: Thomas Splettstoesser per Wikimedia Commons)

Pvz., Žinduolis paveldi du kiekvieno geno alelius iš savo tėvų, vieną iš savo motinos, kitą - iš tėvo. Tas genotipo alelis, kuris visada išreiškiamas fenotipu, yra vadinamas dominuojančiu aleliu, o tas, kuris išlieka „tylus“ (kurio fenotipų požymių nepastebėta), yra žinomas kaip recesyvinis alelis.

Kai kuriais atvejais gali būti, kad abu aleliai yra ekspresuojami, ir atsiranda tarpinis fenotipas, todėl jie kartu vadinami kodominantiniais aleliais.

Homozigotumas ir heterozigotumas

Kai individas paveldi iš tėvų du identiškus alelius, nesvarbu, ar jie abu yra dominuojantys, ar recesyviniai, tai genetiškai yra žinoma kaip homozigotinė šiems aleliams. Kita vertus, kai individas iš savo tėvų paveldi du skirtingus alelius, iš kurių vienas dominuoja, o kitas yra recesyvus, tai vadinama heterozigotine šiems aleliams.

Chromosomos

Prokariotinių ir eukariotinių organizmų genai randami struktūrose, žinomose kaip chromosomos. Prokariotuose, ląstelėse, neturinčiose branduolio, paprastai yra tik viena chromosoma; Jį sudaro DNR, susieta su kai kuriais baltymais, apskritimo formos ir labai susukta.

Eukariotai, ląstelės, turinčios branduolį, turi vieną ar daugiau chromosomų, priklausomai nuo rūšies, ir jas sudaro medžiaga, vadinama chromatinu. Kiekvienos chromosomos chromatiną sudaro DNR molekulė, glaudžiai susijusi su keturiais baltymų tipais, vadinamais histonais, kurie palengvina jo sutankėjimą branduolyje.

Eukariotuose yra daugiau nei viena chromosomos rūšis. Yra branduolinių, mitochondrijų ir chloroplastikų (apsiribojančių fotosintetiniais organizmais). Branduolinės chromosomos yra autosominės ir seksualinės (tos, kurios nurodo lytį).

Ploidija

Ploidija yra visas chromosomų „rinkinių“ skaičius, kurį turi ląstelė. Pavyzdžiui, žmonės, kaip ir visi žinduoliai bei daugelis gyvūnų, turi du chromosomų rinkinius: vieną iš tėvo, kitą iš motinos, todėl jų ląstelės yra sakomos kaip diploidinės.

Haploidai ir poliploidai

Tie individai ir (arba) ląstelės, kurie turi tik vieną chromosomų rinkinį, yra žinomi kaip haploidai, tuo tarpu organizmai, turintys daugiau nei du chromosomų rinkinius, kartu yra poliploidai (triploidai, tetraploidai, heksaploidai ir pan.).

Gametes

Organizmuose, turinčiuose lytinę reprodukciją, tai įvyksta susiliejus dviem specializuotoms ląstelėms, kurias gamina du skirtingi individai: „patinas“ ir „moteris“. Šios ląstelės yra gametos; vyrai gamina spermą (gyvūnai) arba mikrosporos (augalai), moterys - kiaušialąstes ar kiaušialąstes.

Paprastai lyties ląstelių (gametų) chromosominė apkrova yra haploidinė, tai yra, šios ląstelės gaminasi dalijant ląsteles, dėl kurių sumažėja chromosomų skaičius.

Genotipas

Gyvame organizme genotipas apibūdina genų rinkinį (su atitinkamais aleliais), kurie koduoja tam tikrą bruožą ar požymį ir kurie išsiskiria iš kitų tam tikra funkcija ar seka. Taigi genotipas žymi alelinę individo konstituciją.

Nors paprastai sakoma, kad fenotipą sukelia būtent genotipas, svarbu nepamiršti, kad yra daug aplinkos ir epigenetinių veiksnių, kurie gali sąlygoti fenotipo atsiradimą.

Fenotipas

Fenotipas pažodžiui reiškia „parodyta forma“. Daugelyje tekstų jis apibūdinamas kaip matomų organizmo savybių visuma, atsirandanti tiek dėl jo genų (genotipo) išraiškos, tiek dėl jo sąveikos su aplinka, kuri jį supa.

Dauguma fenotipų yra suderinto daugiau nei vieno geno rezultatas. Tas pats genas gali dalyvauti nustatant daugiau nei vieną specifinį fenotipą.

Kaip perduodamas genetinis paveldimumas?

Genų perdavimas iš tėvų jų palikuonims vyksta ląstelių cikle per mitozę ir mejozę.

Prokariotuose, kur dauginimasis vyksta daugiausia per dvi dalis arba dvejetainį dalijimąsi, genai iš vienos ląstelės perduodami palikuonims per tikslią jos chromosomos kopiją, kuri išskiriama į dukterinę ląstelę prieš dalijantis.

Daugialąsteliniai eukariotai, kuriems paprastai būdingi dviejų tipų ląstelės (somatiniai ir seksualiniai), turi du perdavimo ir genų paveldėjimo mechanizmus.

Somatinės ląstelės, taip pat ir paprastesni vienaląsčiai organizmai, kai jie dalijasi, tai daro mitozė, tai reiškia, kad jos dubliuoja savo chromosomų kiekį ir išskiria kopijas link savo dukterinių ląstelių. Šios kopijos paprastai yra tikslios, todėl naujų ląstelių savybės yra lygiavertės „pirmtakų“ charakteristikoms.

Lyties ląstelės vaidina pagrindinį vaidmenį daugialąsčių organizmų seksualiniame dauginime. Šios ląstelės, dar žinomos kaip gametos, gaminamos mejozės būdu, kai ląstelės dalijasi kartu su chromosomų apkrova (jos yra haploidinės ląstelės).

Lytinio dauginimosi metu du individai perduoda savo genus iš kartos į kartą, sulydydami savo haploidines gametines ląsteles ir suformuodami naują diploidinį individą, kuriam būdingi abiejų tėvų bruožai.

Paveldėjimo pavyzdžiai

Klasikiniai biologinio paveldėjimo pavyzdžiai, naudojami mokymo tekstuose, paaiškinant šį procesą, yra paremti skirtingais „modeliniais“ organizmais.

Pavyzdžiui, vaisinis muselis (D. melanogaster), vienas iš Thomaso Morgano naudojamų gyvūnų tyrimo modelių, dažnai turi raudonas akis. Tačiau per savo eksperimentus Morganas rado baltaodę patiną ir perkirto ją su raudonplaukėmis patelėmis.

Vaisinė musė. Drosophila melanogasteris. Paimta ir redaguota iš: Sanjay Acharya

Atsižvelgiant į tai, kad šioje rūšyje vyrauja „raudonų akių“ fenotipas, pirmosios kryžiaus kartos rezultatą sudarė asmenys, turintys raudonas akis. Vėlesni kryžmai tarp pirmosios kartos (F1) asmenų atsirado F2 karta, kurioje atsirado abu fenotipai.

Kadangi baltos akys F2 pasireiškė tik 50% vyrų, Morganas manė, kad tai yra „lyties chromosomos susijęs palikimas“.

Nuorodos

1. Gardner, JE, Simmons, JE, & Snustad, DP (1991). Genetikos principas. 8 '' leidimas. Johnas Wiley ir sūnūs.
2. Hendersonas, M. (2009). 50 genetikos idėjų, kurias tikrai reikia žinoti. „Quercus“ knygos.
3. Saliamonas, EP, Bergas, LR ir Martinas, DW (2011). Biologija (9-asis leidimas). Brooks / Cole, Cengage mokymasis: JAV.
4. Suzuki, DT ir Griffiths, AJ (1976). Įvadas į genetinę analizę. WH Freeman ir kompanija.
5. Watsonas, JD (2004). Geno molekulinė biologija. „Pearson Education Indija“