Zawartość
- Mendel: Początek zrozumienia genetyki
- Podstawy cech dziedzicznych
- Dziedzictwo mendlowskie: cechy dominujące i recesywne
- Dziedzictwo nie Mendlańskie
- Codominance: Przykłady w naturze
- Rodzaje krwi: przykład
- Więcej na temat niekompletnej dominacji kontra kodominacji
Dopiero w połowie XIX wieku ktoś prowadził coś, co okaże się rozstrzygającą i niepodważalną pracą nad mechanizmami leżącymi u podstaw genetyki człowieka, zarówno w krótkim okresie (dziedzictwo, lub przekazywanie cech z rodziców na potomstwo) i na dłuższą metę (ewolucja lub przesunięcia częstotliwości alleli danej populacji w setkach, tysiącach, a nawet milionach pokoleń).
W połowie 1800 roku w Anglii biolog o nazwisku Charles Darwin był zajęty przygotowaniami do opublikowania swoich głównych odkryć w obszarach naturalna selekcja i zejście z modyfikacją, koncepcje, które są obecnie na szczycie każdej listy terminologii naukowców, ale były w tym czasie pomiędzy nieznanym a kontrowersyjnym.
Mendel: Początek zrozumienia genetyki
W tym samym czasie młody austriacki mnich z bogatym naukowo wykształceniem, pewnym poważnym doświadczeniem ogrodniczym i nadprzyrodzonym poziomem cierpliwości o imieniu Gregor Mendel połączył te aktywa, aby stworzyć szereg ważnych hipotez i teorii, które posunęły naprzód nauki przyrodnicze o ogromny skok praktycznie z dnia na dzień, wśród nich prawo segregacji i prawo niezależnego asortymentu.
Mendel jest najbardziej znany z wprowadzenia idei genylub instrukcje molekularne zawarte w DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) odnoszących się do danej cechy fizycznej, oraz allele, które są różnymi wersjami tego samego genu (zazwyczaj każdy gen ma dwa allele).
Poprzez swoje słynne obecnie eksperymenty z roślinami grochu opracował koncepcje dominujących i recesywnych alleli oraz pojęcia fenotyp i genotyp.
Podstawy cech dziedzicznych
Prokariota, które są organizmami jednokomórkowymi, takimi jak bakterie, rozmnażają się bezpłciowo, wykonując dokładne kopie siebie za pomocą procesu zwanego binarne rozczepienie. Wynikiem prokariotycznej reprodukcji są dwie komórki potomne, które są genetycznie identyczne z komórką rodzicielską i ze sobą. Oznacza to, że potomstwo prokariotów, przy braku mutacji genetycznych, jest po prostu kopią siebie.
Natomiast eukarionty to organizmy rozmnażające się płciowo w procesie podziału komórkowego mitoza i mejozai obejmują rośliny, zwierzęta i grzyby. Każde wezwanie potomne pobiera połowę materiału genetycznego od jednego rodzica, a połowę od drugiego, przy czym każdy rodzic wnosi losowo wybrany allel z każdego swojego genu do mieszanki genetycznej potomstwa poprzez gamety lub komórki płciowe wytwarzane w mejozie.
(U ludzi samiec wytwarza tak zwane gamety plemniki i kobieta tworzy komórki jajowe.)
Dziedzictwo mendlowskie: cechy dominujące i recesywne
Zwykle jeden allel dominuje nad drugim i całkowicie maskuje swoją obecność na poziomie wyrażonych lub widocznych cech.
Na przykład w roślinach grochu okrągłe nasiona są dominujący nad pomarszczonymi ziarnami, ponieważ jeśli choć jedna kopia allelu kodującego cechę okrągłą (reprezentowaną przez wielką literę, w tym przypadku R) jest obecna w DNA rośliny, allel kodujący pomarszczoną cechę nie ma żadnego efektu, chociaż można ją przekazać do następnej generacji roślin.
Genotyp organizmów dla danego genu jest po prostu kombinacją alleli, które ma ten gen, np. RR (wynik obu gam rodzicielskich zawierających „R”) lub rR (wynik jednej gamet przyczyniającej się do „r”, a drugiej an „R”).Fenotyp organizmów jest fizyczną manifestacją tego genotypu (np. Okrągły lub pomarszczony).
Jeśli roślina o genotypie Rr zostanie skrzyżowana ze sobą (rośliny mogą się samozapylać, przydatna umiejętność, gdy nie ma możliwości poruszania się), cztery możliwe genotypy powstałego potomstwa to RR, rR, Rr i rr. Ponieważ dwie kopie recesywnego allelu muszą być obecne, aby wyrazić cechę recesywną, tylko potomstwo „rr” ma pomarszczone nasiona.
Gdy genotyp organizmu dla cechy składa się z dwóch takich samych alleli (np. RR lub rr), mówi się, że organizm homozygotyczny dla tej cechy („homo-” oznacza „to samo”). Gdy obecny jest jeden z alleli, organizm jest obecny heterozygotyczny dla tej cechy („hetero-” oznacza „inne”).
Dziedzictwo nie Mendlańskie
Zarówno u roślin, jak i zwierząt, nie wszystkie geny są zgodne z wyżej wspomnianym schematem dominująco-recesywnym, co skutkuje różnymi formami dziedziczenia niemendlowskiego. Są dwie formy o dużym znaczeniu genetycznym niekompletna dominacja i współwinność.
W niekompletna dominacjaheterozygotyczne potomstwo wykazuje fenotypy pośrednie między homozygotycznymi dominującymi i homozygotycznymi formami recesywnymi.
Na przykład, w kwiacie o czwartej, czerwony (R) dominuje nad białym (r), ale potomstwo Rr lub rR nie jest czerwonymi kwiatami, tak jak w schemacie Mendla. Zamiast tego są to różowe kwiaty, zupełnie jakby rodzicielskie kolory kwiatów zostały zmieszane jak farby na palecie.
W współwinność, każdy allel wywiera równy wpływ na powstały fenotyp. Jednak zamiast jednolitego mieszania cech, każdy cecha jest w pełni wyrażona, ale w różnych częściach organizmu. Chociaż może się to wydawać mylące, przykłady kodominancji są wystarczające, aby zilustrować to zjawisko, jak się wkrótce okaże.
Codominance: Przykłady w naturze
Bez wątpienia zauważyłeś różne zwierzęta, które mają paski lub plamki na futrze lub skórze, takie jak zebry i lamparty. Jest to archetypowy przykład kodominancji.
Gdyby rośliny grochu przestrzegały schematu dominującego, każda roślina o genotypie Rr miałaby mieszaninę groszku gładkiego i pomarszczonego, ale bez pośredniego, tj. okrągłego, ale pomarszczonego grochu.
Ten drugi scenariusz wskazywałby na niepełną dominację, a wszystkie grochy miałyby ten sam kształt; czysto okrągły i czysto pomarszczony groszek nie byłby widoczny nigdzie na roślinie.
Ludzkie grupy krwi stanowią doskonały przykład współwystępowania. Jak zapewne wiesz, grupy krwi ludzkiej można sklasyfikować jako A, B, AB lub O.
Wynikają one z tego, że każdy rodzic wnosi białko powierzchniowe czerwonych krwinek „A”, białko „B” lub nie ma białka, które jest oznaczone jako „O”. Zatem możliwymi genotypami w populacji ludzkiej są AA, BB, AB (można to również napisać „BA”, ponieważ wynik funkcjonalny jest taki sam i który rodzic przyczynia się do tego, który allel jest nieistotny), AO, BO lub OO. (Ważne jest, aby pamiętać, że chociaż białka A i B są kodominominalne, O nie jest allelem, ale tak naprawdę jego brak, więc nie jest znakowany w ten sam sposób.)
Rodzaje krwi: przykład
Możesz opracować tutaj różne kombinacje genotyp-fenotyp, co jest zabawnym ćwiczeniem, gdy znasz swoją grupę krwi i jesteś ciekawy genotypów rodziców lub dzieci.
Na przykład, jeśli masz grupę krwi O, oboje twoi rodzice musieli przekazać genomowi „ślepą próbę” (sumę wszystkich twoich genów). Nie oznacza to jednak, że którykolwiek z twoich rodziców koniecznie ma O jako grupę krwi, ponieważ jedno lub oba mogą mieć genotyp AO, OO lub BO.
Zatem jedyną pewnością jest to, że żadne z twoich rodziców nie mogło mieć krwi typu AB.
Więcej na temat niekompletnej dominacji kontra kodominacji
Chociaż niepełna dominacja i kodominacja są wyraźnie podobnymi formami dziedziczenia, ważne jest, aby pamiętać o różnicy między mieszaniem cech w tym pierwszym, a wytwarzaniem dodatkowego fenotypu w drugim.
Ponadto niektóre niekompletnie dominujące cechy mają wkład wielu genów, takich jak wzrost i kolor skóry człowieka. Jest to nieco intuicyjne, ponieważ cechy te nie są zwykłym połączeniem cech rodzicielskich i zamiast tego istnieją wzdłuż kontinuum.
Jest to znane jako polygenowy („wiele genów”) dziedziczenie, schemat, który nie ma żadnego związku z dominacją.