Zawartość
- Definicja dziedziczności w biologii
- Cechy ludzkie i dziedziczność
- Historia dziedziczności
- Dziedziczność i genetyka
- Rodzaje dziedziczności
- Przykłady dziedziczności
- Dziedzictwo nie Mendlańskie
- Inne wzorce dziedziczenia
- Śmiertelne Allele
- Dziedziczność i środowisko
- Wkłady Mendelsa
Kiedy rodzic o niebieskich oczach i rodzic o brązowych oczach przekazuje swoje geny kolorowi oczu potomstwu, jest to przykład dziedziczności.
Dzieci dziedziczą po rodzicach geny składające się z kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) i mogą mieć niebieskie lub brązowe oczy. Jednak genetyka jest złożona i więcej niż jeden gen jest odpowiedzialny za kolor oczu.
Podobnie wiele genów determinuje inne cechy, takie jak kolor włosów czy wzrost.
Definicja dziedziczności w biologii
Dziedziczność to badanie, w jaki sposób rodzice przekazują swoje cechy potomstwu genetyka. Istnieje wiele teorii dotyczących dziedziczności, a ogólne pojęcia dziedziczności pojawiły się, zanim ludzie całkowicie zrozumieli komórki.
Jednak współczesna dziedziczność i genetyka są nowszymi dziedzinami.
Chociaż podstawy do badania genów pojawiły się w latach 50. XIX wieku i przez cały XIX wiek, w dużej mierze były ignorowane aż do początku XX wieku.
Cechy ludzkie i dziedziczność
Cechy ludzkie to szczególne cechy identyfikujące osoby. Rodzice przekazują je przez swoje geny. Niektóre łatwe do zidentyfikowania cechy ludzkie to wzrost, kolor oczu, kolor włosów, rodzaj włosów, przyczepienie płatka ucha i przewracanie się języka. Kiedy porównujesz cechy wspólne a nietypowe, zwykle patrzysz na cechy dominujące vs. recesywne.
Na przykład cecha dominująca, taka jak brązowe włosy, występuje częściej w populacji, natomiast cecha recesywna, taka jak rude włosy, jest mniej powszechna. Jednak nie wszystkie dominujące cechy są wspólne.
Jeśli zamierzasz studiować genetykę, musisz zrozumieć związek między DNA a dziedziczny cechy.
Komórki większości żywych organizmów mają DNA, które jest substancją, z której składają się twoje geny. Kiedy komórki się rozmnażają, mogą przekazać cząsteczkę DNA lub informację genetyczną następnemu pokoleniu. Na przykład twoje komórki mają materiał genetyczny, który określa, czy masz blond włosy, czy czarne włosy.
Twój genotyp to geny wewnątrz komórek, podczas gdy twój fenotyp to cechy fizyczne, które są widoczne i na które wpływ mają zarówno geny, jak i środowisko.
Istnieją różnice między genami, więc sekwencje DNA różnią się. Wariacja genetyczna sprawia, że ludzie są wyjątkowi i jest to ważna koncepcja w doborze naturalnym, ponieważ bardziej prawdopodobne jest, że korzystne cechy przetrwają i przejdą.
Chociaż identyczne bliźniaki mają to samo DNA, ich ekspresja genów może się różnić. Jeśli jeden bliźniak otrzymuje więcej składników odżywczych niż drugi, może być wyższy, mimo że ma te same geny.
Historia dziedziczności
Początkowo ludzie rozumieli dziedziczność z perspektywy reprodukcyjnej. Wypracowali podstawowe pojęcia, takie jak pyłek i słupki roślin podobne do jaja i nasienia ludzi.
Pomimo hodowli krzyżówek hybrydowych u roślin i innych gatunków genetyka pozostała tajemnicą. Przez wiele lat wierzyli, że krew jest dziedziczna. Nawet Charles Darwin uważał, że krew jest odpowiedzialna za dziedziczność.
W XVIII wieku Carolus Linnaeus i Josef Gottlieb Kölreuter pisali o krzyżowaniu różnych gatunków roślin i odkryli, że mieszańce mają cechy pośrednie.
Praca Gregora Mendla w latach 60. XIX wieku pomogła poprawić zrozumienie krzyże hybrydowe i dziedzictwo. Obalił ustalone teorie, ale jego dzieło nie zostało w pełni zrozumiane po publikacji.
Erich Tschermak von Seysenegg, Hugo de Vries i Carl Erich Correns ponownie odkryli pracę Mendelsa na początku XX wieku. Każdy z tych naukowców badał hybrydy roślin i doszedł do podobnych wniosków.
Dziedziczność i genetyka
Genetyka to badanie dziedziczenia biologicznego i Grzegorz Mendel jest uważany za jego ojca. Ustalił kluczowe pojęcia dziedziczności, badając rośliny grochu. Elementami dziedzicznymi są geny, a cechy to szczególne cechy, takie jak kolor kwiatu.
Jego odkrycia, często nazywane dziedziczeniem mendlowskim, wykazały związek między genami i cechami.
Mendel skupił się na siedmiu cechach grochu: wysokości, kolorze kwiatu, kolorze grochu, kształcie grochu, kształcie strąków, kolorze strąków i pozycji kwiatu. Groch był dobrym testerem, ponieważ miał szybkie cykle reprodukcyjne i był łatwy w uprawie. Po tym, jak założył linie groszku czystej krwi, był w stanie krzyżować je w celu uzyskania hybryd.
Doszedł do wniosku, że cechy takie jak kształt strąka są dziedzicznymi elementami lub genami.
Rodzaje dziedziczności
Allele to różne formy genu. Odmiany genetyczne, takie jak mutacje, są odpowiedzialne za tworzenie alleli. Różnice w parach zasad DNA mogą również zmienić funkcję lub fenotyp. Wnioski Mendelsa dotyczące alleli stały się podstawą dwóch głównych praw dziedziczenia: prawo segregacji i prawo niezależnego asortymentu.
Prawo segregacji mówi, że pary alleli oddzielają się, gdy tworzą się gamety. Prawo niezależnego asortymentu mówi, że allele z różnych genów sortują się niezależnie.
Allele występują w postaci dominującej lub recesywnej. Dominujące allele są wyrażone lub widoczne. Na przykład dominują brązowe oczy. Z drugiej strony, recesywne allele nie zawsze są wyrażone lub widoczne. Na przykład niebieskie oczy są recesywne. Aby osoba miała niebieskie oczy, musi odziedziczyć po niej dwa allele.
Należy zauważyć, że cechy dominujące nie zawsze są powszechne w populacji. Przykładem tego są niektóre choroby genetyczne, takie jak choroba Huntingtona, która jest wywoływana przez dominujący allel, ale nie występuje powszechnie w populacji.
Ponieważ istnieją różne typy alleli, niektóre organizmy mają dwa allele dla jednej cechy. Homozygotyczny oznacza, że istnieją dwa identyczne allele dla jednego genu, i heterozygotyczny oznacza, że istnieją dwa różne allele dla genu. Kiedy Mendel studiował swoje rośliny grochu, stwierdził, że F.2 pokolenie (wnuki) zawsze miało fenotypy w stosunku 3: 1.
Oznacza to, że cecha dominująca pojawiła się trzy razy częściej niż recesywna.
Przykłady dziedziczności
Kwadraty Punnetta może pomóc zrozumieć krzyże homozygotyczne vs. heterozygotyczne i krzyże heterozygotyczne vs. heterozygotyczne. Jednak nie wszystkie krzyże można obliczyć za pomocą kwadratów Punnetta ze względu na ich złożoność.
Nazwane na cześć Reginalda C. Punnetta, diagramy mogą pomóc w przewidywaniu fenotypów i genotypów potomstwa. Kwadraty pokazują prawdopodobieństwo niektórych krzyży.
Ogólne odkrycia Mendla wykazały, że geny przekazują dziedziczność. Każdy rodzic przenosi połowę swoich genów na potomstwo. Rodzice mogą również przekazywać różne zestawy genów różnym potomkom. Na przykład identyczne bliźniaki mają to samo DNA, ale rodzeństwo nie.
Dziedzictwo nie Mendlańskie
Praca Mendla była dokładna, ale uproszczona, więc współczesna genetyka znalazła więcej odpowiedzi. Po pierwsze, cechy nie zawsze pochodzą od jednego genu. Kontrola wielu genów cechy poligeniczne, takie jak kolor włosów, kolor oczu i kolor skóry. Oznacza to, że więcej niż jeden gen jest odpowiedzialny za twoje brązowe lub czarne włosy.
Jeden gen może również wpływać na wiele cech. To jest plejotropia, a geny mogą kontrolować niezwiązane cechy. W niektórych przypadkach plejotropia wiąże się z chorobami i zaburzeniami genetycznymi. Na przykład anemia sierpowata jest dziedzicznym zaburzeniem genetycznym, które wpływa na czerwone krwinki, nadając im kształt półksiężyca.
Oprócz wpływu na czerwone krwinki, zaburzenie wpływa na przepływ krwi i inne narządy. Oznacza to, że ma wpływ na wiele cech.
Mendel uważał, że każdy gen ma tylko dwa allele. Jednak może być wiele różnych alleli genu. Wiele alleli może kontrolować jeden gen. Przykładem tego jest kolor sierści u królików. Innym przykładem jest układ grupowy grupy krwi ABO u ludzi. Ludzie mają trzy allele dla krwi: A, B i O. A i B dominują nad O, więc są dominujące.
Inne wzorce dziedziczenia
Całkowita dominacja jest wzorem opisanym przez Mendla. Zobaczył, że jeden allel dominuje, a drugi recesywny. Dominujący allel był widoczny, ponieważ został wyrażony. Kształt nasion grochu jest przykładem całkowitej dominacji; okrągłe allele nasienne dominują nad pomarszczonymi.
Jednak genetyka jest bardziej złożona, a pełna dominacja nie zawsze ma miejsce.
W niekompletna dominacja, jeden allel nie jest całkowicie dominujący. Lwia paszcza to klasyczny przykład niepełnej dominacji. Oznacza to, że fenotyp potomstwa wydaje się znajdować pomiędzy fenotypem dwojga rodziców. Kiedy rasa białego lwia paszcza i rasa czerwonego lwia paszcza mogą mieć różowe lwia paszczę. Po przekroczeniu tych różowych lwia paszcza wyniki są czerwone, białe i różowe.
W współwinność, oba allele są wyrażane jednakowo. Na przykład niektóre kwiaty mogą być mieszanką różnych kolorów. Czerwony kwiat i biały kwiat mogą wytwarzać potomstwo z mieszanką czerwonych i białych płatków. Oba fenotypy rodziców są wyrażane, więc potomstwo ma trzeci fenotyp, który je łączy.
Śmiertelne Allele
Niektóre krzyże mogą być śmiertelne. ZA śmiertelny allel może zabić organizm. W 1900 roku Lucien Cuenót odkrył, że kiedy krzyżował żółte myszy z brązowymi myszami, potomstwo było brązowo-żółte.
Kiedy jednak skrzyżował dwie żółte myszy, potomstwo miało stosunek 2: 1 zamiast stosunku 3: 1, który znalazł Mendel. Były dwie żółte myszy na jedną brązową mysz.
Cuenót odkrył, że dominującym kolorem był żółty, więc te myszy były heterozygotami. Jednak około jedna czwarta myszy hodowanych po przekroczeniu heterozygoty zmarła podczas stadium embrionalnego. Właśnie dlatego stosunek wynosił 2: 1 zamiast 3: 1.
Mutacje mogą powodować śmiertelne geny. Chociaż niektóre organizmy mogą umrzeć na etapie embrionalnym, inne mogą żyć przez lata z tymi genami. Ludzie mogą również mieć śmiertelne allele, z którymi wiąże się kilka zaburzeń genetycznych.
Dziedziczność i środowisko
To, jak wyjdzie żywy organizm, zależy zarówno od jego dziedziczności, jak i środowiska. Na przykład fenyloketonuria (PKU) jest jednym z zaburzeń genetycznych, które ludzie mogą dziedziczyć. PKU może powodować niepełnosprawność intelektualną i inne problemy, ponieważ organizm nie może przetwarzać aminokwasu fenyloalaniny.
Jeśli spojrzysz tylko na genetykę, możesz oczekiwać, że osoba z PKU zawsze będzie niepełnosprawna intelektualnie. Jednak dzięki wczesnemu wykryciu u noworodków ludzie mogą żyć z PKU na diecie niskobiałkowej i nigdy nie mają poważnych problemów zdrowotnych.
Patrząc zarówno na czynniki środowiskowe, jak i genetykę, można zobaczyć, jak osoba żyje, może wpływać na ekspresję genów.
Hortensje są kolejnym przykładem wpływ środowiska na genach. Dwie rośliny hortensji z tymi samymi genami mogą mieć różne kolory ze względu na pH gleby. Gleby kwaśne tworzą niebieskie hortensje, a gleby alkaliczne - różowe. Składniki odżywcze i minerały glebowe również wpływają na kolor tych roślin. Na przykład niebieskie hortensje muszą mieć aluminium w glebie, aby uzyskać ten kolor.
Wkłady Mendelsa
Chociaż badania Gregora Mendelsa stworzyły podwaliny pod dalsze badania, współczesna genetyka poszerzyła swoje odkrycia i odkryła nowe wzorce dziedziczenia, takie jak niepełna dominacja i kodominacja.
Zrozumienie, w jaki sposób geny są odpowiedzialne za widoczne cechy fizyczne, jest kluczowym aspektem biologii. Od zaburzeń genetycznych po hodowlę roślin, dziedziczność może wyjaśnić wiele pytań, które ludzie zadają na temat otaczającego ich świata.