Zawartość
- Dziedzictwo mendlowskie działa dobrze w prostych sytuacjach
- Dziedziczenie nie-mendlowskie, objaśnienie i przykład
- Definicja genotypu i fenotypu
- Heterozygotyczne potomstwo może wytworzyć fenotyp pośredni
- Wyjaśnienie, jak działa niekompletna dominacja
- Definicja dziedziczenia wielogenowego dotyczy wielu wpływów genów i alleli
- Przykłady niekompletnej dominacji
Zaawansowane organizmy, takie jak zwierzęta, otrzymują dwa zestawy genów z jednym zestawem od każdego rodzica. Chociaż ogólnie kod genetyczny jest to samo, rodzice często mają różne wersje tego samego genu. W rezultacie odziedziczony kod genetyczny może zawierać kopie dwóch wersji; jeden może być dominujący podczas gdy drugi może być recesywny.
Kiedy pojedynczy gen wytwarza określoną cechę w organizmie, Dziedzictwo mendlowskie obowiązują zasady. Zostały po raz pierwszy zaproponowane przez austriackiego mnicha Gregora Mendela w XIX wieku i szczegółowo opisują dziedziczenie pojedynczych genów za pomocą kilku prostych reguł. Mendel pracował z roślinami grochu i zdefiniował dominujące i recesywne allele.
Jednak większość cech organizmu nie jest wytwarzana przez pojedynczy gen. Zamiast tego wiele genów wpływa na cechę, a niektóre geny wpływają na kilka cech organizmu. Ponieważ proste reguły Mendelsa nie mają zastosowania w takich przypadkach, dziedzictwo niemendelskie zajmuje się tymi złożonymi procesami. Tam, gdzie Mendel założył, że jedna z dwóch wersji genu była dominująca, dziedziczenie inne niż mendlowskie przyjmuje, że w niektórych przypadkach dominacja jest niepełna.
Dziedzictwo mendlowskie działa dobrze w prostych sytuacjach
Gregor Mendels pracuje z roślinami grochu, koncentrując się na obserwowalnych cechach, takich jak kolor kwiatu i kształt strąka. Mendel próbował ustalić, które geny wytwarzają fioletowe i białe kwiaty oraz inne cechy roślin grochu. Wybrał cechy, które były głównie spowodowane przez pojedynczy gen; w rezultacie był w stanie wyjaśnić dziedziczenie w prostych słowach.
Jego główne wnioski były następujące:
W dziedziczeniu Medelian nazywa się dwie wersje genów odziedziczone po rodzicach allele. Allele mogą być dominujące lub recesywne. Osoba, która ma jeden lub dwa dominujące allele, będzie miała cechę kodowaną przez dominujący gen.
W przypadku osób z dwoma recesywnymi allelami pojawi się cecha recesywna. Według Mendla obecność lub brak pojedynczych genów i ich alleli wyjaśniły, które cechy wykazywały rośliny grochu.
Dziedziczenie nie-mendlowskie, objaśnienie i przykład
Przed Mendlem większość naukowców uważała, że cechy zostały przekazane jako mieszanka cech rodziców. Problem polegał na tym, że często dzieci nie miały takiej mieszanki, jak wtedy, gdy rodzic o niebieskich oczach i rodzic o brązowych oczach produkowali dziecko o niebieskich oczach.
Mendel zaproponował, że cechy były wynikiem obecności lub braku dominującego allelu. Jego teoria nadal ma zastosowanie do cech wytwarzanych przez pojedynczy gen.
Na przykład Mendel udowodnił, że rośliny grochu z krótkim i długim rodzicem nie produkowały roślin średniej długości, a jedynie rośliny krótkie lub długie. Rośliny, które miały jednego rodzica z gładkimi i jednego rodzica z pomarszczonymi strąkami, nie wytwarzały lekko pomarszczonych strąków, ale albo pomarszczone albo gładkie strąki.
Tam było bez mieszanki cech.
Jednak większość cech jest wytwarzana przez wiele genów. Na przykład istnieje wiele roślin o różnych długościach, nie tylko rośliny krótkie i długie. Kiedy krótka i długa roślina wytwarza roślinę o średniej długości, musi to wynikać z wpływu wielu genów lub braku całkowitej dominacji dominującego genu.
Ten rodzaj dziedziczenia nazywany jest dziedzictwem niemendlowskim.
Definicja genotypu i fenotypu
Ogólny zbiór genów organizmów to genotyp podczas gdy zbiór obserwowalnych cech wytwarzanych przez genotyp nazywa się fenotyp. Fenotypy oparte są na genotypie, ale mogą na nie wpływać czynniki środowiskowe i zachowanie organizmu.
Na przykład roślina może mieć genotyp rosnący wysoki i krzaczasty, ale jeśli rośnie na słabej glebie, może być nadal niewielka i rzadka.
Organizmy, które mają dwa dominujące lub dwa recesywne allele homozygotyczny dla tego genu, podczas gdy te, które mają dominujący i recesywny allel heterozygotyczny. Staje się to ważne w dziedziczeniu niemendlowskim, ponieważ organizmy homozygotyczne mają wyraźną ekspresję genów dwóch dominujących lub recesywnych alleli i wykazują odpowiedni fenotyp.
W organizmach heterozygotycznych z dominującym i recesywnym allelem związek dominujący / recesywny może nie być kompletny, a oba allele mogą być wyrażane w różnym stopniu.
Czynniki oprócz genotypu wpływające na fenotyp obejmują:
Wzajemne oddziaływanie dominujących i recesywnych alleli w połączeniu z czynnikami środowiskowymi tworzy fenotyp z genotypu pochodzącego.
Heterozygotyczne potomstwo może wytworzyć fenotyp pośredni
Złożona natura dziedziczenia niemendlowskiego opiera się na fakcie, że wiele cech jest wynikiem wpływów wielu różnych genów, czynników środowiskowych i zachowania organizmu. Oprócz tych wpływów allele genu mogą wytwarzać różne fenotypy z powodu następujących czterech mechanizmów:
Gdy niepełna dominacja jest obecna dla określonej cechy, heterozygotyczne potomstwo może mieć mieszankę cech ich rodziców i wykazywać pośredni fenotyp. U ludzi kolor skóry jest przykładem niepełnej dominacji, ponieważ geny odpowiedzialne za produkcję melaniny i jasną lub ciemną skórę nie mogą ustalić dominacji.
W rezultacie potomstwo często ma kolor skóry między odcieniami skóry rodziców.
Wyjaśnienie, jak działa niekompletna dominacja
Mechanizm niekompletnej dominacji ma nieco inny wpływ, gdy pojawia się w pojedynczych genach w porównaniu z genotypem wielogenu lub poligenicznym.
Możliwe różnice w fenotypach wynikające z genów o niepełnej dominacji obejmują następujące odmiany:
W wyniku tych zmian niekompletna dominacja może skutkować a duża różnorodność fenotypów i może pomóc wyjaśnić ciągłą zmienność wielu cech.
Mendel nie zaobserwował niepełnej dominacji w swoich eksperymentach z roślinami grochu, ale mechanizmy dziedziczenia nie Mendlańskiego, w tym niekompletna dominacja, są bardziej powszechne niż dziedziczenie Mendla.
Definicja dziedziczenia wielogenowego dotyczy wielu wpływów genów i alleli
Pojedyncze cechy, na które wpływa wiele genów, są przekazywane potomstwu poprzez dziedziczenie wielogenowe. Kolor u zwierząt jest często poligeniczny, a każdy gen w niewielkim stopniu przyczynia się do stworzenia ogólnego końcowego fenotypu. W obrębie genów istnieje dodatkowa różnica między allelami, każda para alleli wnosi potencjalnie cztery różne wkłady, a także warianty wynikające ze stopni dominacji i ekspresji genów.
Przy tak wielu czynnikach trudno jest uzyskać dokładny obraz tego, w jaki sposób powstaje cecha oraz jakie geny i allele biorą udział. Pary alleli są zawsze w tym samym miejscu lub locus na chromosomie, ale trudniej jest znaleźć same geny.
Gen przyczyniający się może być genem połączonym w pobliżu na chromosomie lub może znajdować się na drugim końcu. Niektóre geny przyczyniające się mogą znajdować się na innych chromosomach i mogą być wyrażane tylko w określonych okolicznościach.
Wpływy polygenowe na cechę może obejmować:
Wszystkie te możliwości dotyczą każdego z genów cechy, która ma liczne wpływy genetyczne. Powstały fenotyp można szczegółowo opisać, ale dokładne leżące u jego podstaw wpływy genetyczne są często mniej jasne.
Przykłady niekompletnej dominacji
Podczas gdy reguły Mendla dotyczące dziedziczenia alleli są ogólnie prawdziwe, a nawet działają na poziomie alleli dla cech z wieloma genami, zasady dziedziczenia pełnego cechy poligeniczne są znacznie bardziej skomplikowane. Na cechy polygenowe wpływa wiele czynników wpływających na ekspresję genów i penetrację.
Typowe przykłady u ludzi obejmują:
Różnorodność cech poligenicznych pomaga wyjaśnić ogromne różnice w fenotypach występujących w zaawansowanych organizmach, w tym u ludzi. Zamiast pojedynczego genu wywołującego określoną cechę, złożone mechanizmy dziedziczenia wielogenowego, w tym niepełna dominacja, leżą u podstaw różnorodnego zakresu cech.