BIOLOĢISKĀ MANTOŠANA: TEORIJA UN JĒDZIENI, KĀ TĀ TIEK PĀRNESTA, PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Bioloģiskā mantošana ir process, ar kuru pēcnācēji no šūnas vai organisma saņem ģenētisko Dotācija vecākiem. Iedzimtības ģenētikas izpētes joma ir gēnu izpēte un to pārnešana no vienas paaudzes uz otru.

Iedzimtību var definēt kā līdzību starp vecākiem un viņu pēcnācējiem, taču šis termins ietver arī atšķirības, kas raksturīgas ģenētiskajai variācijai, kas rodas reprodukcijas laikā.

Gulbis un viņas jaunieši (Hansa Benna attēls vietnē www.pixabay.com)

Bioloģiskā mantošana ir viens no nozīmīgākajiem dzīvo šūnu un tātad daudzšūnu organismu atribūtiem, jo ​​tas nozīmē spēju pārnest īpašības un īpašības, ko nosaka secīgas paaudzes, sadarbojoties ar adaptīvajiem mehānismiem un dabisko atlasi.

Daudzi autori uzskata, ka cilvēks ir iepazinies ar bioloģiskās mantojuma pamatjēdzieniem tūkstošiem gadu, kad sākās augu un dzīvnieku mājošanas procesi, un, izvēloties pazīmes, kuras viņš uzskatīja par vissvarīgākajām, izdarīja krustu Iegūstiet pēcnācējus, kas saglabās šīs īpašības.

Tomēr mūsu pašreizējā izpratne par iedzimtības fiziskajiem un molekulārajiem pamatiem ir salīdzinoši nesena, jo tie netika noskaidroti līdz 20. gadsimta sākumam, kad zinātniskā sabiedrība nāca klajā ar iedzimtības hromosomu teoriju.

Neskatoties uz iepriekš minēto, pazīmju vai rakstzīmju pārmantojamības principus dažus gadus iepriekš analizēja Gregorio Mendels, kurš šobrīd tiek uzskatīts par "mantojuma tēvu".

Ir svarīgi pieminēt, ka gan pirms, gan pēc šīs mantojuma hromosomu teorijas formulēšanas daudziem citiem atklājumiem bija transcendentāla nozīme mūsu mūsdienu izpratnei par dzīvo lietu ģenētiku. Tie cita starpā varētu ietvert nukleīnskābju izolāciju un raksturošanu, hromosomu atklāšanu un izpēti.

Bioloģiskās mantojuma teorija

Gregors Mendels

Mantojuma pamatus sākotnēji ierosināja austriešu mūks Gregorijs Mendels (1822-1884) 1856. Gadā.

Mendels no eksperimentiem ar zirņu stādu krustiem saprata, ka gan līdzības, gan atšķirības starp vecākiem un viņu pēcnācējiem var izskaidrot ar diskrētu iedzimtu vienību, tas ir, gēnu, mehānisku pārnešanu.

Mendela zirņi un to īpašības (Avots: Nefronus caur Wikimedia Commons)

Tas lika pamatus mūsdienu ģenētikas izpratnei, jo bija zināms, ka pazīmju pārmantojamības iemesls ir hromosomu gēnu fiziska pārnešana reprodukcijas ceļā (seksuāla vai aseksuāla).

Saskaņā ar viņa iegūtajiem rezultātiem Mendels formulēja "mantojuma likumus", kas šodien ir spēkā attiecībā uz dažām rakstzīmēm:

- Atdalīšanas likums: tas apgalvo, ka gēniem ir "alternatīvas" formas, kas pazīstamas kā alēles, un ka tie tieši ietekmē fenotipu (redzamās īpašības).

- Neatkarīgas mantošanas likums: nozīmē, ka vienas pazīmes mantojums ir neatkarīgs no citas mantojuma, kaut arī tas neattiecas uz daudzām pazīmēm.

Tomass Morgans 1908. gadā, pētot augļu mušas, Drosophila melanogaster ģenētiku, parādīja, ka fenotipu mantošana notika tā, kā iepriekš aprakstījis Mendels. Turklāt tas bija tas, kurš noskaidroja, ka iedzimtības vienības (gēni) tika pārnesti caur hromosomām.

Tādējādi, pateicoties daudzu citu pētnieku līdzdalībai, šodien mēs zinām, ka bioloģiskā pārmantojamība notiek, pateicoties iedzimtu vienību pārnešanai, kas atrodas hromosomās, vai nu autosomāli, seksuāli, vai plastidiski hromosomās (eikariotos).

Dotā fenotipa izpausme vai izskats ir atkarīgs no genotipa īpašībām (dominance un recesivitāte).

Pamatjēdzieni

Lai saprastu, kā darbojas bioloģiskās pārmantojamības mehānismi, ir jāsaprot daži pamatjēdzieni.

Lai arī ne visas iedzimtās iezīmes rodas nukleotīdu secības dēļ, kas veido katra organisma DNS, kad mēs atsaucamies uz bioloģisko mantojumu, mēs parasti runājam par gēnos ietvertās informācijas pārnešanu.

Ģen

Gēns tiek definēts kā mantojuma fiziskā pamatvienība, un tā ir noteikta DNS sekvence, kurā ir visa informācija, kas nepieciešama kādas dzīvās būtnes pazīmju vai pazīmju paušanai.

Alēles

Gēniem var būt vairāk nekā viena forma, kas ir nelielu izmaiņu rezultāts secībā, kas tos raksturo; tā paša gēna alternatīvās formas ir zināmas kā alēles.

Alēles parasti definē pēc fenotipiskajām īpašībām, kuras tās piešķir, un populācijā vienam un tam pašam gēnam parasti ir atrodamas vairākas alēles.

DNS, gēni un hromosomas (Avots: Thomas Splettstoesser, izmantojot Wikimedia Commons)

Piemēram, zīdītājs no vecākiem manto divas katra gēna alēles, vienu no mātes un otru no tēva. To genotipa alēli, kas vienmēr tiek izteikta fenotipā, sauc par dominējošo alēli, savukārt tā, kas paliek "klusa" (kurai fenotipiskās pazīmes nav novērotas), ir zināma kā recesīvā alēle.

Dažos gadījumos var parādīties, ka abas alēles ir izteiktas, radot starpposma fenotipu, tāpēc tās kopīgi sauc par kodominējošām alēlēm.

Homozigotiskums un heterozigotiskums

Ja indivīds no vecākiem manto divas identiskas alēles, neatkarīgi no tā, vai viņi abi ir dominējošie vai recesīvie, tas ģenētiski runājot ir zināms kā šo alēļu homozigots. Ja, no otras puses, indivīds no vecākiem manto divas dažādas alēles, no kurām viena ir dominējošā, bet otra ir recesīvā, šo alēļu sauc par heterozigotu.

Hromosomas

Prokariotu un eikariotu organismu gēni ir atrodami uz struktūrām, kas pazīstamas kā hromosomas. Prokariotos, šūnās, kurām nav kodola, parasti ir tikai viena hromosoma; To veido DNS, kas saistīts ar dažām olbaltumvielām, ir apļveida formas un ļoti sarullēta.

Eikariotiem, šūnām, kurām ir kodols, atkarībā no sugas ir viena vai vairākas hromosomas, un tās sastāv no materiāla, ko sauc par hromatīnu. Katras hromosomas hromatīns sastāv no DNS molekulas, kas ir cieši saistīta ar četriem proteīnu veidiem, kurus sauc par histoniem, kas atvieglo tā sablīvēšanos kodolā.

Eikariotos ir vairāk nekā viens hromosomu tips. Ir kodolieroču, mitohondriju un hloroplastidi (ierobežoti ar fotosintētiskiem organismiem). Kodolu hromosomas ir autosomālas un seksuālas (tās, kas norāda dzimumu).

Ploidija

Ploidija ir viss šūnā esošo hromosomu “komplektu” skaits. Piemēram, cilvēkiem, piemēram, visiem zīdītājiem un daudziem dzīvniekiem, ir divas hromosomu kopas: viena no tēva un otra no mātes, tāpēc viņu šūnas tiek uzskatītas par diploīdām.

Haploīdi un poliploīdi

Tos indivīdus un / vai šūnas, kuriem ir tikai viens hromosomu komplekts, sauc par haploīdiem, savukārt organismi, kuriem ir vairāk nekā divi hromosomu komplekti, kopā ir poliploīdi (triploīdi, tetraploīdi, heksapoloīdi utt.).

Gametes

Organismos ar seksuālu reprodukciju tas notiek, pateicoties divu specializētu šūnu saplūšanai, kuras ražo divi dažādi indivīdi: "tēviņš" un "sieviete". Šīs šūnas ir gametas; tēviņi ražo spermu (dzīvnieki) vai mikrosporas (augi), bet sievietes - olšūnas vai olšūnas.

Parasti dzimumšūnu (gametu) hromosomu slodze ir haploīda, tas ir, šīs šūnas tiek ražotas šūnu dalīšanas ceļā, kas saistīts ar hromosomu skaita samazināšanos.

Genotips

Dzīvā organismā genotips apraksta gēnu kopumu (ar to attiecīgajām alēlēm), kas kodē kādu noteiktu pazīmi vai pazīmi un kurus no citiem atšķir ar noteiktu funkciju vai secību. Tātad genotips apzīmē indivīda alēlisko konstitūciju.

Lai gan parasti tiek teikts, ka fenotips rada tieši genotipu, ir svarīgi atcerēties, ka ir daudz vides un epiģenētisko faktoru, kas var ietekmēt fenotipa izskatu.

Fenotips

Fenotips burtiski nozīmē "parādīto formu". Daudzi teksti to definē kā organisma redzamo īpašību kopumu, kas rodas gan no tā gēnu (genotipa) ekspresijas, gan no mijiedarbības ar apkārtējo vidi.

Lielākā daļa fenotipu ir vairāk nekā viena gēna saskaņotas darbības rezultāts, un viens un tas pats gēns var piedalīties vairāk nekā viena īpaša fenotipa izveidē.

Kā tiek pārnesta ģenētiskā mantošana?

Gēnu pārnešana no vecākiem viņu pēcnācējiem notiek šūnu ciklā caur mitozi un meiozi.

Prokariotos, kur reprodukcija notiek galvenokārt ar abpusēju sadalījumu vai bināru dalīšanos, gēni no vienas šūnas tiek pārnesti uz pēcnācējiem, izmantojot precīzu tās hromosomas kopiju, kas pirms sadalīšanas tiek izdalīta meitas šūnā.

Daudzšūnu eikariotiem, kuriem parasti ir divu veidu šūnas (somatiskās un seksuālās), ir divi pārnešanas vai gēnu pārmantojamības mehānismi.

Somatiskās šūnas, kā arī vienkāršāki vienšūnu organismi, sadaloties, to izdara mitozē, kas nozīmē, ka tie dublē hromosomu saturu un izdala kopijas meitas šūnu virzienā. Šīs kopijas parasti ir precīzas, tāpēc jauno šūnu īpašības ir līdzvērtīgas "priekšteču" īpašībām.

Dzimumšūnām ir būtiska loma daudzšūnu organismu seksuālajā pavairošanā. Šīs šūnas, sauktas arī par gametām, tiek ražotas meiozes ceļā, kas ietver šūnu dalīšanu un vienlaikus hromosomu slodzes samazināšanos (tās ir haploīdas šūnas).

Seksuālās reprodukcijas ceļā divi indivīdi nodod savus gēnus no vienas paaudzes paaudzē, sapludinot haploīdās gametiskās šūnas un veidojot jaunu diploīdu indivīdu, kuram ir abu vecāku raksturīgās pazīmes.

Mantojuma piemēri

Klasiskie bioloģiskās pārmantojamības piemēri, kas izmantoti mācību tekstos, lai izskaidrotu šo procesu, ir balstīti uz dažādiem "modeļa" organismiem.

Piemēram, augļa mušai (D. melanogaster), vienam no Tomasa Morgana izmantotajiem dzīvnieku pētījumu modeļiem, bieži ir sarkanas acis. Tomēr eksperimentu laikā Morgans atrada balto acu tēviņu un šķērsoja to ar sarkano acu mātīti.

Augļu mušiņa. Drosophila melanogaster. Uzņemts un rediģēts no: Sanjay Acharya

Ņemot vērā, ka šajā sugā dominē “sarkano acu” fenotips, šī krusta pirmās paaudzes rezultātu veidoja indivīdi ar sarkanām acīm. Turpmākie krusti starp pirmās paaudzes (F1) indivīdiem izraisīja F2 paaudzi, kurā parādījās abi fenotipi.

Tā kā baltas acis parādījās F2 tikai aptuveni 50% vīriešu, Morgans uzskatīja, ka tā ir "ar dzimumu hromosomu saistīta mantojums".

Atsauces

1. Gardners, JE, Simmons, JE, & Snustad, DP (1991). Ģenētiskais pamats. 8 '"izdevums. Džons Vilijs un dēli.
2. Hendersons, M. (2009). 50 ģenētikas idejas, kuras jums patiešām jāzina. Quercus grāmatas.
3. Zālamans, EP, Bergs, LR un Martins, DW (2011). Bioloģija (9. edn). Brūka / Kola, Cengagas mācīšanās: ASV.
4. Suzuki, DT, un Griffiths, AJ (1976). Ievads ģenētiskajā analīzē. WH Freeman un uzņēmums.
5. Vatsons, JD (2004). Gēna molekulārā bioloģija. Pīrsona izglītība Indijā