Öröklődés: meghatározás, tényező, típusok és példák

Amikor a kék szemű és a barna szemű szülő átadja utódainak a szem színére vonatkozó génjeit, ez az öröklődés példája.

A gyerekek öröklik a géneket, amelyekből áll dezoxiribonukleinsav (DNS) a szülőktől, és kék vagy barna szemük lehet. A genetika azonban összetett, és egynél több gén felelős a szem színéért.

Hasonlóképpen, sok gén meghatározza az egyéb tulajdonságokat, például a haj színét vagy magasságát.

Az öröklődés annak vizsgálata, hogy a szülők hogyan adják át vonásaikat utódaiknak genetika. Az öröklődésről számos elmélet létezett, és az öröklődés általános fogalmai megjelentek, mielőtt az emberek teljesen megértették a sejteket.

A modern öröklődés és a genetika azonban újabb területek.

Bár a gének tanulmányozásának alapja az 1850-es években és a 19. század folyamán megjelent, a 20. század elejéig nagyrészt figyelmen kívül hagyták.

Emberi vonások specifikus jellemzők, amelyek az egyéneket azonosítják. A szülők ezeket génjeikkel adják át. Néhány könnyen meghatározható emberi tulajdonság: magasság, szemszín, hajszín, hajtípus, fülcimpás rögzítés és nyelvgördülés. Ha összehasonlítod

Például egy domináns tulajdonság, például a barna haj, a populációban gyakoribb, míg a recesszív tulajdonság, például a vörös haj ritkább. Azonban nem minden domináns tulajdonság közös.

Ha genetikát fog tanulni, meg kell értenie a DNS és a kapcsolatát öröklődővonások.

A legtöbb élő szervezet sejtjeiben van DNS, amely az az anyag, amely a génjeit alkotja. Amikor a sejtek szaporodnak, át tudják adni a DNS-molekulát, ill genetikai információk a következő generációnak. Például a sejtjei rendelkeznek azzal a genetikai anyaggal, amely meghatározza, hogy szőke vagy fekete hajad van-e.

A genotípusod az gének a sejteken belül, míg a fenotípusod az a fizikai tulajdonság, amelyet a gének és a környezet egyaránt láthat és befolyásol.

A gének között eltérések vannak, ezért a DNS-szekvenciák eltérnek egymástól. Genetikai variáció egyedivé teszi az embereket, és ez a természetes szelekció fontos fogalma, mert a kedvező tulajdonságok nagyobb valószínűséggel maradnak életben és adódnak tovább.

Noha az azonos ikrek DNS-ével azonos, génexpressziójuk változhat. Ha az egyik iker több táplálékot kap, mint a másik, akkor magasabb lehet, annak ellenére, hogy ugyanazok a gének vannak.

Kezdetben az emberek reproduktív szempontból értették az öröklődést. Kitalálták az alapvető fogalmakat, például a növények pollenjét és bibéjét, amelyek hasonlóak az emberi petesejthez és spermához.

A növényekben és más fajokban hibrid keresztezések ellenére a genetika rejtély maradt. Sok évig azt hitték, hogy a vér öröklődést közvetít. Még Charles Darwin is úgy gondolta, hogy a vér felelős az öröklődésért.

Az 1700-as években Carolus Linnaeus és Josef Gottlieb Kölreuter különféle növényfajok keresztezéséről írtak, és felfedezték, hogy a hibridek köztes tulajdonságokkal rendelkeznek.

Gregor Mendel munkája az 1860-as években segített javítani a hibrid keresztek és öröklés. Megcáfolta a megalapozott elméleteket, de munkáját a publikálás után nem értették meg teljesen.

Erich Tschermak von Seysenegg, Hugo de Vries és Carl Erich Correns újra felfedezte Mendel munkáját a 20. század elején. E tudósok mindegyike növényi hibrideket vizsgált és hasonló következtetésekre jutott.

A genetika a biológiai öröklés vizsgálata, és Gregor Mendel apjának tekintik. Az öröklődés kulcsfontosságú fogalmait a borsó növények tanulmányozásával hozta létre. Az öröklődő elemek a gének, a tulajdonságok pedig sajátos jellemzők, például a virág színe.

Gyakran hívják Mendeli örökség, megállapításai megállapították a gének és tulajdonságok közötti kapcsolatot.

Mendel a borsó növények hét jellemzőjére összpontosított: magasság, virág színe, borsó színe, borsó alakja, hüvely alakja, hüvely színe és virágállása. A borsó jó tesztalany volt, mert gyors szaporodási ciklusuk volt, és könnyen növekedett. Miután létrehozta a borsó tiszta tenyésztési vonalait, keresztezni tudta őket hibridek készítéséhez.

Arra a következtetésre jutott, hogy az olyan tulajdonságok, mint a hüvely alakja, örökölhető elemek vagy gének.

Az allélek a gén különböző formái. A genetikai variációk, például a mutációk felelősek az allélok létrehozásáért. A DNS-bázispárok különbségei megváltoztathatják a funkciót vagy a fenotípust is. Mendel következtetései az allélokról az öröklődés két fő törvényének alapjává váltak: a a szegregáció törvénye és a törvény a független választékról.

A szegregációs törvény kimondja, hogy az allélpárok elválnak, amikor a ivarsejtek keletkeznek. A független választék törvénye kimondja, hogy a különböző génekből származó allélek egymástól függetlenül válogatnak.

Az allélok domináns vagy recesszív formában léteznek. Domináns allélek kifejeződnek vagy láthatóak. Például a barna szem a domináns. Másrészről, recesszív allélek nem mindig kifejezettek vagy láthatóak. Például a kék szem recesszív. Annak érdekében, hogy az embernek kék szeme legyen, két allélt kell örökölnie érte.

Fontos megjegyezni, hogy a domináns tulajdonságok nem mindig gyakoriak egy populációban. Példa erre bizonyos genetikai betegségek, például a Huntington-kór, amelyet domináns allél okoz, de a populációban nem gyakori.

Mivel különböző típusú allélek léteznek, egyes szervezeteknek egyetlen tulajdonságra két allélja van. Homozigóta azt jelenti, hogy egy génnek két azonos allélje van, és heterozigóta azt jelenti, hogy egy génnek két különböző allélje van. Amikor Mendel a borsó növényeit tanulmányozta, megállapította, hogy az F₂ generáció (unokák) fenotípusában mindig 3: 1 arány volt.

Ez azt jelenti, hogy a domináns tulajdonság háromszor gyakrabban jelentkezett, mint a recesszív.

Punnett négyzetek segíthet megérteni a homozigóta vs. heterozigóta keresztezések és heterozigóta vs. heterozigóta keresztezések. A Punnett-négyzetek használatával azonban nem minden kereszt számolható összetettségük miatt.

Reginald C-ről nevezték el. Punnett, a diagramok segíthetnek megjósolni az utódok fenotípusait és genotípusait. A négyzetek bizonyos keresztezések valószínűségét mutatják.

Mendel átfogó eredményei azt mutatták, hogy a gének öröklődést közvetítenek. Minden szülő átadja génjeinek felét az utódoknak. A szülők különböző génkészleteket is adhatnak különböző utódoknak. Például az azonos ikrek DNS-e megegyezik, a testvéreké viszont nem.

Mendel munkája pontos volt, de leegyszerűsített, ezért a modern genetika több választ is talált. Először is, a tulajdonságok nem mindig egy génből származnak. Több gén vezérli poligén tulajdonságok, például hajszín, szemszín és bőrszín. Ez azt jelenti, hogy egynél több gén felelős azért, hogy barna vagy fekete hajad legyen.

Egy gén több tulajdonságra is hatással lehet. Ez pleiotropia, és a gének kontrollálhatják a nem kapcsolódó tulajdonságokat. Bizonyos esetekben a pleiotropia genetikai betegségekhez és rendellenességekhez kapcsolódik. Például a sarlósejtes vérszegénység örökletes genetikai rendellenesség, amely félhold alakúvá változtatja a vörösvérsejteket.

A vörösvérsejtek befolyásolása mellett a rendellenesség befolyásolja a véráramlást és más szerveket is. Ez azt jelenti, hogy több tulajdonságra is hatással van.

Mendel úgy gondolta, hogy minden génnek csak két allélje van. Egy génnek azonban sokféle allélja lehet. Több allél képes egy gént vezérelni. Erre példa a nyulak szőrszíne. Egy másik példa az emberek ABO vércsoport-rendszere. Az embereknek három alléljuk van a vérre: A, B és O. A és B dominánsak az O felett, tehát vannak kodomináns.

A teljes dominancia az a minta, amelyet Mendel írt le. Látta, hogy az egyik allél domináns, míg a másik recesszív. A domináns allél látható volt, mert kifejeződött. A borsó növények mag alakja a teljes dominancia példája; a kerek mag allélok dominánsak a ráncosak felett.

A genetika azonban összetettebb, és a teljes dominancia nem mindig történik meg.

Ban ben hiányos dominancia, az egyik allél nem teljesen domináns. A snapdragons a hiányos dominancia klasszikus példája. Ez azt jelenti, hogy az utódok fenotípusa a két szülő fenotípusa között látszik. Amikor egy fehér és egy piros sárkány szaporodik, rózsaszínű sárkánya lehet. Amikor átléped ezeket a rózsaszín pattintókat, az eredmények pirosak, fehérek és rózsaszínűek lesznek.

Ban ben kodominancia, mindkét allél egyformán expresszálódik. Például néhány virág különböző színek keveréke lehet. Egy piros és egy fehér virág vörös és fehér szirmok keverékével hozhat utódokat. A szülők két fenotípusa egyaránt kifejeződik, így az utódoknak van egy harmadik fenotípusuk, amely egyesíti őket.

Bizonyos keresztek halálosak lehetnek. A halálos allél képes megölni egy organizmust. Az 1900-as években Lucien Cuenót felfedezte, hogy amikor sárga egereket keresztezett barna egerekkel, az utódok barna és sárga színűek voltak.

Amikor azonban két sárga egeret keresztezett, az utódoknak 2: 1 arányuk volt a 3: 1 arány helyett, amelyet Mendel talált. Két sárga egér volt egy barna egér számára.

Cuenót megtudta, hogy a sárga a domináns szín, ezért ezek az egerek heterozigóták voltak. A heterozigóta áthaladásával tenyésztett egerek körülbelül egynegyede azonban az embrionális szakaszban elhunyt. Ezért volt az arány 3: 1 helyett 2: 1.

A mutációk halálos géneket okozhatnak. Noha egyes organizmusok embrionális stádiumban elpusztulhatnak, mások évekig képesek élni ezekkel a génekkel. Az emberek halálos allélokkal is rendelkezhetnek, és számos genetikai rendellenesség kapcsolódik hozzájuk.

Hogy egy élő szervezet hogyan alakul, annak öröklődésétől és környezetétől egyaránt függ. Például a fenilketonuria (PKU) az egyik genetikai rendellenesség, amelyet az emberek örökölhetnek. A PKU értelmi fogyatékosságot és egyéb problémákat okozhat, mivel a szervezet nem tudja feldolgozni a fenilalanin aminosavat.

Ha csak a genetikát nézi, akkor azt várhatja, hogy egy PKU-val rendelkező embernek mindig értelmi fogyatékossága lenne. Az újszülöttek korai felismerésének köszönhetően azonban az emberek alacsony fehérjetartalmú étrenden élhetnek a PKU-val, és soha nem alakulnak ki súlyos egészségügyi problémák.

Ha mind a környezeti tényezőket, mind a genetikát megnézzük, akkor láthatjuk, hogy az ember élete hogyan befolyásolhatja a génexpressziót.

A hortenzia egy másik példa a környezeti hatás a géneken. Két azonos génnel rendelkező hortenzia növény a talaj pH-értéke miatt különböző színű lehet. A savas talajok kék hortenzákat hoznak létre, míg az alkáli talajok rózsaszínűek. A talaj tápanyagai és ásványi anyagai is befolyásolják e növények színét. Például a kék hortenzianak a talajban alumíniumnak kell lennie, hogy ilyen színűvé váljon.

Noha Gregor Mendel tanulmányai megalapozták a további kutatásokat, a modern genetika ezt megtette bővítette eredményeit, és új öröklődési mintákat fedezett fel, például hiányos dominanciát és kodominancia.

Annak megértése, hogy a gének miért felelősek az Ön által látható fizikai tulajdonságokért, a biológia döntő szempontja. A genetikai rendellenességektől a növénynemesítésig az öröklődés sok olyan kérdést magyarázhat meg, amelyet az emberek feltesznek a körülöttük lévő világra.