Paveldimumas: apibrėžimas, faktorius, tipai ir pavyzdžiai

Kai tėvai su mėlynomis akimis ir tėvai su rudomis akimis perduoda savo akių genus savo atžaloms, tai yra paveldimumo pavyzdys.

Vaikai paveldi genus, kurie susideda dezoksiribonukleino rūgštis (DNR) iš tėvų, ir jie gali turėti mėlynas ar rudas akis. Tačiau genetika yra sudėtinga, o už akių spalvą atsakingas ne vienas genas.

Panašiai daugelis genų lemia ir kitas savybes, tokias kaip plaukų spalva ar aukštis.

Paveldimumas yra tyrimas, kaip tėvai perduoda savo bruožus savo atžaloms genetika. Egzistavo daugybė paveldimumo teorijų, o bendros paveldimumo sąvokos atsirado žmonėms dar visiškai nesuprantant ląstelių.

Tačiau šių dienų paveldimumas ir genetika yra naujesnės sritys.

Nors genų tyrimo pagrindas atsirado 1850-aisiais ir XIX amžiuje, iki 20-ojo amžiaus pradžios jis buvo labai ignoruojamas.

Žmogus bruožai yra specifinės savybės, identifikuojančios asmenis. Tėvai tai perduoda per savo genus. Kai kurie lengvai atpažįstami žmogaus bruožai yra ūgis, akių spalva, plaukų spalva, plaukų tipas, ausies kaušelio tvirtinimas ir liežuvio ridenimas. Kai palygini

Pavyzdžiui, dominuojantis bruožas, pvz., Rudi plaukai, labiau būdingas gyventojams, o recesyvinis, pavyzdžiui, raudoni plaukai, yra rečiau. Tačiau ne visi vyraujantys bruožai yra bendri.

Jei ketinate studijuoti genetiką, turite suprasti santykį tarp DNR ir paveldimasbruožai.

Daugumos gyvų organizmų ląstelės turi DNR, kuri yra jūsų genus sudaranti medžiaga. Kai ląstelės dauginasi, jos gali perduoti DNR molekulę arba genetinė informacija kitai kartai. Pavyzdžiui, jūsų ląstelės turi genetinę medžiagą, kuri nustato, ar turite šviesius, ar juodus plaukus.

Jūsų genotipas yra genai ląstelių viduje, o jūsų fenotipas yra fiziniai bruožai, kuriuos mato ir įtakoja tiek genai, tiek aplinka.

Tarp genų yra variacijų, todėl DNR sekos skiriasi. Genetinė variacija daro žmones nepakartojamais, ir tai yra svarbi natūralios atrankos sąvoka, nes palankios savybės greičiausiai išliks ir perduodamos.

Nors identiški dvyniai turi tą pačią DNR, jų genų ekspresija gali skirtis. Jei vienas dvynys gauna daugiau mitybos nei kitas, jis gali būti aukštesnis, nepaisant to, kad turi tuos pačius genus.

Iš pradžių žmonės paveldėjimą suprato iš reprodukcinės perspektyvos. Jie išsiaiškino pagrindines sąvokas, tokias kaip augalų žiedadulkės ir piestelės, panašios į žmogaus kiaušinį ir spermą.

Nepaisant hibridinių kryžminimų augaluose ir kitose rūšyse, genetika liko paslaptimi. Daugelį metų jie tikėjo, kad kraujas perduoda paveldimumą. Net Charlesas Darwinas manė, kad kraujas yra atsakingas už paveldimumą.

1700-aisiais Carolus Linnaeus ir Josefas Gottliebas Kölreuteris rašė apie skirtingų augalų rūšių kirtimą ir atrado, kad hibridai turi tarpinių savybių.

Gregoro Mendelio darbas 1860-aisiais padėjo geriau suprasti hibridiniai kryžiai ir paveldėjimas. Jis paneigė nusistovėjusias teorijas, tačiau jo darbas nebuvo iki galo suprastas paskelbus.

Erichas Tschermakas von Seyseneggas, Hugo de Vriesas ir Carlas Erichas Corrensas iš naujo atrado Mendelio kūrybą 20 amžiaus pradžioje. Kiekvienas iš šių mokslininkų tyrė augalų hibridus ir padarė panašias išvadas.

Genetika yra biologinio paveldėjimo tyrimas ir Gregoras Mendelis yra laikomas jos tėvu. Pagrindines paveldimumo sąvokas jis nustatė tyrinėdamas žirnių augalus. Paveldimi elementai yra genai, o bruožai yra specifinės savybės, tokios kaip gėlių spalva.

Dažnai skambinama Mendelio paveldėjimas, jo išvados nustatė ryšį tarp genų ir savybių.

Mendelis daugiausia dėmesio skyrė septynioms žirnių augalų savybėms: ūgiui, žiedų spalvai, žirnių spalvai, žirnių formai, ankščių formai, ankščių spalvai ir žiedų padėčiai. Žirniai buvo geri tiriamieji, nes turėjo greitą dauginimosi ciklą ir buvo lengvai auginami. Nustačius grynaveislių žirnių linijas, jis galėjo juos sukryžminti, kad gautų hibridus.

Jis padarė išvadą, kad tokie bruožai, kaip ankščių forma, yra paveldimi elementai ar genai.

Aleliai yra skirtingos geno formos. Genetinės variacijos, tokios kaip mutacijos, yra atsakingos už alelių sukūrimą. DNR bazių porų skirtumai taip pat gali pakeisti funkciją ar fenotipą. Mendelio išvados apie alelius tapo dviejų pagrindinių paveldėjimo dėsnių pagrindu: segregacijos dėsnis ir nepriklausomo asortimento dėsnis.

Atskyrimo dėsnis teigia, kad alelių poros išsiskiria, kai susidaro gametos. Nepriklausomo asortimento dėsnis nurodo, kad skirtingų genų aleliai rūšiuojasi savarankiškai.

Aleliai egzistuoja arba dominuojančia, arba recesyvine forma. Dominuojantys aleliai yra išreikšti ar matomi. Pavyzdžiui, dominuoja rudos akys. Iš kitos pusės, recesyviniai aleliai ne visada būna išreikšti ar matomi. Pavyzdžiui, mėlynos akys yra recesyvinės. Kad žmogus turėtų mėlynas akis, jis turi paveldėti du alelius.

Svarbu pažymėti, kad dominuojantys bruožai ne visada būdingi populiacijai. To pavyzdys yra tam tikros genetinės ligos, pvz., Huntingtono liga, kurią sukelia dominuojantis alelis, tačiau populiacija nėra dažna.

Kadangi alelių yra skirtingų tipų, kai kurie organizmai turi du alelius vienam požymiui. Homozigotas reiškia, kad vienam genui yra du identiški aleliai ir heterozigotinis reiškia, kad genui yra du skirtingi aleliai. Kai Mendelis tyrinėjo savo žirnių augalus, jis nustatė, kad F₂ kartos (anūkų) fenotipai visada buvo santykis 3: 1.

Tai reiškia, kad dominuojantis bruožas pasireiškė tris kartus dažniau nei recesyvinis.

Punnetto kvadratai gali padėti suprasti homozigotinius vs. heterozigotiniai kryžiai ir heterozigotiniai vs. heterozigotiniai kryžiai. Tačiau ne visus kryžius galima apskaičiuoti naudojant Punnett kvadratus dėl jų sudėtingumo.

Pavadinta Reginaldo C vardu. Punnett, diagramos gali padėti numatyti palikuonių fenotipus ir genotipus. Kvadratai rodo tam tikrų kryžių tikimybę.

Bendros Mendelio išvados parodė, kad genai perduoda paveldimumą. Kiekvienas tėvas perduoda pusę savo genų palikuonims. Tėvai taip pat gali suteikti skirtingus genų rinkinius skirtingoms atžaloms. Pavyzdžiui, identiški dvyniai turi tą pačią DNR, tačiau broliai ir seserys neturi.

Mendelio darbas buvo tikslus, bet paprastas, todėl šiuolaikinė genetika rado daugiau atsakymų. Pirma, bruožai ne visada kyla iš vieno geno. Keli genai kontroliuoja poligeninės savybės, pavyzdžiui, plaukų spalva, akių spalva ir odos spalva. Tai reiškia, kad daugiau nei vienas genas yra atsakingas už tai, kad turite rudus ar juodus plaukus.

Vienas genas taip pat gali paveikti kelias savybes. Tai yra pleiotropija, o genai gali kontroliuoti nesusijusius požymius. Kai kuriais atvejais pleiotropija yra susijusi su genetinėmis ligomis ir sutrikimais. Pavyzdžiui, pjautuvinė anemija yra paveldimas genetinis sutrikimas, kuris paveikia raudonuosius kraujo kūnelius, padarydamas juos pusmėnulio formos.

Be to, kad šis sutrikimas veikia raudonuosius kraujo kūnelius, jis veikia kraujotaką ir kitus organus. Tai reiškia, kad jis turi įtakos daugeliui bruožų.

Mendelis manė, kad kiekvienas genas turi tik du alelius. Tačiau gali būti daug skirtingų geno alelių. Keli aleliai gali valdyti vieną geną. To pavyzdys yra triušių kailio spalva. Kitas pavyzdys yra ABO kraujo grupės žmonių sistema. Žmonės turi tris kraujo alelius: A, B ir O. A ir B yra dominuojantys prieš O, taigi jie yra kodominantas.

Visiškas dominavimas yra modelis, kurį apibūdino Mendelis. Jis matė, kad vienas alelis dominuoja, o kitas - recesyvinis. Dominuojantis alelis buvo matomas, nes jis buvo išreikštas. Žirnių augalų sėklų forma yra visiško dominavimo pavyzdys; apvalių sėklų aleliai yra dominuojantys prieš raukšlėtus.

Tačiau genetika yra sudėtingesnė, o visiškas dominavimas ne visada vyksta.

Į neišsamus dominavimas, vienas alelis nėra visiškai dominuojantis. „Snapdragons“ yra klasikinis neišsamios dominavimo pavyzdys. Tai reiškia, kad palikuonių fenotipas, atrodo, yra tarp dviejų tėvų fenotipo. Kai veisiasi baltas ir raudonas snapelis, jie gali turėti rausvus snapus. Kryžminus šiuos rausvus snapelius, rezultatai yra raudoni, balti ir rausvi.

Į bendrumas, abu aleliai yra išreikšti vienodai. Pavyzdžiui, kai kurios gėlės gali būti skirtingų spalvų derinys. Raudona ir balta gėlė gali gauti palikuonių su raudonų ir baltų žiedlapių mišiniu. Abu tėvų fenotipai yra išreikšti, todėl palikuonys turi trečią fenotipą, kuris juos sujungia.

Tam tikri kryžiai gali būti mirtini. A mirtinas alelis gali užmušti organizmą. 1900-aisiais Lucienas Cuenótas atrado, kad kai jis kirto geltonas peles su rudomis pelėmis, palikuonys buvo rudi ir geltoni.

Tačiau kai jis kirto dvi geltonas peles, palikuonių santykis buvo 2: 1, o ne Mendelio nustatytas santykis 3: 1. Vienai rudai pelei buvo dvi geltonos pelės.

Cuenót sužinojo, kad dominuoja geltona spalva, todėl šios pelės buvo heterozigotos. Tačiau embriono stadijoje nugaišo maždaug ketvirtadalis pelių, veisiamų kirsti heterozigotus. Štai kodėl santykis buvo 2: 1, o ne 3: 1.

Mutacijos gali sukelti mirtinus genus. Nors kai kurie organizmai gali mirti embriono stadijose, kiti gali daugelį metų gyventi su šiais genais. Žmonės taip pat gali turėti mirtinų alelių, su jais susiję keli genetiniai sutrikimai.

Kaip pasirodys gyvas organizmas, priklauso ir nuo jo paveldimumo, ir nuo aplinkos. Pavyzdžiui, fenilketonurija (PKU) yra vienas iš genetinių sutrikimų, kuriuos žmonės gali paveldėti. PKU gali sukelti intelekto sutrikimų ir kitų problemų, nes organizmas negali apdoroti amino rūgšties fenilalanino.

Jei pažvelgtumėte tik į genetiką, galėtumėte tikėtis, kad asmuo, turintis PKU, visada turės intelekto negalią. Tačiau dėl ankstyvo naujagimių aptikimo žmonėms galima gyventi su PKU laikantis mažai baltymų turinčios dietos ir niekada nekeliant rimtų sveikatos problemų.

Pažvelgus tiek į aplinkos veiksnius, tiek į genetiką, galima pamatyti, kaip gyvena žmogus, gali paveikti genų raišką.

Hortenzijos yra dar vienas pavyzdys poveikis aplinkai ant genų. Du hortenzijos augalai, turintys tuos pačius genus, gali būti skirtingų spalvų dėl dirvožemio pH. Rūgštinis dirvožemis sukuria mėlynas, o šarminis - rausvą. Dirvožemio maistinės medžiagos ir mineralai taip pat turi įtakos šių augalų spalvai. Pavyzdžiui, norint, kad ši spalva taptų mėlynose hortenzijose, dirvožemyje turi būti aliuminio.

Nors Gregoro Mendelio tyrimai sukūrė pagrindą daugiau tyrimų, šiuolaikinė genetika tai padarė išplėtė savo išvadas ir atrado naujų paveldėjimo modelių, tokių kaip neišsamus dominavimas ir bendrumas.

Suprasti, kaip genai yra atsakingi už fizines savybes, kurias galite pamatyti, yra esminis biologijos aspektas. Nuo genetinių sutrikimų iki augalų selekcijos paveldimumas gali paaiškinti daugelį klausimų, kuriuos žmonės užduoda apie juos supantį pasaulį.