Dziedziczność: definicja, czynnik, rodzaje i przykłady

Kiedy rodzic o niebieskich oczach i rodzic o brązowych oczach przekazują swoje geny określające kolor oczu swojemu potomstwu, jest to przykład dziedziczenia.

Dzieci dziedziczą geny składające się z kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) od rodziców i mogą mieć niebieskie lub brązowe oczy. Genetyka jest jednak złożona i za kolor oczu odpowiada więcej niż jeden gen.

Podobnie wiele genów determinuje inne cechy, takie jak kolor włosów lub wzrost.

Dziedziczność to badanie, w jaki sposób rodzice przekazują swoje cechy potomstwu genetyka. Istniało wiele teorii na temat dziedziczności, a ogólne pojęcia dziedziczności pojawiły się, zanim ludzie całkowicie zrozumieli komórki.

Jednak współczesna dziedziczność i genetyka to nowsze dziedziny.

Chociaż podstawy do badania genów pojawiły się w latach 50. XIX wieku i przez cały XIX wiek, były w dużej mierze ignorowane aż do początku XX wieku.

Człowiek cechy są specyficznymi cechami, które identyfikują osoby. Rodzice przekazują je poprzez swoje geny. Niektóre łatwe do zidentyfikowania cechy człowieka to wzrost, kolor oczu, kolor włosów, typ włosów, przyczepienie małżowiny usznej i zwijanie języka. Kiedy porównujesz

Na przykład cecha dominująca, taka jak brązowe włosy, jest bardziej powszechna w populacji, podczas gdy 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 dziedzicznecechy.

Komórki większości żywych organizmów mają DNA, które jest substancją tworzącą twoje geny. Kiedy komórki się rozmnażają, mogą przekazać cząsteczkę DNA lub Informacja genetyczna 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 wpływają zarówno geny, jak i środowisko.

Istnieją różnice między genami, więc sekwencje DNA różnią się. Wariacja genetyczna czyni ludzi wyjątkowymi i jest to ważna koncepcja w doborze naturalnym, ponieważ korzystne cechy mają większe szanse na przetrwanie i przekazanie.

Chociaż bliźnięta jednojajowe mają to samo DNA, ich ekspresja genów może się różnić. Jeśli jeden bliźniak otrzymuje więcej pokarmu niż drugi, może być wyższy, mimo że ma te same geny.

Początkowo ludzie rozumieli dziedziczność z perspektywy reprodukcyjnej. Odkryli podstawowe pojęcia, takie jak pyłek i słupki roślin, które są podobne do komórki jajowej i nasienia ludzi.

Pomimo hodowli krzyżówek hybrydowych w roślinach i innych gatunkach genetyka pozostawała tajemnicą. Przez wiele lat wierzyli w dziedziczność przenoszoną przez krew. Nawet Karol 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 hybrydy mają cechy pośrednie.

Praca Gregora Mendla w latach 60. XIX wieku przyczyniły się do lepszego zrozumienia krzyże hybrydowe i dziedzictwo. Obalił ustalone teorie, ale jego praca nie została w pełni zrozumiana po publikacji.

Erich Tschermak von Seysenegg, Hugo de Vries i Carl Erich Correns na nowo odkryli dzieło Mendla na początku XX wieku. Każdy z tych naukowców badał hybrydy roślinne i doszedł do podobnych wniosków.

Genetyka to nauka o dziedziczeniu biologicznym i Grzegorz Mendel uważany jest za jego ojca. Ustanowił kluczowe koncepcje dziedziczności, badając rośliny grochu. Elementy dziedziczne to geny, a cechy to specyficzne cechy, takie jak kolor kwiatu.

Często nazywany Dziedziczenie Mendlowskie, jego odkrycia pozwoliły ustalić związek między genami a cechami.

Mendel skupił się na siedmiu cechach roślin grochu: wysokości, kolorze kwiatu, kolorze grochu, kształcie grochu, kształcie strąka, kolorze strąka i pozycji kwiatu. Groch był dobrym przedmiotem testów, ponieważ miał szybkie cykle reprodukcyjne i był łatwy w uprawie. Po ustaleniu czystorasowych linii grochu był w stanie skrzyżować je w celu uzyskania hybryd.

Doszedł do wniosku, że cechy takie jak kształt strąków są dziedzicznymi elementami lub genami.

Allele to różne formy genu. Za tworzenie alleli odpowiedzialne są odmiany genetyczne, takie jak mutacje. Różnice w parach zasad DNA mogą również zmienić funkcję lub fenotyp. Wnioski Mendla dotyczące alleli stały się podstawą dwóch głównych praw dziedziczenia: prawo segregacji i prawo samodzielnego asortymentu.

Prawo segregacji mówi, że pary alleli rozdzielają się podczas tworzenia gamet. Prawo niezależnego sortowania określa, czy allele z różnych genów są sortowane niezależnie.

Allele występują w formie dominującej lub recesywnej. Dominujące allele są wyrażone lub widoczne. Na przykład dominują brązowe oczy. Z drugiej strony, allele recesywne nie zawsze są wyrażone lub widoczne. Na przykład niebieskie oczy są recesywne. Aby dana osoba miała niebieskie oczy, musi odziedziczyć po to 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 jest powszechna w populacji.

Ponieważ istnieją różne typy alleli, niektóre organizmy mają dwa allele dla jednej cechy. Homozygota oznacza, że ​​dla jednego genu istnieją dwa identyczne allele, oraz heterozygotyczny oznacza, że ​​dla genu istnieją dwa różne allele. Kiedy Mendel badał swoje rośliny grochu, odkrył, że F₂ pokolenie (wnuki) zawsze miało stosunek 3:1 w swoich fenotypach.

Oznacza to, że cecha dominująca pojawiała się trzykrotnie częściej niż cecha recesywna.

Kwadraty Punneta może pomóc Ci zrozumieć homozygotyczne vs. krzyżówki heterozygotyczne i heterozygotyczne vs. krzyżówki heterozygotyczne. Jednak nie wszystkie krzyże można obliczyć za pomocą kwadratów Punneta ze względu na ich złożoność.

Nazwany na cześć Reginalda C. Punnet, diagramy mogą pomóc ci przewidzieć fenotypy i genotypy potomstwa. Kwadraty pokazują prawdopodobieństwo niektórych krzyżyków.

Ogólne odkrycia Mendla wykazały, że geny przenoszą dziedziczność. Każdy z rodziców przekazuje potomstwu połowę swoich genów. Rodzice mogą również przekazać różne zestawy genów różnym potomstwu. Na przykład bliźnięta jednojajowe mają to samo DNA, ale rodzeństwo nie.

Praca Mendla była dokładna, ale uproszczona, więc współczesna genetyka znalazła więcej odpowiedzi. Po pierwsze, cechy nie zawsze pochodzą z jednego genu. Kontrola wielu genów cechy poligeniczne, takich jak kolor włosów, kolor oczu i kolor skóry. Oznacza to, że za posiadanie brązowych lub czarnych włosów odpowiada więcej niż jeden gen.

Jeden gen może również wpływać na wiele cech. To jest plejotropia, a geny mogą kontrolować niepowiązane cechy. W niektórych przypadkach plejotropia jest powiązana 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 istnieć wiele różnych alleli genu. Wiele alleli może kontrolować jeden gen. Przykładem tego jest kolor sierści królików. Innym przykładem jest system grup krwi ABO u ludzi. Ludzie mają trzy allele krwi: A, B i O. A i B dominują nad O, więc są współdominujący.

Pełna dominacja to wzorzec, który opisał Mendel. Zobaczył, że jeden allel był dominujący, podczas gdy drugi był recesywny. Dominujący allel był widoczny, ponieważ ulegał ekspresji. Kształt nasion w grochu jest przykładem całkowitej dominacji; Allele nasion okrągłych są dominujące nad allelami pomarszczonymi.

Genetyka jest jednak bardziej złożona i nie zawsze dochodzi do całkowitej dominacji.

W niepełna dominacja, jeden allel nie jest całkowicie dominujący. Snapdragons to klasyczny przykład niepełnej dominacji. Oznacza to, że fenotyp potomstwa wydaje się znajdować pomiędzy fenotypem obojga rodziców. Kiedy rasa białego lwa i czerwonego lwa, mogą mieć różowe lwia paź. Kiedy krzyżujesz te różowe lwie paszcze, wyniki są czerwone, białe i różowe.

W współdominacja, oba allele są wyrażane jednakowo. Na przykład niektóre kwiaty mogą być mieszanką różnych kolorów. Czerwony kwiat i biały kwiat mogą wydać potomstwo z mieszanką czerwonych i białych płatków. Oba fenotypy rodziców są wyrażane, więc potomstwo ma trzeci fenotyp, który je łączy.

Niektóre krzyże mogą być śmiertelne. ZA allel śmiercionośny może zabić organizm. W 1900 Lucien Cuenót odkrył, że kiedy skrzyżował żółte myszy z brązowymi myszami, potomstwo było brązowe i żółte.

Jednak kiedy skrzyżował dwie żółte myszy, potomstwo miało stosunek 2:1 zamiast 3:1, który znalazł Mendel. Na jedną brązową przypadały dwie żółte myszy.

Cuenót odkrył, że dominującym kolorem był żółty, więc te myszy były heterozygotami. Jednak około jedna czwarta myszy wyhodowanych w wyniku krzyżowania heterozygot zmarła w stadium embrionalnym. Dlatego stosunek ten wynosił 2:1 zamiast 3:1.

Mutacje mogą powodować śmiercionośne geny. Chociaż niektóre organizmy mogą umrzeć w stadiach embrionalnych, inne mogą żyć z tymi genami przez lata. Ludzie mogą również mieć śmiertelne allele i wiąże się z nimi kilka zaburzeń genetycznych.

To, jak wygląda żywy organizm, zależy zarówno od jego dziedziczności, jak i środowiska. Na przykład fenyloketonuria (PKU) jest jedną z chorób genetycznych, które ludzie mogą dziedziczyć. PKU może powodować niepełnosprawność intelektualną i inne problemy, ponieważ organizm nie może przetwarzać aminokwasu fenyloalaniny.

Patrząc tylko na genetykę, można by się spodziewać, że osoba z PKU zawsze będzie niepełnosprawna intelektualnie. Jednak dzięki wczesnemu wykryciu u noworodków możliwe jest, że osoby z PKU żyją na diecie niskobiałkowej i nigdy nie rozwiną poważnych problemów zdrowotnych.

Kiedy przyjrzysz się zarówno czynnikom środowiskowym, jak i genetyce, można zobaczyć, jak życie człowieka 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 zasadowe – różowe. Składniki odżywcze i minerały glebowe również wpływają na kolor tych roślin. Na przykład niebieskie hortensje muszą mieć w glebie aluminium, aby uzyskać ten kolor.

Chociaż badania Gregora Mendla stworzyły podstawy do dalszych badań, współczesna genetyka rozszerzył swoje odkrycia i odkrył nowe wzorce dziedziczenia, takie jak niepełna dominacja i współdominacja.

Zrozumienie, w jaki sposób geny są odpowiedzialne za cechy fizyczne, które można zobaczyć, jest kluczowym aspektem biologii. Od zaburzeń genetycznych po hodowlę roślin, dziedziczność może wyjaśniać wiele pytań, które ludzie zadają na temat otaczającego ich świata.