Obsah
- Definícia dedičnosti v biológii
- Ľudské črty a dedičnosť
- História dedičstva
- Dedičnosť a genetika
- Druhy dedičnosti
- Príklady dedičnosti
- Non-Mendelovské dedičstvo
- Iné vzory dedičstva
- Smrteľné alely
- Dedičnosť a životné prostredie
- Príspevky Mendels
Keď rodič s modrými očami a rodič s hnedými očami odovzdávajú svoje gény farbe očí svojej potomkovi, je to príklad dedičnosti.
Deti zdedia po rodičoch gény pozostávajúce z kyseliny deoxyribonukleovej (DNA) a môžu mať modré alebo hnedé oči. Genetika je však zložitá a za farbu očí je zodpovedný viac ako jeden gén.
Podobne mnoho génov určuje ďalšie vlastnosti, ako je farba vlasov alebo výška.
Definícia dedičnosti v biológii
Dedičnosť je štúdia o tom, ako rodičia odovzdávajú svoje vlastnosti svojim potomkom genetika, Existuje mnoho teórií o dedičnosti a všeobecné predstavy o dedičnosti sa objavili skôr, ako ľudia úplne pochopili bunky.
Dnešné dedičstvo a genetika sú však novšími oblasťami.
Aj keď základ pre štúdium génov sa objavil v 50-tych rokoch 20. storočia av priebehu 19. storočia, do začiatku 20. storočia sa do značnej miery ignoroval.
Ľudské črty a dedičnosť
Ľudské črty sú špecifické vlastnosti, ktoré identifikujú jednotlivcov. Rodičia ich odovzdávajú prostredníctvom svojich génov. Niektoré ľahko identifikovateľné ľudské črty sú výška, farba očí, farba vlasov, typ vlasov, pripevnenie ušného lalôčika a valcovanie jazyka. Pri porovnávaní bežné vs. nezvyčajné vlastnosti, zvyčajne sa pozeráte na dominantné vs. recesívne črty.
Napríklad dominantná črta, ako sú hnedé vlasy, je v populácii bežnejšia, zatiaľ čo recesívna črta, napríklad červené vlasy, je menej obvyklá. Nie všetky dominantné znaky sú však bežné.
Ak sa chystáte študovať genetiku, musíte pochopiť vzťah medzi DNA a dedičný rysy.
Bunky väčšiny živých organizmov obsahujú DNA, čo je látka, ktorá tvorí vaše gény. Keď sa bunky množia, môžu preniesť molekulu DNA alebo genetickú informáciu na ďalšiu generáciu. Napríklad vaše bunky majú genetický materiál, ktorý určuje, či máte blond vlasy alebo čierne vlasy.
Váš genotyp je gén vo vnútri buniek, zatiaľ čo váš fenotyp je fyzikálny znak, ktorý je viditeľný a ovplyvnený génmi aj prostredím.
Medzi génmi existujú variácie, takže sekvencie DNA sa líšia. Genetická variácia robí ľudí jedinečnými a je to dôležitý koncept v prírodnom výbere, pretože priaznivé vlastnosti s väčšou pravdepodobnosťou prežijú a odovzdajú sa ďalej.
Hoci totožné dvojčatá majú rovnakú DNA, ich génová expresia sa môže líšiť. Ak má jedno dvojča vyššiu výživu ako druhé, môže byť vyšší, aj keď má rovnaké gény.
História dedičstva
Ľudia spočiatku chápali dedičnosť z reprodukčného hľadiska. Prišli na základné pojmy, ako napríklad peľ a pestíky rastlín, ktoré sú podobné vajíčkam a spermám ľudí.
Napriek rozmnožovaniu hybridných krížov v rastlinách a iných druhoch zostala genetika záhadou. Po mnoho rokov verili, že krv prenáša dedičnosť. Dokonca aj Charles Darwin si myslel, že za dedičnosť je zodpovedná krv.
V 80. rokoch 20. storočia Carolus Linnaeus a Josef Gottlieb Kölreuter písali o krížení rôznych druhov rastlín a zistili, že hybridy majú stredné vlastnosti.
Práca Gregora Mendela v šesťdesiatych rokoch pomohla zlepšiť porozumenie hybridné kríže a dedičstvo, Vyvrátil zavedené teórie, ale jeho práca nebola pri uverejnení úplne pochopená.
Erich Tschermak von Seysenegg, Hugo de Vries a Carl Erich Correns znovu objavili Mendelsovu prácu začiatkom 20. storočia. Každý z týchto vedcov študoval rastlinné hybridy a dospel k podobným záverom.
Dedičnosť a genetika
Genetika je štúdium biologického dedičstva a Gregor Mendel je považovaný za svojho otca. Kľúčové koncepcie dedičnosti založil študovaním hrachových rastlín. Dedičnými prvkami sú gény a zvláštnosťou sú špecifické vlastnosti, napríklad farba kvetov.
Jeho nálezy sa často nazývali Mendelovské dedičstvo a zistili, že existuje vzťah medzi génmi a vlastnosťami.
Mendel sa zameriaval na sedem charakteristík rastlín hrachu: výška, farba kvetu, farba hrachu, tvar hrachu, tvar struku, farba struku a poloha kvetu. Hrach bol dobrým testovacím subjektom, pretože mal rýchle reprodukčné cykly a bol ľahko pestovateľný. Potom, čo založil čistokrvné línie hrachu, dokázal ich krížiť, aby vytvorili hybridy.
Dospel k záveru, že vlastnosti, ako je tvar pod, sú dedičné prvky alebo gény.
Druhy dedičnosti
Alely sú rôzne formy génu. Genetické variácie, ako sú napríklad mutácie, sú zodpovedné za vytváranie alel. Rozdiely v pároch báz DNA môžu tiež zmeniť funkciu alebo fenotyp. Mendelove závery o alelách sa stali základom pre dva hlavné zákony o dedičstve: zákon segregácie a zákon o nezávislom sortimente.
Zákon segregácie uvádza, že páry alel sa pri formovaní gamét oddelia. Zákon nezávislého sortimentu uvádza, že alely z rôznych génov sa triedia nezávisle.
Alely existujú buď v dominantnej alebo recesívnej forme. Dominantné alely sú vyjadrené alebo viditeľné. Dominujú napríklad hnedé oči. Na druhej strane, recesívne alely nie sú vždy vyjadrené alebo viditeľné. Napríklad modré oči sú recesívne. Aby osoba mala modré oči, musí za ňu zdediť dve alely.
Je dôležité poznamenať, že dominantné črty nie sú v populácii vždy bežné. Príkladom toho sú určité genetické choroby, ako je Huntingtonova choroba, ktorá je spôsobená dominantnou alelou, ale nie je bežná v populácii.
Pretože existujú rôzne typy alel, niektoré organizmy majú dve alely pre jednu zvláštnosť. homozygotná znamená, že existujú dva rovnaké alely pre jeden gén a heterozygotná znamená, že pre gén existujú dve rôzne alely. Keď Mendel študoval svoje rastliny hrachu, zistil, že F2 generácia (vnúčatá) mala vo svojich fenotypoch vždy pomer 3: 1.
To znamená, že dominantná črta sa objavila trikrát častejšie ako recesívna.
Príklady dedičnosti
Punnettove štvorce vám môže pomôcť porozumieť krížom homozygotným verzus heterozygotným a heterozygotným krížom. Avšak nie všetky kríže sa dajú vypočítať pomocou Punnettových štvorcov kvôli ich zložitosti.
Grafy pomenované podľa Reginalda C. Punnetta vám pomôžu predpovedať fenotypy a genotypy pre potomkov. Štvorce ukazujú pravdepodobnosť určitých krížení.
Celkové zistenia Mendela ukázali, že gény prenášajú dedičnosť. Každý rodič odovzdá polovicu svojich génov potomkom. Rodičia môžu rôznym potomkom rozdávať rôzne súbory génov. Napríklad identické dvojčatá majú rovnakú DNA, ale súrodenci nie.
Non-Mendelovské dedičstvo
Mendelova práca bola presná, ale zjednodušená, takže moderná genetika našla viac odpovedí. Po prvé, vlastnosti nie vždy pochádzajú z jedného génu. Kontrola viacerých génov polygénne znaky, napríklad farba vlasov, farba očí a farba pleti. To znamená, že viac ako jeden gén je zodpovedný za to, že máte hnedé alebo čierne vlasy.
Jeden gén môže ovplyvniť aj viaceré vlastnosti. Toto je pleiotropiea gény môžu kontrolovať nesúvisiace vlastnosti. V niektorých prípadoch je pleiotropia spojená s genetickými chorobami a poruchami. Napríklad kosáčikovitá anémia je dedičná genetická porucha, ktorá ovplyvňuje červené krvinky tým, že ich vytvára v tvare polmesiaca.
Okrem ovplyvnenia červených krviniek, porucha ovplyvňuje prietok krvi a ďalšie orgány. To znamená, že má vplyv na viaceré vlastnosti.
Mendel si myslel, že každý gén má iba dve alely. Môže však existovať mnoho rôznych alel génu. Jeden gén môže riadiť viac alel. Príkladom toho je farba srsti u králikov. Ďalším príkladom je systém krvných skupín ABO u ľudí. Ľudia majú tri alely na krv: A, B a O. A a B sú nad O dominantné, takže sú spolužiaci.
Iné vzory dedičstva
Úplná dominancia je vzor, ktorý opísal Mendel. Videl jednu dominantnú alelu, zatiaľ čo druhá bola recesívna. Dominantná alela bola viditeľná, pretože bola vyjadrená. Tvar semien v rastlinách hrachu je príkladom úplnej dominancie; alely s okrúhlym semenom sú dominantné nad vráskami.
Genetika je však zložitejšia a nie vždy sa stáva úplnou dominanciou.
v neúplná dominancia, jedna alela nie je úplne dominantná. Snapdragóny sú klasickým príkladom neúplnej dominancie. To znamená, že fenotyp potomstva sa zdá byť medzi fenotypom oboch rodičov. Keď sú biele lúče a červené lúky, môžu mať ružové lúče. Keď prejdete cez tieto ružové snapdragóny, výsledky sú červené, biele a ružové.
v kodominance, sú obidve alely vyjadrené rovnako. Napríklad niektoré kvety môžu byť kombináciou rôznych farieb. Červený kvet a biely kvet môžu produkovať potomstvo so zmesou červených a bielych lístkov. Oba fenotypy rodičov sú vyjadrené, takže potomstvo má tretí fenotyp, ktorý ich kombinuje.
Smrteľné alely
Určité kríže môžu byť smrtiace. smrtiaca alela môže zabiť organizmus. V 20. rokoch 20. storočia Lucien Cuenót zistil, že keď krížil žlté myši s hnedými myšami, potomkovia boli hnedí a žltí.
Keď však krížil dve žlté myši, mal potomok namiesto pomeru 3: 1, ktorý Mendel našiel, pomer 2: 1. Pre jednu hnedú myš boli dve žlté myši.
Cuenót zistil, že dominantnou farbou bola žltá, takže tieto myši boli heterozygotmi. Avšak asi štvrtina myší, ktoré boli chované krížením heterozygotov, zomrela počas embryonálneho štádia. Preto bol pomer 2: 1 namiesto 3: 1.
Mutácie môžu spôsobiť smrtiace gény. Aj keď niektoré organizmy môžu zomrieť v embryonálnych štádiách, iné môžu byť schopné žiť roky s týmito génmi. Ľudia môžu mať aj smrtiace alely a je s nimi spojených niekoľko genetických porúch.
Dedičnosť a životné prostredie
To, ako sa živý organizmus ukáže, závisí od dedičnosti a prostredia, Napríklad fenylketonúria (PKU) je jednou z genetických porúch, ktoré ľudia môžu zdediť. PKU môže spôsobiť mentálne postihnutie a ďalšie problémy, pretože telo nemôže spracovať aminokyselinu fenylalanín.
Ak sa len pozriete na genetiku, očakávali by ste, že osoba s PKU bude mať vždy mentálne postihnutie. Vďaka včasnému zisteniu u novorodencov je však možné, aby ľudia žili s PKU na diéte s nízkym obsahom bielkovín a nikdy sa nevyvinuli vážne zdravotné problémy.
Keď sa pozriete na faktory životného prostredia a genetiku, je možné zistiť, ako človek môže ovplyvniť génovú expresiu.
Hydrangea sú ďalším príkladom Dopad na životné prostredie na génoch. Dve rastliny hortenzie s rovnakými génmi môžu mať rôzne farby kvôli pH pôdy. Kyslé pôdy vytvárajú modré hortenzie, zatiaľ čo zásadité pôdy sú ružové. Pôdne živiny a minerály tiež ovplyvňujú farbu týchto rastlín. Napríklad modré hortenzie musia mať v pôde hliník, aby sa táto farba zafarbila.
Príspevky Mendels
Hoci štúdie Gregora Mendelsa vytvorili základ pre ďalší výskum, moderná genetika rozšírila svoje zistenia a objavila nové vzorce dedičstva, ako napríklad neúplnú dominanciu a spoluzavinenie.
Pochopenie toho, ako sú gény zodpovedné za fyzické vlastnosti, ktoré vidíte, je zásadným aspektom biológie. Od genetických porúch až po šľachtenie rastlín môže dedičnosť vysvetliť mnoho otázok, ktoré ľudia kladú na svet okolo seba.