BIOLÓGIAI ÖRÖKSÉG: ELMÉLET ÉS FOGALMAK, ANNAK ÁTVITELE, PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2025

A biológiai öröklés az a folyamat, amelynek során egy sejt vagy szervezet utódai megkapják szüleik genetikai adottságait. A gének és az egyik generációról a másikra történő terjesztésének vizsgálata az öröklődés genetikájának kutatási területe.

Az öröklődés meghatározható a szülők és leszármazottaik hasonlóságaként, de ez a kifejezés magában foglalja a reprodukció során bekövetkező genetikai variációban rejlő különbségeket is.

Hattyú és fiatalja (Hans Benn képe a www.pixabay.com oldalon)

A biológiai öröklődés az élő sejtek, tehát a többsejtű organizmusok egyik legfontosabb tulajdonsága, mivel azt jelenti, hogy képesek átadni az egymást követő generációk által meghatározott tulajdonságokat és jellemzőket, együttműködve az adaptív mechanizmusokkal és a természetes szelekcióval.

Sok szerző úgy véli, hogy az ember már évezredek óta ismeri a biológiai öröklés alapvető fogalmait, amikor a növények és állatok háziasítási folyamatai megkezdődtek, és kiválasztva azokat a jellemzőket, amelyeket ő legfontosabbnak tartott, keresztezett Szerezzen utódokat, amelyek megtartják ezeket a tulajdonságokat.

Az öröklés fizikai és molekuláris alapjainak megértése azonban viszonylag friss, mivel ezeket csak a 20. század elején sikerült tisztázni, amikor a tudományos közösség kidolgozta az öröklődés kromoszómális elméletét.

A fentiek ellenére a vonások vagy karakterek örökölhetőségének alapelveit néhány évvel korábban elemezte Gregorio Mendel, akit jelenleg "az öröklés atyjának" tekintnek.

Fontos megemlíteni, hogy a kromoszómális öröklési elmélet megfogalmazása előtt és után sok más felfedezés transzcendentális jelentőséggel bírt az élőlények genetikájának modern megértése szempontjából. Ezek magukban foglalhatják a nukleinsavak izolálását és jellemzését, többek között a kromoszómák felfedezését és tanulmányozását.

A biológiai öröklés elmélete

Gregor Mendel

Az öröklés alapjait Gregory Mendel (1822-1884) osztrák szerzetes eredetileg 1856-ban javasolta.

Mendel a borsónövény-keresztezéssel végzett kísérleteiből megértette, hogy a szülők és leszármazottaik közötti hasonlóságok és különbségek mind diszkrét öröklő egységek, azaz gének mechanikus átvitelével magyarázhatók.

Mendel borsó és jellemvonásai (Forrás: Nefronus a Wikimedia Commons segítségével)

Ez megalapozta a modern genetika megértését, mivel tudták, hogy a tulajdonságok örökölhetőségének oka a kromoszómákon levő gének fizikai átadása reprodukción keresztül (szexuális vagy asexuális).

A kapott eredmények szerint Mendel megfogalmazta az öröklési törvényeket, amelyek ma néhány karakterre érvényesek:

- A szegregáció törvénye: fenntartja, hogy a géneknek "alternatív" formáik vannak, amelyeket allélként ismertek, és hogy közvetlenül befolyásolják a fenotípust (látható tulajdonságok).

- A független öröklés törvénye: azt sugallja, hogy az egyik tulajdonság öröklése független a másiktól, bár ez sok tulajdonság esetében nem igaz.

Thomas Morgan 1908-ban, a Drosophila melanogaster gyümölcslégy genetikájának tanulmányozásával kimutatta, hogy a fenotípusok öröklődése a Mendel korábban leírtak szerint történt. Ezenkívül ő magyarázta, hogy az öröklődés egységei (gének) a kromoszómákon átterjednek-e.

Így és sok más kutató részvételének köszönhetően ma is tudjuk, hogy a biológiai öröklődés a kromoszómákban levő örökletes egységek átvitelének köszönhető, akár autoszomális, szexuális, akár plasztiás kromoszómákban (eukariótákban).

Egy adott fenotípus kifejeződése vagy megjelenése a genotípus tulajdonságaitól (domináns és recesszivitás) függ.

Alapfogalmak

A biológiai öröklődés mechanizmusainak megértéséhez meg kell érteni néhány alapvető fogalmat.

Bár nem minden öröklött tulajdonság az egyes organizmusok DNS-ét alkotó nukleotidok sorrendjéből fakad, a biológiai öröklődésre való hivatkozáskor általában a génekben található információ átadásáról beszélünk.

Gen

A gént akkor definiálják, mint az öröklés alapvető fizikai egységét, és ez egy meghatározott DNS-szekvencia, amely tartalmazza az összes információt, amely az élő lény valamilyen tulajdonságának vagy tulajdonságának kifejezéséhez szükséges.

allélek

A géneknek egynél több formája is lehet, a szekvencia kis variációinak terméke, amely jellemzi őket; ugyanazon gén alternatív formáit alléloknak nevezzük.

Az allélokat általában az általuk nyújtott fenotípusos jellemzők alapján határozzák meg, és egy populációban gyakori, hogy ugyanazon génre több allélt talál.

DNS, gének és kromoszómák (Forrás: Thomas Splettstoesser a Wikimedia Commons segítségével)

Egy emlős például mindegyik gén két allélját örökli a szüleitől, egyet anyjától és egy apjától. A genotípusnak azt a allélját, amelyet mindig a fenotípusban fejeznek ki, domináns alléleknek nevezzük, míg "csendes" maradványt (amelynek fenotípusos tulajdonságai nem figyelhetők meg) recesszív allélnak nevezzük.

Bizonyos esetekben előfordulhat, hogy mindkét allél expresszálódik, és közbenső fenotípus kialakulásához vezet, ezért ezeket együttesen kodomináns alléleknek nevezik.

Homozigozitás és heterozigozitás

Amikor az egyén két azonos allélt örököl a szüleitől, függetlenül attól, hogy dominánsak vagy recesszívek-e, genetikailag ezt homozigótaként ismertek ezekre az allélekre. Amikor viszont az egyén két különféle allélt örököl a szüleitől, az egyik domináns, a másik pedig recesszív, ezt heterozigótának nevezik ezekre az allélekre.

A kromoszómák

A prokarióta és eukarióta organizmusok géneit a kromoszómák néven ismert szerkezeteken találják meg. A prokariótákban olyan sejtekben, amelyeknek nincs magja, általában csak egy kromoszóma van; Néhány fehérjéhez kapcsolódó DNS-ből áll, kör alakú és erősen tekercselt.

Az eukarióták, amelyek sejtmaggal rendelkeznek, a fajtól függően egy vagy több kromoszómával rendelkeznek, és ezek kromatinnak nevezett anyagból készülnek. Az egyes kromoszómák kromatinja egy olyan DNS-molekulából áll, amely szorosan kapcsolódik a hisztonoknak nevezett négy típusú fehérjéhez, amelyek megkönnyítik annak tömörülését a magban.

Az eukariótákban többféle kromoszóma létezik. Vannak nukleáris, mitokondriális és kloroplasztikumok (a fotoszintetikus szervezetekre korlátozva). A nukleáris kromoszómák autoszomális és szexuálisak (azok, amelyek meghatározzák a nemet).

ploiditási

A ploidia a kromoszóma „készleteinek” teljes száma, amely egy sejtben található. Például az emberek, mint minden emlős és sok állat, két kromoszómakészlettel rendelkeznek, az egyik az apától, a másik az anyától származik, ezért sejtjeikről azt mondják, hogy diploidok.

Haploidok és poliploidok

Azokat az egyedeket és / vagy sejteket, amelyeknek csak egy kromoszómakészlete van, haploidoknak nevezzük, míg azok a szervezetek, amelyekben a kromoszómák kétnél több halmaza van, együttesen poliploidok (triploidok, tetraploidok, hexaploidok és így tovább).

ivarsejtek

A szexuális szaporodással rendelkező szervezetekben ez két speciális sejt, azaz két különböző egyén által előállított sejtek - egy "hím" és "nő" - összeolvadásának köszönhető. Ezek a sejtek a ivarsejtek; a férfiak spermát (állatok) vagy mikrospórákat (növények) termelnek, a nőstények petesejteket vagy petesejteket termelnek.

Általában a nemi sejtek (ivarsejtek) kromoszómális terhelése haploid, azaz ezek a sejtek olyan sejtosztódás útján termelődnek, amely magában foglalja a kromoszómák számának csökkenését.

Genotípus

Egy élő szervezetben a genotípus leírja azokat a génkészleteket (a megfelelő allélekkel), amelyek egy bizonyos tulajdonságot vagy jellemzőt kódolnak, és amelyeket bizonyos funkciók vagy szekvenciák alapján megkülönböztetnek a többiektől. Tehát a genotípus az egyén allél alkotását ábrázolja.

Bár általában azt mondják, hogy a fenotípus a genotípusból származik, fontos szem előtt tartani, hogy számos környezeti és epigenetikai tényező befolyásolhatja a fenotípus megjelenését.

fenotípus

A fenotípus szó szerint "a megjelenített formát" jelenti. Számos szöveg azt definiálja, mint egy organizmus látható tulajdonságainak halmazát, amely mind a génjeinek (genotípusa) kifejeződéséből, mind a körülvevő környezettel való kölcsönhatásából származik.

A legtöbb fenotípus egynél több gén összehangolt hatásának eredménye, és ugyanaz a gén részt vehet egynél több specifikus fenotípus kialakításában.

Hogyan terjed a genetikai öröklés?

A gének átvitele a szülõktõl leszármazottaiknak a sejtciklusban történik mitózis és meiozis útján.

A prokariótákban, ahol a szaporodás elsősorban bipartition vagy bináris hasadás útján történik, a géneket az egyik sejtből a leszármazottaikba továbbítják a kromoszómájának pontos másolatán keresztül, amelyet a megosztás előtt a lánysejtbe szekretál.

A többsejtű eukarióták, amelyekre általában kétféle (szomatikus és szexuális) sejt tartozik, két átviteli vagy gén-öröklési mechanizmussal rendelkeznek.

A szomatikus sejtek, valamint az egyszerűbb egysejtű organizmusok, amikor megoszlanak, mitózissal osztják el őket, ami azt jelenti, hogy megkettőzik a kromoszómás tartalmat, és szekretálják a másolatokat a lányos sejtek felé. Ezek a másolatok általában pontosak, tehát az új sejtek tulajdonságai megegyeznek a "progenitorok" tulajdonságaival.

A nemi sejtek alapvető szerepet játszanak a többsejtű organizmusok nemi szaporodásában. Ezeket a sejteket, más néven ivarsejteket, meiozis állít elő, amely magában foglalja a sejtosztódást és ezzel együtt a kromoszómális terhelés csökkentését (ezek haploid sejtek).

A szexuális szaporodás révén két egyén átadja a génjeit nemzedékről a másikra, ha összekapcsolja haploid gametikus sejtjeit, és új diploid egyént alkot, amelynek mindkét szülő tulajdonságai megegyeznek.

Példák az öröklésre

A biológiai öröklés klasszikus példái, amelyeket a szövegek oktatásában használnak ennek a folyamatnak a magyarázata érdekében, különböző „modell” organizmusokon alapulnak.

Például a gyümölcslegy (D. melanogaster), az egyik állatkísérleti modell, amelyet Thomas Morgan használ, gyakran vörös szemmel rendelkezik. Kísérletei során azonban Morgan fehérszemű hímet talált és vörös szemű nővel keresztezte.

Muslica. Drosophila melanogaster. Felvétel és szerkesztés: Sanjay Acharya

Mivel a „vörös szem” fenotípus dominál ebben a fajban, ennek a keresztnek az első generációjának eredménye vörös szemű egyénekből állt. Az első generáció (F1) egyedek közötti későbbi keresztezések olyan F2 generációt eredményeztek, amelyben mindkét fenotípus megjelenik.

Mivel a fehér szem csak az F2-ben jelent meg a férfiak körülbelül 50% -ánál, Morgan feltételezte, hogy ez "nemi kromoszómához kötött örökség".

Irodalom

1. Gardner, JE, Simmons, JE és Snustad, DP (1991). A genetikai alapelv. 8 '"kiadás. John Wiley és fiai.
2. Henderson, M. (2009). 50 genetikai ötlet, amelyet igazán tudnod kell. Quercus Books.
3. Solomon, EP, Berg, LR és Martin, DW (2011). Biológia (9. kiadás). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
4. Suzuki, DT és Griffiths, AJ (1976). Bevezetés a genetikai elemzésbe. WH Freeman és társaság.
5. Watson, JD (2004). A gén molekuláris biológiája. Pearson Education India