BIOLOGICKÁ DĚDIČNOST: TEORIE A KONCEPTY, ZPŮSOB JEJICH PŘENOSU, PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Biologický dědičnost je proces, při kterém potomstvo buňky nebo organismu dostává genetickou dotaci rodičů. Studium genů a jejich přenosu z jedné generace na druhou je oborem genetiky dědičnosti.

Dědičnost může být definována jako podobnost mezi rodiči a jejich potomky, ale tento pojem také zahrnuje rozdíly spojené s genetickou variací, ke které dochází během reprodukce.

Labuť a její mladí (Obrázek Hans Benn na www.pixabay.com)

Biologická dědičnost je jedním z nejvýznamnějších atributů živých buněk, a tedy i mnohobuněčných organismů, protože to znamená schopnost přenášet vlastnosti a vlastnosti určené následnými generacemi, spolupracovat s adaptivními mechanismy a přirozenou selekcí.

Mnoho autorů je toho názoru, že se člověk seznámil se základními koncepty biologické dědičnosti po tisíce let, kdy se začaly procesy domestikace rostlin a zvířat, a výběrem charakteristik, které považoval za nejdůležitější, se křížil Získejte potomka, který si tyto vlastnosti zachová.

Naše současné chápání fyzických a molekulárních základů dědičnosti je však relativně nedávné, protože tyto nebyly objasněny až na počátku 20. století, kdy vědecká komunita přišla s chromozomální teorií dědičnosti.

Navzdory výše uvedenému byly principy dědičnosti vlastností nebo postav analyzovány do určité hloubky před několika lety Gregorio Mendel, který je v současné době považován za „otce dědičnosti“.

Je důležité zmínit, že před i po formulaci této chromozomální teorie dědičnosti mělo mnoho dalších objevů transcendentální význam pro naše moderní chápání genetiky živých věcí. Mohly by zahrnovat mimo jiné izolaci a charakterizaci nukleových kyselin, objev a studium chromozomů.

Teorie biologické dědičnosti

Gregor Mendel

Základní základy dědictví byly původně navrženy rakouským mnichem Gregory Mendelem (1822–1884) v roce 1856.

Mendel pochopil ze svých experimentů s křížením rostlin hrachu, že podobnosti a rozdíly mezi rodiči a jejich potomky lze vysvětlit mechanickým přenosem diskrétních dědičných jednotek, tj. Genů.

Mendelovy hrášky a jejich vlastnosti (Zdroj: Nefronus přes Wikimedia Commons)

Toto položilo základy porozumění moderní genetice, protože bylo známo, že důvodem dědičnosti vlastností je fyzický přenos genů na chromozomy reprodukcí (sexuální nebo asexuální).

Podle výsledků, které získal, Mendel formuloval „zákony dědičnosti“, které jsou dnes platné pro některé postavy:

- Zákon segregace: tvrdí, že geny mají „alternativní“ formy známé jako alely a že přímo ovlivňují fenotyp (viditelné vlastnosti).

- Zákon nezávislého dědictví: znamená, že dědičnost jedné vlastnosti je nezávislá na dědictví druhé, ačkoli to pro mnoho charakteristik neplatí úplně.

Thomas Morgan v roce 1908 studoval genetiku ovocné mušky Drosophila melanogaster a ukázal, že k dědičnosti fenotypů došlo, jak již dříve popsal Mendel. Dále to byl on, kdo objasnil, že jednotky dědičnosti (geny) byly přenášeny chromozomy.

A tak díky účasti mnoha dalších vědců dnes víme, že k biologické dědičnosti dochází díky přenosu dědičných jednotek obsažených v chromozomech, buď v autosomálních, sexuálních nebo plastidických chromozomech (v eukaryotech).

Exprese nebo vzhled daného fenotypu závisí na charakteristikách genotypu (dominance a recesivita).

Základní pojmy

Abychom pochopili, jak fungují mechanismy biologické dědičnosti, je nutné pochopit některé základní pojmy.

I když ne všechny zděděné vlastnosti jsou způsobeny sekvencí nukleotidů, které tvoří DNA každého organismu, když hovoříme o biologické dědičnosti, obecně mluvíme o přenosu informací obsažených v genech.

Gen

Gen je tedy definován jako základní fyzická jednotka dědičnosti a jedná se o definovanou sekvenci DNA, která obsahuje všechny informace nezbytné pro expresi některých vlastností nebo vlastností v živé bytosti.

Alely

Geny mohou mít více než jednu formu, produkt malých variací v sekvenci, která je charakterizuje; alternativní formy stejného genu jsou známé jako alely.

Alely jsou obvykle definovány podle fenotypových charakteristik, které udělují, a v populaci je běžné najít více alel pro stejný gen.

DNA, geny a chromozomy (Zdroj: Thomas Splettstoesser přes Wikimedia Commons)

Například savec zdědí dvě alely každého genu od svých rodičů, jednoho od své matky a jednoho od svého otce. Tato alela genotypu, která je vždy vyjádřena ve fenotypu, se nazývá dominantní alela, zatímco ta, která zůstává „tichá“ (z nichž nejsou pozorovány žádné fenotypové charakteristiky), se nazývá recesivní alela.

V některých případech se může stát, že jsou exprimovány obě alely, což vyvolává vzhled přechodného fenotypu, a proto se tyto alely nazývají společně alely codominant.

Homozygosita a heterozygosita

Když jednotlivec zdědí dvě identické alely od svých rodičů, ať už jsou to dominantní nebo recesivní, je to geneticky řečeno známé jako homozygotní pro tyto alely. Když na druhé straně jedinec zdědí od svých rodičů dvě různé alely, jednu dominantní a druhou recesivní, nazývá se to pro tyto alely heterozygotní.

Chromozomy

Geny prokaryotických a eukaryotických organismů se nacházejí na strukturách známých jako chromozomy. V prokaryotech, buňkách, které nemají jádro, je normálně pouze jeden chromozom; Je tvořen DNA spojenou s některými proteiny, má kruhový tvar a je velmi stočený.

Eukaryoty, buňky, které mají jádro, mají v závislosti na druhu jeden nebo více chromozomů a jsou tvořeny materiálem zvaným chromatin. Chromatin každého chromozomu sestává z molekuly DNA úzce spojené se čtyřmi typy proteinů zvaných histony, které usnadňují její zhutnění uvnitř jádra.

V eukaryotech existuje více než jeden typ chromozomu. Existují jaderné, mitochondriální a chloroplastidy (omezeno na fotosyntetické organismy). Nukleární chromozomy jsou autozomální a sexuální (ty, které specifikují sex).

Ploidy

Ploidy je celé množství chromozomálních „sad“, které má buňka. Lidské bytosti, například, jako všichni savci a mnoho zvířat, mají dvě sady chromozomů, jednu od otce a druhou od matky, proto se o jejich buňkách říká, že jsou diploidní.

Haploidy a polyploidy

Tito jedinci a / nebo buňky, které mají pouze jednu sadu chromozomů, jsou známí jako haploidy, zatímco organismy, které mají více než dvě sady chromozomů, jsou kolektivně polyploidy (triploidy, tetraploidy, hexaploidy atd.).

Gametes

U organismů se sexuální reprodukcí k tomu dochází díky fúzi dvou specializovaných buněk, produkovaných dvěma různými jedinci: „samcem“ a „samicí“. Tyto buňky jsou gamety; samci produkují sperma (zvířata) nebo mikropóry (rostliny) a samice produkují vajíčka nebo vajíčka.

Chromozomální zátěž pohlavních buněk (gamet) je obvykle haploid, to znamená, že tyto buňky jsou produkovány dělením buněk, které zahrnuje snížení počtu chromozomů.

Genotyp

V živém organismu genotyp popisuje sadu genů (s jejich příslušnými alely), které kódují určitou specifickou vlastnost nebo charakteristiku a které se od ostatních liší určitou funkcí nebo sekvencí. Genotyp tedy představuje alelickou konstituci jedince.

Ačkoli se obecně říká, že genotyp je příčinou fenotypu, je důležité mít na paměti, že existuje mnoho environmentálních a epigenetických faktorů, které mohou podmínit výskyt fenotypu.

Fenotyp

Fenotyp doslovně znamená „zobrazenou formu“. Mnoho textů jej definuje jako soubor viditelných charakteristik organismu, který je výsledkem exprese jeho genů (genotypu) a interakce s prostředím, které jej obklopuje.

Většina fenotypů je výsledkem společného působení více než jednoho genu a stejný gen se může podílet na založení více než jednoho specifického fenotypu.

Jak se přenáší genetická dědičnost?

K přenosu genů z rodičů na jejich potomky dochází v buněčném cyklu prostřednictvím mitózy a meiózy.

V prokaryontech, kde k reprodukci dochází hlavně biparticí nebo binárním štěpením, jsou geny přenášeny z jedné buňky na její potomky přesnou kopií svého chromozomu, který je před dělením sekretován do dceřiné buňky.

Vícebuněčné eukaryoty, které se obecně vyznačují tím, že mají dva typy buněk (somatické a sexuální), mají dva mechanismy přenosu nebo dědičnosti genů.

Somatické buňky a také jednodušší jednobuněčné organismy, když se dělí, dělají tak mitózou, což znamená, že duplikují svůj chromozomální obsah a vylučují kopie směrem k jejich dceřiným buňkám. Tyto kopie jsou obecně přesné, takže vlastnosti nových buněk jsou stejné jako vlastnosti „progenitorů“.

Sexuální buňky hrají zásadní roli v sexuální reprodukci mnohobuněčných organismů. Tyto buňky, také známé jako gamety, jsou produkovány meiózou, která zahrnuje dělení buněk se současným snížením chromozomální zátěže (jsou to haploidní buňky).

Prostřednictvím sexuální reprodukce dva jedinci předávají své geny z jedné generace na druhou fúzováním svých haploidních gametických buněk a vytvářením nového diploidního jedince, který sdílí vlastnosti obou rodičů.

Příklady dědičnosti

Klasické příklady biologické dědičnosti používané při výuce textů k vysvětlení tohoto procesu jsou založeny na různých „modelových“ organismech.

Například muška (D. melanogaster), jeden ze studijních modelů pro zvířata používaná Thomasem Morganem, má často červené oči. Během svých experimentů však Morgan našel bělocha s černýma očima a zkřížil ho se zrzavou ženou.

Ovocný let. Drosophila melanogaster. Převzato a upraveno od: Sanjay Acharya

Vzhledem k tomu, že u tohoto druhu dominuje fenotyp „červených očí“, byl výsledek první generace tohoto kříže tvořen jedinci s červenýma očima. Následné křížení mezi jedinci první generace (F1) vedlo ke generaci F2, ve které se objevily oba fenotypy.

Protože se bílé oči objevily pouze u F2 téměř u 50% mužů, Morgan předpokládal, že se jedná o „dědičnost spojená s pohlavními chromozomy“.

Reference

1. Gardner, JE, Simmons, JE a Snustad, DP (1991). Ředitel genetiky. Vydání 8 '". John Wiley a synové.
2. Henderson, M. (2009). 50 genetických nápadů, které opravdu potřebujete vědět. Quercus Books.
3. Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biologie (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
4. Suzuki, DT, a Griffiths, AJ (1976). Úvod do genetické analýzy. WH Freeman and Company.
5. Watson, JD (2004). Molekulární biologie genu. Pearson Education India