BIOLOŠKO NASLJEĐIVANJE: TEORIJA I POJMOVI, KAKO SE PRENOSI, PRIMJERI - BIOLOGIJA - 2026

Biološki nasljeđe je proces kojim potomstvo stanici ili organizmu dobiva genetski obdarenje roditelja. Proučavanje gena i kako se oni prenose s jedne generacije na drugu polje je područja proučavanja genetike nasljednosti.

Nasljednost se može definirati kao sličnost roditelja i njihovih potomaka, ali ovaj pojam obuhvaća i razlike svojstvene genetskoj varijaciji koja se javlja tijekom reprodukcije.

Labud i njezina mlada (Slika Hans Benn na www.pixabay.com)

Biološko nasljeđivanje jedno je od najznačajnijih svojstava živih stanica, a samim tim i višećelijskih organizama, jer znači sposobnost prijenosa svojstava i karakteristika određenih uzastopnim generacijama, surađujući s adaptivnim mehanizmima i prirodnom selekcijom.

Mnogi autori smatraju da se čovjek već tisućama godina upoznao s osnovnim pojmovima biološkog nasljeđivanja, kada su započeli procesi pripitomljavanja biljaka i životinja i odabirom karakteristika koje je smatrao najvažnijim napravio križanje Dobiti potomstvo koje će zadržati ove karakteristike.

Međutim, naše trenutačno razumijevanje fizičkih i molekularnih temelja nasljednosti je relativno nedavno, jer one nisu rasvijetljene sve do početka 20. stoljeća, kada je znanstvena zajednica došla do kromosomske teorije nasljednosti.

Unatoč navedenom, načela nasljeđivanja osobina ili likova analizirao je u neku dubinu nekoliko godina ranije Gregorio Mendel, koji se trenutno smatra "ocem nasljeđivanja".

Važno je spomenuti da su i prije i nakon formuliranja ove kromosomske teorije nasljeđivanja mnoga druga otkrića bila transcendentalna za naše moderno razumijevanje genetike živih bića. To bi moglo uključivati ​​izolaciju i karakterizaciju nukleinskih kiselina, otkrivanje i proučavanje kromosoma, među ostalim.

Teorija biološkog nasljeđivanja

Gregor Mendel

Osnovne temelje nasljeđivanja u početku je 1856. predložio austrijski redovnik Gregory Mendel (1822. - 1884.).

Mendel je iz svojih pokusa s križima biljaka graška shvatio da se sličnosti i razlike između roditelja i njihovih potomaka mogu objasniti mehaničkim prijenosom diskretnih nasljednih jedinica, to jest gena.

Mendelov grašak i njihove osobine (Izvor: Nefronus putem Wikimedia Commonsa)

To je postavilo temelje razumijevanju suvremene genetike, budući da se znalo da je razlog nasljeđivanja osobina fizički prijenos gena na kromosomima reprodukcijom (seksualnu ili aseksualnu).

Prema dobivenim rezultatima, Mendel je formulirao "zakone nasljeđivanja" koji su na snazi ​​za neke likove danas:

- Zakon segregacije: drži da geni imaju "alternativne" forme poznate kao aleli i da izravno utječu na fenotip (vidljive karakteristike).

- Zakon neovisnog nasljeđivanja: podrazumijeva da je nasljeđivanje jedne osobine neovisno od neke druge, iako to za mnoge karakteristike nije potpuno točno.

Thomas Morgan je 1908., proučavajući genetiku voćne muhe, Drosophila melanogaster, pokazao da se nasljeđivanje fenotipa dogodilo kako je ranije opisao Mendel. Nadalje, upravo je on objasnio da se jedinice nasljednosti (geni) prenose kroz kromosome.

Dakle, zahvaljujući sudjelovanju mnogih drugih istraživača, danas znamo da se biološko nasljeđivanje događa zahvaljujući prijenosu nasljednih jedinica sadržanih u kromosomima, bilo u autosomnim, seksualnim ili plastidnim kromosomima (u eukariotama).

Izraz ili izgled određenog fenotipa ovisi o karakteristikama genotipa (dominacija i recesivnost).

Osnovni koncepti

Da bismo razumjeli kako djeluju mehanizmi biološkog nasljeđivanja, potrebno je razumjeti neke temeljne koncepte.

Iako nisu sve naslijeđene osobine posljedice slijeda nukleotida koji čine DNK svakog organizma, kada govorimo o biološkom nasljeđu, općenito govorimo o prijenosu informacija sadržanih u genima.

Post

Gen je tada definiran kao osnovna fizička jedinica nasljeđivanja i to je definirana sekvenca DNK, koja sadrži sve informacije potrebne za izražavanje neke osobine ili karakteristike u živom biću.

aleli

Geni mogu imati više oblika, proizvod malih varijacija u nizu koji ih karakterizira; alternativni oblici istog gena poznati su kao aleli.

Aleli se obično definiraju prema fenotipskim karakteristikama koje daju, a u populaciji je uobičajeno pronaći više alela za isti gen.

DNK, geni i kromosomi (Izvor: Thomas Splettstoesser putem Wikimedia Commonsa)

Na primjer, sisavac nasljeđuje dva alela svakog gena od svojih roditelja, jedan od majke i jedan od svog oca. Taj alel genotipa koji se uvijek izražava u fenotipu naziva se dominantnim alelom, dok je onaj koji ostaje "tih" (od kojeg se ne opažaju fenotipske karakteristike) poznat kao recesivni alel.

U nekim se slučajevima može dogoditi da su oba alela izražena, što stvara pojavu intermedijarnog fenotipa, zbog čega se zajedno nazivaju kodominantni aleli.

Homozigotičnost i heterozigotičnost

Kada pojedinac naslijedi od roditelja dva identična alela, bilo da su oni dominantni ili recesivni, to je genetski gledano poznato kao da su ovi aleli homozigotni. Kada, s druge strane, osoba naslijedi od svojih roditelja dva različita alela, jedan dominantan, a drugi recesivan, to se za ove alele naziva heterozigotnim.

kromosomi

Geni prokariotskih i eukariotskih organizama nalaze se na strukturama poznatim kao kromosomi. Kod prokariota, stanica koje nemaju jezgru, obično postoji samo jedan kromosom; Sastoji se od DNK-a koji je povezan s nekim proteinima, kružnog je oblika i visoko zavojit.

Eukarioti, stanice koje imaju jezgro, imaju jedan ili više kromosoma, ovisno o vrsti, a sastoje se od materijala koji se zove kromatin. Hromatin svakog kromosoma sastoji se od molekule DNK usko povezane s četiri vrste proteina nazvanih histoni, koji olakšavaju njegovo sabijanje unutar jezgre.

U eukariota postoji više vrsta kromosoma. Postoje nuklearni, mitohondrijski i kloroplastidi (ograničeni na fotosintetske organizme). Nuklearni kromosomi su autosomni i seksualni (oni koji određuju spol).

ploidnosti

Ploidy je čitav broj kromosoma "skupova" koje stanica ima. Na primjer, ljudska bića, kao i svi sisari i mnoge životinje, imaju dva seta kromosoma, jedan od oca, a drugi od majke, pa se kaže da su njihove stanice diploidne.

Haploidi i poliploidi

Oni pojedinci i / ili stanice koji imaju samo jedan skup kromosoma poznati su kao haploidi, dok organizmi koji imaju više od dva niza kromosoma zajedno su poliploidi (triploidi, tetraploidi, heksaploidi i tako dalje).

gamete

U organizama sa spolnom razmnožavanjem to se događa zahvaljujući spajanju dvije specijalizirane stanice, koje proizvode dvije različite jedinke: "muškarac" i "ženska osoba". Te ćelije su gamete; mužjaci proizvode spermu (životinje) ili mikrospore (biljke), a ženke proizvode ovule ili jajne stanice.

Normalno je da je kromosomsko opterećenje spolnih stanica (gameta) haploidno, to jest da se te stanice proizvode staničnom diobom koja uključuje smanjenje broja kromosoma.

Genotip

U živom organizmu genotip opisuje skup gena (sa pripadajućim alelima) koji kodiraju neku specifičnu osobinu ili karakteristiku i koji se od ostalih razlikuju određenom funkcijom ili sekvencom. Dakle, genotip predstavlja alelnu konstituciju pojedinca.

Iako se općenito govori da je genotip ono što daje fenotip, važno je imati na umu da postoje mnogi okolišni i epigenetski čimbenici koji mogu uvjetovati pojavu fenotipa.

fenotip

Fenotip doslovno znači "prikazani oblik". Mnogi tekstovi definiraju ga kao skup vidljivih karakteristika organizma koje proizlaze kako iz izražaja njegovih gena (genotipa), tako i iz njegove interakcije s okolinom koja ga okružuje.

Većina fenotipa rezultat je usklađenog djelovanja više gena, a isti gen može sudjelovati u uspostavljanju više od jednog specifičnog fenotipa.

Kako se prenosi genetsko nasljeđivanje?

Prijenos gena s roditelja na njihove potomke događa se u staničnom ciklusu kroz mitozu i mejozu.

U prokariotima, gdje se razmnožavanje događa uglavnom biparticionom ili binarnom fisijom, geni se prenose iz jedne stanice na njegove potomke tačnom kopijom kromosoma koji se izlučuje u kćernu stanicu prije nego što dođe do podjele.

Višećelijski eukarioti za koje je uglavnom karakteristično da imaju dvije vrste stanica (somatske i seksualne) imaju dva mehanizma prijenosa ili nasljeđivanja gena.

Somatske ćelije, kao i jednostavniji jednoćelijski organizmi, kada se podijele, to čine mitozom, što znači da dupliciraju svoj kromosomski sadržaj i izdvajaju kopije prema stanicama njihovih kćeri. Te su kopije općenito točne, pa su karakteristike novih stanica jednake onima "pretinaca".

Spolne stanice igraju temeljnu ulogu u spolnoj reprodukciji višećelijskih organizama. Te stanice, poznate i kao gamete, nastaju mejozom, koja uključuje staničnu diobu s istodobnim smanjenjem kromosomskog opterećenja (to su haploidne stanice).

Putem seksualne reprodukcije dvije jedinke prenose svoje gene iz generacije u generaciju spajajući svoje haploidne gametske stanice i tvoreći novu diploidnu jedinku koja dijeli karakteristike oba roditelja.

Primjeri nasljeđivanja

Klasični primjeri biološkog nasljeđivanja korišteni u poučavanju tekstova za objašnjenje ovog procesa temelje se na različitim "modelnim" organizmima.

Na primjer, voćna muha (D. melanogaster), jedan od modela studija na životinjama koje koristi Thomas Morgan, često ima crvene oči. Međutim, tijekom svojih eksperimenata, Morgan je pronašao bijeloplavog mužjaka i prešao ga s ženkom crvenih očiju.

Voćna mušica. Drosophila melanogaster. Preuzeto i uredjeno iz: Sanjay Acharya

S obzirom na činjenicu da je fenotip "crvenih očiju" dominantan u ovoj vrsti, rezultat prve generacije spomenutog križanja sastojao se od pojedinaca s crvenim očima. Naknadni križevi između pojedinaca prve generacije (F1) rezultirali su generacijom F2 u kojoj su se pojavila oba fenotipa.

Budući da se bijele oči pojavile u F2 samo kod blizu 50% muškaraca, Morgan je pretpostavio da je to "nasljeđe vezano za spolni kromosom".

Reference

1. Gardner, JE, Simmons, JE i Snustad, DP (1991). Načelnik genetike. 8 '"izdanje. John Wiley i sinovi.
2. Henderson, M. (2009). 50 genetskih ideja koje stvarno trebate znati. Quercus knjige.
3. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologija (9. izd.). Brooks / Cole, Cengage Learning: SAD.
4. Suzuki, DT, i Griffiths, AJ (1976). Uvod u genetsku analizu. WH Freeman and Company.
5. Watson, JD (2004). Molekularna biologija gena. Pearson Education Indija