Innhold
- Mendel: The Start of Understanding Genetics
- Grunnleggende om arvelige egenskaper
- Mendelian arv: Dominante og recessive egenskaper
- Ikke-Mendelisk arv
- Kodominans: Eksempler i naturen
- Blodtyper: Et eksempel
- Mer om Incomplete Dominance vs. Codominance
Det var først på midten av 1800-tallet at noen utførte det som skulle vise seg å være avgjørende og ugjendrivelig arbeid i mekanismene som ligger til grunn for menneskets genetikk, både på kort sikt (arv, eller overføring av trekk fra foreldre til avkom) og på lang sikt (evolusjon, eller forskyvninger i allelfrekvensene til gitte bestander over hundrevis, tusenvis eller til og med millioner av generasjoner).
Midt på 1800-tallet var England en biolog ved navn Charles Darwin opptatt med å forberede seg på å publisere sine viktigste funn i områdene naturlig utvalg og nedstigning med modifisering, konsepter som nå er øverst på hver livsvitenskaps terminologiliste, men som den gang var mellom ukjente og kontroversielle.
Mendel: The Start of Understanding Genetics
På samme tid kombinerte en ung østerriksk munk med vitenskapelig formell utdannelsesbakgrunn, noe seriøs hagearbeidserfaring og et overnaturlig tålmodighetsnivå ved navn Gregor Mendel disse eiendelene for å produsere en rekke viktige hypoteser og teorier som avanserte livsvitenskapene ved et stort sprang praktisk talt over natten, blant dem adskillelsesloven og loven om uavhengig sortiment.
Mendel er mest kjent for å introdusere ideen om gener, eller molekylære instruksjoner som finnes i DNA (deoksyribonukleinsyre) knyttet til en gitt fysisk egenskap, og alleler, som er forskjellige versjoner av samme gen (typisk har hvert gen to alleler).
Gjennom sine nå berømte eksperimenter med erteplanter produserte han begrepene dominerende og recessive alleler og forestillingene om fenotype og genotype.
Grunnleggende om arvelige egenskaper
prokaryoter, som er encellede organismer som bakterier, reproduserer useksuelt ved å lage eksakte kopier av seg selv ved å bruke en prosess som kalles binær fisjon. Resultatet av prokaryotisk reproduksjon er to datterceller som er genetisk identiske med foreldrecellen og hverandre. Det vil si at avkom til prokaryoter, i mangel av genetiske mutasjoner, bare er kopier av hverandre.
Eukaryoter, derimot, er organismer som reproduserer seg seksuelt i celledelingsprosessen mitose og meiose, og inkluderer planter, dyr og sopp. Hver datter samtale får halvparten av arvematerialet fra den ene forelderen og halvparten fra den andre, og hver foreldre bidrar med en tilfeldig valgt allel fra hvert av generene til den genetiske blandingen av avkommet via kjønnsceller, eller kjønnsceller, produsert i meiose.
(Hos mennesker produserer hannen gameter som heter sædceller og hunnen skaper eggceller.)
Mendelian arv: Dominante og recessive egenskaper
Vanligvis er den ene allelen dominerende over den andre, og maskerer fullstendig dens tilstedeværelse på nivået av uttrykte eller synlige egenskaper.
For eksempel i erteplanter er runde frø dominerende over rynkete frø fordi hvis til og med en kopi av allelkodingen for den runde egenskapen (representert med en stor bokstav, i dette tilfellet R) er til stede i plantenes DNA, har allelkodingen for den rynkete egenskapen ingen effekt, selv om den kan passeres videre til neste generasjon planter.
En organisme-genotype for et gitt gen er ganske enkelt kombinasjonen av alleler den har et det genet, f.eks. RR (resultatet av begge foreldre-gameter som inneholder "R") eller rR (resultatet av at en gamet bidrar med "r" og den andre en "R").Fenotypen av organismer er den fysiske manifestasjonen av den genotypen (f.eks. Rund eller rynket).
Hvis en plante med genotypen Rr krysses med seg selv (planter kan selvbestøve, en praktisk evne til å ha når bevegelse ikke er et alternativ), er de fire mulige genotyper av det resulterende avkom RR, rR, Rr og rr. Fordi to eksemplarer av en recessiv allel må være til stede for at den recessive egenskapen skal komme til uttrykk, er det bare "rr" avkom som har rynkete frø.
Når en organisme genotype for en egenskap består av to av de samme allelene (f.eks. RR eller rr), sies organismen å homozygot for den egenskapen ("homo-" som betyr "samme"). Når en av hver alleler er til stede, er organismen det heterozygot for den egenskapen ("hetero-" som betyr "annet").
Ikke-Mendelisk arv
I både planter og dyr overholder ikke alle gener det nevnte dominerende-recessive ordningen, noe som resulterer i forskjellige former for arv som ikke er fra Mendel. De to formene med vesentlig genetisk betydning er ufullstendig dominans og codominance.
I ufullstendig dominans, heterozygote avkom viser fenotyper mellom de homozygote dominante og homozygote resessive former.
For eksempel er rød (R) i den fire timer med blomst dominerende over hvite (r), men Rr eller rR avkom er ikke røde blomster, slik de ville være i et Mendelisk opplegg. I stedet er de rosa blomster, akkurat som om foreldreblomsterfargene hadde blitt blandet som maling på en palett.
I codominance, utøver hver allel like innflytelse over den resulterende fenotypen. I stedet for en jevn blanding av trekkene, Hver egenskap er fullstendig uttrykt, men i forskjellige deler av organismen. Selv om dette kan virke forvirrende, er eksempler på kodominans tilstrekkelig til å illustrere fenomenet, slik du ser øyeblikk.
Kodominans: Eksempler i naturen
Du har uten tvil lagt merke til forskjellige dyr som har striper eller flekker på pelsen eller huden, for eksempel sebraer og leoparder. Dette er et arketypisk eksempel på kodominans.
Hvis erteplanter fulgte en kodominant ordning, ville enhver gitt plante med genotypen Rr ha en blanding av glatte erter og rynkete erter, men ingen mellomliggende, dvs. runde-men-rynkende erter.
Det siste scenariet skulle indikere ufullstendig dominans, og alle ertene ville ha samme form; rent runde og rent rynkete erter ville ikke være synlige noe sted på planten.
Menneskelige blodtyper fungerer som et flott eksempel på kodominans. Som du kanskje vet, kan menneskelige blodtyper klassifiseres som A, B, AB eller O.
Disse er resultatet av at hver av foreldrene bidrar med enten et "A" overflateprotein på røde blodlegemer, et "B" -protein eller ikke noe protein, som er betegnet "O." Dermed er de mulige genotypene i den menneskelige befolkningen AA, BB, AB (dette kan også skrives "BA" siden det funksjonelle resultatet er det samme og hvilken forelder som bidrar som allelen er irrelevant), AO, BO eller OO. (Det er viktig å erkjenne at selv om A- og B-proteinene er kodominante, er O ikke en allel, men egentlig fraværet av en, så den er ikke merket på samme måte.)
Blodtyper: Et eksempel
Du kan regne ut de forskjellige genotype-fenotypekombinasjonene her for deg selv, en morsom øvelse når du kjenner blodtypen din og er nysgjerrig på foreldrene dine om mulige genotyper eller de barna du har.
For eksempel, hvis du har blodtype O, må begge foreldrene dine ha gitt et "blankt" til genomet ditt (summen av alle genene dine). Dette betyr imidlertid ikke at noen av foreldrene dine nødvendigvis har O som blodtype, fordi en av eller begge kan ha genotypen AO, OO eller BO.
Dermed er den eneste sikkerheten her at ingen av foreldrene dine kunne ha type AB-blod.
Mer om Incomplete Dominance vs. Codominance
Selv om ufullstendig dominans og kodominans helt klart er lignende former for arv, er det viktig å huske på forskjellen mellom blanding av trekk i førstnevnte og produksjon av en ekstra fenotype i sistnevnte.
I tillegg har noen ufullstendig dominerende trekk bidrag fra flere gener, som menneskets høyde og hudfarge. Dette er noe intuitivt fordi disse trekkene ikke er en enkel blanding av foreldrekjennetegn og eksisterer langs et kontinuum i stedet.
Dette er kjent som polygenic ("mange gener") arv, et opplegg som ikke har noe forhold til kodominans.