Innhold
- Arvelighetsdefinisjon i biologi
- Menneskelige egenskaper og arvelighet
- Arvelighetens historie
- Arvelighet og genetikk
- Typer arvelighet
- Arvelighetseksempler
- Ikke-Mendelisk arv
- Andre arvemønstre
- Dødelige Alleles
- Arvelighet og miljø
- Mendels-bidrag
Når en forelder med blå øyne og foreldre med brune øyne overfører genene for øyenfarge til avkommet, er dette et eksempel på arvelighet.
Barna arver genene som består av deoksyribonukleinsyre (DNA) fra foreldrene, og de kan ha blå eller brune øyne. Imidlertid er genetikk sammensatt, og mer enn ett gen er ansvarlig for øyenfarge.
På samme måte bestemmer mange gener andre egenskaper som hårfarge eller høyde.
Arvelighetsdefinisjon i biologi
Arvelighet er studiet av hvordan foreldre gir sine egenskaper til deres avkom genetikk. Mange teorier om arvelighet har eksistert, og de generelle begrepene om arvelighet dukket opp før folk forsto celler fullstendig.
Imidlertid er moderne arvelighet og genetikk nyere felt.
Selv om grunnlaget for å studere gener dukket opp på 1850-tallet og gjennom 1800-tallet, ble det stort sett ignorert til begynnelsen av 1900-tallet.
Menneskelige egenskaper og arvelighet
Menneskelige egenskaper er spesifikke egenskaper som identifiserer individer. Foreldrene gir disse gjennom genene sine. Noen menneskelige egenskaper som er enkle å identifisere er høyde, øyenfarge, hårfarge, hårtype, festing av øreflippen og tunge rulling. Når du sammenligner vanlige kontra uvanlige egenskaper, ser du vanligvis på dominerende kontra recessive egenskaper.
For eksempel er en dominerende egenskap, som brunt hår, mer vanlig i befolkningen, mens en recessiv egenskap, som rødt hår, er mindre vanlig. Imidlertid er ikke alle dominerende egenskaper vanlige.
Hvis du skal studere genetikk, må du forstå forholdet mellom DNA og arvelig trekk.
Cellene til de fleste levende organismer har DNA, som er stoffet som utgjør genene dine. Når celler reproduserer, kan de gi DNA-molekylet eller genetisk informasjon videre til neste generasjon. For eksempel har cellene dine genetisk materiale som avgjør om du har blondt hår eller svart hår.
Genotypen din er generene inne i cellene, mens din fenotype er de fysiske egenskapene som er synlige og påvirket av både gener og miljø.
Det er variasjoner mellom genene, så DNA-sekvenser er forskjellige. Genetisk variasjon gjør mennesker unike, og det er et viktig konsept i naturlig utvalg fordi gunstige egenskaper er mer sannsynlig å overleve og videreformidle.
Selv om identiske tvillinger har samme DNA, kan genuttrykket deres variere. Hvis den ene tvillingen får mer næring enn den andre gjør, kan han eller hun være høyere til tross for at de har de samme genene.
Arvelighetens historie
Til å begynne med forsto folk arvelighet fra et reproduktivt perspektiv. De fant ut grunnleggende konsepter, for eksempel at pollen og pistiller fra planter likner egg og sæd fra mennesker.
Til tross for avl av hybridkryss i planter og andre arter, forble genetikk et mysterium. I mange år trodde de blodoverført arvelighet. Selv Charles Darwin mente blod var ansvarlig for arvelighet.
På 1700-tallet skrev Carolus Linné og Josef Gottlieb Kölreuter om å krysse forskjellige plantearter og oppdaget at hybridene hadde mellomliggende egenskaper.
Gregor Mendels arbeid på 1860-tallet bidro til å forbedre forståelsen av hybridkryss og arv. Han motbeviste etablerte teorier, men arbeidet ble ikke fullt ut forstått etter publisering.
Erich Tschermak von Seysenegg, Hugo de Vries og Carl Erich Correns gjenoppdaget Mendels-arbeid på begynnelsen av 1900-tallet. Hver av disse forskerne studerte plantehybrider og nådde lignende konklusjoner.
Arvelighet og genetikk
Genetikk er studiet av biologisk arv, og Gregor Mendel regnes som sin far. Han etablerte nøkkelbegrepene med arvelighet ved å studere erteplanter. Herlige elementer er gener, og egenskaper er spesifikke egenskaper, for eksempel blomsterfarge.
Ofte kalt mendelsk arv, fant funnene hans forholdet mellom gener og egenskaper.
Mendel fokuserte på syv egenskaper hos erteplanter: høyde, blomsterfarge, ertefarge, erteform, podform, podfarge og blomsterposisjon. Erter var gode testpersoner fordi de hadde raske reproduksjonssykluser og var enkle å dyrke. Etter at han etablerte renrasende linjer med erter, var han i stand til å krysse dem for å lage hybrider.
Han konkluderte med at trekk som podform var arvelige elementer eller gener.
Typer arvelighet
Alleler er de forskjellige formene for et gen. Genetiske variasjoner som mutasjoner er ansvarlige for å lage alleler. Forskjeller i DNA-basepar kan også endre funksjon eller fenotype. Mendels konklusjoner om alleler ble grunnlaget for to viktige arverett: loven om segregering og lov om uavhengig sortiment.
Loven om segregering sier at allelpar skiller seg når gameter dannes. Loven om uavhengig sortiment sier at alleler fra forskjellige gener sorteres uavhengig av hverandre.
Alleler finnes i enten dominerende eller recessive former. Dominante alleler er uttrykt eller synlig. For eksempel er brune øyne dominerende. På den andre siden, recessive alleler er ikke alltid uttrykt eller synlig. Blå øyne er for eksempel recessive. For at en person skal ha blå øyne, må han eller hun arve to alleler for det.
Det er viktig å merke seg at dominerende trekk ikke alltid er vanlig i en befolkning. Et eksempel på dette er visse genetiske sykdommer, for eksempel Huntington sykdom, som er forårsaket av en dominerende allel, men ikke vanlig i befolkningen.
Siden det er forskjellige typer alleler, har noen organismer to alleler for en enkelt egenskap. homozygot betyr at det er to identiske alleler for ett gen, og heterozygot betyr at det er to forskjellige alleler for et gen. Da Mendel studerte erteplantene sine, fant han ut at F2 generasjon (barnebarn) hadde alltid 3: 1-forholdet i fenotypene.
Dette betyr at den dominerende egenskapen dukket opp tre ganger oftere enn den recessive.
Arvelighetseksempler
Punnett torg kan hjelpe deg med å forstå homozygote kontra heterozygote kryss og heterozygote kryss kontra heterozygote kryss. Imidlertid kan ikke alle kryss beregnes ved hjelp av Punnett-firkanter på grunn av deres kompleksitet.
Oppkalt etter Reginald C. Punnett, kan diagrammer hjelpe deg med å forutsi fenotyper og genotyper for avkom. Kvadratene viser sannsynligheten for visse kryss.
Mendels samlede funn viste at gener overfører arvelighet. Hver foreldre overfører halvparten av genene sine til avkommet. Foreldre kan også gi forskjellige sett med gener til forskjellige avkom. For eksempel har identiske tvillinger samme DNA, men søsken har det ikke.
Ikke-Mendelisk arv
Mendels arbeid var nøyaktig, men forenklet, så moderne genetikk har funnet flere svar. For det første kommer egenskaper ikke alltid fra et enkelt gen. Flere gener kontrollerer polygene egenskaper, som hårfarge, øyenfarge og hudfarge. Dette betyr at mer enn ett gen er ansvarlig for at du har brunt eller svart hår.
Ett gen kan også påvirke flere egenskaper. Dette er pleiotropi, og gener kan kontrollere ubeslektede egenskaper. I noen tilfeller er pleiotropi knyttet til genetiske sykdommer og lidelser. For eksempel er sigdcelleanemi en arvelig genetisk lidelse som påvirker de røde blodlegemene ved å gjøre dem halvmåneformet.
I tillegg til å påvirke de røde blodlegemene, påvirker lidelsen blodstrøm og andre organer. Dette betyr at det har innvirkning på flere egenskaper.
Mendel mente at hvert gen bare hadde to alleler. Imidlertid kan det være mange forskjellige alleler av et gen. Flere alleler kan kontrollere ett gen. Et eksempel på dette er pelsfarge hos kaniner. Et annet eksempel er ABO-blodgruppesystemet hos mennesker. Folk har tre alleler for blod: A, B og O. A og B er dominerende over O, så de er kodominante.
Andre arvemønstre
Fullstendig dominans er mønsteret som Mendel beskrev. Han så at den ene allelen var dominerende, mens den andre var recessiv. Den dominerende allelen var synlig fordi den ble uttrykt. Frøform i erteplanter er et eksempel på fullstendig dominans; de runde frøalleler er dominerende over de rynkede.
Imidlertid er genetikk mer sammensatt, og fullstendig dominans skjer ikke alltid.
I ufullstendig dominans, en allel er ikke helt dominerende. Snapdragons er et klassisk eksempel på ufullstendig dominans. Dette betyr at fenotypen til avkommet ser ut til å være mellom fenotypen til de to foreldrene. Når en hvit snapdragon og en rød snapdragon raser, kan de ha rosa snapdragons. Når du krysser disse rosa snapdragonsene, er resultatene røde, hvite og rosa.
I codominance, begge alleler uttrykkes likt. Noen blomster kan for eksempel være en blanding av forskjellige farger. En rød blomst og en hvit blomst kan produsere avkom med en blanding av røde og hvite kronblad. De to fenotypene til foreldrene er begge uttrykt, så avkommet har en tredje fenotype som kombinerer dem.
Dødelige Alleles
Visse kryss kan være dødelige. EN dødelig allel kan drepe en organisme. På 1900-tallet oppdaget Lucien Cuenót at da han krysset gule mus med brune mus, avkomene var brune og gule.
Men da han krysset to gule mus, hadde avkommet et forhold på 2: 1 i stedet for 3: 1-forholdet som Mendel fant. Det var to gule mus til en brun mus.
Cuenót fant ut at gul var den dominerende fargen, så disse musene var heterozygoter. Imidlertid døde omtrent en fjerdedel av musene som ble avlet fra å krysse heterozygotene under embryonale stadiet. Dette var grunnen til at forholdet var 2: 1 i stedet for 3: 1.
Mutasjoner kan forårsake dødelige gener. Selv om noen organismer kan dø i de embryonale stadiene, kan andre være i stand til å leve i årevis med disse genene. Mennesker kan også ha dødelige alleler, og flere genetiske lidelser er knyttet til dem.
Arvelighet og miljø
Hvordan en levende organisme viser seg, avhenger av både arvelighet og miljø. For eksempel er fenylketonuri (PKU) en av de genetiske lidelsene som mennesker kan arve. PKU kan forårsake intellektuelle funksjonshemninger og andre problemer fordi kroppen ikke kan behandle aminosyren fenylalanin.
Hvis du bare ser på genetikken, kan du forvente at en person med PKU alltid vil ha en intellektuell funksjonshemming. Takket være tidlig oppdagelse hos nyfødte er det imidlertid mulig for mennesker å leve med PKU på et proteinrikt kosthold og aldri utvikle alvorlige helseproblemer.
Når du ser på både miljøfaktorene og genetikken, er det mulig å se hvordan en person lever kan påvirke genuttrykk.
Hortensiaer er et annet eksempel på miljøpåvirkning på gener. To hortensiaplanter med samme gener kan ha forskjellige farger på grunn av pH i jorda. Sure jordsmonn skaper blå hortensiaer, mens alkalisk jordsmonn lager rosa. Jordnæringsstoffer og mineraler påvirker også fargen på disse plantene. For eksempel må blå hortensiaer ha aluminium i jorden for å bli denne fargen.
Mendels-bidrag
Selv om Gregor Mendels-studier skapte grunnlaget for mer forskning, har moderne genetikk utvidet funnene sine og oppdaget nye arvemønstre, som ufullstendig dominans og kodominans.
Å forstå hvordan gener er ansvarlige for fysiske egenskaper som du kan se, er et avgjørende aspekt av biologien. Fra genetiske lidelser til planteavl, kan arvelighet forklare mange spørsmål som folk stiller om verden rundt seg.