БИОЛОГИЧНО НАСЛЕДЯВАНЕ: ТЕОРИЯ И ПОНЯТИЯ, КАК СЕ ПРЕДАВА, ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В биологична наследството е процес, чрез който потомството на клетка или организъм получава генетичния фонд на техните родители. Изучаването на гените и как те се предават от едно поколение на друго е полето на изследване на генетиката на наследствеността.

Наследствеността може да бъде определена като сходство между родители и техните потомци, но този термин обхваща и различията, присъщи на генетичната вариация, възникваща по време на възпроизвеждането.

Лебед и малките й (Изображение на Ханс Бен на www.pixabay.com)

Биологичното наследяване е един от най-значимите атрибути на живите клетки и следователно на многоклетъчните организми, тъй като означава способността за предаване на свойства и характеристики, определени от последователни поколения, като се работи в сътрудничество с адаптивни механизми и естествен подбор.

Много автори са на мнение, че човекът се е запознал с основните понятия за биологично наследство от хиляди години, когато започват процесите на опитомяване на растения и животни и, избирайки характеристиките, които той счита за най-важни, прави кръстоски на Получете потомство, което ще запази тези характеристики.

Сегашното ни разбиране за физическите и молекулярни основи на наследствеността обаче е сравнително наскоро, тъй като те не бяха изяснени до началото на 20 век, когато научната общност излезе с хромозомната теория за наследствеността.

Въпреки горното принципите на наследствеността на черти или характери са анализирани в известна дълбочина няколко години по-рано от Грегорио Мендел, който в момента се смята за „баща на наследството“.

Важно е да се спомене, че както преди, така и след формулирането на тази хромозомна теория за наследството, много други открития бяха от трансцендентално значение за съвременното ни разбиране на генетиката на живите същества. Те могат да включват изолирането и характеризирането на нуклеиновите киселини, откриването и изследването на хромозомите, наред с други.

Теория на биологичното наследяване

Грегор Мендел

Основните основи на наследството първоначално са предложени от австрийския монах Григорий Мендел (1822-1884) през 1856 година.

Мендел разбира от своите експерименти с грахови растителни кръстове, че както приликите, така и разликите между родителите и техните потомци могат да бъдат обяснени с механично предаване на отделни наследствени единици, тоест на гени.

Грахът на Мендел и техните черти (Източник: Нефрон през Wikimedia Commons)

Това постави основите на разбирането на съвременната генетика, тъй като се знае, че причината за наследствеността на чертите се дължи на физическия пренос на гени върху хромозоми чрез репродукция (сексуална или асексуална).

Според получените от него резултати Мендел формулира "законите за наследяване", които са в сила днес за някои герои:

- Закон на сегрегацията: поддържа, че гените имат "алтернативни" форми, известни като алели и че те пряко влияят на фенотипа (видими характеристики).

- Закон за независимо наследяване: предполага, че наследяването на една черта е независимо от тази на друга, въпреки че това не е напълно вярно за много характеристики.

Томас Морган през 1908 г., изучавайки генетиката на плодовата муха, Drosophila melanogaster, показа, че наследяването на фенотипите е станало, както е описано по-рано от Мендел. Освен това именно той е изяснил, че единиците на наследствеността (гени) се предават чрез хромозоми.

По този начин, и благодарение на участието на много други изследователи, днес знаем, че биологичното наследяване настъпва благодарение на предаването на наследствени единици, съдържащи се в хромозоми, или в автозомни, сексуални или пластидни хромозоми (в еукариоти).

Изразяването или появата на даден фенотип зависи от характеристиките на генотипа (доминиране и рецесивност).

Основни понятия

За да се разбере как работят механизмите на биологичното наследяване, е необходимо да се разберат някои основни понятия.

Въпреки че не всички наследствени черти се дължат на последователността от нуклеотиди, съставляващи ДНК на всеки организъм, когато говорим за биологично наследяване, обикновено говорим за предаване на информацията, съдържаща се в гените.

Gen

Генът се дефинира като основна физическа единица на наследяване и е определена последователност на ДНК, която съдържа цялата информация, необходима за изразяване на някаква черта или характеристика в живо същество.

алели

Гените могат да имат повече от една форма, продукт на малки вариации в последователността, която ги характеризира; алтернативни форми на същия ген са известни като алели.

Алелите обикновено се дефинират според фенотипичните характеристики, които придават и при популация е обичайно да се намерят множество алели за един и същ ген.

ДНК, гени и хромозоми (Източник: Thomas Splettstoesser чрез Wikimedia Commons)

Бозайник, например, наследява два алела на всеки ген от родителите си, един от майка си и един от баща си. Този алел на генотипа, който винаги се изразява във фенотипа, се нарича доминиращ алел, докато този, който остава "мълчалив" (от който не се наблюдават фенотипни характеристики), е известен като рецесивен алел.

В някои случаи може да се случи, че и двата алела са експресирани, генерирайки появата на междинен фенотип, поради което те се наричат ​​кодоминантни алели заедно.

Хомозиготност и хетерозиготност

Когато индивид наследява два еднакви алела от родителите си, независимо дали те са доминиращи или рецесивни, това е известно, генетично казано, като хомозиготни за тези алели. Когато, от друга страна, индивид наследява от родителите си два различни алела, един доминиращ, а другият рецесивен, това се нарича хетерозиготно за тези алели.

Хромозомите

Гените на прокариотни и еукариотни организми се намират върху структури, известни като хромозоми. В прокариотите, клетките, които нямат ядро, обикновено има само една хромозома; Той е изграден от ДНК, свързана с някои протеини, има кръгла форма и силно навита.

Еукариотите, клетките, които имат ядро, имат една или повече хромозоми, в зависимост от вида, и те са съставени от материал, наречен хроматин. Хроматинът на всяка хромозома се състои от молекула на ДНК, тясно свързана с четири типа протеини, наречени хистони, които улесняват нейното уплътняване в ядрото.

В еукариотите има повече от един вид хромозома. Има ядрени, митохондриални и хлоропластиди (ограничени само до фотосинтетични организми). Ядрените хромозоми са автозомни и сексуални (тези, които определят пола).

Плоидия

Ploidy е целият брой хромозомни "набори", които клетката има. Човешките същества, например, като всички бозайници и много животни, имат две групи хромозоми, едната от бащата, а другата от майката, следователно, за техните клетки се казва, че са диплоидни.

Хаплоиди и полиплоиди

Тези индивиди и / или клетки, които имат само един набор от хромозоми, са известни като хаплоиди, докато организмите, които имат повече от две групи хромозоми, са общо взето полиплоиди (триплоиди, тетраплоиди, хексаплоиди и т.н.).

гамети

При организмите със сексуална репродукция това се случва благодарение на сливането на две специализирани клетки, произведени от две различни индивиди: „мъж” и „женска”. Тези клетки са гамети; мъжете произвеждат сперма (животни) или микроспори (растения), а женските произвеждат овули или яйчни клетки.

Обикновено хромозомното натоварване на полови клетки (гамети) е хаплоидно, тоест тези клетки се произвеждат чрез клетъчно деление, което включва намаляване на броя на хромозомите.

генотип

В жив организъм генотипът описва набора от гени (със съответните им алели), които кодират някаква специфична черта или характеристика и които се отличават от другите по определена функция или последователност. И така, генотипът представлява алелната конституция на индивид.

Въпреки че обикновено се казва, че генотипът е това, което поражда фенотипа, важно е да се има предвид, че има много фактори на околната среда и епигенетични фактори, които могат да обуславят появата на фенотип.

фенотип

Фенотип буквално означава „показаната форма“. Много текстове го определят като съвкупността от видими характеристики на организма, които са резултат както от експресията на неговите гени (генотип), така и от взаимодействието му със средата, която го заобикаля.

Повечето фенотипове са продукт на съгласувано действие на повече от един ген и един и същ ген може да участва в установяването на повече от един специфичен фенотип.

Как се предава генетичното наследяване?

Предаването на гени от родители към техните потомци става в клетъчния цикъл чрез митоза и мейоза.

При прокариотите, където репродукцията се осъществява главно чрез разделяне или бинарно делене, гените се прехвърлят от една клетка към нейните потомци чрез точното копие на нейната хромозома, което се секретира в дъщерната клетка преди да се случи деленето.

Многоклетъчните еукариоти, които обикновено се характеризират с това, че имат два типа клетки (соматични и сексуални), имат два механизма на предаване или наследяване на ген.

Соматичните клетки, както и по-прости едноклетъчни организми, когато се разделят, правят това чрез митоза, което означава, че дублират хромозомното си съдържание и отделят копията към дъщерните си клетки. Тези копия са по принцип точни, така че характеристиките на новите клетки са еквивалентни на тези на "прародителите".

Половите клетки играят основна роля в сексуалното възпроизвеждане на многоклетъчни организми. Тези клетки, известни още като гамети, се произвеждат чрез мейоза, която включва клетъчно деление със съпътстващо намаляване на хромозомния товар (те са хаплоидни клетки).

Чрез сексуалната репродукция два индивида предават гените си от едно поколение на следващо, като сливат своите хаплоидни гаметични клетки и образуват нов диплоиден индивид, който споделя характеристиките на двамата родители.

Примери за наследяване

Класическите примери за биологично наследяване, използвани в преподаването на текстове за обяснение на този процес, се основават на различни „моделни“ организми.

Плодовата муха (D. melanogaster) например, един от изследваните модели за животни, използвани от Томас Морган, често има червени очи. По време на експериментите си обаче Морган намерил мъж с бели очи и го кръстосал с червенокоса женска.

Плодова мушица. Drosophila melanogaster. Взето и редактирано от: Санджай Ачаря

Като се има предвид, че фенотипът на „червените очи“ е доминиращ при този вид, резултатът от първото поколение на този кръст е съставен от индивиди с червени очи. Последващи кръстоски между индивидите от първото поколение (F1) доведоха до F2 поколение, в което се появиха и двата фенотипа.

Тъй като белите очи се появиха само във F2 при близо 50% от мъжете, Морган предположи, че това е "наследство, свързано със сексуална хромозома".

Препратки

1. Gardner, JE, Simmons, JE, & Snustad, DP (1991). Главен генетичен. 8 '"издание. Джон Уайли и синове.
2. Хендерсън, М. (2009). 50 генетични идеи, които наистина трябва да знаете. Quercus Книги.
3. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Биология (9-ти изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: САЩ.
4. Suzuki, DT и Griffiths, AJ (1976). Въведение в генетичния анализ. WH Freeman и компания.
5. Watson, JD (2004). Молекулярна биология на гена. Pearson Education Индия