BIOLOŠKO DEDOVANJE: TEORIJA IN POJMI, KAKO SE PRENAŠA, PRIMERI - BIOLOGIJA - 2026

Biološka dediščina je proces, s katerim potomce celice ali organizma prejme genetsko obdaritev svojih staršev. Preučevanje genov in njihovega prenosa iz generacije v generacijo je področje preučevanja genetike dednosti.

Dednost lahko opredelimo kot podobnost med starši in njihovimi potomci, vendar ta izraz zajema tudi razlike, ki so značilne za genetsko variacijo, ki se pojavi med razmnoževanjem.

Labod in njena mlada (Slika Hans Benn na www.pixabay.com)

Biološko dedovanje je eden najpomembnejših lastnosti živih celic in s tem večceličnih organizmov, saj pomeni sposobnost prenosa lastnosti in lastnosti, ki jih določajo zaporedne generacije, pri čemer sodelujejo s prilagodljivimi mehanizmi in naravno selekcijo.

Številni avtorji so mnenja, da se je človek z osnovnimi pojmi biološkega dedovanja seznanil že tisočletja, ko so se začeli procesi udomačevanja rastlin in živali in je izbral lastnosti, ki so se mu zdele najpomembnejše, naredil križce Pridobite potomce, ki bodo ohranili te lastnosti.

Vendar pa je naše trenutno razumevanje fizičnih in molekularnih temeljev dednosti relativno nedavno, saj le-te niso bile razjasnjene do začetka 20. stoletja, ko je znanstvena skupnost predstavila kromosomsko teorijo dednosti.

Kljub zgoraj navedenemu je načela dednosti lastnosti ali znakov nekaj let prej analiziral Gregorio Mendel, ki trenutno velja za "očeta dedovanja."

Pomembno je omeniti, da so bila mnoga druga odkritja pred in po oblikovanju te kromosomske teorije dednosti transcendentalnega pomena za naše moderno razumevanje genetike živih bitij. Te lahko med drugim vključujejo izolacijo in karakterizacijo nukleinskih kislin, odkrivanje in preučevanje kromosomov.

Teorija biološkega dedovanja

Gregor Mendel

Osnovne temelje dediščine je prvotno predlagal avstrijski menih Gregory Mendel (1822-1884) leta 1856.

Mendel je iz svojih poskusov s križi rastlin graha razumel, da je mogoče podobnost in razlike med starši in njihovimi potomci razložiti z mehanskim prenosom diskretnih dednih enot, torej genov.

Mendelov grah in njihove lastnosti (Vir: Nefronus prek Wikimedia Commons)

To je postavilo temelje za razumevanje sodobne genetike, saj je bilo znano, da je razlog za dednost lastnosti posledica fizičnega prenosa genov na kromosome s pomočjo reprodukcije (spolne ali aseksualne).

Glede na rezultate, ki jih je pridobil, je Mendel formuliral "zakone dedovanja", ki veljajo danes za nekatere znake:

- zakon segregacije: trdi, da imajo geni "alternativne" oblike, znane kot aleli in da neposredno vplivajo na fenotip (vidne značilnosti).

- Zakon neodvisnega dedovanja: pomeni, da je dedovanje ene lastnosti neodvisno od druge, čeprav to za številne značilnosti ne drži povsem.

Thomas Morgan je leta 1908, ki je proučeval genetiko sadne muhe, Drosophila melanogaster, pokazal, da se je dedovanje fenotipov zgodilo, kot je prej opisal Mendel. Poleg tega je bil on tisti, ki je razjasnil, da se enote dednosti (geni) prenašajo skozi kromosome.

Tako in zahvaljujoč sodelovanju številnih drugih raziskovalcev danes vemo, da se biološko dedovanje zgodi zahvaljujoč prenosu dednih enot, ki jih vsebujejo kromosomi, bodisi v avtosomskih, spolnih ali plastidnih kromosomih (v evkariotih).

Izraženost ali pojav določenega fenotipa je odvisen od značilnosti genotipa (prevlado in recesivnost).

Osnovni pojmi

Da bi razumeli, kako delujejo mehanizmi biološkega dedovanja, je treba razumeti nekaj temeljnih konceptov.

Čeprav niso vse podedovane lastnosti posledica zaporedja nukleotidov, ki sestavljajo DNK vsakega organizma, pa v primeru biološke dednosti na splošno govorimo o prenosu informacij, ki jih vsebujejo geni.

Gen

Gen je torej opredeljen kot temeljna fizična enota dedovanja in je definirano zaporedje DNK, ki vsebuje vse informacije, potrebne za izražanje neke lastnosti ali značilnosti v živem bitju.

Aleli

Geni imajo lahko več oblik, produkt majhnih sprememb v zaporedju, ki jih označuje; alternativne oblike istega gena so znane kot aleli.

Aleli so ponavadi opredeljeni glede na fenotipske značilnosti, ki jih podeljujejo, in v populaciji je običajno najti več alelov za isti gen.

DNK, geni in kromosomi (Vir: Thomas Splettstoesser prek Wikimedia Commons)

Sesalnik na primer podeduje dva alela vsakega gena od svojih staršev, enega od matere in enega od očeta. Tisti alel genotipa, ki je vedno izražen v fenotipu, se imenuje prevladujoč alel, medtem ko je tisti, ki ostane "tih" (pri čemer ne opazimo nobenih fenotipskih značilnosti), znan kot recesivni alel.

V nekaterih primerih se lahko zgodi, da sta oba alela izražena, kar povzroči videz vmesnega fenotipa, zato jih skupaj imenujemo kodominantni aleli.

Homozigotičnost in heterozigotičnost

Ko posameznik od svojih staršev podeduje dva enaka alela, naj bosta prevladujoča ali recesivna, je to genetsko gledano homologno za te alele. Ko pa na drugi strani posameznik od svojih staršev podeduje dva različna alela, enega prevladujočega in drugega recesivnega, se za te alele imenuje heterozigoten.

Kromosomi

Geni prokariotskih in evkariontskih organizmov najdemo na strukturah, znanih kot kromosomi. V prokariotih, celicah, ki nimajo jedra, je običajno le en kromosom; Sestavljen je iz DNK, povezanega z nekaterimi beljakovinami, je okrogle oblike in močno zavit.

Evkarioti, celice z jedrom, imajo en ali več kromosomov, odvisno od vrste, in jih sestavlja material, imenovan kromatin. Kromatin vsakega kromosoma je sestavljen iz molekule DNK, tesno povezane s štirimi vrstami beljakovin, imenovanimi histoni, ki olajšajo njegovo zbijanje znotraj jedra.

V evkariotih je več vrst ene vrste kromosoma. Obstajajo jedrski, mitohondrijski in kloroplastidi (omejeni na fotosintetske organizme). Jedrski kromosomi so avtosomni in spolni (tisti, ki določajo spol).

Ploidy

Ploidy je celotno število "naborov" kromosomov, ki jih ima celica. Ljudje, na primer, tako kot vsi sesalci in številne živali, imajo dva sklopa kromosomov, enega od očeta, drugega pa od matere, zato naj bi njihove celice bile diploidne.

Haploidi in poliploidi

Tisti posamezniki in / ali celice, ki imajo samo en sklop kromosomov, so znani kot haploidi, medtem ko so organizmi, ki imajo več kot dva sklopa kromosomov, skupaj poliploidi (triploidi, tetraploidi, heksaploidi itd.).

Gamete

Pri organizmih s spolno razmnoževanjem se to zgodi zahvaljujoč fuziji dveh specializiranih celic, ki jih proizvajata dva različna posameznika: "moški" in "ženska". Te celice so gamete; samci proizvajajo spermo (živali) ali mikrospor (rastline), samice pa proizvajajo ovule ali jajčne celice.

Običajno je kromosomska obremenitev spolnih celic (gameta) haploidna, to pomeni, da se te celice proizvajajo s celično delitvijo, kar vključuje zmanjšanje števila kromosomov.

Genotip

V živem organizmu genotip opisuje nabor genov (z ustreznimi aleli), ki kodirajo določeno lastnost ali značilnost in se od drugih razlikujejo po določeni funkciji ali zaporedju. Torej genotip predstavlja alelno konstitucijo posameznika.

Čeprav na splošno velja, da je genotip tisti, ki povzroča fenotip, je treba upoštevati, da obstaja veliko okoljskih in epigenetskih dejavnikov, ki lahko pogojujejo pojav fenotipa.

Fenotip

Fenotip dobesedno pomeni "prikazana oblika." Številna besedila ga opredeljujejo kot skup vidnih značilnosti organizma, ki izhajajo tako iz izražanja njegovih genov (genotipa), kot tudi iz njegove interakcije z okoljem, ki ga obdaja.

Večina fenotipov je plod usklajenega delovanja več kot enega gena in isti gen lahko sodeluje pri vzpostavitvi več kot enega specifičnega fenotipa.

Kako se prenaša genetsko dedovanje?

Prenos genov s staršev na njihove potomce se dogaja v celičnem ciklu skozi mitozo in mejozo.

V prokariotih, kjer se razmnoževanje dogaja predvsem z delitvijo ali binarno cepitvijo, se geni prenašajo iz ene celice na potomce s pomočjo natančne kopije njegovega kromosoma, ki se izloči v hčerinsko celico, preden pride do delitve.

Za večcelične evkariote, za katere je značilno, da imajo dve vrsti celic (somatske in spolne), imata dva mehanizma prenosa ali dedovanja genov.

Somatske celice, pa tudi enostavnejši enocelični organizmi, ko se delijo, to storijo z mitozo, kar pomeni, da podvojijo svojo kromosomsko vsebino in izločijo kopije proti hčerinskim celicam. Te kopije so na splošno natančne, zato so značilnosti novih celic enakovredne lastnostim "potomcev".

Spolne celice igrajo temeljno vlogo pri spolni reprodukciji večceličnih organizmov. Te celice, znane tudi kot gamete, nastajajo z mejozo, ki vključuje delitev celic s sočasnim zmanjšanjem kromosomske obremenitve (gre za haploidne celice).

S spolnim razmnoževanjem dva posameznika prenašata svoje gene iz generacije v generacijo tako, da spajata svoje haploidne gamatične celice in tvorita novega diploidnega posameznika, ki ima lastnosti obeh staršev.

Primeri dedovanja

Klasični primeri biološkega dedovanja, ki se uporabljajo pri poučevanju besedil za razlago tega procesa, temeljijo na različnih "vzorčnih" organizmih.

Sadna muha (D. melanogaster), na primer, eden izmed študijskih modelov na živalih, ki jih uporablja Thomas Morgan, ima pogosto rdeče oči. Vendar pa je Morgan med svojimi poskusi našel beloglavega samca in ga prekrižal z rdečooko samico.

Vinska mušica. Drosophila melanogaster. Vzeto in urejeno iz: Sanjay Acharya

Glede na to, da pri tej vrsti prevladuje fenotip "rdečih oči", so rezultat prve generacije tega križa sestavljali posamezniki z rdečimi očmi. Poznejši križanci med posamezniki prve generacije (F1) so povzročili generacijo F2, v kateri sta se pojavila oba fenotipa.

Ker so se bele oči pojavile pri F2 pri skoraj 50% moških, je Morgan domneval, da gre za "dedovanje, povezano s spolnimi kromosomi".

Reference

1. Gardner, JE, Simmons, JE in Snustad, DP (1991). Ravnatelj genetike. 8 '"izdaja. John Wiley in sinovi.
2. Henderson, M. (2009). 50 genetskih idej, ki jih resnično morate vedeti. Quercus knjige.
3. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologija (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: ZDA.
4. Suzuki, DT, & Griffiths, AJ (1976). Uvod v genetsko analizo. WH Freeman in družba.
5. Watson, JD (2004). Molekularna biologija gena. Pearson Education India