Κληρονομικότητα: Ορισμός, Παράγοντας, Τύποι & Παραδείγματα

Περιεχόμενο

• Ορισμός κληρονομίας στη βιολογία
• Ανθρώπινα χαρακτηριστικά και κληρονομικότητα
• Ιστορία της κληρονομικότητας
• Η κληρονομικότητα και η γενετική
• Τύποι κληρονομικότητας
• Παραδείγματα κληρονομικότητας
• Μη-Μεντελική Κληρονομιά
• Άλλα μοτίβα κληρονομιάς
• Θανατηφόρα Αλλέλια
• Κληρονομικότητα και Περιβάλλον
• Mendels Contributions

Όταν ένας γονέας με μπλε μάτια και γονέας με καστανά μάτια περνούν τα γονίδια τους για το χρώμα των ματιών στους απογόνους τους, αυτό είναι ένα παράδειγμα κληρονομικότητας.

Τα παιδιά κληρονομούν τα γονίδια που αποτελούνται από δεοξυριβονουκλεϊνικό οξύ (DNA) από τους γονείς και μπορεί να έχουν μπλε ή καστανά μάτια. Ωστόσο, η γενετική είναι πολύπλοκη και περισσότερα από ένα γονίδια είναι υπεύθυνα για το χρώμα των ματιών.

Ομοίως, πολλά γονίδια καθορίζουν άλλα χαρακτηριστικά όπως το χρώμα των μαλλιών ή το ύψος.

Ορισμός κληρονομίας στη βιολογία

Η κληρονομικότητα είναι η μελέτη του πώς οι γονείς περνούν τα χαρακτηριστικά τους στους απογόνους τους γενεσιολογία. Πολλές θεωρίες για την κληρονομικότητα υπήρξαν και οι γενικές έννοιες της κληρονομικότητας εμφανίστηκαν πριν οι άνθρωποι κατανοήσουν πλήρως τα κύτταρα.

Ωστόσο, η σύγχρονη κληρονομικότητα και η γενετική είναι νεότερα πεδία.

Αν και το ίδρυμα για τη μελέτη γονιδίων εμφανίστηκε στη δεκαετία του 1850 και καθ 'όλη τη διάρκεια του 19ου αιώνα, αγνοήθηκε σε μεγάλο βαθμό μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα.

Ανθρώπινα χαρακτηριστικά και κληρονομικότητα

Τα ανθρώπινα χαρακτηριστικά είναι ειδικά χαρακτηριστικά που αναγνωρίζουν τα άτομα. Οι γονείς περνούν αυτά μέσω των γονιδίων τους. Μερικά εύκολα αναγνωρίσιμα ανθρώπινα γνωρίσματα είναι το ύψος, το χρώμα των ματιών, το χρώμα των μαλλιών, ο τύπος των μαλλιών, η προσκόλληση στο αυτί και η περιτύλιξη της γλώσσας. Όταν συγκρίνετε κοινά έναντι ασυνήθιστων χαρακτηριστικών, συνήθως κοιτάζετε τα κυρίαρχα εναντίον των υπολειπόμενων χαρακτηριστικών.

Για παράδειγμα, ένα κυρίαρχο χαρακτηριστικό, όπως τα καστανά μαλλιά, είναι πιο συνηθισμένο στον πληθυσμό, ενώ ένα υπολειπόμενο χαρακτηριστικό, όπως τα κόκκινα μαλλιά, είναι λιγότερο κοινό. Ωστόσο, δεν είναι όλα τα κυρίαρχα χαρακτηριστικά γνωρίσματα.

Αν πρόκειται να σπουδάσετε γενετική, πρέπει να καταλάβετε τη σχέση μεταξύ του DNA και του DNA κληρονομήσιμος χαρακτηριστικά.

Τα κύτταρα των περισσότερων ζωντανών οργανισμών έχουν DNA, η οποία είναι η ουσία που παράγει τα γονίδιά σας. Όταν τα κύτταρα αναπαράγονται, μπορούν να μεταβιβάσουν το μόριο του DNA ή τις γενετικές πληροφορίες στην επόμενη γενιά. Για παράδειγμα, τα κύτταρα σας έχουν το γενετικό υλικό που καθορίζει αν έχετε ξανθά μαλλιά ή μαύρα μαλλιά.

Ο γονότυπός σας είναι τα γονίδια μέσα στα κύτταρα, ενώ ο φαινότυπός σας είναι τα φυσικά χαρακτηριστικά που είναι ορατά και επηρεάζονται τόσο από τα γονίδια όσο και από το περιβάλλον.

Υπάρχουν διαφοροποιήσεις μεταξύ των γονιδίων, έτσι ώστε οι αλληλουχίες DNA διαφέρουν. Γενετική διαφοροποίηση κάνει τους ανθρώπους μοναδικούς και είναι μια σημαντική έννοια στη φυσική επιλογή, επειδή τα ευνοϊκότερα χαρακτηριστικά είναι πιο πιθανό να επιβιώσουν και να περάσουν.

Αν και τα ταυτόσημα δίδυμα έχουν το ίδιο DNA, η γονιδιακή τους έκφραση μπορεί να ποικίλει. Αν ένα δίδυμο λάβει περισσότερη διατροφή από το άλλο, μπορεί να είναι πιο ψηλό παρά το γεγονός ότι έχει τα ίδια γονίδια.

Ιστορία της κληρονομικότητας

Αρχικά, οι άνθρωποι κατανοούσαν την κληρονομικότητα από την αναπαραγωγική προοπτική. Εξέφρασαν βασικές έννοιες, όπως η γύρη και οι ψίχες των φυτών, οι οποίες είναι παρόμοιες με το ωάριο και το σπέρμα των ανθρώπων.

Παρά την αναπαραγωγή υβριδικών σταυρών σε φυτά και άλλα είδη, η γενετική παρέμεινε ένα μυστήριο. Για πολλά χρόνια, πίστευαν ότι το αίμα μεταδίδει κληρονομικότητα. Ακόμη και ο Κάρολος Δαρβίνος πίστευε ότι το αίμα ήταν υπεύθυνο για την κληρονομικότητα

Στη δεκαετία του 1700, οι Carolus Linnaeus και Josef Gottlieb Kölreuter έγραψαν για τη διέλευση διαφορετικών φυτικών ειδών και ανακάλυψαν ότι τα υβρίδια είχαν ενδιάμεσα χαρακτηριστικά.

Το έργο του Gregor Mendel στη δεκαετία του 1860 συνέβαλε στη βελτίωση της κατανόησης υβριδικοί σταυροί και κληρονομία. Διαψεύδισε τις καθιερωμένες θεωρίες, αλλά το έργο του δεν έγινε πλήρως κατανοητό μετά τη δημοσίευση.

Ο Erich Tschermak von Seysenegg, ο Hugo de Vries και ο Carl Erich Correns ανακαλύφθηκαν ξανά οι Μέντελς στις αρχές του 20ου αιώνα. Κάθε ένας από αυτούς τους επιστήμονες μελέτησε υβρίδια φυτών και κατέληξε σε παρόμοια συμπεράσματα.

Η κληρονομικότητα και η γενετική

Η γενετική είναι η μελέτη της βιολογικής κληρονομιάς και Γκρέγκορ Μέντελ θεωρείται ο πατέρας του. Καθιέρωσε τις βασικές έννοιες της κληρονομικότητας μελετώντας τα φυτά μπιζελιού. Τα κληρονομικά στοιχεία είναι γονίδια και τα χαρακτηριστικά είναι ειδικά χαρακτηριστικά, όπως το χρώμα των λουλουδιών.

Συχνά ονομάζεται Mendelian κληρονομικότητα, τα ευρήματά του καθιέρωσαν τη σχέση μεταξύ των γονιδίων και των χαρακτηριστικών.

Η Mendel επικεντρώθηκε σε επτά χαρακτηριστικά στα φυτά μπιζελιού: ύψος, χρώμα λουλουδιών, χρώμα μπιζέλι, σχήμα μπιζελιών, σχήμα σκελετού, χρώμα κορνίζας και θέση λουλουδιών. Τα μπιζέλια ήταν καλά θέματα δοκιμής επειδή είχαν γρήγορους κύκλους αναπαραγωγής και ήταν εύκολο να αναπτυχθούν. Αφού καθιέρωσε γραμμές καθαρόαιμου μπιζελιού, μπόρεσε να τους διασταυρώσει για να κάνουν υβρίδια.

Ο ίδιος κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα όπως το σχήμα του κορμού ήταν κληρονομικά στοιχεία ή γονίδια.

Τύποι κληρονομικότητας

Αλλες είναι οι διαφορετικές μορφές ενός γονιδίου. Γενετικές παραλλαγές όπως μεταλλάξεις είναι υπεύθυνες για τη δημιουργία αλληλόμορφων. Οι διαφορές στα ζεύγη βάσεων DNA μπορούν επίσης να αλλάξουν λειτουργία ή φαινότυπο. Τα συμπεράσματα του Mendels σχετικά με τα αλλήλια αποτέλεσαν τη βάση για δύο σημαντικούς νόμους κληρονομιάς: το δίκαιο του διαχωρισμού και το νόμου ανεξάρτητου συνδυασμού.

Ο νόμος του διαχωρισμού ορίζει ότι τα ζεύγη αλληλόμορφων χωρίζονται όταν σχηματίζονται γαμετοί. Ο νόμος της ανεξάρτητης συλλογής αναφέρει τα αλληλόμορφα από διαφορετικά γονίδια ανεξάρτητα.

Τα αλλήλια υπάρχουν είτε σε κυρίαρχα είτε σε ύφεση. Κυρίαρχα αλλήλια εκφράζονται ή είναι ορατά. Για παράδειγμα, τα καστανά μάτια κυριαρχούν. Αφ 'ετέρου, υπολειπόμενα αλλήλια δεν είναι πάντοτε εκφρασμένα ή ορατά. Για παράδειγμα, τα μπλε μάτια είναι υπολειπόμενα. Για να έχει ένα πρόσωπο μπλε μάτια, πρέπει να κληρονομήσει δύο αλληλόμορφα γι 'αυτό.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα κυρίαρχα χαρακτηριστικά δεν είναι πάντα κοινά σε έναν πληθυσμό. Ένα παράδειγμα αυτού είναι ορισμένες γενετικές ασθένειες, όπως η ασθένεια Huntington, η οποία προκαλείται από ένα κυρίαρχο αλληλόμορφο αλλά όχι κοινό στον πληθυσμό.

Δεδομένου ότι υπάρχουν διαφορετικοί τύποι αλληλόμορφων, ορισμένοι οργανισμοί έχουν δύο αλληλόμορφα για ένα μόνο χαρακτηριστικό. Ομόζυγο σημαίνει ότι υπάρχουν δύο ταυτόσημα αλληλόμορφα για ένα γονίδιο και ετερόζυγο σημαίνει ότι υπάρχουν δύο διαφορετικά αλληλόμορφα για ένα γονίδιο. Όταν ο Mendel μελετούσε τα φυτά του μπιζελιού, διαπίστωσε ότι ο F₂ (τα εγγόνια) είχαν πάντοτε μια αναλογία 3: 1 στους φαινότυπους τους.

Αυτό σημαίνει ότι το κυρίαρχο χαρακτηριστικό εμφανίστηκε τρεις φορές πιο συχνά από το υπολειπόμενο.

Παραδείγματα κληρονομικότητας

Πλατφόρμες Punnett μπορεί να σας βοηθήσει να καταλάβετε τους ομόζυγους εναντίον των ετεροζυγωτικών σταυρών και τους ετερόζυγους εναντίον των ετεροζυγωτικών σταυρών. Ωστόσο, δεν μπορούν να υπολογιστούν όλοι οι σταυροί χρησιμοποιώντας τετράγωνα Punnett λόγω της πολυπλοκότητάς τους.

Ονομασμένος μετά τον Reginald C. Punnett, τα διαγράμματα μπορούν να σας βοηθήσουν να προβλέψετε φαινοτύπους και γονότυπους για τους απογόνους. Τα τετράγωνα δείχνουν την πιθανότητα ορισμένων σταυρών.

Τα γενικά ευρήματα του Mendel έδειξαν ότι τα γονίδια μεταδίδουν κληρονομικότητα. Κάθε γονέας μεταφέρει τα μισά από τα γονίδια του στους απογόνους. Οι γονείς μπορούν επίσης να δώσουν διαφορετικά σύνολα γονιδίων σε διαφορετικούς απογόνους. Για παράδειγμα, τα ίδια δίδυμα έχουν το ίδιο DNA, αλλά τα αδέλφια δεν το κάνουν.

Μη-Μεντελική Κληρονομιά

Το έργο του Mendel ήταν ακριβές αλλά απλοϊκό, έτσι ώστε η σύγχρονη γενετική βρήκε περισσότερες απαντήσεις. Πρώτον, τα γνωρίσματα δεν προέρχονται πάντα από ένα μόνο γονίδιο. Έλεγχος πολλών γονιδίων πολυγονικά χαρακτηριστικά, όπως το χρώμα των μαλλιών, το χρώμα των ματιών και το χρώμα του δέρματος. Αυτό σημαίνει ότι περισσότερα από ένα γονίδια είναι υπεύθυνα για να έχετε καστανά ή μαύρα μαλλιά.

Ένα γονίδιο μπορεί επίσης να επηρεάσει πολλαπλά χαρακτηριστικά. Αυτό είναι πλειοτροπία, και τα γονίδια μπορούν να ελέγξουν μη συγγενή χαρακτηριστικά. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η πλειοτροπία συνδέεται με γενετικές ασθένειες και διαταραχές. Για παράδειγμα, η δρεπανοκυτταρική αναιμία είναι μια κληρονομική γενετική διαταραχή που επηρεάζει τα ερυθρά αιμοσφαίρια κάνοντάς τα σε σχήμα ημισελήνου.

Εκτός από το ότι επηρεάζει τα ερυθρά αιμοσφαίρια, η διαταραχή επηρεάζει τη ροή του αίματος και άλλα όργανα. Αυτό σημαίνει ότι έχει αντίκτυπο σε πολλαπλά χαρακτηριστικά.

Ο Mendel πίστευε ότι κάθε γονίδιο είχε μόνο δύο αλληλόμορφα. Ωστόσο, μπορεί να υπάρχουν πολλά διαφορετικά αλλήλια ενός γονιδίου. Πολλαπλά αλληλόμορφα μπορούν να ελέγξουν ένα γονίδιο. Ένα παράδειγμα αυτού είναι το χρώμα του παλτό σε κουνέλια. Ένα άλλο παράδειγμα είναι το σύστημα ABO τύπου αίματος σε ανθρώπους. Οι άνθρωποι έχουν τρία αλληλόμορφα για το αίμα: Α, Β και Ο. Τα Α και Β κυριαρχούν πάνω από το Ο, έτσι είναι κωδικοποιητικά.

Άλλα μοτίβα κληρονομιάς

Η πλήρης κυριαρχία είναι το μοτίβο που περιέγραψε ο Mendel. Είδε ότι ένα αλλήλιο ήταν κυρίαρχο ενώ το άλλο ήταν υπολειπόμενο. Το κυρίαρχο αλληλόμορφο ήταν ορατό επειδή εκφράστηκε. Το σχήμα των σπόρων στα φυτά των μπιζελιών είναι ένα παράδειγμα πλήρους κυριαρχίας. τα σφαιρικά αλληλόμορφα σπόρια κυριαρχούν πάνω από τα τσαλακωμένα.

Ωστόσο, η γενετική είναι πιο περίπλοκη και η πλήρης κυριαρχία δεν συμβαίνει πάντα.

Σε ατελή κυριαρχία, ένα αλληλόμορφο δεν είναι εντελώς κυρίαρχο. Τα Snapdragons είναι ένα κλασικό παράδειγμα ατελούς κυριαρχίας. Αυτό σημαίνει ότι ο φαινότυπος των απογόνων φαίνεται να βρίσκεται ανάμεσα στον φαινότυπο των δύο γονέων. Όταν ένα λευκό snapdragon και ένα κόκκινο snapdragon φυλής, μπορούν να έχουν ροζ snapdragons. Όταν περνάτε αυτά τα ροζ snapdragons, τα αποτελέσματα είναι κόκκινα, λευκά και ροζ.

Σε δεσπόζουσα θέση, αμφότερα τα αλληλόμορφα εκφράζονται εξίσου. Για παράδειγμα, μερικά λουλούδια μπορεί να είναι ένα μείγμα διαφορετικών χρωμάτων. Ένα κόκκινο λουλούδι και ένα λευκό λουλούδι μπορεί να παράγουν απογόνους με ένα μείγμα από κόκκινα και λευκά πέταλα. Οι δύο φαινοτύποι των γονέων εκφράζονται και οι δύο, οπότε ο απόγονος έχει ένα τρίτο φαινότυπο που τα συνδυάζει.

Θανατηφόρα Αλλέλια

Ορισμένοι σταυροί μπορεί να είναι θανατηφόροι. ΕΝΑ θανατηφόρο αλλήλιο μπορεί να σκοτώσει έναν οργανισμό. Στη δεκαετία του 1900, ο Lucien Cuenót ανακάλυψε ότι όταν διέσχισε κίτρινα ποντίκια με καφέ ποντίκια, οι απόγονοι ήταν καφέ και κίτρινο.

Ωστόσο, όταν διέσχισε δύο κίτρινα ποντίκια, ο απόγονος είχε λόγο 2: 1 αντί της αναλογίας 3: 1 που βρήκε ο Mendel. Υπήρχαν δύο κίτρινα ποντίκια για ένα καφέ ποντίκι.

Ο Cuenót ανακάλυψε ότι το κυρίαρχο χρώμα ήταν το κίτρινο, επομένως αυτοί οι ποντικοί ήταν ετερόζυγοι. Ωστόσο, περίπου το ένα τέταρτο των ποντικών που εκτρέφονται από τη διέλευση των ετεροζυγώτων πέθαναν κατά τη διάρκεια του εμβρυϊκού σταδίου. Γι 'αυτό ο λόγος ήταν 2: 1 αντί για 3: 1.

Οι μεταλλάξεις μπορούν να προκαλέσουν θανατηφόρα γονίδια. Αν και ορισμένοι οργανισμοί μπορεί να πεθάνουν στα εμβρυϊκά στάδια, άλλοι μπορεί να είναι σε θέση να ζήσουν για χρόνια με αυτά τα γονίδια. Οι άνθρωποι μπορούν επίσης να έχουν θανατηφόρα αλληλόμορφα και πολλές γενετικές διαταραχές συνδέονται με αυτές.

Κληρονομικότητα και Περιβάλλον

Πώς βγαίνει ένας ζωντανός οργανισμός εξαρτάται τόσο από την κληρονομικότητα όσο και από το περιβάλλον. Για παράδειγμα, η φαινυλοκετονουρία (PKU) είναι μία από τις γενετικές διαταραχές που οι άνθρωποι μπορούν να κληρονομήσουν. Το PKU μπορεί να προκαλέσει διανοητικές αναπηρίες και άλλα προβλήματα επειδή το σώμα δεν μπορεί να επεξεργαστεί το αμινοξύ φαινυλαλανίνη.

Αν κοιτάξετε μόνο τη γενετική, θα περίμενε κανείς ότι ένα άτομο με PKU θα είχε πάντα μια διανοητική αναπηρία. Ωστόσο, χάρη στην έγκαιρη ανίχνευση στα νεογέννητα, είναι δυνατό οι άνθρωποι να ζήσουν με PKU σε δίαιτα χαμηλής περιεκτικότητας σε πρωτεΐνες και να μην αναπτύξουν ποτέ σοβαρά προβλήματα υγείας.

Όταν εξετάζετε τόσο τους περιβαλλοντικούς παράγοντες όσο και την γενετική, είναι δυνατόν να δείτε πώς ένα άτομο ζει μπορεί να επηρεάσει τη γονιδιακή έκφραση.

Οι ορτανσίες είναι ένα άλλο παράδειγμα του περιβαλλοντική επίπτωση σε γονίδια. Δύο φυτά ορτανσίας με τα ίδια γονίδια μπορεί να είναι διαφορετικά χρώματα λόγω του pH του εδάφους. Τα όξινα εδάφη δημιουργούν μπλε ορτανσίες, ενώ τα αλκαλικά εδάφη δημιουργούν ροζ. Τα θρεπτικά συστατικά και τα ορυκτά του εδάφους επηρεάζουν επίσης το χρώμα αυτών των φυτών. Για παράδειγμα, οι μπλε ορτανσίες πρέπει να έχουν αλουμίνιο στο χώμα για να γίνουν αυτό το χρώμα.

Mendels Contributions

Αν και οι μελέτες του Gregor Mendels δημιούργησαν τις βάσεις για περισσότερη έρευνα, η σύγχρονη γενετική επέκτεινε τα ευρήματά της και ανακάλυψε νέα μοτίβα κληρονομιάς, όπως η ατελή κυριαρχία και η κυριαρχία.

Η κατανόηση του πώς τα γονίδια είναι υπεύθυνα για τα φυσικά χαρακτηριστικά που μπορείτε να δείτε είναι μια κρίσιμη πτυχή της βιολογίας. Από γενετικές διαταραχές έως αναπαραγωγή φυτών, η κληρονομικότητα μπορεί να εξηγήσει πολλές ερωτήσεις που οι άνθρωποι ρωτούν για τον κόσμο γύρω τους.