BIOLOGISK ARV: TEORI OG KONCEPTER, HVORDAN DEN OVERFØRES, EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

Den biologiske arv er den proces, hvorved afkom af en celle eller organisme får deres forældres genetiske begavelse. Undersøgelsen af ​​gener, og hvordan de overføres fra en generation til en anden, er undersøgelsesområdet for arvelighedens genetik.

Arvelighed kan defineres som ligheden mellem forældre og deres efterkommere, men dette udtryk omfatter også forskellene i genetisk variation, der opstår under reproduktion.

En svane og hendes unge (Billede af Hans Benn på www.pixabay.com)

Biologisk arv er en af ​​de mest markante egenskaber hos levende celler og derfor af flercellede organismer, da det betyder evnen til at overføre egenskaber og egenskaber bestemt af successive generationer, samarbejde med adaptive mekanismer og naturlig selektion.

Mange forfattere er af den opfattelse, at mennesket er blevet bekendt med de grundlæggende begreber om biologisk arv i tusinder af år, da processerne med domestisering af planter og dyr begyndte, og ved at vælge de egenskaber, som han betragtede som vigtigste, lavede kryds til Få afkom, som vil bevare disse egenskaber.

Imidlertid er vores nuværende forståelse af de fysiske og molekylære fundamenter om arvelighed relativt nylig, da disse ikke blev belyst før i begyndelsen af ​​det 20. århundrede, da det videnskabelige samfund kom med den kromosomale teori om arvelighed.

På trods af ovenstående blev principperne for arvelighed ved træk eller karakterer analyseret i nogen dybde nogle år tidligere af Gregorio Mendel, der i øjeblikket betragtes som "arvens far."

Det er vigtigt at nævne, at både før og efter formuleringen af ​​denne kromosomale teori om arvelighed, mange andre opdagelser var af transcendental betydning for vores moderne forståelse af levende tingers genetik. Disse kan omfatte isolering og karakterisering af nukleinsyrer, opdagelse og undersøgelse af kromosomer, blandt andre.

Teori om biologisk arv

Gregor Mendel

De grundlæggende fundamenter om arv blev oprindeligt foreslået af den østrigske munk Gregory Mendel (1822-1884) i år 1856.

Mendel forstod fra sine eksperimenter med ærteplantekors, at både lighederne og forskellene mellem forældre og deres efterkommere kunne forklares ved en mekanisk transmission af diskrete arvelige enheder, det vil sige gener.

Mendels ærter og deres træk (Kilde: Nefronus via Wikimedia Commons)

Dette lagde grunden til forståelsen af ​​moderne genetik, da det var kendt, at grunden til arveligheden af ​​træk skyldtes den fysiske overførsel af gener på kromosomer gennem reproduktion (seksuel eller aseksuel).

I henhold til de resultater, han opnåede, formulerede Mendel "arvelovene", der gælder i dag for nogle tegn:

- Adskillelseslov: den fastholder, at gener har "alternative" former kendt som alleler, og at de direkte påvirker fænotypen (synlige egenskaber).

- Lov om uafhængig arv: indebærer, at arven efter en egenskab er uafhængig af den fra en anden, selvom dette ikke er helt sandt for mange karakteristika.

Thomas Morgan i 1908, der studerede genetikken for frugtflue, Drosophila melanogaster, viste, at arven efter fænotyper forekom som tidligere beskrevet af Mendel. Desuden var det han, der belyste, at arvelige enheder (gener) blev overført gennem kromosomer.

Så takket være mange andre forskeres deltagelse ved vi i dag, at biologisk arv forekommer takket være transmission af arvelige enheder indeholdt i kromosomer, enten i autosomale, seksuelle eller plastidiske kromosomer (i eukaryoter).

Udtrykket eller udseendet af en given fænotype afhænger af karakteristika for genotypen (dominans og recessivitet).

Basale koncepter

For at forstå, hvordan mekanismerne for biologisk arv fungerer, er det nødvendigt at forstå nogle grundlæggende begreber.

Selvom ikke alle arvelige træk skyldes sekvensen af ​​nukleotider, der udgør DNA for hver organisme, når vi refererer til biologisk arv, taler vi generelt om transmission af informationerne indeholdt i generne.

Gen

Et gen defineres derefter som den grundlæggende fysiske enhed for arv, og det er en defineret DNA-sekvens, der indeholder al den information, der er nødvendig til ekspression af en eller anden egenskab eller karakteristik i et levende væsen.

alleller

Gener kan have mere end én form, et produkt af små variationer i sekvensen, der kendetegner dem; alternative former af det samme gen er kendt som alleler.

Alleler defineres sædvanligvis i henhold til de fænotype egenskaber, de giver, og i en population er det almindeligt at finde flere alleler for det samme gen.

DNA, gener og kromosomer (Kilde: Thomas Splettstoesser via Wikimedia Commons)

Et pattedyr arver for eksempel to alleler af hvert gen fra dets forældre, et fra dets mor og et fra dets far. Denne allel af den genotype, der altid udtrykkes i fænotypen, kaldes den dominerende allel, mens den, der forbliver "tavs" (som ingen fænotypiske egenskaber ikke observeres), er kendt som den recessive allel.

I nogle tilfælde kan det forekomme, at begge alleler udtrykkes, hvilket genererer udseendet af en mellemfænotype, hvorfor disse kaldes kodominante alleler sammen.

Homozygositet og heterozygositet

Når et individ arver to identiske alleler fra deres forældre, uanset om de begge er dominerende eller recessive, er dette genetisk set kendt som homozygot for disse alleler. Når en person derimod arver fra deres forældre to forskellige alleler, den ene dominerende og den anden recessive, kaldes dette heterozygotisk for disse alleler.

kromosomer

Generene til prokaryote og eukaryote organismer findes på strukturer, der er kendt som kromosomer. I prokaryoter, celler, der ikke har en kerne, er der normalt kun et kromosom; Det består af DNA, der er forbundet med nogle proteiner, er cirkulær i form og stærkt opviklet.

Eukaryoter, celler, der har en kerne, har en eller flere kromosomer, afhængigt af arten, og disse består af et materiale kaldet kromatin. Kromatoset i hvert kromosom består af et DNA-molekyle tæt forbundet med fire typer proteiner kaldet histoner, hvilket letter dens komprimering i kernen.

I eukaryoter findes der mere end en type kromosom. Der er nukleare, mitokondriske og chloroplastider (begrænset til fotosyntetiske organismer). Kernekromosomer er autosomale og seksuelle (dem, der specificerer køn).

ploidi

Ploidy er hele antallet af kromosom “sæt”, som en celle har. Mennesker har for eksempel som alle pattedyr og mange dyr to sæt kromosomer, den ene fra faderen og den anden fra moderen, derfor siges deres celler at være diploide.

Haploider og polyploider

De individer og / eller celler, der kun har et sæt kromosomer, er kendt som haploider, mens organismer, der har mere end to sæt kromosomer, samlet er polyploider (triploider, tetraploider, hexaploider og så videre).

kønsceller

I organismer med seksuel reproduktion sker dette takket være fusionen af ​​to specialiserede celler, der er produceret af to forskellige individer: en "mand" og en "kvindelig". Disse celler er gameterne; hanner producerer sædceller (dyr) eller mikrosporer (planter), og hunnerne producerer æg eller æggeceller.

Normalt er den kromosomale belastning af kønsceller (gameter) haploid, dvs. disse celler produceres gennem celledeling, der involverer en reduktion i antallet af kromosomer.

Genotype

I en levende organisme beskriver genotypen det sæt gener (med deres respektive alleler), der koder for en bestemt egenskab eller karakteristik, og som adskilles fra andre ved en bestemt funktion eller sekvens. Så genotypen repræsenterer den individuelle alleliske sammensætning.

Selvom det generelt siges, at genotypen er det, der giver anledning til fænotypen, er det vigtigt at huske på, at der er mange miljømæssige og epigenetiske faktorer, der kan konditionere udseendet af en fænotype.

fænotype

Fænotype betyder bogstaveligt talt "den viste form." Mange tekster definerer det som et sæt synlige egenskaber ved en organisme, der er resultatet både af udtrykket af dens gener (genotype) og fra dens interaktion med det omgivende miljø.

De fleste fænotyper er produktet af den samordnede virkning af mere end et gen, og det samme gen kan deltage i etablering af mere end en bestemt fænotype.

Hvordan overføres genetisk arv?

Overførsel af gener fra forældre til deres efterkommere sker i cellecyklussen gennem mitose og meiose.

I prokaryoter, hvor reproduktion primært forekommer ved bipartition eller binær fission, overføres gener fra en celle til dens efterkommere via den nøjagtige kopi af dens kromosom, som udskilles i dattercellen, inden opdelingen finder sted.

Multicellulære eukaryoter, som generelt er karakteriseret ved at have to typer celler (somatisk og seksuel), har to mekanismer til transmission eller genarv.

Somatiske celler såvel som enklere encellede organismer, når de opdeles, gør de det ved mitose, hvilket betyder, at de duplikerer deres kromosomale indhold og udskiller kopierne mod deres datterceller. Disse kopier er generelt nøjagtige, så egenskaberne for de nye celler er ækvivalente med egenskaberne for "forfaderne".

Sexceller spiller en grundlæggende rolle i seksuel reproduktion af flercellede organismer. Disse celler, også kendt som gameter, produceres ved meiose, som involverer celledeling med en samtidig reduktion i kromosom belastning (de er haploide celler).

Gennem seksuel reproduktion passerer to individer deres gener fra en generation til den næste ved at smelte sammen deres haploide gametiske celler og danne et nyt diploid individ, der deler begge forældres karakteristika.

Eksempler på arv

De klassiske eksempler på biologisk arv, der bruges i undervisningstekster til at forklare denne proces, er baseret på forskellige "model" -organismer.

Frugtfluen (D. melanogaster), for eksempel, en af ​​studiemodellerne til dyr, der bruges af Thomas Morgan, har ofte røde øjne. Imidlertid fandt Morgan under sine eksperimenter en hvidøjet mand og krydsede den med en rødøjet hun.

Frugtflue. Drosophila melanogaster. Taget og redigeret fra: Sanjay Acharya

I betragtning af at "røde øjne" fænotype er dominerende i denne art, bestod resultatet af den første generation af dette kors af individer med røde øjne. Efterfølgende krydsninger mellem individerne i den første generation (F1) resulterede i en F2-generation, hvor begge fænotyper optrådte.

Da hvide øjne kun optrådte i F2 hos næsten 50% af mændene, antog Morgan, at det var en "kønskromosombundet arv."

Referencer

1. Gardner, JE, Simmons, JE, & Snustad, DP (1991). Rektor for genetisk. 8 '"Udgave. John Wiley og sønner.
2. Henderson, M. (2009). 50 genetikideer, du virkelig har brug for at kende. Quercus Books.
3. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologi (9. udg.). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
4. Suzuki, DT, & Griffiths, AJ (1976). En introduktion til genetisk analyse. WH Freeman and Company.
5. Watson, JD (2004). Molekylærbiologi af genet. Pearson Education India