Съдържание
- Определение за наследственост в биологията
- Човешки черти и наследственост
- История на наследствеността
- Наследственост и генетика
- Видове наследственост
- Примери за наследственост
- Не-Менделско наследяване
- Други модели на наследяване
- Смъртоносни Алели
- Наследственост и околна среда
- Принос на Менделс
Когато родител със сини очи и родител с кафяви очи предават гените си за цвят на очите на потомството си, това е пример за наследственост.
Децата наследяват от родителите гените, които се състоят от дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) и те могат да имат сини или кафяви очи. Генетиката обаче е сложна и повече от един ген е отговорен за цвета на очите.
По същия начин много гени определят други черти като цвят или височина на косата.
Определение за наследственост в биологията
Наследствеността е изследването на това как родителите предават своите черти на потомството си генетика, Съществуват много теории за наследствеността и общите понятия за наследствеността се появяват преди хората да разберат клетките напълно.
Съвременната наследственост и генетиката обаче са по-нови области.
Въпреки че основата за изучаване на гени се появява през 1850-те години и през целия 19-ти век, тя до голяма степен се игнорира до началото на 20-ти век.
Човешки черти и наследственост
Човешките черти са специфични характеристики, които идентифицират индивидите. Родителите ги предават чрез своите гени. Някои лесни за разпознаване човешки черти са височина, цвят на очите, цвят на косата, тип коса, прикрепване на ушната мида и подвижен език. Когато сравнявате общи срещу нечестиви черти, обикновено разглеждате доминиращи спрямо рецесивни черти.
Например, доминиращ белег, като кафява коса, е по-често срещан сред популацията, докато рецесивният белег, като червена коса, е по-рядък. Не всички доминиращи черти обаче са общи.
Ако ще изучавате генетика, трябва да разберете връзката между ДНК и наследствен черти.
Клетките на повечето живи организми имат ДНК, което е веществото, което представлява вашите гени. Когато клетките се възпроизвеждат, те могат да предадат ДНК молекулата или генетичната информация на следващото поколение. Например, вашите клетки имат генетичния материал, който определя дали имате руса или черна коса.
Вашият генотип са гените вътре в клетките, докато вашият фенотип са физическите черти, които са видими и повлияни както от гените, така и от околната среда.
Между гените има вариации, така че последователностите на ДНК се различават. Генетична вариация прави хората уникални и това е важно понятие в естествения подбор, тъй като благоприятните характеристики са по-склонни да оцелеят и да преминат.
Въпреки че идентичните близнаци имат една и съща ДНК, тяхната генна експресия може да варира. Ако единият близнак получава повече хранене от другия, той може да е по-висок, въпреки че има същите гени.
История на наследствеността
Първоначално хората са разбрали наследствеността от репродуктивна гледна точка. Те измислиха основни понятия, като прашецът и плодниците на растенията, подобни на яйцеклетката и спермата на хората.
Въпреки размножаването на хибридни кръстоски в растения и други видове, генетиката остава загадка. Дълги години те вярвали, че кръвта предава наследственост. Дори Чарлз Дарвин смяташе, че кръвта е отговорна за наследствеността.
През 1700-те години Каролус Линей и Йозеф Готлиб Кьолройтер пишат за кръстосване на различни видове растения и откриват, че хибридите имат междинни характеристики.
Работата на Грегор Мендел през 1860 г. спомогна за подобряване на разбирането за хибридни кръстоски и наследяване, Той опроверга установените теории, но работата му не беше напълно разбрана при публикуването.
Ерих Цхермак фон Сейсенег, Юго де Врис и Карл Ерих Корренс преоткриха работата на Менделс в началото на 20 век. Всеки от тези учени изследва растителни хибриди и стига до подобни заключения.
Наследственост и генетика
Генетиката е изследване на биологичното наследство и Грегор Мендел се смята за баща си. Той установява основните понятия за наследственост, като изучава грахови растения. Наследствените елементи са гени, а чертите са специфични характеристики, като цвят на цветя.
Често наричан Менделско наследство, неговите открития установяват връзката между гените и чертите.
Мендел се фокусира върху седем характеристики в граховите растения: височина, цвят на цветя, цвят на грах, форма на грах, форма на шушулка, цвят на шушулка и позиция на цветя. Грахът е добър субект за изпитване, тъй като има бързи репродуктивни цикли и лесно се отглежда. След като установи чисто развъдни линии на грах, той успя да ги кръстосва, за да направи хибриди.
Той заключи, че черти като форма на шушулка са наследствени елементи или гени.
Видове наследственост
Алелите са различните форми на ген. Генетичните вариации като мутации са отговорни за създаването на алели. Разликите в ДНК базовите двойки също могат да променят функция или фенотип. Заключенията на Менделс относно алелите станаха основа за два основни закона за наследяване: законът на сегрегацията и на закон за независим асортимент.
Законът на сегрегацията гласи, че алелните двойки се разделят, когато се образуват гамети. Законът за независимия асортимент гласи, че алелите от различни гени се сортират независимо.
Алелите съществуват или в доминиращи, или в рецесивни форми. Доминиращи алели са изразени или видими. Например, кафяви очи са доминиращи. От друга страна, рецесивни алели не винаги са изразени или видими. Например, сините очи са рецесивни. За да има човек сини очи, той трябва да наследи два алела за него.
Важно е да се отбележи, че доминиращите черти не винаги са често срещани в една популация. Пример за това са определени генетични заболявания като болестта на Хънтингтън, която се причинява от доминиращ алел, но не често срещан в популацията.
Тъй като има различни видове алели, някои организми имат два алела за една черта. Хомозиготност означава, че има два еднакви алела за един ген и хетерозиготни означава, че има два различни алела за ген. Когато Мендел изучава граховите си растения, той открива, че F2 поколение (внуци) винаги са имали съотношение 3: 1 във фенотипите си.
Това означава, че доминиращата черта се проявява три пъти по-често от рецесивната.
Примери за наследственост
Площите на Punnett може да ви помогне да разберете хомозиготни спрямо хетерозиготни кръстове и хетерозиготни срещу хетерозиготни кръстове. Не всички кръстове обаче могат да бъдат изчислени с помощта на квадратите на Punnett поради тяхната сложност.
Наречени на Реджиналд С. Пунет, диаграмите могат да ви помогнат да предскажете фенотипове и генотипове за потомство. Квадратите показват вероятността за определени кръстове.
Общите открития на Мендел показват, че гените предават наследственост. Всеки родител прехвърля половината от своите гени на потомството. Родителите също могат да дават различни набори гени на различни потомства. Например, еднакви близнаци имат една и съща ДНК, но братя и сестри не.
Не-Менделско наследяване
Работата на Мендел беше точна, но опростена, така че съвременната генетика намери повече отговори. Първо, чертите не винаги идват от един-единствен ген. Контрол на множество гени полигенни черти, като цвят на косата, цвят на очите и цвят на кожата. Това означава, че повече от един ген е отговорен за това, че имате кафява или черна коса.
Един ген може също да повлияе на множество характеристики. Това е pleiotropyи гените могат да контролират несвързани черти. В някои случаи плейотропията е свързана с генетични заболявания и разстройства. Например сърповидноклетъчната анемия е наследствено генетично заболяване, което засяга червените кръвни клетки, като ги прави полумесец.
Освен че засяга червените кръвни клетки, разстройството засяга кръвния поток и други органи. Това означава, че има влияние върху множество черти.
Мендел смятал, че всеки ген има само два алела. Въпреки това, може да има много различни алели на един ген. Множество алели могат да контролират един ген. Пример за това е цветът на козината при зайци. Друг пример е системата от кръвни групи АВО при хора. Хората имат три алела за кръв: A, B и O. A и B са доминиращи над O, така че те са кодоминантни.
Други модели на наследяване
Пълното господство е моделът, описан от Мендел. Видя, че единият алел е доминиращ, докато другият е рецесивен. Доминиращият алел беше видим, защото беше изразен. Формата на семената в граховите растения е пример за пълно господство; кръглите алелни семена са доминиращи над набръчканите.
Генетиката обаче е по-сложна и пълното господство не винаги се случва.
в непълно господство, един алел не е напълно доминиращ. Snapdragons са класически пример за непълно господство. Това означава, че фенотипът на потомството изглежда е между фенотипа на двамата родители. Когато бял снапдрагон и порода червен снапдрагон, те могат да имат розови снапдрагони. Когато пресечете тези розови щрапки, резултатите са червени, бели и розови.
в codominance, и двата алела са изразени еднакво. Например, някои цветя могат да бъдат смесица от различни цветове. Червено цвете и бяло цвете могат да дадат потомство със смес от червени и бели венчелистчета. Двата фенотипа на родителите са изразени, така че потомството има трети фенотип, който ги комбинира.
Смъртоносни Алели
Определени кръстове могат да бъдат смъртоносни. А смъртоносен алел може да убие организъм. През 1900 г. Люсиен Куено открива, че когато кръстосва жълти мишки с кафяви мишки, потомството е кафяво и жълто.
Въпреки това, когато кръстосал две жълти мишки, потомството имало съотношение 2: 1 вместо съотношението 3: 1, което намерил Мендел. Имаше две жълти мишки за една кафява мишка.
Куено откри, че жълтото е доминиращият цвят, така че тези мишки са хетерозиготи. Около една четвърт от мишките, отгледани от кръстосването на хетерозиготите, обаче загиват по време на ембрионалния стадий. Ето защо съотношението беше 2: 1 вместо 3: 1.
Мутациите могат да причинят смъртоносни гени. Въпреки че някои организми могат да умрат в ембрионалните стадии, други може да са в състояние да живеят години наред с тези гени. Хората също могат да имат смъртоносни алели и няколко генетични нарушения са свързани с тях.
Наследственост и околна среда
Как се оказва жив организъм, зависи както от неговата наследственост, така и от околната среда, Например, фенилкетонурията (ПКУ) е едно от генетичните нарушения, които хората могат да наследят. PKU може да причини интелектуални увреждания и други проблеми, тъй като тялото не може да обработи аминокиселината фенилаланин.
Ако погледнете само генетиката, бихте очаквали, че човек с ПКУ винаги ще има интелектуално увреждане. Въпреки това, благодарение на ранното откриване при новородени, е възможно хората да живеят с ПКУ на ниско протеинова диета и никога да не развиват сериозни здравословни проблеми.
Когато погледнете както факторите на околната среда, така и генетиката, е възможно да видите как човек живее може да повлияе на генната експресия.
Хортензиите са друг пример за влияние върху околната среда върху гени. Две растения на хортензия с еднакви гени могат да бъдат с различни цветове поради pH на почвата. Киселите почви създават сини хортензии, докато алкалните почви правят розови. Почвените хранителни вещества и минерали също влияят върху цвета на тези растения. Например, сините хортензии трябва да имат алуминий в почвата, за да станат този цвят.
Принос на Менделс
Въпреки че проучванията на Грегор Менделс създават основата за повече изследвания, съвременната генетика разширява своите открития и открива нови модели на наследяване, като непълно господство и кодоминантност.
Разбирането на това как гените са отговорни за физическите черти, които можете да видите, е решаващ аспект на биологията. От генетични разстройства до размножаване на растения, наследствеността може да обясни много въпроси, които хората задават за света около тях.