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

Den biologiske arven er prosessen der avkommet til en celle eller organisme får den genetiske begavelsen fra foreldrene. Studiet av gener og hvordan de overføres fra en generasjon til en annen er studieretningen av arvelighetens genetikk.

Arvelighet kan defineres som likheten mellom foreldre og deres etterkommere, men dette begrepet omfatter også forskjellene som ligger i den genetiske variasjonen som oppstår under reproduksjon.

En svane og hennes unge (Bilde av Hans Benn på www.pixabay.com)

Biologisk arv er en av de mest betydningsfulle egenskapene til levende celler og derfor av flercellede organismer, da det betyr evnen til å overføre egenskaper og egenskaper bestemt av påfølgende generasjoner, samarbeide med tilpasningsmekanismer og naturlig seleksjon.

Mange forfattere er av den oppfatning at mennesket har blitt kjent med de grunnleggende begrepene om biologisk arv i tusenvis av år, da prosessene med domestisering av planter og dyr begynte, og ved å velge egenskapene som han anså som viktigste, gjorde han kors til Få avkom som vil beholde disse egenskapene.

Imidlertid er vår nåværende forståelse av de fysiske og molekylære fundamentene for arvelighet relativt ny, ettersom disse ikke ble belyst før på begynnelsen av 1900-tallet, da det vitenskapelige samfunnet kom med den kromosomale teorien om arvelighet.

Til tross for det ovennevnte, ble prinsippene for arvelighet av karaktertrekk eller karakterer analysert på en viss dybde noen år tidligere av Gregorio Mendel, som for tiden regnes som "arvens far."

Det er viktig å nevne at både før og etter formuleringen av denne kromosomale teorien om arv, var mange andre funn av transcendental betydning for vår moderne forståelse av levende ting. Disse kan omfatte isolering og karakterisering av nukleinsyrer, oppdagelse og studie av kromosomer, blant andre.

Teori om biologisk arv

Gregor Mendel

De grunnleggende arvegrunnlagene ble opprinnelig foreslått av den østerrikske munken Gregory Mendel (1822-1884) i år 1856.

Mendel forsto fra sine eksperimenter med erteplantekryss at både likhetene og forskjellene mellom foreldre og deres etterkommere kunne forklares med en mekanisk overføring av diskrete arvelige enheter, det vil si gener.

Ertene til Mendel og deres egenskaper (Kilde: Nefronus via Wikimedia Commons)

Dette la grunnlaget for forståelsen av moderne genetikk, siden det var kjent at årsaken til arveligheten av trekk skyldtes fysisk overføring av gener på kromosomer gjennom reproduksjon (seksuell eller aseksuell).

I følge resultatene han fikk, formulerte Mendel "arvelovene" som er i kraft i dag for noen tegn:

- Segregeringslov: den fastholder at gener har "alternative" former kjent som alleler og at de direkte påvirker fenotypen (synlige egenskaper).

- Lov om uavhengig arv: innebærer at arven etter en egenskap er uavhengig av den til en annen, selv om dette ikke er helt sant for mange egenskaper.

Thomas Morgan i 1908, studerte genetikken til fruktflue, Drosophila melanogaster, viste at arven etter fenotyper skjedde som tidligere beskrevet av Mendel. Videre var det han som belyste at arvelighetene (genene) ble overført gjennom kromosomer.

Dermed, og takket være deltakelsen fra mange andre forskere, vet vi i dag at biologisk arv oppstår takket være overføring av arvelige enheter som er inneholdt i kromosomer, enten i autosomale, seksuelle eller plastidiske kromosomer (i eukaryoter).

Uttrykket eller utseendet til en gitt fenotype avhenger av kjennetegnene til genotypen (dominans og resessivitet).

Enkle konsepter

For å forstå hvordan mekanismene til biologisk arv fungerer, er det nødvendig å forstå noen grunnleggende begreper.

Selv om ikke alle arvelige egenskaper skyldes sekvensen av nukleotider som utgjør DNA fra hver organisme, snakker vi generelt om overføring av informasjonen i genene når vi refererer til biologisk arv.

Gen

Et gen defineres da som den grunnleggende fysiske arvenheten, og det er en definert DNA-sekvens, som inneholder all den informasjonen som er nødvendig for uttrykk for noen egenskap eller karakteristikk i et levende vesen.

alleler

Gener kan ha mer enn én form, et produkt av små variasjoner i sekvensen som kjennetegner dem; alternative former av samme gen er kjent som alleler.

Alleler er vanligvis definert i henhold til de fenotypiske egenskapene de gir, og i en populasjon er det vanlig å finne flere alleler for det samme genet.

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

Et pattedyr arver for eksempel to alleler av hvert gen fra foreldrene, en fra moren og en fra sin far. Den allelen av genotypen som alltid kommer til uttrykk i fenotypen kalles den dominerende allelen, mens den som forblir "lydløs" (hvorav ingen fenotypiske egenskaper er observert) er kjent som den resessive allelen.

I noen tilfeller kan det forekomme at begge alleler uttrykkes, noe som gir utseendet til en mellomliggende fenotype, og det er derfor disse kalles kodominante alleler sammen.

Homozygositet og heterozygositet

Når et individ arver to identiske alleler fra foreldrene sine, enten de er dominerende eller recessive, er dette genetisk sett kjent som homozygot for disse allelene. Når en person derimot arver fra sine foreldre to forskjellige alleler, den ene dominerende og den andre recessiv, kalles dette heterozygot for disse allelene.

kromosomer

Generene til prokaryote og eukaryote organismer finnes på strukturer kjent som kromosomer. I prokaryoter, celler som ikke har en kjerne, er det normalt bare ett kromosom; Den består av DNA assosiert med noen proteiner, er sirkulær i form og sterkt kveilet.

Eukaryoter, celler som har en kjerne, har ett eller flere kromosomer, avhengig av art, og disse består av et materiale som kalles kromatin. Kromatoset til hvert kromosom består av et DNA-molekyl som er nært forbundet med fire typer proteiner kalt histoner, som letter kompakteringen i kjernen.

I eukaryoter er det mer enn en type kromosom. Det er kjernefysiske, mitokondrielle og kloroplastider (begrenset til fotosyntetiske organismer). Atomkromosomer er autosomale og seksuelle (de som spesifiserer sex).

ploidiundersøkelse

Ploidy er hele antall kromosom "sett" som en celle har. Mennesker har for eksempel, som alle pattedyr og mange dyr, to sett med kromosomer, det ene fra faren og det andre fra moren, derfor sies cellene deres å være diploide.

Haploider og polyploider

De individer og / eller celler som bare har ett sett med kromosomer er kjent som haploider, mens organismer som har mer enn to sett med kromosomer er til sammen polyploider (triploider, tetraploider, hexaploids, og så videre).

kjønnsceller

I organismer med seksuell reproduksjon skjer dette takket være fusjon av to spesialiserte celler, produsert av to forskjellige individer: en "hann" og en "kvinnelig". Disse cellene er gametene; hannene produserer sædceller (dyr) eller mikrosporer (planter) og hunnene produserer eggløsning eller eggceller.

Normalt er den kromosomale belastningen av kjønnsceller (gameter) haploide, det vil si at disse cellene blir produsert gjennom celledeling som innebærer en reduksjon i antall kromosomer.

genotype

I en levende organisme beskriver genotypen settet med gener (med deres respektive alleler) som koder for en bestemt egenskap eller karakteristikk, og som skilles fra andre ved en viss funksjon eller sekvens. Så genotypen representerer den alleliske konstitusjonen til et individ.

Selv om det generelt sies at genotypen er det som gir opphav til fenotypen, er det viktig å huske på at det er mange miljø- og epigenetiske faktorer som kan kondisjonere utseendet til en fenotype.

fenotype

Fenotype betyr bokstavelig talt "vist skjema." Mange tekster definerer det som settet med synlige egenskaper ved en organisme som både er resultatet av uttrykk for dens gener (genotype) og fra dens interaksjon med omgivelsene som omgir den.

De fleste fenotyper er produktet av den samordnede virkningen av mer enn ett gen, og det samme genet kan delta i etableringen av mer enn en spesifikk fenotype.

Hvordan overføres genetisk arv?

Overføring av gener fra foreldre til deres etterkommere skjer i cellesyklusen gjennom mitose og meiose.

I prokaryoter, der reproduksjon først og fremst skjer ved bipartisjon eller binær fisjon, blir gener overført fra en celle til dens etterkommere via den eksakte kopien av kromosomet, som skilles ut i dattercellen før deling oppstår.

Flercellede eukaryoter, som generelt kjennetegnes ved å ha to typer celler (somatiske og seksuelle), har to overføringsmekanismer eller genarv.

Somatiske celler, så vel som enklere encellede organismer, når de deler seg, gjør de det ved mitose, noe som betyr at de dupliserer kromosominnholdet og skiller ut kopiene mot dattercellene. Disse kopiene er generelt nøyaktige, så egenskapene til de nye cellene tilsvarer karakteristikaene til "forfedrene".

Sexceller spiller en grunnleggende rolle i seksuell reproduksjon av flercellede organismer. Disse cellene, også kjent som gameter, er produsert av meiose, som involverer celledeling med en samtidig reduksjon i kromosombelastning (de er haploide celler).

Gjennom seksuell reproduksjon, passerer to individer genene sine fra en generasjon til den neste ved å fusjonere deres haploide gametiske celler og danne et nytt diploid individ som deler begge foreldrenes egenskaper.

Eksempler på arv

De klassiske eksemplene på biologisk arv som brukes i undervisning av tekster for å forklare denne prosessen er basert på forskjellige "modell" -organismer.

Fruktfluen (D. melanogaster), for eksempel, en av studiemodellene for dyr brukt av Thomas Morgan, har ofte røde øyne. Under sine eksperimenter fant Morgan imidlertid en hvitøyet hann og krysset den med en rødøyet hunn.

Fruktflue. Drosophila melanogaster. Tatt og redigert fra: Sanjay Acharya

Gitt at fenotypen “røde øyne” er dominerende i denne arten, var resultatet av den første generasjonen av dette korset sammensatt av individer med røde øyne. Påfølgende kryss mellom individene i den første generasjonen (F1) resulterte i en F2-generasjon der begge fenotyper dukket opp.

Siden hvite øyne bare dukket opp i F2 hos nær 50% av mennene, antok Morgan at det var en "kjønnskromosombundet arv."

referanser

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