Innehåll
- Mendel: The Start of Understanding Genetics
- Grunderna i arvliga drag
- Mendelian ärft: Dominanta och recessiva drag
- Icke-Mendelian ärft
- Kodominans: Exempel i naturen
- Blodtyper: ett exempel
- Mer om Ofullständig Dominans kontra Codominance
Det var först i mitten av 1800-talet som någon utförde det som skulle visa sig vara ett avgörande och oåterkalleligt arbete i mekanismerna som ligger till grund för människans genetik, båda på kort sikt (arv, eller överföring av drag från föräldrar till avkommor) och på lång sikt (utveckling eller förskjutning av allelfrekvenserna för givna populationer över hundratals, tusentals eller till och med miljoner generationer).
I mitten av 1800-talet England var en biolog vid namn Charles Darwin upptagen med att förbereda för att publicera sina viktigaste resultat i områdena naturligt urval och härkomst med modifiering, begrepp som nu är högst upp i varje livsvetenskaps terminologilista men som vid den tiden var någonstans mellan okända och kontroversiella.
Mendel: The Start of Understanding Genetics
Samtidigt kombinerade en ung österrikisk munk med en vetenskaplig formell utbildningsbakgrund, en seriös trädgårdsupplevelse och en övernaturlig tålamodsnivå med namnet Gregor Mendel dessa tillgångar för att producera ett antal viktiga hypoteser och teorier som avancerade livsvetenskaperna genom ett enormt hopp nästan över natten, bland dem lagen om segregering och lagen om oberoende sortiment.
Mendel är mest känd för att introducera idén om gener, eller molekylära instruktioner som finns i DNA (deoxiribonukleinsyra) avser ett givet fysiskt drag, och alleler, som är olika versioner av samma gen (vanligtvis har varje gen två alleler).
Genom sina nu berömda experiment med ärtväxter producerade han begreppen dominerande och recessiva alleler och föreställningarna om fenotyp och genotyp.
Grunderna i arvliga drag
prokaryoter, som är encelliga organismer som bakterier, reproducerar oexuellt genom att göra exakta kopior av sig själva med hjälp av en process som kallas binär fission. Resultatet av prokaryot reproduktion är två dotterceller som är genetiskt identiska med modercellen och varandra. Det är, avkommorna till prokaryoter, i frånvaro av genetiska mutationer, är helt enkelt kopior av varandra.
Eukaryoter är däremot organismer som reproducerar sig sexuellt i celldelningsprocessen mitos och meiosoch inkluderar växter, djur och svampar. Varje dottersamtal får hälften av sitt genetiska material från en förälder och hälften från den andra, där varje förälder bidrar med en slumpmässigt utvald allel från var och en av sina gener till den genetiska blandningen av avkomman via gameter eller könsceller, producerade i meios.
(Hos människor producerar hanen gameter som kallas spermier och kvinnan skapar äggceller.)
Mendelian ärft: Dominanta och recessiva drag
Vanligtvis är den ena allelen dominerande över den andra och maskerar fullständigt sin närvaro på nivån av uttryckta eller synliga drag.
Till exempel i ärtplantor är runda frön dominerande över skrynkliga frön eftersom om till och med en kopia av allelkodningen för det runda draget (representerat av en stor bokstav, i detta fall R) finns i växterna DNA, har allelkodningen för det skrynkliga draget ingen effekt, men det kan passeras vidare till nästa generation av växter.
En organisms genotyp för en given gen är helt enkelt kombinationen av alleler som den har en den genen, t.ex. RR (resultatet av båda föräldra gameterna som innehåller "R") eller rR (resultatet av en gamet som bidrar med "r" och den andra en "R").Fenotypen av organismer är den fysiska manifestationen av den genotypen (t.ex. rund eller skrynklig).
Om en växt med genotypen Rr korsas med sig själv (växter kan självbestöva, en praktisk förmåga att ha när rörelse inte är ett alternativ), är de fyra möjliga genotyperna för det resulterande avkommet RR, rR, Rr och rr. Eftersom två kopior av en recessiv allel måste finnas för att den recessiva egenskapen ska uttryckas, har bara "rr" avkommor skrynkliga frön.
När en organisms genotyp för ett drag består av två av samma alleler (t.ex. RR eller rr) sägs organismen vara av homozygot för den egenskapen ("homo-" som betyder "samma"). När en av varje alleler är närvarande är organismen heterozygot för det draget ("hetero-" som betyder "annat").
Icke-Mendelian ärft
I både växter och djur följer inte alla gener det ovan nämnda dominerande-recessiva schemat, vilket resulterar i olika former av icke-Mendelian arv. De två formerna av viktig genetisk betydelse är ofullständig dominans och codominance.
I ofullständig dominans, heterozygota avkommor visar fenotyper mellan de homozygota dominerande och homozygota recessiva formerna.
Till exempel, i den fyra oklockblomman är röd (R) dominerande över vit (r), men Rr eller rR avkommor är inte röda blommor, som de skulle vara i ett Mendelisk schema. Istället är de rosa blommor, precis som om föräldrarnas blommfärger hade blandats som färger på en palett.
I codominance, varje allel utövar lika stort inflytande över den resulterande fenotypen. I stället för en enhetlig blandning av egenskaperna, varje drag uttrycks helt, men i olika delar av organismen. Även om detta kan verka förvirrande är exempel på kodominans tillräckliga för att illustrera fenomenet, som du kommer att se ett ögonblick.
Kodominans: Exempel i naturen
Du har utan tvekan lagt märke till olika djur som har ränder eller fläckar på päls eller hud, som zebror och leoparder. Detta är ett arketypiskt exempel på kodominans.
Om ärtväxter följde ett kodominant schema skulle varje given växt med genotypen Rr ha en blandning av släta ärter och skrynkliga ärter, men inga mellanprodukter, dvs runda men rynkiga ärter.
Det senare scenariot skulle indikera ofullständig dominans, och alla ärtor skulle ha samma form; rent runda och rent rynkade ärter skulle inte vara synliga någonstans på växten.
Mänskliga blodtyper fungerar som ett bra exempel på kodominans. Som du kanske vet kan humana blodtyper klassificeras som A, B, AB eller O.
Dessa resultat från varje förälder som har bidragit med antingen ett "A" -protein med röda blodkroppar, ett "B" -protein eller inget protein, som betecknas "O." Således är de möjliga genotyperna i den mänskliga befolkningen AA, BB, AB (detta kan också skrivas "BA" eftersom det funktionella resultatet är detsamma och vilken förälder som bidrar som allelen är irrelevant), AO, BO eller OO. (Det är viktigt att inse att även om A- och B-proteinerna är kodominanta, är O inte en allel utan egentligen frånvaron av en, så det är inte märkt på samma sätt.)
Blodtyper: ett exempel
Du kan ta reda på de olika genotyp-fenotypkombinationerna här för dig själv, en rolig övning när du känner till din blodtyp och är nyfiken på antingen dina föräldrar möjliga genotyper eller sådana barn du har.
Om du till exempel har blodtyp O måste båda dina föräldrar ha donerat ett "tomt" till ditt genom (summan av alla dina gener). Detta betyder dock inte att någon av dina föräldrar nödvändigtvis har O som blodtyp, eftersom endera eller båda kan ha genotypen AO, OO eller BO.
Således är den enda säkerheten här att ingen av dina föräldrar kan ha typ AB-blod.
Mer om Ofullständig Dominans kontra Codominance
Även om ofullständig dominans och kodominans tydligt är liknande former av arv, är det viktigt att komma ihåg skillnaden mellan blandningen av drag i den förra och produktionen av en ytterligare fenotyp i den senare.
Dessutom har vissa ofullständigt dominerande drag bidrag från flera gener, såsom människors höjd och hudfärg. Detta är något intuitivt eftersom dessa drag inte är en enkel blandning av föräldradrag och existerar längs ett kontinuum.
Detta kallas polygen ("många gener") arv, ett schema som inte har något förhållande till kodominans.