Indhold
- Heredity Definition in Biology
- Menneskelige træk og arvelighed
- Arvelighedens historie
- Arvelighed og genetik
- Typer af arvelighed
- Arvelighedseksempler
- Ikke-Mendelisk arv
- Andre arvemønstre
- Dødelige Alleler
- Arvelighed og miljø
- Mendels-bidrag
Når en forælder med blå øjne og forælder med brune øjne overfører deres gener for øjenfarve til deres afkom, er dette et eksempel på arvelighed.
Børnene arver generne, der består af deoxyribonukleinsyre (DNA) fra forældrene, og de kan have blå eller brune øjne. Genetik er imidlertid kompleks, og mere end et gen er ansvarlig for øjenfarve.
Ligeledes bestemmer mange gener andre træk som hårfarve eller højde.
Heredity Definition in Biology
Arvelighed er studiet af, hvordan forældre videregiver deres træk til deres afkom igennem genetik. Der har eksisteret mange teorier om arvelighed, og de generelle begreber om arvelighed dukkede op, før folk forstod celler fuldstændigt.
Imidlertid er moderne arvelighed og genetik nyere felter.
Selvom grundlaget for undersøgelse af gener optrådte i 1850'erne og gennem det 19. århundrede, blev det stort set ignoreret indtil begyndelsen af det 20. århundrede.
Menneskelige træk og arvelighed
Menneskelige egenskaber er specifikke egenskaber, der identificerer individer. Forældrene overleverer disse gennem deres gener. Nogle menneskelige egenskaber, der er let at identificere, er højde, øjenfarve, hårfarve, hårtype, fastgørelse af øreflipperne og tunge rulning. Når du sammenligner almindelige kontra usædvanlige træk, ser du normalt på dominerende kontra recessive træk.
For eksempel er en dominerende egenskab, såsom brunt hår, mere almindelig i befolkningen, mens en recessiv egenskab, såsom rødt hår, er mindre almindelig. Imidlertid er ikke alle dominerende træk almindelige.
Hvis du skal studere genetik, er du nødt til at forstå forholdet mellem DNA og arvelige træk.
Cellerne i de fleste levende organismer har DNA, som er det stof, der udgør dine gener. Når celler formerer sig, kan de videregive DNA-molekylet eller genetisk information til den næste generation. For eksempel har dine celler det genetiske materiale, der bestemmer, om du har blondt hår eller sort hår.
Din genotype er generne inde i cellerne, mens din fænotype er de fysiske træk, der er synlige og påvirket af både gener og miljø.
Der er variationer mellem generne, så DNA-sekvenser er forskellige. Genetisk variation gør mennesker unikke, og det er et vigtigt begreb i naturlig udvælgelse, fordi gunstige egenskaber er mere tilbøjelige til at overleve og videreføre.
Selvom identiske tvillinger har det samme DNA, kan deres genekspression variere. Hvis den ene tvilling får mere ernæring end den anden gør, kan han eller hun være højere på trods af at have de samme gener.
Arvelighedens historie
Oprindeligt forstod folk arvelighed fra et reproduktivt perspektiv. De regnede ud grundlæggende koncepter, såsom pollen og stempel af planter, der ligner æg og sæd fra mennesker.
På trods af avl af hybridkryds i planter og andre arter forblev genetik et mysterium. I mange år troede de blodoverførte arvelighed. Selv Charles Darwin mente, at blod var ansvarlig for arvelighed.
I 1700'erne skrev Carolus Linnaeus og Josef Gottlieb Kölreuter om at krydse forskellige plantearter og opdagede, at hybriderne havde mellemliggende egenskaber.
Gregor Mendels arbejde i 1860'erne var med til at forbedre forståelsen af hybrid krydser og arv. Han modbeviste etablerede teorier, men hans arbejde blev ikke fuldt ud forstået efter offentliggørelsen.
Erich Tschermak von Seysenegg, Hugo de Vries og Carl Erich Correns genopdagede Mendels-værker i det tidlige 20. århundrede. Hver af disse forskere studerede plantehybrider og nåede lignende konklusioner.
Arvelighed og genetik
Genetik er studiet af biologisk arv og Gregor Mendel betragtes som sin far. Han etablerede de vigtigste begreber om arvelighed ved at studere ærterplanter. Arvelige elementer er gener, og træk er specifikke egenskaber, såsom blomsterfarve.
Ofte kaldet Mendelian arv, etablerede hans fund forholdet mellem gener og træk.
Mendel fokuserede på syv karakteristika i ærterplanter: højde, blomsterfarve, ærfarve, ærteform, bælgform, bælgfarve og blomsterposition. Ærter var gode testpersoner, fordi de havde hurtige reproduktionscyklusser og var lette at dyrke. Efter at han etablerede rene avlerier af ærter, var han i stand til at krydse dem til at fremstille hybrider.
Han konkluderede, at træk som podeform var arvelige elementer eller gener.
Typer af arvelighed
Alleler er de forskellige former for et gen. Genetiske variationer såsom mutationer er ansvarlige for at skabe alleler. Forskelle i DNA-basepar kan også ændre funktion eller fænotype. Mendels konklusioner om alleler blev grundlaget for to vigtigste arvelov: loven om adskillelse og lov om uafhængigt sortiment.
I segregeringsloven hedder det, at allelpar adskilles, når gameter dannes. Loven om uafhængigt sortiment angiver, at alleler fra forskellige gener sorteres uafhængigt.
Alleler findes i enten dominerende eller recessive former. Dominante alleler er udtrykt eller synlig. For eksempel er brune øjne dominerende. På den anden side, recessive alleler er ikke altid udtrykte eller synlige. For eksempel er blå øjne recessive. For at en person skal have blå øjne, skal han eller hun arve to alleler for det.
Det er vigtigt at bemærke, at dominerende træk ikke altid er almindelige i en befolkning. Et eksempel på dette er visse genetiske sygdomme, såsom Huntington sygdom, der er forårsaget af en dominerende allel, men ikke almindelig i befolkningen.
Da der er forskellige typer alleler, har nogle organismer to alleler til en enkelt egenskab. homozygot betyder, at der er to identiske alleler for et gen, og heterozygot betyder, at der er to forskellige alleler for et gen. Da Mendel studerede sine ærterplanter, fandt han, at F2 generation (børnebørn) havde altid et forhold på 3: 1 i deres fænotyper.
Dette betyder, at den dominerende egenskab dukkede op tre gange oftere end den recessive.
Arvelighedseksempler
Punnett firkanter kan hjælpe dig med at forstå homozygote vs. heterozygote kryds og heterozygote kontra heterozygote kryds. Imidlertid kan ikke alle kryds beregnes ved hjælp af Punnett-firkanter på grund af deres kompleksitet.
Opkaldt efter Reginald C. Punnett kan diagrammerne hjælpe dig med at forudsige fænotyper og genotyper for afkom. Firkanterne viser sandsynligheden for visse kryds.
Mendels samlede fund viste, at gener overfører arvelighed. Hver forælder overfører halvdelen af hans eller hendes gener til afkommet. Forældre kan også give forskellige sæt gener til forskellige afkom. For eksempel har identiske tvillinger det samme DNA, men søskende ikke.
Ikke-Mendelisk arv
Mendels arbejde var nøjagtigt, men forenklet, så moderne genetik har fundet flere svar. For det første kommer træk ikke altid fra et enkelt gen. Flere gener kontrollerer polygene egenskaber, såsom hårfarve, øjenfarve og hudfarve. Dette betyder, at mere end et gen er ansvarlig for, at du har brunt eller sort hår.
Et gen kan også påvirke flere egenskaber. Dette er pleiotropi, og gener kan kontrollere ikke-relaterede træk. I nogle tilfælde er pleiotropi forbundet med genetiske sygdomme og lidelser. For eksempel er seglcelleanæmi en arvelig genetisk lidelse, der påvirker de røde blodlegemer ved at gøre dem halvmåneformet.
Ud over at påvirke de røde blodlegemer påvirker forstyrrelsen blodgennemstrømningen og andre organer. Dette betyder, at det har indflydelse på flere træk.
Mendel troede, at hvert gen kun havde to alleler. Der kan imidlertid være mange forskellige alleler af et gen. Flere alleler kan kontrollere et gen. Et eksempel på dette er pelsfarve hos kaniner. Et andet eksempel er ABO-blodgruppesystemet hos mennesker. Folk har tre alleler for blod: A, B og O. A og B er dominerende over O, så de er kodominante.
Andre arvemønstre
Fuldstændig dominans er det mønster, som Mendel beskrev. Han så, at den ene allel var dominerende, mens den anden var recessiv. Den dominerende allel var synlig, fordi den blev udtrykt. Frøform i ærter er et eksempel på fuldstændig dominans; de runde frøalleler er dominerende over de rynkede.
Genetik er imidlertid mere kompleks, og fuldstændig dominans sker ikke altid.
I ufuldstændig dominans, en allel er ikke helt dominerende. Snapdragons er et klassisk eksempel på ufuldstændig dominans. Dette betyder, at afkommets fænotype ser ud til at være mellem fænotypen af de to forældre. Når en hvid snapdragon og en rød snapdragon race, kan de have lyserøde snapdragons. Når du krydser disse lyserøde snapdragoner, er resultaterne røde, hvide og lyserøde.
I codominance, begge alleler udtrykkes ens. For eksempel kan nogle blomster være en blanding af forskellige farver. En rød blomst og en hvid blomst kan producere afkom med en blanding af røde og hvide kronblade. De to fænotyper af forældrene udtrykkes begge, så afkom har en tredje fænotype, der kombinerer dem.
Dødelige Alleler
Visse kryds kan være dødelige. EN dødbringende allel kan dræbe en organisme. I 1900'erne opdagede Lucien Cuenót, at da han krydsede gule mus med brune mus, afkom var brune og gule.
Da han krydsede to gule mus, havde afkomet imidlertid et forhold på 2: 1 i stedet for 3: 1-forholdet, som Mendel fandt. Der var to gule mus til en brun mus.
Cuenót fandt ud af, at gul var den dominerende farve, så disse mus var heterozygoter. Imidlertid døde omkring en fjerdedel af musene, der blev opdrættet fra krydsning af heterozygoterne, under det embryonale stadie. Derfor var forholdet 2: 1 i stedet for 3: 1.
Mutationer kan forårsage dødelige gener. Selvom nogle organismer kan dø i de embryonale stadier, kan andre muligvis leve i årevis med disse gener. Mennesker kan også have dødbringende alleler, og flere genetiske lidelser er knyttet til dem.
Arvelighed og miljø
Hvordan en levende organisme viser sig, afhænger af både dens arvelighed og miljø. F.eks. Er fenylketonuri (PKU) en af de genetiske lidelser, som mennesker kan arve. PKU kan forårsage intellektuel handicap og andre problemer, fordi kroppen ikke kan behandle aminosyren phenylalanin.
Hvis du kun ser på genetikken, ville du forvente, at en person med PKU altid ville have en intellektuel handicap. Takket være den tidlige påvisning hos nyfødte er det imidlertid muligt for mennesker at leve med PKU på en diæt med lavt proteinindhold og aldrig udvikle alvorlige sundhedsmæssige problemer.
Når man ser på både miljøfaktorer og genetik, er det muligt at se, hvordan en person lever kan påvirke genekspression.
Hortensiaer er et andet eksempel på miljømæssig påvirkning på gener. To hortensiaplanter med de samme gener kan være forskellige farver på grund af jordens pH. Sure jordarter skaber blå hortensiaer, mens alkaliske jordarter er lyserøde. Jordnæringsstoffer og mineraler påvirker også disse planters farve. For eksempel skal blå hortensiaer have aluminium i jorden for at blive denne farve.
Mendels-bidrag
Selvom Gregor Mendels-studier skabte grundlaget for mere forskning, har moderne genetik udvidet sine fund og opdaget nye arvemønstre, såsom ufuldstændig dominans og kodominans.
At forstå, hvordan gener er ansvarlige for fysiske egenskaber, som du kan se, er et afgørende aspekt af biologien. Fra genetiske lidelser til planteavl kan arvelighed forklare mange spørgsmål, som folk stiller om verden omkring dem.