przegląd genetyki
cechy wyrażane przez wszystkie organizmy żywe są kontrolowane przez geny. Geny te są dziedziczone od rodzica / s organizmu, i kontrolować wszystko od gatunku do morfologii. Geny znajdują się na chromosomach, które są strukturalną organizacją DNA znajdującą się w jądrach u eukariotów i jądrach u prokariotów. Badanie tych chromosomów, genów, które zawierają, i ich dziedziczności, jest tym, co jest razem znane jako genetyka.,
Gregor Mendel jest znany jako ojciec genetyki. W 1860 roku augustiański mnich znany jako Mendel spędził dziesięć lat studiując dziedziczenie cech w roślinach grochu. Krzyżując rośliny o różnych wysokościach i kolorach kwiatów, był w stanie określić, że takie cechy są przekazywane z rodzica na potomstwo. Nie tylko to, ale wynikająca z tego cecha jest połączeniem tej wystawionej przez rośliny macierzyste. Jako taki był w stanie stwierdzić, że cechy są dziedziczone przez dwie wersje genu, które współdziałają w celu wytworzenia fenotypu u potomstwa. Jest to przedstawione w poniższej tabeli., Niektóre wersje genów dominują nad innymi: na przykład, wysoka wersja jest dominująca nad krótką wersją genu, co oznacza, że jeśli potomstwo zawiera wysoką wersję i krótką wersję genu, potomstwo będzie wysoki. Potomstwo będzie krótkie tylko wtedy, gdy obie odziedziczone wersje są krótkie. Te wersje nazywamy allelami.
Tabela 1: potomstwo wytwarzane przez różne kombinacje roślin grochu Mendla.
po pracach Mendla nad roślinami grochu i dziedziczeniem genetycznym, kolejni badacze ustalili, że liczba chromosomów jest ustalana w każdym gatunku., U większości eukariotów liczba ta jest znana jako liczba diploidalna (2n), czyli dwa kompletne zestawy chromosomów: jeden odziedziczony po każdym rodzicu. Wszyscy członkowie gatunku mają zwykle taką samą liczbę chromosomów. Poniższa tabela przedstawia diploidalną liczbę chromosomów kilku znanych gatunków.
Tabela 2: diploidalna liczba chromosomów kilku znanych gatunków roślin i zwierząt.,
| Species | Diploid chromosome number (2n) |
| Human | 46 |
| Cat (domestic?,=”96f2fe26fa”>48 | |
| pomidor | 24 |
| pszenica | 42 |
| szympans | 48 |
badania te dały później początek chromosomowej teorii dziedziczenia, która stwierdza, że cechy wyświetlane u potomstwa są dziedziczone od rodziców i są kontrolowane przez geny znalezione na chromosomach, przekazywane potomstwu od rodziców za pośrednictwem gamet.,
zmienność genetyczna występuje, gdy gen kontrolujący cechę mutuje w celu wytworzenia nowego wariantu lub rekombinuje w celu wytworzenia nowego wariantu. Przykładem tego mogą być białe oczy u muszek owocowych.
organizmy dziedziczą dwie kopie genu, po jednej od każdego rodzica. Kopie te znane są jako allele. Istnieją różne poziomy interakcji między tymi allelami, które określają, która kopia genu zostanie wyrażona. Cechy dominujące wyrażane są w stosunku do cech recesywnych (np. przykład roślin grochu Mendla powyżej)., Prawo niezależnego asortymentu reguluje sposób wyrażania dwóch kontrastujących ze sobą cech, każda z ich zbiorem alleli. Czasami dwa lub więcej genów wpływa na jedną cechę, co prowadzi do stopni ekspresji tej cechy, takich jak kolor sierści u labradorów. Jest to określane jako niepełna lub częściowa dominacja. Geny znajdujące się na chromosomie X są różnie wyrażone u potomstwa męskiego i żeńskiego, ponieważ potomstwo męskie ma tylko jeden allel tej cechy. Allele kodominantowe są wyrażane jednocześnie, np. grupy krwi MN U ludzi., Grupy krwi ABO u ludzi są kontrolowane przez wiele alleli w populacji, z których do czterech mogą być przenoszone na potomstwo przez rodziców. Ponadto niektóre allele są śmiertelne. Mogą to być śmiertelne mutacje recesywne, gdzie Podwójna kopia tego allelu zabije organizm, ale recesywna śmiertelna kopia będzie maskowana przez drugą „zdrową” kopię. Jeden allel z dominującą mutacją śmiertelną wystarczy, aby doprowadzić do śmierci organizmu. Temperatura i zmienne środowiskowe mogą również wpływać na ekspresję genów.,
naprzemienne cykle życia
niektóre organizmy, takie jak grzyby, mają naprzemienne cykle życia, w których zarówno haploidalne, jak i diploidalne formy występują naturalnie w przyrodzie zwane alternacją pokoleń. W strukturze owocnika (teleomorfie) grzyba powstają zarodniki (Jednostka rozmnażania bezpłciowego przystosowana do rozsiewania). Ta jednostka jest zdolna do tworzenia strzępek i formowania wolnych żyjących haploidalnych osobników poprzez ciągły podział komórek. Te strzępki mogą tworzyć aseksualne haploidalne kolonie., Z drugiej strony, jednostki te mogą łączyć się poprzez proces kariogamii (małżeństwa nuklearnego) i formować seksualne diploidalne wolne żyjące osobniki. Niektóre grzyby są heterotaliczne, zdolne do rozmnażania płciowego bez konieczności posiadania innego partnera. Podczas gdy niektóre inne grzyby są homotaliczne, wymagając innego osobnika o innym typie godowym do rozmnażania płciowego. Jest to przedstawione na poniższym rysunku.,
Rysunek 1: zmienny cykl życia grzybów
zestawy chromosomów
diploid odnosi się do liczba kompletnych zestawów chromosomów obecnych w każdej komórce organizmu: komórki diploidalne zawierają dwa kompletne zestawy. Z kolei organizmy haploidalne zawierają tylko jeden kompletny zestaw chromosomów.
zestawy chromosomowe mogą być zmienione w mejozie, a czasami w mitozie. W mejozie zmniejsza się liczba chromosomów., Zestawy chromosomów są początkowo podwojone, tworząc komórki tetraploidalne (4n). Proces mejozy, który wytwarza komórki płciowe, dzieli komórkę macierzystą 4n na cztery haploidalne (n) komórki potomne, które następnie mogą być połączone w rozmnażaniu płciowym, tworząc diploidalne potomstwo. W mitozie liczba chromosomów jest zachowana. Zestawy chromosomów są początkowo podwojone, aby utworzyć komórkę 4n. Mitoza następnie dzieli komórkę macierzystą na dwie komórki potomne o jednakowych zestawach chromosomów 2n., W mitozie komórki potomne zawierają taką samą informację genetyczną jak komórka macierzysta, podczas gdy w mejozie każda komórka potomna zawiera tylko połowę informacji genetycznej komórki macierzystej, co pozwala na rekombinację genetyczną u potomstwa.
co by się stało, gdyby nie doszło do podwojenia i redukcji chromosomów?
w mejozie, jeśli podwojenie chromosomów nie wystąpiło przed podziałem komórki, każda z czterech komórek potomnych zawierałaby tylko jedną czwartą chromosomów swojej komórki macierzystej – zatem diploidalna komórka macierzysta wytworzyłaby cztery komórki z zaledwie połową zestawu chromosomów., Kiedy te komórki płciowe połączyły się tworząc potomstwo, potomstwo byłoby tylko haploidalne, a więc byłby to inny gatunek niż rodzic i tak nie mógł się rozmnażać. W mitozie, jeśli podwojenie chromosomów nie wystąpiło przed podziałem komórki, każda z dwóch komórek potomnych zawierałaby tylko jeden zestaw chromosomów z komórki macierzystej. Skutkowałoby to powstaniem osobnika z komórkami o różnej liczbie chromosomów, co skutkowałoby mutacjami genetycznymi., Jeśli w mejozie nie wystąpi redukcja chromosomów, połączenie dwóch komórek w celu utworzenia potomstwa skutkowałoby powstaniem potomstwa z podwójną liczbą chromosomów któregokolwiek z rodziców lub zestawu chromosomów 4N. Potomstwo to byłoby wtedy innym gatunkiem. Gdyby w mitozie nie doszło do redukcji chromosomów, powstające komórki potomne zawierałyby zestaw chromosomów 4n, co byłoby niezgodne z resztą organizmu.
co się dzieje, gdy liczba chromosomów nie jest zachowana?,
procesy mitozy i mejozy są skonstruowane tak, aby liczba chromosomów potomstwa odzwierciedlała liczbę rodzica. Jednak czasami rzeczy idą źle, a tak nie jest. Nondisjunkcja występuje, gdy kariokineza nie zachodzi prawidłowo: chromosomy nie rozdzielają się na chromatydy siostrzane, w wyniku czego powstają komórki potomne o nierównej liczbie chromosomów. Monosomia występuje po niedojrzałości, w komórce potomnej zawierającej mniej chromosomów – Komórka ta będzie zawierać jeden chromosom mniej lub jeden chromosom, w którym powinna zawierać dwa., Druga komórka potomna będzie wykazywać trisomię-będzie zawierać jeden dodatkowy chromosom lub trzy chromosomy, gdzie powinna zawierać dwa. Poliploidalność występuje, gdy komórka zawiera więcej niż dwa haploidalne zestawy chromosomów (takie jak komórki triploidalne lub tetraploidalne). Autopoliploidy oznaczają obecność więcej niż dwóch haploidalnych zestawów chromosomów tego samego gatunku; może to nastąpić w wyniku niekompletnej segregacji w mejozie lub jeśli dwie komórki plemnikowe zapłodnią tę samą komórkę jajową., Allopoliploidy powstają wtedy, gdy komórki macierzyste nie należą do tego samego gatunku, w wyniku czego powstaje komórka potomna zawierająca kompletny zestaw chromosomów diploidalnych z każdej komórki macierzystej. Przykładem tego jest muł, który jest skrzyżowaniem konia i osła. Organizmy takie są zwykle sterylne. Wynikiem tych zdarzeń jest aneuploidia lub komórka, która nie zawiera diploidalnej liczby chromosomów. Jest to podstawa wielu chorób genetycznych, takich jak zespół Downa (wynikający z trisomii) lub zespół Edwardsa (również wynikający z trisomii).
Rysunek 2: pełny zestaw chromosomów kobiety z zespołem Downa., Trisomia występuje na chromosomie 21.
inne nieprawidłowości w zestawach chromosomowych obejmują zmianę układu zestawu chromosomalnego. Delecja części chromosomu u ludzi może prowadzić do chorób takich jak zespół cri du chat; powtórzenie części chromosomu wynikające z nierównego krzyżowania się materiału genetycznego podczas mejozy., Inwersje sekwencji genów, translokacje segmentów chromosomów, może prowadzić do rodzinnego zespołu Downa u ludzi; i kruche miejsca w chromosomach, takich jak zespół Martin-Bell u ludzi, częstą przyczyną upośledzenia umysłowego.
Jaka jest różnica między Haploidem a Diploidem? Co to znaczy?
haploidalny zestaw chromosomów występuje u eukariotów, gdy powstaje komórka płciowa lub gameta. Komórka ta zawiera połowę materiału genetycznego lub chromosomów swojej komórki macierzystej.
diploidalny zestaw chromosomów występuje u większości eukariotów w komórkach somatycznych – czyli komórkach niepłciowych., Komórki te zawierają cały zestaw materiału genetycznego lub chromosomów organizmu, lub podwójny haploidalny zestaw chromosomów. Tak więc cały zestaw genów organizmu znajduje się w każdej komórce tego organizmu.
opis diploidalnego zestawu chromosomów organizmu jest znany jako kariotyp. Kariotyp jest uporządkowany według kolejności wielkości chromosomów i lokalizacji centromeru.
ryc. 3: kariotyp mężczyzny z liczbą chromosomów diploidalnych wynoszącą 46.,
owijanie haploidalnych a diploidalnych
diploidalne i haploidalne komórki i organizmy występują w przyrodzie. Różnice między haploidalnymi i diploidalnymi zestawami chromosomów dotyczą liczby obecnych chromosomów oraz typów komórek, w których występują. Komórki haploidalne zawierają połowę liczby chromosomów diploidalnych komórek i są głównie komórkami zarodkowymi, podczas gdy komórki diploidalne są komórkami somatycznymi. Niektóre organizmy mają haploidalny i diploidalny cykl życia, takie jak glony., Komórki diploidalne rozmnażają się poprzez mitozę, tworząc komórki potomne identyczne z komórkami macierzystymi i wzajemnie. Haploidalne, z drugiej strony, rozmnażają się poprzez mejozę produkując potomstwo lub komórki różniące się od innych rodziców, ale zawierające trochę każdego rodzica i każda komórka różni się od innych.
Polecane źródło obrazu
przejdźmy do rzeczy. Spróbuj tego pytania praktyki Biologii:
szukasz więcej praktyki Biologii?
Zobacz inne nasze artykuły o biologii.
znajdziesz także tysiące pytań praktycznych na Albert.io Albert.,io pozwala dostosować doświadczenie uczenia się do praktyki tam, gdzie najbardziej potrzebujesz pomocy. Zadamy Ci trudne pytania praktyczne, które pomogą Ci osiągnąć mistrzostwo w biologii.
zacznij ćwiczyć tutaj.
jesteś nauczycielem lub administratorem zainteresowany poprawą wyników uczniów Biologii?
Dowiedz się więcej o naszych licencjach szkolnych tutaj.