Genetická segregace: co to je, charakteristika a příklady

Živé bytosti přijímají dva typy bazálních životně důležitých strategií, pokud jde o koncepci potomků: asexuální a sexuální reprodukce.

Při nepohlavním rozmnožování vede buňka nebo skupina buněk z rodičovského organismu k dalšímu funkčnímu jedinci, který je geneticky rovnocenný svému otci nebo matce. Toho je dosaženo prostřednictvím bipartice, nadějnosti, polyembryonie, partenogeneze a dalších složitých procesů.

Na druhé straně v sexuální reprodukci existují v rámci druhu jedinci dvou pohlaví: muži a ženy. Oba produkují gamety s poloviční genetickou informací ze zbytku buněk (jsou haploidní) a když se spojí, vytvoří zygotu, která obnoví své normální chromozomální číslo (diploidii). Tento proces je mnohem dražší než ten předchozí, ale má řadu výhod, které samy o sobě vysvětlují vývoj.

Při nepohlavním rozmnožování jsou si všichni potomci rovni s rodičovským organismem. Na druhou stranu, v sexu má každé dítě jinou genetickou výbavu, protože polovina jeho chromozomů je mateřských a druhá polovina je otcovská. Kvůli křížení, chromozomálním permutacím a dalším procesům, které probíhají během meiózy, není žádný syn stejný jako jeho bratr (pokud nejde o dvojčata). Dále vám řekneme, co to má společného

genetická segregace se všemi těmito podmínkami.

• Související článek: „Překlad DNA: co to je a jaké jsou jeho fáze“

Co je genetická segregace?

Pokud vás někdy v životě zajímala genetika, určitě to zní povědomě Gregor Mendel. Tento augustiniánský mnich, katolík a přírodovědec, formuloval díky svým experimentům s hráškem (Pisum sativum) více než dobře známé Mendelovy zákony, publikované v letech 1865 až 1866. Bohužel se tyto dokumenty začaly ve vědecké kultuře dostávat do popředí až v roce 1900, kdy už Mendel zemřel.

Pokud jde o jeho část, termín „genetická segregace“ označuje distribuci genů od rodičů k dětem během meiózy, to znamená, proč genom pocházející z potomků po spojení různých rodičů. Pro ilustraci mechanismů genové segregace bude velmi užitečné krátce projít Mendelovy tři zákony, proto jsme se o jeho postavě zvlášť zmínili.

Jelikož se ponoříme do Mendelova světa, musíme položit nějaké základy. Za prvé je třeba poznamenat, že se zaměříme na diploidní bytosti, tj. Zvířata a rostliny, které ve svém jádru představují dvě sady homologních chromozomů každého typu (2n). Pokud má lidská bytost v každé buňce 46 chromozomů, 23 pochází od matky a 23 od otce.

V každém chromozomu je řada uspořádaných sekvencí DNA, které mají informace potřebné k syntéze proteinů nebo RNA: genů. Na druhé straně může mít každý gen různé „formy“, které závisí na nukleotidové sekvenci, které se nazývají alely. Protože máme v buněčných jádrech dva chromozomy každého typu, tvrdíme, že pro každý gen máme také dvě alely.

Konkrétní alela může být podle typické mendelovské genetiky dominantní (A) nebo recesivní (a). Dominantní alely jsou ty, které jsou exprimovány nezávisle na jejich partnerovi (AA nebo Aa), zatímco recesivní alely vyžadují, aby obě alely byly stejné pro stejný gen (aa). Pro daný gen může být jedinec homozygotní dominantní (AA), homozygotní recesivní (aa) nebo heterozygotní (Aa). V druhém případě je vyjádřen dominantní znak (A) a druhý je maskovaný (a).

S ohledem na tyto myšlenky to můžeme jen vyjasnit genotyp je soubor genetické informace ve formě DNA nesené konkrétní živou bytostí, zatímco fenotyp je část tohoto genomu, která je exprimována na viditelné úrovni.

V tomto bodě je třeba zdůraznit, že fenotyp je produktem prostředí a genů, takže genom ne vždy plně vysvětluje vnější vlastnosti. Nyní se podívejme na Mendelovy zákony.

Fenotyp: prostředí genotypu +

1. Princip jednotnosti (1. generace)

Vezměme si fiktivní příklad, který se trochu odchyluje od typických semen Mendelian hrachu. Představte si s námi na chvíli, že druh ptáka má ve svém genomu gen COL1, který kóduje zbarvení peří.

Tento gen má zase dvě varianty: COL1A a COL1a. První alela (A) je dominantní a projevuje se na úrovni fenotypu červeným odstínem, zatímco druhá (a) je recesivní a projevuje se žlutou barvou.

Podle zásady jednotnosti pokud se spojí dva homozygotní rodiče (jeden má dvě alely AA a druhý dvě alely aa), budou všechny děti heterozygotní (Aa) pro ten gen, bez výjimky. Jeden z rodičů bude tedy červený (AA), druhý bude žlutý (aa) a všichni potomci budou také červení (Aa), protože červená vlastnost je překryta žlutou.

• Mohlo by vás zajímat: "Chromozomy: jaké jsou, vlastnosti a jak fungují"

2. Princip segregace (druhá generace)

Podívejme se nyní, co se stane, pokud se mezi ní bude reprodukovat tato červená generace (Aa). Nejprve použijeme vzorec a poté vysvětlíme výsledek:

Aa x Aa = ¼ AA, ¼ Aa, ¼ Aa, ¼ aa

Na základě těchto hodnot, pokud se pro daný gen kříží dva heterozygoti, 1 ze 4 mláďat bude homozygotní dominantní, 2 ze 4 bude heterozygotní a 1 ze 4 bude homozygotní recesivní.

Pokud se vrátíme k našemu příkladu, uvidíme, že tři ze čtyř červených dětí pocházejí ze dvou spárovaných červených rodičů také (Aa a AA), ale jeden z nich obnoví žlutý fenotyp (aa), který byl maskovaný v generaci předchozí.

Frekvence červeného znaku je tedy v populaci distribuována v poměru 3: 1. S touto velmi základní statistickou inferencí se ukazuje, že rodičovské alely jsou vylučovány během produkce gamet dělení meiotických buněk.

3. Princip nezávislého přenosu (3. generace)

Abychom viděli, jak jsou alely distribuovány, pokud mezi nimi překročíme členy třetí generace, potřebovali bychom a tabulka s celkem 16 mezerami, protože každou variantu (AA, Aa, Aa a aa) lze reprodukovat s jakoukoli z ostatních (4x4: 16).

Nebudeme se soustředit na tyto výsledky, protože z předchozího příkladu nám bylo jasné, že dominantní červená vlastnost je ta, která bude převládat v barvě peří našich ptáků.

V každém případě nás zajímá záchrana myšlenky na princip nezávislého přenosu: různé vlastnosti kódované různými geny se dědí nezávisleJinými slovy, vzor dědičnosti znaku „barva peří“, který jsme vám ukázali, nemusí ovlivnit znak „velikosti zobáku“. To platí pouze pro geny, které jsou na různých chromozomech nebo na značných vzdálenostech ve stejném chromozomu.

Omezení postulací genetické segregace

Ačkoli tyto zákony položily základy pro to, co nyní známe jako genetické dědictví (a tedy genetiku molekulární a všechny aspekty disciplíny), je nutné si uvědomit, že po dosažení jisté míry zaostávají znalost.

Například, tyto aplikace nezohledňují vliv prostředí na fenotyp (vnější vzhled vzorku) a genotyp (jeho genom). Pokud působením slunečních paprsků vybledne peří našich ptáků (něco bez jakéhokoli například) je možné, že fenotyp červených ptáků zbarví oranžově Červené. Navzdory tomu, že jde o vzorky s alelami AA nebo Aa pro gen COL1, prostředí modifikuje vnější a viditelné.

Je také možné, že barva peří je kódována interakcí mezi několika geny, například COL1, COL2, COL3 a COL4. Představte si dále, že jeden z nich má větší převahu nad ostatními a je rozhodující pro konečný fenotyp. Zde vstupuje do hry 8 různých alel a velmi složité genetické problémy, které nelze vysvětlit pouze Mendelovými zákony, takže by bylo načase vstoupit do oblasti kvantitativní genetiky.

Na závěr chceme objasnit, že všechny zde uvedené příklady jsou fiktivní, protože nemáme znalosti o tom, zda skutečně existuje gen COL1, který kóduje jednu nebo druhou tonalitu u druhů ptáků v USA Příroda. Lidská bytost má ve svém genomu asi 25 000 genůPředstavte si tedy, že budete muset tvrdit nebo popřít existenci fenotypů a genotypů u mnoha jiných divokých druhů, které ještě ani nebyly sekvenovány.

Chceme objasnit, že s těmito zákony genetické segregace, které jsme vám ukázali na příkladech, je vysvětleno oddělení alel během produkce gamety dělení meiotických buněk v událostech reprodukční. Ačkoli se mnoho mechanismů těmito mechanismy neřídí, vždy je dobrým výchozím bodem pro zahájení studia genů, ať už na vzdělávací nebo profesionální úrovni.