Genetinė segregacija: kas tai yra, charakteristikos ir pavyzdžiai

Gyvosios būtybės priima dviejų tipų gyvybiškai svarbias strategijas, susijusias su palikuonių samprata: nelytinį ir lytinį dauginimąsi.

Nevaisingoje reprodukcijoje iš tėvų organizmo ląstelės ar ląstelių grupės atsiranda kitas funkcinis individas, genetiškai lygus savo tėvui ar motinai. Tai pasiekiama per dvipusį dalijimąsi, pumpuravimąsi, polembrioniją, partenogenezę ir kitus sudėtingus procesus.

Kita vertus, lytinėje reprodukcijoje yra dviejų rūšių lyties atstovai: vyrai ir moterys. Abi gamina lytines ląsteles su puse kitų ląstelių genetinės informacijos (jos yra haploidinės) ir, sujungus jas, atsiranda zigota, kuri atgauna įprastą chromosomų skaičių (diploidiją). Šis procesas yra daug brangesnis nei ankstesnis, tačiau jis turi daugybę privalumų, kurie savaime paaiškina evoliuciją.

Nelytinio dauginimosi metu visi palikuonys yra lygūs tėvų organizmui. Kita vertus, seksualiai kiekvieno vaiko genetinė sudėtis skiriasi, nes pusė jo chromosomų yra motinos, kita pusė - tėvo. Dėl kryžminimo, chromosomų permutacijų ir kitų mejozės metu vykstančių procesų joks sūnus nėra toks pat kaip jo brolis (nebent jie yra dvyniai). Toliau mes jums pasakysime, su kuo tai susiję

genetinė segregacija su visomis šiomis sąlygomis.

• Susijęs straipsnis: „DNR vertimas: kas tai yra ir kokios jos fazės“

Kas yra genetinė segregacija?

Jei tam tikru gyvenimo momentu domėjotės genetika, jums tai tikrai skamba gerai Gregoras mendelis. Šis Augustino brolis, katalikas ir gamtininkas, suformuluotas eksperimentų su žirniais dėka (Pisum sativum) daugiau nei gerai žinomi Mendelio įstatymai, paskelbti 1865–1866 m. Deja, šie dokumentai pradėjo populiarėti mokslo kultūroje tik 1900 m., Kai Mendelis jau buvo miręs.

Savo ruožtu terminas „genetinė segregacija“ reiškia genų pasiskirstymą iš tėvų vaikams mejozės metu, tai yra, kodėl atsirado genomas, atsirandantis dėl palikuonių po skirtingų tėvų sąjungos. Norėdami parodyti genų segregacijos mechanizmus, bus labai naudinga trumpai pereiti tris Mendelio dėsnius, todėl mes specialiai paminėjome jo figūrą.

Kadangi ketiname pasinerti į Mendelio pasaulį, turime pakloti keletą pamatų. Visų pirma, reikėtų pažymėti, kad daugiausia dėmesio skirsime diploidinėms būtybėms, tai yra gyvūnams ir augalams, kurių branduolyje yra du kiekvieno tipo homologinių chromosomų rinkiniai (2n). Jei žmogaus kiekvienoje ląstelėje yra 46 chromosomos, 23 yra motinos ir 23 tėvo.

Kiekvienoje chromosomoje yra eilė sutvarkytų DNR sekų, turinčių baltymų ar RNR sintezei reikalingos informacijos: genai. Kita vertus, kiekvienas genas gali turėti skirtingas „formas“, kurios priklauso nuo nukleotidų sekos, vadinamos aleliais. Kadangi mūsų ląstelių branduoliuose yra dvi kiekvieno tipo chromosomos, mes teigiame, kad mes taip pat turime du kiekvieno geno alelius.

Konkretus alelis, pagal tipinę Mendelio genetiką, gali būti dominuojantis (A) arba recesyvinis (a). Dominuojantys aleliai yra tie, kurie yra išreikšti nepriklausomai nuo jų partnerio (AA arba Aa), o recesyviniai aleliai reikalauja, kad abu aleliai būtų vienodi tam pačiam genui (aa). Tam tikram genui individas gali būti homozigotinis dominuojantis (AA), homozigotinis recesyvinis (aa) arba heterozigotas (Aa). Pastaruoju atveju dominuojantis bruožas (A) išreiškiamas, o kitas užmaskuojamas (a).

Turėdami omenyje šias idėjas, galime tik tai išsiaiškinti genotipas yra genetinės informacijos rinkinys DNR pavidalu, kurį neša konkreti gyva būtybė, o fenotipas yra to genomo dalis, kuri yra išreikšta matomu lygiu.

Šiuo metu reikėtų pabrėžti tai fenotipas yra aplinkos ir genų produktas, todėl genomas ne visada iki galo paaiškina išorinius bruožus. Dabar pažvelkime į Mendelio įstatymus.

Fenotipas: genotipas + aplinka

1. Vienodumo principas (1 karta)

Paimkime išgalvotą pavyzdį, kuris šiek tiek nukrypsta nuo tipiškų Mendelio žirnių sėklų. Akimirką įsivaizduokite, kad paukščių rūšies genome yra COL1 genas, koduojantis plunksnų spalvą.

Savo ruožtu šis genas turi du variantus: COL1A ir COL1a. Pirmasis alelis (A) yra dominuojantis ir fenotipo lygyje pasireiškia raudonu atspalviu, o antrasis (a) yra recesyvinis ir pasireiškia geltona spalva.

Pagal vienodumo principą jei susiburs du homozigotiniai tėvai (vienas turi du AA alelius, kitas - du aa alelius), visi vaikai bus heterozigotiniai (Aa) tam genui be išimties. Taigi vienas iš tėvų bus raudonas (AA), kitas bus geltonas (aa), o visi palikuonys taip pat bus raudoni (Aa), nes raudona savybė yra uždėta ant geltonos.

• Jus gali sudominti: "Chromosomos: kokios jos, savybės ir kaip jos veikia"

2. Segregacijos principas (antroji karta)

Pažiūrėkime, kas atsitiks, jei ši raudona karta (Aa) bus atkurta tarp jos. Pirmiausia pritaikome formulę ir paaiškiname rezultatą:

Aa x Aa = ¼ AA, ¼ Aa, ¼ Aa, ¼ aa

Remiantis šiomis vertėmis, jei du heterozigotai kerta tam tikrą geną, 1 iš 4 jauniklių bus homozigotinis, 2 iš 4 bus heterozigotiniai ir 1 iš 4 bus homozigotiniai recesyviniai.

Jei grįšime prie savo pavyzdžio, pamatysime, kad trys iš keturių raudonų vaikų išeina iš dviejų suporuotų raudonų tėvų taip pat (Aa ir AA), bet vienas iš jų atgauna geltoną fenotipą (aa), kuris buvo užmaskuotas kartoje. ankstesnis.

Taigi raudonos savybės dažnis pasiskirsto populiacijoje santykiu 3: 1. Remiantis tuo pačiu pagrindiniu statistiniu išvada, parodyta, kad tėvų alelius gametos gamybos metu išskiria meiotinių ląstelių dalijimasis.

3. Nepriklausomo perdavimo principas (3 karta)

Norint pamatyti, kaip aleliai pasiskirstę, jei tarp jų sukryžiuojame trečiosios kartos narius, mums reikėtų a lentelė iš viso su 16 tarpų, nes kiekvieną variantą (AA, Aa, Aa ir aa) galima atkurti su bet kuriuo kitu (4x4: 16).

Nesvarstysime dėmesio šiems rezultatams, nes iš ankstesnio pavyzdžio mums tapo aišku, kad dominuojantis raudonas bruožas yra tas, kuris vyrauja mūsų paukščių plunksnų spalva.

Bet kokiu atveju mes esame suinteresuoti išsaugoti nepriklausomo perdavimo principo idėją: skirtingi skirtingų genų užkoduoti bruožai paveldimi savarankiškaiKitaip tariant, „plunksnos spalvos“ požymio, kurį mes jums parodėme, paveldėjimo modelis neturi įtakos „snapo dydžio“ charakteriui. Tai taikoma tik genams, esantiems skirtingose ​​chromosomose arba esant dideliems atstumams toje pačioje chromosomoje.

Genetinės segregacijos postulacijų apribojimai

Nors šie įstatymai padėjo pamatus tam, ką dabar žinome kaip genetinį paveldėjimą (taigi ir genetiką) molekulinius ir visus disciplinos aspektus), būtina pripažinti, kad gavus tam tikrus, jie šiek tiek nesiekia žinių.

Pavyzdžiui, Šiose programose neatsižvelgiama į aplinkos poveikį fenotipui (išorinė pavyzdžio išvaizda) ir genotipui (jo genomas). Jei dėl saulės spindulių mūsų paukščių plunksnos išnyksta (kažkas be jokio tik pavyzdžiui), gali būti, kad raudonų paukščių fenotipas taps oranžinis, o ne Raudona. Nepaisant to, kad tai yra mėginiai su AA arba Aa aleliais COL1 genui, aplinka modifikuoja išorę ir matomą.

Taip pat gali būti, kad plunksnų spalvą užkoduoja sąveika tarp kelių genų, tokių kaip COL1, COL2, COL3 ir COL4. Be to, įsivaizduokite, kad vienas iš jų turi didesnę persvarą prieš likusias ir yra lemiamesnis galutiniam fenotipui. Čia žaidžia 8 skirtingi aleliai ir labai sudėtingi genetiniai klausimai, kurių negalima paaiškinti tik Mendelio dėsniais, todėl būtų laikas patekti į kiekybinės genetikos laukus.

Galutinai paaiškindami norime aiškiai pasakyti, kad visi čia nurodyti pavyzdžiai yra fiktyvūs, nes mes jų neturime žinios apie tai, ar iš tikrųjų paukščių rūšyje yra COL1 genas, kuris koduoja vieną ar kitą tonalumą gamta. Žmogaus genome yra apie 25 000 genųTaigi įsivaizduokite, kad reikia tvirtinti ar paneigti daugelio kitų laukinių rūšių fenotipų ir genotipų egzistavimą, kurie net nebuvo sekvenuoti.

Tai, ką norime aiškiai pasakyti, yra tai, kad su šiais genetinės segregacijos dėsniais, kuriuos jums parodėme pavyzdžiais, tai paaiškinama alelių atskyrimas gametos gamybos metu mejozinių ląstelių dalijimuisi įvykiuose reprodukcinis. Nors daugelio bruožų šie mechanizmai nevaldo, jie visada yra geras atspirties taškas norint pradėti genų tyrimą švietimo ar profesiniu lygmeniu.