8 vetiev genetiky (a ich charakteristiky)

Bez genetiky je vysvetlenie života nemožné. Všetky živé bytosti majú najmenej jednu bunku, aby bunka bola taká, musí obsahovať genetický materiál vo forme DNA a musí byť schopná samoreplikácie. Sama od seba.

Vďaka enzymatickej aktivite (okrem iných aj DNA polymeráza) sa substráty (nukleotidy) a a štandardný reťazec, život je schopný generovať jednu kópiu alebo viac ako jednu dvojzávitnicu DNA, a teda život Nový.

Týmto jednoduchým predpokladom sa vysvetľuje stálosť živých bytostí na Zemi a oveľa zložitejšie veci, ako sú dedičné mechanizmy. Vďaka deleniu buniek meiózou môžu byť generované gaméty s polovičnou genetickou informáciou ako normálna rodičovská bunka, čo je stav známy ako haploidia (n). Keď sa spoja dve haploidné gamety, vytvorí sa diploidný (2n) zygota, ktorý obsahuje polovicu informácií od matky a polovicu od otca. Takto funguje napríklad dedičnosť u našich druhov.

V každom prípade je deterministický a mendelovský pohľad na genetiku v plnej miere výzvou. V priebehu rokov si ľudská bytosť uvedomila, že genóm sa neobmedzuje iba na otcovské dedičstvo, ale že existujú mutácie a variácie prostredia, ktoré môžu meniť expresiu génov počas celého života, čo vedie k neobvyklej fenotypovej rozmanitosti, ktorú vykazuje druhov. V nasledujúcich riadkoch uvidíme, o čo ide

odvetvia genetiky a ich vlastnosti.

• Súvisiaci článok: „Rozdiely medzi DNA a RNA“

Aké sú odvetvia genetiky?

Genetiku možno definovať ako vetvu veda (konkrétne biológia), ktorá sa zaoberá štúdiom génov, genetických variácií a mechanizmov dedičnosti organizmov. Hlavným cieľom tejto disciplíny je porozumieť, pomocou biochemických a fyziologických báz, ako sa vyrába dedičnosť genotypu a fenotypu z generácie na generáciu u rôznych druhov, s ešte väčšou pozornosťou na človek.

Pred priamym vstupom do predmetu je potrebné mať určité jasné predstavy. Ako sme už povedali, polovica informácií v každej našej bunke pochádza od matky a druhá polovica od otca. Inými slovami, máme celkom 23 párov chromozómov, (46 = 23 materských + 23 otcovských). Každý chromozóm navyše obsahuje kódujúce sekvencie proteínov alebo RNA, ktoré sa nazývajú „gény“.

Pretože máme dva chromozómy každého typu (od 1 do 23), budeme mať dve kópie rovnakého génu, jednu prítomnú na otcovskom chromozóme a jednu na materskom chromozóme, v pevnej polohe. Každá z variácií, ktorú môže gén prijať, je známa ako „alela“, takže môžeme tiež potvrdzujú, že všetky naše gény majú v genóme jednotlivca dve alely, jednu materskú a druhú otcovský.

Na základe týchto údajov zostáva iba vedieť, že typická alela môže byť dominantná (A) alebo recesívna (a). Pre ten istý gén teda môže byť jednotlivec homozygotný dominantný (AA), homozygotný recesívny (aa) alebo heterozygotný (Aa). Po zavedení týchto báz sa pozrime, čo sú to odvetvia genetiky.

1. Mendelovská genetika alebo klasická genetika

Toto odvetvie genetiky je jedno pristupuje k štúdiu génov bez použitia molekulárnych nástrojov, presne ako si to urobil ty Gregor mendel vo svojej dobe svojimi pokusmi s hráškom rôznych generácií. V krátkosti preskúmame Mendelove tri zákony v tomto zozname:

• Princíp uniformity: ak dôjde k kríženiu dvoch homozygotov (AA a aa) pre gén, všetci potomkovia budú heterozygotní (Aa). Zobrazená vlastnosť bude dominantná, to znamená vlastnosť kódovaná alelou (A).
• Princíp segregácie: ak sa medzi nimi skríži generácia heterozygotov (Aa), veci sa zmenia. ¼ z potomkov bude homozygotná dominantná (AA), ¼ bude homozygotná recesívna (aa) a 2/4 bude heterozygotná (Aa). Dominantný charakter je vyjadrený v 3 zo 4.
• Princíp nezávislého prenosu: ak sú dva gény navzájom dostatočne oddelené alebo na dvoch rôznych chromozómoch, môžu sa dediť s nezávislými frekvenciami.

Aj keď Mendelova genetika bola veľmi užitočná pri zakladaní základov modernej genetiky, dnes to nie je veľmi užitočné. Bez použitia molekulárnych nástrojov je veľmi ťažké určiť rozsah pôsobenia génu, pretože veľa znakov je polygénnych a vysvetľuje ich viac ako dve alely (napríklad farba očí kódovaná viac ako 3 génmi).

2. Molekulárna genetika

Ako naznačuje jeho názov, molekulárna genetika je odvetvím tejto disciplíny, ktorá študuje štruktúru a funkčnosť gény na molekulárnej úrovni pomocou techník, ako je PCR (Polymerase Chain Reaction) alebo DNA klonovanie v prostredí bakteriálne. Inými slovami, je zodpovedný za vyšetrovanie, opis a správu fyzickej a funkčnej jednotky dedičstva: gen.

3. Vývojová genetika

V tomto prípade je genetika zvyknutá opísať proces, pri ktorom sa z bunky nakoniec vyvinie úplná a funkčná mnohobunková bytosť. Je zodpovedný za vyšetrovanie toho, za akých podmienok (na jadrovej a génovej úrovni) sa bunka špecializuje okrem iného na vývoj v tej či onej funkcii.

4. Populačná genetika

V prírodnom svete genetická životaschopnosť je zvyčajne oveľa dôležitejšia ako počet populácií, ktoré druh predstavuje v danom ekosystéme. Ak je v konkrétnom jadre 500 zvierat, ale každý rok sa reprodukujú iba 4, existuje tendencia znižovať variabilitu, a teda aj homozygotnosť.

Všeobecne platí, že homozygotnosť a príbuzenské kríženie sú spojené s fatalistickejšou prognózou v populácii, pretože malá variabilita génov znamená že reakcie na životné prostredie budú medzi zvieratami veľmi dobré, v dobrom aj v prípade matky, navyše s vyššou mierou akumulácie mutácií škodlivé. Efektívny počet obyvateľov, percento heterozygotnosti, alelické frekvencie a mnoho ďalších vecí sa kvantifikujú v štúdiách populačnej genetiky pre dviazať „blaho“ druhu, presahujúci počet kópií.

• Mohlo by vás zaujímať: „Genetický drift: čo to je a ako ovplyvňuje biologický vývoj?“

5. Kvantitatívna genetika

S odkazom na predchádzajúce body, kvantitatívna genetika študuje tie fenotypy (znaky kódované genotypom), ktoré nemožno klasifikovať podľa typických mendelovských kritérií, to znamená dominantnou alelou (A) a ďalšou recesívnou (a).

Veľmi jasným príkladom toho je farba pleti, ktorá je kódovaná génmi TYR, TYRP1, OCA2, SLC45A2, SLC24A5 a MC1R, ako aj environmentálnymi parametrami a životným štýlom. Ak je vlastnosť polygénna alebo oligogénna, prístup musí byť veľmi odlišný.

6. Fylogenéza

Je to odvetvie genetiky, ktoré študuje príbuzenstvo medzi rôznymi taxónmi živých bytostí a vytvára pritom známe „stromy života“, ktoré sa používajú na zoskupenie druhov do rodín, rodov a druhov (tiež podrodiny, poddruhy, kmene atď.). Biológom môžu pomôcť sekvencie DNA (jadrové alebo mitochondriálne) a RNA zo vzoriek tkaniva evolučný na odvodenie príbuzenstva medzi živými bytosťami, ktoré spočiatku nemajú nič spoločné na tejto úrovni externý.

• Mohlo by vás zaujímať: „Fylogénia a ontogenéza: čím sú a ako sa líšia“

7. genetické inžinierstvo

Genetické inžinierstvo je založené na priamej manipulácii s génmi organizmu, a to buď injekciami do kultivačným médiom s prenosom mutovaných vírusov alebo s mnohými inými mechanizmami prenosu vírusu informácie.

Cieľom tohto vedného odboru je zvyčajne zlepšenie produktívnych kapacít druhov (najmä v poľnohospodárskom prostredí), produkt lepšia kvalita, odolnosť plodiny je vyššia alebo že na ňu nemajú vplyv okrem iného škodcovia veci.

8. Epigenetika

The epigenetika je veľmi nový odklon od klasickej genetiky, ktorého úlohou je skúmať mechanizmy, ktoré inhibujú resp podporovať expresiu génov počas celého života jednotlivca bez toho, aby dochádzalo k ich zmenám genóm.

Existuje niekoľko spôsobov, ako môže byť gén dočasne „inaktivovaný“a sú sprostredkované sekvenciami genómu, o ktorých sa pôvodne predpokladalo, že sú zbytočné. Epigenetika, aj keď je v začiatkoch, sľubuje odpovede na mnohé bolesti hlavy, ktoré sa dnes zdajú byť bez riešenia.

Pokračovať

Ako vidíte, genetika je použiteľná prakticky vo všetkých oblastiach života. Od údržby ekosystémov po riešenie chorôb cez štúdium evolúcie, zlepšovanie plodín alebo porozumenie ľudským plodom, všetko okolo nás je determinované naším gény.