Genetska segregacija: kaj je to, značilnosti in primeri

Kar zadeva pojmovanje potomcev, živa bitja sprejemajo dve vrsti bazalnih vitalnih strategij: nespolno in spolno razmnoževanje.

Pri nespolnem razmnoževanju celica ali skupina celic iz starševskega organizma povzroči drugega funkcionalnega posameznika, genetsko enakega očetu ali materi. To se doseže z razdelitvijo, brstenjem, poliembrionijo, partenogenezo in drugimi zapletenimi procesi.

Po drugi strani pa pri spolni reprodukciji znotraj vrste obstajajo posamezniki dveh spolov: samci in samice. Obe tvorita spolne celice s polovico genskih informacij preostalih celic (so haploidne) in, ko so sestavljene, nastane zigota, ki obnovi svoje normalno kromosomsko število (diploidija). Ta postopek je veliko dražji od prejšnjega, vendar ima številne prednosti, ki razlagajo razvoj same po sebi.

Pri nespolnem razmnoževanju so vsi potomci enaki starševskemu organizmu. Po drugi strani pa ima vsak otrok drugačno genetsko sestavo, saj je polovica njegovih kromosomov materinskih, druga polovica pa očetovskih. Zaradi križanja, kromosomskih permutacij in drugih procesov, ki potekajo med mejozo, noben sin ni enak svojemu bratu (razen če sta dvojčka). Nato vam povemo, s čim je to povezano

genetska segregacija z vsemi temi izrazi.

• Povezani članek: "Prevajanje DNK: kaj je to in kakšne so njegove faze"

Kaj je genetska segregacija?

Če vas je genetika v določenem obdobju zanimala, se vam to zveni znano Gregor mendel. Ta avguštinski brat, katolik in naravoslovec, je oblikoval zahvaljujoč poskusom z grahom (Pisum sativum) več kot dobro znani Mendelovi zakoni, objavljeni med 1865 in 1866. Na žalost so ti dokumenti začeli postajati pomembnejši v znanstveni kulturi šele leta 1900, ko je Mendel že umrl.

Po drugi strani pa izraz "genetska segregacija" se nanaša na porazdelitev genov med starši otrokom med mejozo, torej zakaj genom, ki je posledica potomcev po združitvi različnih staršev. Za ponazoritev mehanizmov segregacije genov bo v veliko pomoč, če bomo na kratko preučili tri Mendelove zakone, zato smo njegovo omembo posebej omenili.

Ker se bomo poglobili v Mendelov svet, moramo postaviti nekaj temeljev. Najprej je treba opozoriti, da se bomo osredotočili na diploidna bitja, torej na živali in rastline, ki v svojem jedru predstavljajo dva sklopa homolognih kromosomov vsake vrste (2n). Če ima človeško bitje v vsaki celici 46 kromosomov, jih 23 prihaja od matere, 23 pa od očeta.

Znotraj vsakega kromosoma obstaja vrsta urejenih zaporedij DNA, ki imajo informacije, potrebne za sintezo proteinov ali RNA: geni. Po drugi strani pa ima lahko vsak gen različne "oblike", ki so odvisne od nukleotidnega zaporedja, imenovanega aleli. Ker imamo v jedrih celic po dva kromosoma vsake vrste, trdimo, da imamo za vsak gen tudi dva alela.

Po tipični mendelski genetiki je določen alel lahko dominanten (A) ali recesiven (a). Prevladujoči aleli so tisti, ki se izražajo neodvisno od partnerja (AA ali Aa), medtem ko recesivni aleli zahtevajo, da sta oba alela enaka za isti gen (aa). Za dani gen je posameznik lahko homozigotni prevladujoči (AA), homozigotni recesivni (aa) ali heterozigotni (Aa). V slednjem primeru se izrazi dominantna lastnost (A), druga pa je prikrita (a).

Ob upoštevanju teh idej lahko to samo pojasnimo genotip je skupek genskih informacij v obliki DNA, ki jo nosi določeno živo bitje, medtem ko je fenotip del tega genoma, ki je izražen na vidni ravni.

Na tem mestu je treba poudariti, da fenotip je produkt okolja in genov, zato genom ne razlaga vedno v celoti zunanjih lastnosti. Zdaj pa poglejmo Mendelove zakone.

Fenotip: genotip + okolje

1. Načelo enotnosti (1. generacija)

Vzemimo izmišljen primer, ki nekoliko odstopa od tipičnih mendelskih semen graha. Predstavljajte si za trenutek, da ima vrsta ptic v svojem genomu gen COL1, ki kodira obarvanost perja.

Ta gen ima dve različici: COL1A in COL1a. Prvi alel (A) je prevladujoč in se na ravni fenotipa kaže z rdečim odtenkom, drugi (a) pa je recesiven in se kaže z rumeno barvo.

V skladu z načelom enotnosti če se združita dva homozigotna starša (eden ima dva alela AA, drugi pa dva alela aa), bodo vsi otroci heterozigoti (Aa) za ta gen, brez izjeme. Tako bo eden od staršev rdeč (AA), drugi rumen (aa) in tudi vsi potomci bodo rdeči (Aa), saj je rdeča lastnost naložena na rumeno.

• Morda vas zanima: "Kromosomi: kaj so, značilnosti in kako delujejo"

2. Načelo ločevanja (druga generacija)

Poglejmo zdaj, kaj se zgodi, če se ta rdeča generacija (Aa) reproducira med njo. Najprej uporabimo formulo in nato razložimo rezultat:

Aa x Aa = ¼ AA, ¼ Aa, ¼ Aa, ¼ aa

Na podlagi teh vrednosti, če se za dani gen križata dve heterozigoti, 1 od 4 mladičev bo homozigotno prevladujoč, 2 od 4 heterozigotni in 1 od 4 homozigotni recesivni.

Če se vrnemo k našemu primeru, bomo videli, da trije od štirih rdečih otrok pridejo od dveh seznanjenih rdečih staršev tudi (Aa in AA), vendar eden od njih obnovi rumeni fenotip (aa), ki je bil prikrit v generaciji prejšnji.

Tako je pogostost rdeče lastnosti porazdeljena med populacijo v razmerju 3: 1. S tem zelo osnovnim statističnim sklepanjem se pokaže, da starševski aleli se med tvorbo spolnih celic izločajo z mejotično delitvijo celic.

3. Načelo neodvisnega prenosa (3. generacija)

Da bi videli, kako so aleli razporejeni, če med njimi prečkamo člane tretje generacije, bi potrebovali tabelo s skupno 16 presledki, saj je vsako različico (AA, Aa, Aa in aa) mogoče reproducirati s katero koli drugo (4x4: 16).

Ne bomo se osredotočali na te rezultate, saj nam je iz prejšnjega primera postalo jasno, da je prevladujoča rdeča lastnost tista, ki bo prevladovala v barvi perja naših ptic.

V vsakem primeru nas zanima reševanje ideje o načelu neodvisnega prenosa: različne lastnosti, ki jih kodirajo različni geni, se podedujejo neodvisnoZ drugimi besedami, vzorec dedovanja lastnosti "barve perja", ki smo vam ga pokazali, ni nujno vplival na znak "velikost kljuna". To velja samo za gene, ki so na različnih kromosomih ali na precejšnji razdalji znotraj istega kromosoma.

Omejitve genske segregacijske postavke

Čeprav so ti zakoni postavili temelje za tisto, kar danes poznamo kot genetsko dedovanje (in s tem tudi genetiko molekularni in vsi vidiki discipline), je treba vedeti, da po določenem času nekoliko manjjo znanje.

Na primer Te aplikacije ne upoštevajo vpliva okolja na fenotip (zunanji videz osebka) in genotip (njegov genom). Če ob delovanju sončnih žarkov perje naših ptic zbledi (nekaj brez kakršnega koli samo na primer), možno je, da fenotip rdečih ptic postane oranžen, ne Rdeča. Kljub temu, da gre za osebke z aleli AA ali Aa za gen COL1, okolje spreminja zunanje in vidne.

Možno je tudi, da barvo perja kodira interakcija med več geni, kot so COL1, COL2, COL3 in COL4. Poleg tega si predstavljajte, da ima eden izmed njih večjo prevlado nad ostalimi in je odločilnejši za končni fenotip. Tu nastopi 8 različnih alelov in zelo zapletenih genetskih vprašanj, ki jih ni mogoče razložiti samo z Mendelovimi zakoni, zato bi bil čas, da vstopimo na področja kvantitativne genetike.

Kot končno pojasnilo želimo pojasniti, da so vsi primeri, ki so tukaj navedeni, izmišljeni, saj nimamo znanje o tem, ali res obstaja gen COL1, ki kodira eno ali drugo tonalnost vrste ptic v narave. Človek ima v svojem genomu približno 25.000 genovTorej predstavljajte si, da bi morali trditi ali zanikati obstoj fenotipov in genotipov pri številnih drugih divjih vrstah, ki niti niso bile zaporedne.

Jasno je, da je s temi zakoni genske segregacije, ki smo vam jih pokazali s primeri, razloženo ločevanje alelov med tvorbo spolnih celic z delitvijo mejotskih celic v dogodkih reproduktivno. Čeprav številnih lastnosti teh mehanizmov ne urejajo, so vedno dobro izhodišče za začetek preučevanja genov bodisi na izobraževalni bodisi na strokovni ravni.