Генетска сегрегација: шта је то, карактеристике и примери

Жива бића усвајају две врсте базалних виталних стратегија што се тиче концепције потомства: несполно и сексуално размножавање.

У несполном размножавању, ћелија или група ћелија из родитељског организма даје још једну функционалну јединку, генетски једнаку оцу или мајци. Ово се постиже бипартицијом, пупољцима, полиембрионијом, партеногенезом и другим сложеним процесима.

С друге стране, у полној репродукцији постоје особе два пола унутар врсте: мужјаци и женке. Обе производе полне ћелије са половином генетичких информација о остатку ћелија (оне су хаплоидне) и, када се споје, настају зиготе које обнављају свој нормалан хромозомски број (диплоидија). Овај процес је много скупљи од претходног, али има низ предности које саме по себи објашњавају еволуцију.

У несполном размножавању, сви потомци су једнаки родитељском организму. С друге стране, у сексуалном погледу свако дете има другачији генетски састав, јер је половина његових хромозома мајчина, а друга половина очева. Због укрштања, хромозомских пермутација и других процеса који се одвијају током мејозе, ниједан син није исти као његов брат (осим ако нису близанци). Даље ћемо вам рећи какве то везе има

генетска сегрегација са свим овим терминима.

• Повезани чланак: „Превођење ДНК: шта је то и које су његове фазе“

Шта је генетска сегрегација?

Ако сте се у неком тренутку свог живота занимали за генетику, то сигурно звучи познато Грегор мендел. Овај августински фратар, католик и природњак, формулисао је захваљујући својим експериментима са грашком (Писум сативум) више него добро познати Менделови закони, објављени између 1865. и 1866. На несрећу, ови документи су почели да добијају на значају у научној култури тек 1900, када је Мендел већ преминуо.

Са своје стране, термин „генетска сегрегација“ односи се на дистрибуцију гена од родитеља деци до деце током мејозе, односно зашто је геном проистекао из потомства након удруживања различитих родитеља. Да би се илустровали механизми сегрегације гена, биће нам од велике помоћи да укратко прођемо кроз Менделова три закона, па смо стога посебно споменули његову фигуру.

Пошто ћемо се уронити у Менделов свет, морамо поставити неке темеље. На првом месту, треба напоменути да ћемо се фокусирати на диплоидна бића, односно животиње и биљке које у свом језгру представљају два сета хомолошких хромозома сваке врсте (2н). Ако људско биће има 46 хромозома у свакој ћелији, 23 потичу од мајке, а 23 од оца.

Унутар сваког хромозома постоји низ уређених секвенци ДНК које имају информације потребне за синтезу протеина или РНК: гени. С друге стране, сваки ген може имати различите „форме“ које зависе од нуклеотидне секвенце, које се називају алели. С обзиром да у ћелијским језгрима имамо по два хромозома сваке врсте, тврдимо да имамо и два алела за сваки ген.

Специфични алел, према типичној менделовској генетици, може бити доминантан (А) или рецесивни (а). Доминантни алели су они који се изражавају независно од свог партнера (АА или Аа), док рецесивни алели захтевају да оба алела буду иста за исти ген (аа). За дати ген, појединац може бити хомозиготни доминантан (АА), хомозиготни рецесивни (аа) или хетерозиготни (Аа). У потоњем случају изражава се доминантна особина (А), а друга је маскирана (а).

Имајући ове идеје на уму, то можемо само разјаснити генотип је скуп генетских информација у облику ДНК које носи одређено живо биће, док је фенотип део тог генома који се изражава на видљивом нивоу.

У овом тренутку треба нагласити да фенотип је производ околине и гена, па геном не објашњава увек у потпуности спољне особине. Погледајмо сада Менделове законе.

Фенотип: генотип + животна средина

1. Принцип једнообразности (1. генерација)

Узмимо измишљени пример који мало одступа од типичног менделског семена грашка. Замислите на тренутак са нама да врста птица у свом геному има ген ЦОЛ1, који кодира обојеност перја.

Заузврат, овај ген има две варијанте: ЦОЛ1А и ЦОЛ1а. Први алел (А) је доминантан и манифестује се на нивоу фенотипа црвеном нијансом, док је други (а) рецесиван и манифестује се жутом бојом.

Према принципу једнообразности, ако се окупе два хомозиготна родитеља (један има два АА алела, а други два аа алела), сва деца ће бити хетерозиготна (Аа) за тај ген, без изузетка. Тако ће један од родитеља бити црвен (АА), други жут (аа), а сви потомци такође црвени (Аа), пошто је црвена особина постављена на жуто.

• Можда ће вас занимати: „Хромозоми: шта су они, карактеристике и како раде“

2. Принцип сегрегације (друга генерација)

Погледајмо сада шта ће се догодити ако се ова црвена генерација (Аа) репродукује међу њима. Прво применимо формулу, а затим објашњавамо резултат:

Аа к Аа = ¼ АА, ¼ Аа, ¼ Аа, ¼ аа

На основу ових вредности, ако се два хетерозигота укрсте за дати ген, 1 од 4 младунца ће бити хомозиготно доминантно, 2 од 4 хетерозиготно, а 1 од 4 хомозиготно рецесивно.

Ако се вратимо нашем примеру, видећемо да троје од четворо црвене деце долази од два упарена црвена родитеља такође (Аа и АА), али један од њих опоравља жути фенотип (аа), који је био маскиран у генерацији Претходна.

Тако је фреквенција црвене особине распоређена у популацији у омјеру 3: 1. Овим врло основним статистичким закључивањем показује се да алели родитеља се луче током производње полних ћелија дељењем мејотичких ћелија.

3. Независни принцип преноса (3. генерација)

Да бисмо видели како се дистрибуирају алели ако међу њих укрстимо чланове треће генерације, требао би нам табела са укупно 16 размака, јер се свака варијанта (АА, Аа, Аа и аа) може репродуковати са било којом другом (4к4: 16).

Нећемо се фокусирати на ове резултате, јер нам је из претходног примера постало јасно да је доминантна црвена особина она која ће превладати у боји перја наших птица.

У сваком случају, заинтересовани смо за спасавање идеје о принципу независног преноса: различите особине кодиране различитим генима наслеђују се независноДругим речима, образац наслеђивања особине „боје пера“ који смо вам показали не мора да утиче на карактер „величине кљуна“. Ово се односи само на гене који се налазе на различитим хромозомима или на знатној удаљености унутар истог хромозома.

Ограничења поступака генетске сегрегације

Иако су ови закони поставили темеље ономе што данас знамо као генетско наслеђе (а самим тим и генетика молекуларни и сви аспекти дисциплине), потребно је препознати да мало прођу након добијања одређених знање.

На пример, Ове примене не узимају у обзир утицај околине на фенотип (спољашњи изглед узорка) и генотип (његов геном). Ако дејством сунчевих зрака перје наших птица избледи (нешто без иједног само на пример), могуће је да фенотип црвених птица постане наранџаст, не Црвена. Иако су узорци са алелима АА или Аа за ген ЦОЛ1, околина модификује спољашње и видљиво.

Такође је могуће да је боја перја кодирана интеракцијом између неколико гена, као што су ЦОЛ1, ЦОЛ2, ЦОЛ3 и ЦОЛ4. Даље, замислите да један од њих има већу превагу над осталим и пресуднији је за коначни фенотип. Овде наступа 8 различитих алела и врло сложена генетска питања која се не могу објаснити само Менделовим законима, па би било време да се уђе у поља квантитативне генетике.

Као коначно појашњење, желимо да разјаснимо да су сви овде наведени примери измишљени, јер немамо знање о томе да ли заиста постоји ген ЦОЛ1 који кодира један или други тоналитет у врстама птица у природа. Људско биће има око 25 000 гена у свом геномуДакле, замислите да морате да тврдите или негирате постојање фенотипова и генотипова код многих других дивљих врста које чак нису ни секвенциране.

Оно што желимо да разјаснимо је да је, уз ове законе генетске сегрегације које смо вам показали кроз примере, објашњено раздвајање алела током производње полних ћелија дељењем мејотичких ћелија у догађајима репродуктивни. Иако се многим механизмима не управља овим механизмима, они су увек добра полазна основа за започињање проучавања гена, било на образовном или професионалном нивоу.