- תורת הירושה הביולוגית
- מושגי יסוד
- אלוף
- אללס
- הומוזיגוזיות והטרוזיגוזיות
- כרומוזומים
- פלואידי
- הפלואידים ופוליפלואידים
- גמטות
- גנוטיפ
- פנוטיפ
- כיצד מועברת ירושה גנטית?
- דוגמאות לירושה
- הפניות
הירושה הביולוגית היא התהליך שבו הצאצאים של תא או אורגניזם מקבל התרומה הגנטית של ההורים שלהם. חקר הגנים וכיצד הם מועברים מדור לדור הוא תחום המחקר של הגנטיקה של התורשה.
ניתן להגדיר את התורשה כדמיון בין ההורים לצאצאיהם, אך מונח זה מקיף גם את ההבדלים הטמונים בשונות הגנטית המתרחשת במהלך ההתרבות.
ברבור וצעירתה (תמונה מאת האנס בן באתר www.pixabay.com)
ירושה ביולוגית היא אחת התכונות המשמעותיות ביותר של תאים חיים, ולכן, של אורגניזמים רב-תאיים, מכיוון שמשמעותה יכולת להעביר תכונות ומאפיינים שנקבעים על ידי דורות רצופים, תוך שיתוף פעולה עם מנגנונים הסתגלותיים ובחירה טבעית.
סופרים רבים סבורים כי האדם התוודע למושגי היסוד של ירושה ביולוגית במשך אלפי שנים, כאשר החלו תהליכי הביות של צמחים ובעלי חיים, ובחירת המאפיינים שנחשבו להם החשובים ביותר, עשתה צלבים ל השג צאצאים שישמרו על מאפיינים אלה.
עם זאת, ההבנה הנוכחית שלנו את היסודות הפיזיקאליים והמולקולריים של תורשה היא יחסית יחסית, מכיוון שאלו לא הוסברו עד ראשית המאה העשרים, אז הקהילה המדעית הגישה את התיאוריה הכרומוזומלית של התורשה.
למרות האמור לעיל, עקרונות מורשת התכונות או הדמויות נותחו לעומק כמה שנים קודם לכן על ידי גרגוריו מנדל, שנחשב כיום ל"אבי הירושה ".
חשוב להזכיר כי גם לפני ניסוח תורת התורשה הכרומוזומלית והלאה, גילויים רבים אחרים היו בעלי חשיבות טרנסצנדנטלית להבנתנו המודרנית של הגנטיקה של היצורים החיים. אלה יכולים לכלול בידוד ואפיון של חומצות גרעין, גילוי וחקר כרומוזומים, בין היתר.
תורת הירושה הביולוגית
גרגור מנדל
יסודות הירושה הבסיסיים הוצעו בתחילה על ידי הנזיר האוסטרי גרגורי מנדל (1822-1884) בשנת 1856.
מנדל הבין מהניסויים שלו עם צלבי צמח אפונה כי ניתן להסביר את שני הדמיון וההבדלים בין הורים לצאצאיהם על ידי העברת מכני של יחידות תורשתיות נפרדות, כלומר של גנים.
האפונה של מנדל ותכונותיהם (מקור: Nefronus דרך ויקימדיה Commons)
זה הניח את היסודות להבנת הגנטיקה המודרנית, מכיוון שהיה ידוע כי הסיבה לתורשתיות של תכונות נבעה מהעברה פיזית של גנים על כרומוזומים באמצעות רבייה (מינית או א-מינית).
על פי התוצאות שהשיג, מנדל ניסח את "חוקי הירושה" הנמצאים בתוקף כיום עבור כמה דמויות:
- חוק ההפרדה: הוא קובע כי לגנים יש צורות "אלטרנטיביות" המכונות אללים וכי הם משפיעים ישירות על הפנוטיפ (מאפיינים גלויים).
- חוק ירושה עצמאית: מרמז שירושה של תכונה אחת אינה תלויה בזה של אחרת, אם כי הדבר אינו נכון לחלוטין עבור מאפיינים רבים.
תומאס מורגן ב -1908, חקר את הגנטיקה של זבוב הפירות, תסיסנית מלנוגסטר, הראה כי ירושה של פנוטיפים התרחשה כפי שתואר בעבר על ידי מנדל. יתר על כן, הוא זה שהבהיר כי יחידות התורשה (גנים) מועברות דרך כרומוזומים.
לפיכך, ובזכות השתתפותם של חוקרים רבים אחרים, אנו יודעים כיום כי ירושה ביולוגית מתרחשת בזכות העברת יחידות תורשתיות הכלולות בכרומוזומים, אם בכרומוזומים אוטוזומליים, מיניים או פלסטידיים (באוקריוטות).
הביטוי או המראה של פנוטיפ נתון תלוי במאפייני הגנוטיפ (דומיננטיות ורססיביות).
מושגי יסוד
כדי להבין כיצד פועלים המנגנונים של ירושה ביולוגית, יש להבין כמה מושגים יסודיים.
למרות שלא כל התכונות שעברו בירושה נובעות מרצף הנוקלאוטידים המרכיבים את ה- DNA של כל אורגניזם, כאשר אנו מתייחסים לירושה ביולוגית, אנו בדרך כלל מדברים על העברת המידע הכלול בגנים.
אלוף
גן מוגדר, אם כן, כיחידה הגופנית הבסיסית של ירושה וזה רצף DNA מוגדר, המכיל את כל המידע הדרוש לביטוי של תכונה או מאפיין כלשהו בייצור חי.
אללס
לגנים יכולים להיות יותר מצורה אחת, תוצר של וריאציות קטנות ברצף המאפיין אותם; צורות אלטרנטיביות של אותו גן ידועות כאללים.
אללים מוגדרים בדרך כלל על פי המאפיינים הפנוטיפיים שהם מקנים, ובאוכלוסייה מקובל למצוא אללים מרובים לאותו גן.
DNA, גנים וכרומוזומים (מקור: Thomas Splettstoesser באמצעות Wikimedia Commons)
יונק, למשל, יורש מהוריו שני אללים של כל גן, אחד מאמו ואחד מאביו. אותו אלל מהגנוטיפ שבא לידי ביטוי תמיד בפנוטיפ נקרא האלל הדומיננטי, ואילו זה שנשאר "שקט" (שלא נצפו בו שום מאפיינים פנוטיפיים) מכונה האלל הרססיבי.
במקרים מסוימים יתכן כי שני האללים באים לידי ביטוי, ויוצרים מראה של פנוטיפ ביניים, וזו הסיבה שאלו נקראים אללים קודומיננטים יחד.
הומוזיגוזיות והטרוזיגוזיות
כאשר אדם יורש שני אללים זהים מהוריהם, בין אם הם דומיננטיים או רצסיביים, זה ידוע, מבחינה גנטית, כהומוזיגי לאללים אלה. כאשר לעומת זאת, אדם יורש מהוריו שני אללים שונים, האחד דומיננטי והשני רצסיבי, זה נקרא הטרוזיגי לאללים אלה.
כרומוזומים
הגנים של אורגניזמים פרוקריוטים ואוקריוטים נמצאים על מבנים המכונים כרומוזומים. בפרוקריוטות, תאים שאין להם גרעין, יש בדרך כלל רק כרומוזום אחד; הוא מורכב מ- DNA הקשור לחלבונים מסוימים, הוא עגול בצורתו ומפותל מאוד.
לאיקריוטות, תאים שיש להם גרעין, יש כרומוזומים אחד או יותר, תלוי במין, ואלו מורכבים מחומר הנקרא כרומטין. הכרומטין של כל כרומוזום מורכב ממולקולת DNA הקשורה קשר הדוק לארבעה סוגים של חלבונים הנקראים היסטונים, המאפשרים את דחיסתו בתוך הגרעין.
באיקריוטים יש יותר מסוג כרומוזום אחד. ישנם גרעינים, מיטוכונדריה וכלורופלסטידים (מוגבלים לאורגניזמים פוטוסינתטיים). כרומוזומים גרעיניים הם אוטוזומליים ומיניים (אלה המפרטים מין).
פלואידי
פלואידי הוא כל המספר של "ערכות" כרומוזום שיש לתא. לבני אדם, למשל, כמו כל היונקים ובעלי חיים רבים, יש שני קבוצות של כרומוזומים, האחד מהאב והשני מהאם, ולכן אומרים שהתאים שלהם דיפלואידים.
הפלואידים ופוליפלואידים
אותם אנשים ו / או תאים שיש להם רק קבוצה אחת של כרומוזומים ידועים כ- haploids, ואילו אורגניזמים שיש להם יותר משתי קבוצות של כרומוזומים הם, באופן קולקטיבי, פוליפלואידים (טריפואידים, טטרה-פלואידים, הקספלואידים וכן הלאה).
גמטות
באורגניזמים עם רבייה מינית זה מתרחש בזכות מיזוג של שני תאים מיוחדים, המיוצרים על ידי שני אנשים שונים: "זכר" ו"נקבה ". תאים אלה הם הגמטות; הזכרים מייצרים זרע (בעלי חיים) או מיקרוספוריות (צמחים) והנקבות מייצרות ביציות או תאי ביצה.
בדרך כלל, העומס הכרומוזומלי של תאי המין (גמטות) הוא פרי, כלומר, תאים אלה מיוצרים דרך חלוקת תאים הכרוכה בהפחתת מספר הכרומוזומים.
גנוטיפ
באורגניזם חי, הגנוטיפ מתאר את מערך הגנים (עם האללים שלהם בהתאמה) המקודדים לתכונה או מאפיין ספציפיים כלשהם המובחנים מאחרים על ידי פונקציה או רצף מסוימים. אז הגנוטיפ מייצג את המרכיב האלילי של אינדיבידואל.
למרות שבאופן כללי נאמר כי הגנוטיפ הוא זה שמוליד את הפנוטיפ, חשוב לזכור שישנם גורמים סביבתיים ואפיגנטיים רבים שיכולים להתנות את הופעתו של פנוטיפ.
פנוטיפ
משמעות הפנוטיפ היא "הצורה המוצגת". טקסטים רבים מגדירים אותו כמערכת המאפיינים הגלויים של אורגניזם הנובעים הן מביטוי הגנים שלו (גנוטיפ) והן מהאינטראקציה שלו עם הסביבה הסובבת אותו.
רוב הפנוטיפים הם תוצר של הפעולה המתואמת של יותר מגן אחד ואותו גן יכול להשתתף בהקמת יותר מפנוטיפ ספציפי אחד.
כיצד מועברת ירושה גנטית?
העברת גנים מהורים לצאצאיהם מתרחשת במחזור התא דרך מיטוזה ומיוזה.
בפרוקריוטות, בהן ההתרבות מתרחשת בעיקר על ידי חלוקה דו-צדדית או ביקוע בינארי, מועברים גנים מתא אחד לצאצאיו דרך העותק המדויק של הכרומוזום שלו, המופרש בתא הבת לפני שמתרחש חלוקה.
אאוקריוטות רב-תאיות, המאופיינות בדרך כלל על ידי שני סוגים של תאים (סומטיים ומיניים), יש שני מנגנונים של העברת או ירושה של גנים.
תאים סומטיים, כמו גם אורגניזמים חד-תאיים פשוטים יותר, כאשר הם מתחלקים הם עושים זאת על ידי מיטוזה, מה שאומר שהם משכפלים את התוכן הכרומוזומלי שלהם ומפרישים את העותקים לעבר תאי בתם. עותקים אלה הם בדרך כלל מדויקים, ולכן המאפיינים של התאים החדשים שווים למאפיינים של "האבנים".
תאי המין ממלאים תפקיד בסיסי בהתרבות מינית של אורגניזמים רב-תאיים. תאים אלה, הידועים גם בשם גמטות, מיוצרים על ידי מיוזה, הכרוכה בחלוקת תאים עם הפחתה במקביל בעומס הכרומוזומלי (מדובר בתאים haploid).
באמצעות רבייה מינית, שני אנשים מעבירים את הגנים שלהם מדור לדור על ידי מיזוג התאים הגמטיים החסויים שלהם ויוצרים אדם דיפלואידי חדש החולק מאפיינים של שני ההורים.
דוגמאות לירושה
הדוגמאות הקלאסיות לירושה ביולוגית המשמשות בהוראת טקסטים להסברת תהליך זה מבוססות על אורגניזמים "מודליים" שונים.
זבוב הפירות (D. melanogaster), למשל, אחד מדגמי המחקר לבעלי חיים המשמש את תומאס מורגן, לרוב יש עיניים אדומות. עם זאת, במהלך הניסויים שלו, מורגן מצא זכר לבן-עיניים וחצה אותו עם נקבה עם עיניים אדומות.
זבוב פירות. מלנוגרסטר תסיסנית. צולם ונערך מתוך: סנג'אי אחריה
בהתחשב בכך שפנוטיפ "העיניים האדומות" דומיננטי במין זה, התוצאה של הדור הראשון של צלב זה הורכבה מאנשים עם עיניים אדומות. מעברים עוקבים אחר יחידים מהדור הראשון (F1) הביאו לדור F2 בו הופיעו שני הפנוטיפים.
מכיוון שעיניים לבנות הופיעו רק ב- F2 אצל קרוב ל 50% מהזכרים, מורגן הניחה שמדובר ב"ירושה הקשורה לכרומוזום מין. "
הפניות
- גרדנר, ג'יי, סימונס, ג'יי, וסנסטאד, ד.פ. (1991). המנהל הגנטי. מהדורה 8 '". ג'ון וויילי ובניו.
- הנדרסון, מ '(2009). 50 רעיונות לגנטיקה שאתה באמת צריך לדעת. ספרי קווארקוס.
- סולומון, EP, ברג, LR ומרטין, DW (2011). ביולוגיה (edn 9). ברוקס / קול, לימוד Cengage: ארה"ב.
- סוזוקי, DT, ו- Griffiths, AJ (1976). מבוא לניתוח גנטי. WH פרימן וחברה.
- ווטסון, ג'יי.די (2004). ביולוגיה מולקולרית של הגן. פירסון חינוך הודו