BIOLOGISCHE OVERERVING: THEORIE EN CONCEPTEN, HOE HET WORDT OVERGEDRAGEN, VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2025

De biologische overerving is het proces waarbij het nageslacht van een cel of organisme de genetische aanleg van hun ouders ontvangt. De studie van genen en hoe ze van de ene generatie op de andere worden overgedragen, is het vakgebied van de genetica van erfelijkheid.

Erfelijkheid kan worden gedefinieerd als de overeenkomst tussen ouders en hun nakomelingen, maar deze term omvat ook de verschillen die inherent zijn aan genetische variatie die optreedt tijdens de voortplanting.

Een zwaan en haar jongen (Afbeelding door Hans Benn op www.pixabay.com)

Biologische overerving is een van de belangrijkste kenmerken van levende cellen en daarom van meercellige organismen, aangezien het het vermogen inhoudt om eigenschappen en kenmerken over te dragen die worden bepaald door opeenvolgende generaties, in samenwerking met adaptieve mechanismen en natuurlijke selectie.

Veel auteurs zijn van mening dat de mens al duizenden jaren vertrouwd is geraakt met de basisconcepten van biologische overerving, toen de processen van domesticatie van planten en dieren begonnen en, door de kenmerken te selecteren die hij het belangrijkst achtte, kruisingen maakte naar Zorg voor nakomelingen die deze kenmerken behouden.

Ons huidige begrip van de fysische en moleculaire grondslagen van erfelijkheid is echter relatief recent, aangezien deze pas in het begin van de 20e eeuw werden opgehelderd, toen de wetenschappelijke gemeenschap met de chromosomale erfelijkheidstheorie kwam.

Ondanks het bovenstaande werden de principes van de erfelijkheidsgraad van eigenschappen of karakters enkele jaren eerder diepgaand geanalyseerd door Gregorio Mendel, die momenteel wordt beschouwd als de 'vader van de erfenis'.

Het is belangrijk te vermelden dat zowel voor als na de formulering van deze chromosomale erfelijkheidstheorie, vele andere ontdekkingen van transcendentaal belang waren voor ons moderne begrip van de genetica van levende wezens. Deze kunnen onder meer de isolatie en karakterisering van nucleïnezuren, de ontdekking en studie van chromosomen omvatten.

Theorie van biologische overerving

Gregor Mendel

De basisgrondslagen van erfenis werden aanvankelijk voorgesteld door de Oostenrijkse monnik Gregory Mendel (1822-1884) in het jaar 1856.

Mendel begreep uit zijn experimenten met erwtenplantkruisen dat zowel de overeenkomsten als de verschillen tussen ouders en hun nakomelingen konden worden verklaard door een mechanische overdracht van afzonderlijke erfelijke eenheden, dat wil zeggen van genen.

Mendel's erwten en hun eigenschappen (Bron: Nefronus via Wikimedia Commons)

Dit legde de basis voor het begrijpen van de moderne genetica, aangezien bekend was dat de reden voor de erfelijkheid van eigenschappen te wijten was aan de fysieke overdracht van genen op chromosomen door middel van reproductie (seksueel of aseksueel).

Volgens de resultaten die hij heeft verkregen, formuleerde Mendel de "erfwetten" die vandaag van kracht zijn voor sommige karakters:

- Wet van segregatie: het stelt dat genen "alternatieve" vormen hebben die bekend staan ​​als allelen en dat ze rechtstreeks van invloed zijn op het fenotype (zichtbare kenmerken).

- Wet van onafhankelijke overerving: impliceert dat de overerving van een eigenschap onafhankelijk is van die van een andere, hoewel dit voor veel kenmerken niet helemaal waar is.

Thomas Morgan in 1908, die de genetica van de fruitvlieg Drosophila melanogaster bestudeerde, toonde aan dat de overerving van fenotypes plaatsvond zoals eerder beschreven door Mendel. Bovendien was hij het die toelichtte dat de erfelijkheidseenheden (genen) via chromosomen werden overgedragen.

Dus, en dankzij de deelname van vele andere onderzoekers, weten we tegenwoordig dat biologische overerving plaatsvindt dankzij de overdracht van erfelijke eenheden die zich in chromosomen bevinden, hetzij in autosomale, seksuele of plastidische chromosomen (in eukaryoten).

De expressie of het uiterlijk van een bepaald fenotype hangt af van de kenmerken van het genotype (dominantie en recessiviteit).

Basisconcepten

Om te begrijpen hoe de mechanismen van biologische overerving werken, is het nodig om enkele fundamentele concepten te begrijpen.

Hoewel niet alle overgeërfde eigenschappen te wijten zijn aan de opeenvolging van nucleotiden waaruit het DNA van elk organisme bestaat, hebben we het bij biologische overerving over het algemeen over de overdracht van de informatie in de genen.

Gen

Een gen wordt dan gedefinieerd als de fundamentele fysieke eenheid van overerving en het is een gedefinieerde DNA-sequentie, die alle informatie bevat die nodig is voor de expressie van een of andere eigenschap of kenmerk in een levend wezen.

Allelen

Genen kunnen meer dan één vorm hebben, het product van kleine variaties in de volgorde die ze kenmerkt; alternatieve vormen van hetzelfde gen staan ​​bekend als allelen.

Allelen worden gewoonlijk gedefinieerd op basis van de fenotypische kenmerken die ze verlenen, en in een populatie is het gebruikelijk om meerdere allelen voor hetzelfde gen te vinden.

DNA, genen en chromosomen (Bron: Thomas Splettstoesser via Wikimedia Commons)

Een zoogdier erft bijvoorbeeld twee allelen van elk gen van zijn ouders, één van zijn moeder en één van zijn vader. Dat allel van het genotype dat altijd tot expressie wordt gebracht in het fenotype wordt het dominante allel genoemd, terwijl het allel dat "stil" blijft (waarvoor geen fenotypische kenmerken worden waargenomen) het recessieve allel wordt genoemd.

In sommige gevallen kan het voorkomen dat beide allelen tot expressie worden gebracht, waardoor het uiterlijk van een tussenliggend fenotype ontstaat. Daarom worden deze samen codominante allelen genoemd.

Homozygotie en heterozygotie

Wanneer een individu twee identieke allelen van zijn ouders erft, of ze nu allebei dominant of recessief zijn, staat dit genetisch gezien bekend als homozygoot voor deze allelen. Wanneer een individu daarentegen van zijn ouders twee verschillende allelen erft, één dominant en de ander recessief, wordt dit heterozygoot genoemd voor deze allelen.

Chromosomen

De genen van prokaryote en eukaryote organismen worden aangetroffen op structuren die bekend staan ​​als chromosomen. In prokaryoten, cellen die geen celkern hebben, is er normaal gesproken maar één chromosoom; Het bestaat uit DNA dat met sommige eiwitten is geassocieerd, is cirkelvormig en sterk opgerold.

Eukaryoten, cellen die een kern hebben, hebben een of meer chromosomen, afhankelijk van de soort, en deze zijn gemaakt van een materiaal dat chromatine wordt genoemd. De chromatine van elk chromosoom bestaat uit een DNA-molecuul dat nauw verbonden is met vier soorten eiwitten, histonen genaamd, die de verdichting in de kern vergemakkelijken.

In eukaryoten is er meer dan één type chromosoom. Er zijn nucleaire, mitochondriale en chloroplastiden (beperkt tot fotosynthetische organismen). Nucleaire chromosomen zijn autosomaal en seksueel (die die het geslacht specificeren).

Ploidy

Ploïdie is het volledige aantal chromosoomsets dat een cel heeft. Mensen hebben bijvoorbeeld, net als alle zoogdieren en veel dieren, twee sets chromosomen, de ene van de vader en de andere van de moeder, daarom wordt gezegd dat hun cellen diploïde zijn.

Haploïden en polyploïden

Die individuen en / of cellen die slechts één set chromosomen hebben, staan ​​bekend als haploïden, terwijl organismen die meer dan twee sets chromosomen hebben, gezamenlijk polyploïden zijn (triploïden, tetraploïden, hexaploïden enzovoort).

Gameten

In organismen met seksuele voortplanting gebeurt dit dankzij de fusie van twee gespecialiseerde cellen, geproduceerd door twee verschillende individuen: een "mannetje" en een "vrouwtje". Deze cellen zijn de gameten; mannetjes produceren sperma (dieren) of microsporen (planten) en vrouwtjes produceren eitjes of eicellen.

Normaal gesproken is de chromosomale belasting van geslachtscellen (gameten) haploïde, dat wil zeggen dat deze cellen worden geproduceerd door celdeling, waarbij het aantal chromosomen wordt verminderd.

Genotype

In een levend organisme beschrijft het genotype de set genen (met hun respectievelijke allelen) die coderen voor een bepaald kenmerk of kenmerk en die zich van andere onderscheiden door een bepaalde functie of sequentie. Het genotype vertegenwoordigt dus de allelische constitutie van een individu.

Hoewel algemeen wordt gezegd dat het genotype de oorzaak is van het fenotype, is het belangrijk om in gedachten te houden dat er veel omgevings- en epigenetische factoren zijn die het uiterlijk van een fenotype kunnen beïnvloeden.

Fenotype

Fenotype betekent letterlijk "de weergegeven vorm". Veel teksten definiëren het als de verzameling zichtbare kenmerken van een organisme die zowel het resultaat zijn van de expressie van zijn genen (genotype) als van zijn interactie met de omgeving eromheen.

De meeste fenotypes zijn het product van de gezamenlijke werking van meer dan één gen en hetzelfde gen kan deelnemen aan de totstandkoming van meer dan één specifiek fenotype.

Hoe wordt genetische overerving overgedragen?

De overdracht van genen van ouders op hun nakomelingen vindt plaats in de celcyclus via mitose en meiose.

In prokaryoten, waar reproductie voornamelijk plaatsvindt door middel van tweedeling of binaire splitsing, worden genen overgedragen van de ene cel naar de nakomelingen via de exacte kopie van het chromosoom, die wordt uitgescheiden in de dochtercel voordat de deling plaatsvindt.

Meercellige eukaryoten, die over het algemeen worden gekenmerkt door twee soorten cellen (somatisch en seksueel), hebben twee mechanismen van overdracht of genovererving.

Somatische cellen, evenals eenvoudigere eencellige organismen, wanneer ze delen, doen ze dit door mitose, wat betekent dat ze hun chromosomale inhoud dupliceren en de kopieën afscheiden naar hun dochtercellen. Deze kopieën zijn over het algemeen exact, dus de kenmerken van de nieuwe cellen zijn gelijk aan die van de "voorlopers".

Geslachtscellen spelen een fundamentele rol bij de seksuele voortplanting van meercellige organismen. Deze cellen, ook wel gameten genoemd, worden geproduceerd door meiose, waarbij celdeling betrokken is met een gelijktijdige vermindering van de chromosomale belasting (het zijn haploïde cellen).

Door seksuele voortplanting geven twee individuen hun genen van de ene generatie op de volgende door door hun haploïde gametische cellen te fuseren en een nieuw diploïde individu te vormen dat kenmerken van beide ouders deelt.

Voorbeelden van overerving

De klassieke voorbeelden van biologische overerving die worden gebruikt bij het onderwijzen van teksten om dit proces te verklaren, zijn gebaseerd op verschillende "model" -organismen.

De fruitvlieg (D. melanogaster) bijvoorbeeld, een van de studiemodellen voor dieren die Thomas Morgan gebruikt, heeft vaak rode ogen. Tijdens zijn experimenten vond Morgan echter een man met witte ogen en kruiste deze met een vrouw met rode ogen.

Fruit vlieg. Drosophila melanogaster. Genomen en bewerkt uit: Sanjay Acharya

Aangezien het fenotype "rode ogen" dominant is bij deze soort, bestond het resultaat van de eerste generatie van deze kruising uit individuen met rode ogen. Daaropvolgende kruisingen tussen de individuen van de eerste generatie (F1) resulteerden in een F2-generatie waarin beide fenotypes voorkwamen.

Aangezien witte ogen alleen in F2 voorkwamen bij bijna 50% van de mannen, nam Morgan aan dat het een ‘geslachtschromosoomgebonden overerving’ was.

Referenties

1. Gardner, JE, Simmons, JE en Snustad, DP (1991). Principal of Genetic. 8 '' 'editie. John Wiley and Sons.
2. Henderson, M. (2009). 50 genetica-ideeën die u echt moet kennen. Quercus Books.
3. Solomon, EP, Berg, LR en Martin, DW (2011). Biologie (9e edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: VS.
4. Suzuki, DT en Griffiths, AJ (1976). Een inleiding tot genetische analyse. WH Freeman and Company.
5. Watson, JD (2004). Moleculaire biologie van het gen. Pearson Education India