MOȘTENIRE BIOLOGICĂ: TEORIE ȘI CONCEPTE, MODUL ÎN CARE ESTE TRANSMISĂ, EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

Moștenirea biologică este procesul prin care descendența unei celule sau organism primește înzestrarea genetică a părinților lor. Studiul genelor și modul în care acestea sunt transmise de la o generație la alta este domeniul de studiu al geneticii eredității.

Ereditatea poate fi definită ca asemănarea dintre părinți și descendenții acestora, dar acest termen cuprinde și diferențele inerente variației genetice care apare în timpul reproducerii.

O lebădă și tânăra ei (Imagine de Hans Benn pe www.pixabay.com)

Moștenirea biologică este unul dintre cele mai semnificative atribute ale celulelor vii și, prin urmare, ale organismelor multicelulare, deoarece înseamnă capacitatea de a transmite proprietăți și caracteristici determinate de generațiile succesive, colaborând cu mecanisme de adaptare și selecție naturală.

Mulți autori sunt de părere că omul s-a familiarizat cu conceptele de bază ale moștenirii biologice timp de mii de ani, când au început procesele de domesticire a plantelor și animalelor și, selectând caracteristicile pe care le-a considerat cele mai importante, a făcut cruci Obțineți urmași care vor păstra aceste caracteristici.

Cu toate acestea, înțelegerea noastră actuală a fundamentelor fizice și moleculare ale eredității este relativ recentă, deoarece acestea nu au fost elucidate până la începutul secolului XX, când comunitatea științifică a venit cu teoria cromozomială a eredității.

În pofida celor de mai sus, principiile eredității caracteristicilor sau a personajelor au fost analizate în profunzime cu câțiva ani înainte de Gregorio Mendel, care este în prezent considerat „părintele moștenirii”.

Este important de menționat că atât înainte, cât și după formularea acestei teorii cromozomiale a eredității, multe alte descoperiri au avut o importanță transcendentală pentru înțelegerea noastră modernă a geneticii lucrurilor vii. Acestea ar putea include izolarea și caracterizarea acizilor nucleici, descoperirea și studiul cromozomilor, printre altele.

Teoria moștenirii biologice

Gregor Mendel

Bazele de bază ale moștenirii au fost propuse inițial de călugărul austriac Gregory Mendel (1822-1884) în anul 1856.

Mendel a înțeles din experimentele sale cu cruci de plante de mazăre că atât asemănările, cât și diferențele dintre părinți și descendenții lor ar putea fi explicate printr-o transmitere mecanică a unităților ereditare discrete, adică a genelor.

Mazărea lui Mendel și trăsăturile lor (Sursa: Nefronus via Wikimedia Commons)

Aceasta a pus bazele înțelegerii geneticii moderne, deoarece se știa că motivul pentru ereditatea trasăturilor se datora transferului fizic al genelor pe cromozomi prin reproducere (sexuală sau asexuală).

Conform rezultatelor obținute, Mendel a formulat „legile moștenirii” care sunt în vigoare astăzi pentru unele personaje:

- Legea segregării: susține că genele au forme „alternative” cunoscute sub numele de alele și că influențează direct fenotipul (caracteristici vizibile).

- Legea moștenirii independente: implică faptul că moștenirea unei trăsături este independentă de cea a alteia, deși acest lucru nu este în întregime valabil pentru multe caracteristici.

Thomas Morgan în 1908, studiind genetica muștei fructelor, Drosophila melanogaster, a arătat că moștenirea fenotipurilor s-a produs așa cum a fost descris anterior de Mendel. Mai mult, el a fost cel care a elucidat că unitățile eredității (genele) au fost transmise prin cromozomi.

Astfel, și datorită participării multor alți cercetători, astăzi știm că moștenirea biologică apare datorită transmiterii unităților ereditare conținute în cromozomi, fie în cromozomi autosomali, sexuali sau plastidici (în eucariote).

Expresia sau aspectul unui fenotip dat depinde de caracteristicile genotipului (dominanță și recesivitate).

Noțiuni de bază

Pentru a înțelege modul în care funcționează mecanismele moștenirii biologice, este necesar să înțelegem câteva concepte fundamentale.

Deși nu toate trăsăturile moștenite se datorează secvenței de nucleotide care alcătuiesc ADN-ul fiecărui organism, atunci când ne referim la moștenirea biologică, vorbim în general despre transmiterea informațiilor conținute în gene.

Gen.

O genă este definită, așadar, ca unitate fizică fundamentală a moștenirii și este o secvență ADN definită, care conține toate informațiile necesare pentru exprimarea unei anumite trăsături sau caracteristici într-o ființă vie.

alelele

Genele pot avea mai multe forme, produsul unor mici variații în secvența care le caracterizează; forme alternative ale aceleiași gene sunt cunoscute sub numele de alele.

Alelele sunt de obicei definite în funcție de caracteristicile fenotipice pe care le conferă și, într-o populație, este comună găsirea mai multor alele pentru aceeași genă.

ADN, gene și cromozomi (Sursa: Thomas Splettstoesser prin Wikimedia Commons)

Un mamifer, de exemplu, moștenește două alele din fiecare genă de la părinții săi, una de la mama sa și una de la tatăl său. Acea alelă a genotipului care este întotdeauna exprimată în fenotip este numită alelă dominantă, în timp ce cea care rămâne „tăcută” (despre care nu se observă caracteristici fenotipice) este cunoscută sub numele de alelă recesivă.

În unele cazuri, se poate întâmpla ca ambele alele să fie exprimate, generând aspectul unui fenotip intermediar, motiv pentru care acestea se numesc alele codominante împreună.

Homozigozitatea și heterozigozitatea

Atunci când un individ moștenește două alele identice de la părinți, indiferent dacă sunt amândoi dominanți sau recesivi, acest lucru este cunoscut, genetic vorbind, drept homozigot pentru aceste alele. Când, pe de altă parte, un individ moștenește de la părinții lor două alele diferite, una dominantă și cealaltă recesivă, aceasta se numește heterozigot pentru aceste alele.

cromozomi

Genele organismelor procariote și eucariote se găsesc pe structuri cunoscute sub numele de cromozomi. În procariote, celule care nu au un nucleu, există în mod normal un singur cromozom; Este alcătuit din ADN-ul asociat cu unele proteine, are formă circulară și puternic înfășurat.

Eucariote, celule care au un nucleu, au unul sau mai mulți cromozomi, în funcție de specie, iar acestea sunt alcătuite dintr-un material numit cromatină. Cromatina fiecărui cromozom constă dintr-o moleculă de ADN strâns asociată cu patru tipuri de proteine ​​numite histone, care facilitează compactarea acesteia în cadrul nucleului.

În eucariote există mai mult de un tip de cromozom. Există cloroplastide nucleare, mitocondriale și cloroplastide (limitate la organismele fotosintetice). Cromozomii nucleari sunt autosomali și sexuali (cei care specifică sexul).

ploidie

Ploidy este întregul număr de „seturi” cromozomiale pe care le are o celulă. Ființele umane, de exemplu, ca toate mamiferele și multe animale, au două seturi de cromozomi, unul de la tată și celălalt de la mamă, prin urmare, se spune că celulele lor sunt diploide.

Haloide și poliploide

Acei indivizi și / sau celule care au un singur set de cromozomi sunt cunoscuți ca haploizi, în timp ce organismele care au mai mult de două seturi de cromozomi sunt, colectiv, poliploizi (triploizi, tetraploizi, hexaploide și așa mai departe).

gameți

În organismele cu reproducere sexuală acest lucru se întâmplă datorită fuziunii a două celule specializate, produse de doi indivizi diferiți: un „mascul” și o „femelă”. Aceste celule sunt gametii; masculii produc spermatozoizi (animale) sau microspoare (plante), iar femelele produc ovule sau celule de ou.

În mod normal, încărcarea cromozomială a celulelor sexuale (gameți) este haploidă, adică aceste celule sunt produse prin diviziunea celulară care implică o reducere a numărului de cromozomi.

Genotip

Într-un organism viu, genotipul descrie setul de gene (cu alelele respective) care codifică o anumită trăsătură sau caracteristică specifică și care se disting de altele printr-o anumită funcție sau secvență. Deci, genotipul reprezintă constituția alelică a unui individ.

Deși, în general, se spune că genotipul este ceea ce dă naștere fenotipului, este important să rețineți că există mulți factori de mediu și epigenetici care pot condiționa apariția unui fenotip.

fenotip

Fenotipul înseamnă literal „forma arătată”. Multe texte îl definesc ca fiind ansamblul caracteristicilor vizibile ale unui organism care rezultă atât din expresia genelor sale (genotip) cât și din interacțiunea sa cu mediul care îl înconjoară.

Majoritatea fenotipurilor sunt produsul acțiunii concertate a mai multor gene și aceeași genă poate participa la stabilirea mai multor fenotipuri specifice.

Cum se transmite moștenirea genetică?

Transmiterea genelor de la părinți la descendenții lor are loc în ciclul celular prin mitoză și meioză.

În procariote, unde reproducerea are loc mai ales prin bipartiție sau fisiune binară, genele sunt transferate de la o celulă la descendenții săi prin intermediul copiei exacte a cromozomului său, care este secretat în celula fiică înainte de divizarea.

Eucariotele multicelulare, care sunt în general caracterizate prin faptul că au două tipuri de celule (somatice și sexuale), au două mecanisme de transmitere sau moștenire a genelor.

Celulele somatice, precum și organisme unicelulare mai simple, atunci când se divizează, o fac prin mitoză, ceea ce înseamnă că își dublează conținutul cromozomial și secretă copiile către celulele fiice. Aceste copii sunt în general exacte, deci caracteristicile noilor celule sunt echivalente cu cele ale „progenitorilor”.

Celulele sexuale joacă un rol fundamental în reproducerea sexuală a organismelor multicelulare. Aceste celule, cunoscute și sub numele de gameti, sunt produse de meioză, care implică divizarea celulelor cu o reducere concomitentă a încărcăturii cromozomiale (sunt celule haploide).

Prin reproducerea sexuală, doi indivizi își trec genele de la o generație la alta, fuzionându-și celulele gametice haploide și formând un nou individ diploid care împărtășește caracteristicile ambilor părinți.

Exemple de moștenire

Exemplele clasice de moștenire biologică utilizate în textele de predare pentru a explica acest proces se bazează pe diferite organisme „model”.

Mușca fructelor (D. melanogaster), de exemplu, unul dintre modelele de studiu pentru animalele folosite de Thomas Morgan, are adesea ochii roșii. Cu toate acestea, în timpul experimentelor sale, Morgan a găsit un bărbat cu ochii albi și l-a încrucișat cu o femelă cu ochi roșii.

Musculiță de oțet. Drosophila melanogaster. Preluat și editat din: Sanjay Acharya

Dat fiind faptul că fenotipul „ochi roșii” este dominant în această specie, rezultatul primei generații a acestei cruci a fost format din indivizi cu ochi roșii. Încrucișările ulterioare între indivizii primei generații (F1) au dus la o generație F2 în care au apărut ambele fenotipuri.

Deoarece ochii albi au apărut doar în F2 aproape de 50% dintre bărbați, Morgan a presupus că este o „moștenire legată de cromozomi sexuali”.

Referințe

1. Gardner, JE, Simmons, JE, & Snustad, DP (1991). Director de genetică. Ediția 8 '" John Wiley și Sons.
2. Henderson, M. (2009). 50 de idei de genetică pe care trebuie să le cunoști cu adevărat. Carti Quercus.
3. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologie (ediția a 9-a). Brooks / Cole, Cengage Learning: SUA.
4. Suzuki, DT, & Griffiths, AJ (1976). O introducere în analiza genetică. WH Freeman and Company.
5. Watson, JD (2004). Biologia moleculară a genei. Pearson Education India