Вы когда-нибудь слышали фразу «это в вашем гене»? Генетика может объяснить все вопросы, например, что делает вас уникальным или единственным в своем роде; почему члены семьи похожи друг на друга или почему некоторые болезни, такие как диабет или рак, передаются по наследству.
В этом уроке мы рассмотрим
Генетика относится к разделу биологии, который занимается изучением генов, генетической изменчивости, а также наследственности организмов.
Грегор Мендель был первым ученым, изучавшим генетику. Он изучал наследование черт или закономерностей, по которым черты передаются от родителей к потомству. Он заметил, что организмы (он использовал растения гороха) наследуют признаки через дискретные единицы наследования. Эти единицы в настоящее время известны как гены.
Молекулярные наследования и наследования черта механизмы генов являются только первичные принципы генетики в 21 - м веке. Современная генетика рассматривает не только наследование, но и функцию и поведение генов. Генетика привела к появлению нескольких подполей, таких как популяционная генетика и эпигенетика.
Современная генетика началась с изучения Менделем природы наследования растений. Несмотря на то, что этот образец наследования наблюдается только для нескольких признаков, его работа предполагает, что наследственность была частичной, а не приобретенной. Он также показал, что закономерности наследования многих черт можно объяснить простыми правилами и соотношениями.
Позже, в 1905 году, Уильям Бейтсон ввел термин « генетика», и с ростом интереса к генетике ученые попытались определить, какие молекулы в клетке ответственны за наследование.
Хотя известно, что гены существуют на хромосомах, хромосомы состоят как из белка, так и из ДНК. В этой подполе биологии рассматривается, как различия в структурах или экспрессии молекул ДНК проявляются как различия между организмами.
На рисунке ниже изображена структура двойной спирали ДНК.
ДНК - это молекулярная основа биологической наследственности. Каждая нить ДНК представляет собой цепь, состоящую из нуклеотидов, которые соответствуют друг другу и образуют нечто похожее на скрученную лестницу. В ядре каждой клетки молекула ДНК упакована в нитевидные структуры, называемые хромосомами. Каждая хромосома состоит из ДНК, много раз плотно намотанной вокруг белков, называемых гистонами, которые поддерживают ее структуру.
На рисунке ниже изображена хромосома.
Каждая хромосома имеет точку сужения, называемую центромерой, которая делит хромосому на две части, или «руки». Короткое плечо хромосомы обозначено буквой p. Длинное плечо хромосомы обозначено буквой q. Расположение центромеры на каждой хромосоме придает хромосоме характерную форму и может использоваться для описания местоположения конкретных генов.
Структура ДНК была определена в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком с помощью рентгеновской кристаллографии. Это показало, что ДНК имеет спиралевидную структуру. Эта модель двойной спирали имеет две цепи ДНК, нуклеотиды которых направлены внутрь, и все они соответствуют комплементарному нуклеотиду на другой цепи. Эта структура показывает, что генетическая информация хранится в последовательности нуклеотидов на каждой цепи ДНК. Эта структура также предлагает простой метод репликации: в случае разделения цепей новые партнерские цепи могут быть построены на основе последовательности старой цепи. Это свойство придает ДНК полуконсервативный характер.
Несмотря на то, что структура ДНК показывает, как работает наследование, то, каким образом ДНК влияет на поведение клеток, еще не было известно. Затем ученые попытались понять, как ДНК влияет на процесс производства белка. Было обнаружено, что клетка использует ДНК в качестве матрицы для создания соответствующей РНК-мессенджера (это молекулы, имеющие нуклеотиды, похожие на нуклеотиды ДНК). Затем нуклеотидная последовательность информационной РНК используется для создания аминокислотной последовательности в белке. Трансляция между нуклеотидными последовательностями и аминокислотными последовательностями называется генетическим кодом.
Наследование у организмов происходит путем передачи генов от родителей потомству. Аллели - это разные дискретные версии одного и того же гена.
Набор аллелей для определенного организма известен как его генотип. Наблюдаемые черты организма называются его фенотипом. Когда организмы гетерозиготны по гену, один аллель называется доминантным, потому что его качества доминируют над фенотипом организма. Другой аллель известен как рецессивный, потому что его качества не наблюдаются. Некоторые аллели не имеют полного доминирования, но выражают промежуточный фенотип (неполное доминирование) или выражают оба аллеля одновременно (кодоминантность).
Квадрат Пеннета - это графическое представление возможных генотипов потомства, возникающих в результате конкретного скрещивания или разведения. Создание квадрата Пеннета требует знания генетического состава родителей. По сути, это поле вероятности, которое показывает шансы появления каждой из возможных черт.
На рисунке ниже изображен квадрат Пеннета для определения пересечения признака.
У диплоидных видов, таких как горох, каждое отдельное растение имеет две копии каждого гена, копию, унаследованную от каждого родителя. Этот образец есть у многих видов, в том числе у людей. Диплоидные организмы, которые имеют две копии одного и того же аллеля данного гена, известны как гомозиготные . Организмы, у которых есть два разных аллеля гена, называются гетерозиготными. Например, организмы с YY и yy гомозиготны, а с Yy - гетерозиготны.
