Ви коли-небудь чули фразу "це у вас в гені"? Генетика може пояснити всі питання, наприклад, що робить вас унікальним чи єдиним у своєму роді; чому члени сім'ї схожі один на одного або чому деякі захворювання, такі як діабет або рак, протікають у сім'ях.
На цьому уроці ми розглянемо
Генетика відноситься до галузі біології, яка займається вивченням генів, генетичними варіаціями, а також спадковістю в організмах.
Грегор Мендель був першим вченим, який вивчав генетику. Він вивчав успадкування ознак або закономірності передачі ознак від батьків до нащадків. Він висловив спостереження, що організми (він використовував рослини гороху) успадковують ознаки через дискретні одиниці успадкування. Ці одиниці - це те, що в даний час називають генами.
Молекулярні успадкування та успадкування риса механізми генів є лише первинні принципи генетики в 21 - му столітті. Сучасна генетика не лише розглядає спадщину, а також функцію та поведінку генів. Генетика призвела до кількох підполів, таких як популяційна генетика та епігенетика.
Сучасна генетика почалася з вивчення природи успадкування рослин за Менделем. Незважаючи на те, що така закономірність успадкування спостерігається лише за кількома ознаками, його робота припускає, що спадковість була чіткою, а не набутою. Він також показав, що схеми успадкування багатьох ознак можна пояснити простими правилами та співвідношеннями.
Пізніше, в 1905 році, Вільям Бейтсон ввів термін генетика, і з ростом інтересу до галузі генетики вчені намагалися визначити, які молекули в клітині відповідають за успадкування.
Хоча було відомо, що гени існують на хромосомах, хромосоми складаються як з білка, так і з ДНК. У цій підпрограмі біології йдеться про те, як різниця в структурі або експресії молекул ДНК проявляється як різниця між організмами.
Нижче на малюнку зображена структура подвійної спіралі ДНК
ДНК є молекулярною основою для біологічного успадкування. Кожна нитка ДНК - це ланцюжок, складений з нуклеотидів, які збігаються між собою, щоб утворити те, що схоже на виту драбину. У ядрі кожної клітини молекула ДНК упакована в ниткоподібні структури, які називаються хромосомами. Кожна хромосома складається з ДНК, багаторазово щільно звитого навколо білків, які називаються гістонами, що підтримують її структуру.
Нижче на малюнку зображена хромосома
Кожна хромосома має точку звуження, яка називається центромерою, яка розділяє хромосому на два відділи, або “руки”. Коротке плече хромосоми позначається як "р плече". Довге плече хромосоми позначається як «q-плече». Розташування центромери в кожній хромосомі надає їй характерну форму і може бути використано для опису розташування конкретних генів
Структура ДНК була визначена в 1953 році Джеймсом Уотсоном та Френсісом Криком за допомогою рентгенівської кристалографії. Це показало, що ДНК має спіральну структуру. Ця модель подвійної спіралі має дві нитки ДНК, у яких нуклеотиди спрямовані всередину, і всі вони відповідають комплементарному нуклеотиду на іншій нитці. Ця структура показує, що генетична інформація зберігається в послідовності нуклеотидів на кожному ланцюжку ДНК. Ця структура також пропонує простий метод реплікації: у разі поділу ниток, нові нитки партнера можуть бути побудовані на основі послідовності старої нитки. Ця властивість надає ДНК напівконсервативний характер.
Незважаючи на структуру ДНК, яка показує, як працює успадкування, спосіб впливу ДНК на поведінку клітин ще не був відомий. Тоді вчені спробували зрозуміти, як ДНК впливає на процес вироблення білка. Було виявлено, що клітина використовує ДНК як шаблон для того, щоб створити відповідні РНК-месенджери (це молекули, що мають нуклеотиди, схожі на ті, що є у ДНК). Потім нуклеотидна послідовність РНК-месенджера використовується для створення послідовності амінокислот у білку. Трансляція між нуклеотидними послідовностями та амінокислотними послідовностями називається генетичним кодом.
Спадкування в організмах відбувається шляхом передачі генів від батьків потомству. Алелі - це різні дискретні версії одного і того ж гена.
Набір алелів для певного організму відомий як його генотип. Кажуть, що спостерігаються риси організму є його фенотипом. Коли організми гетерозиготні за геном, один алель називається домінантним, оскільки його якості домінують над фенотипом організму. Інший алель відомий як рецесивний, оскільки його якості не спостерігаються. Деякі алелі не мають повного домінування, але виражають проміжний фенотип (неповне домінування), або виражають обидва алелі одночасно (кодомінація).
Квадрат Паннета - це графічне зображення можливих генотипів потомства, що виникають внаслідок певного схрещування або розмноження. Створення квадрата Паннета вимагає знання генетичного складу батьків. По суті, це вірогідність, яка показує шанси на кожну можливу ознаку.
Нижче на малюнку зображено квадрат Пуннета, щоб визначити хрест для ознаки.
У диплоїдних видів, таких як горох, кожна окрема рослина має дві копії кожного гена, копію, успадковану від кожного з батьків. Багато видів мають такий характер, включаючи людей. Диплоїдні організми, які мають дві копії одного і того ж алеля даного гена, відомі як гомозиготні . Організми, що мають два різні алелі гена, називаються гетерозиготними. Наприклад, організми з YY та yy є гомозиготними, а організми з Yy гетерозиготними.
