BIOLOGISCHE VERERBUNG: THEORIE UND KONZEPTE, WIE SIE ÜBERTRAGEN WIRD, BEISPIELE - BIOLOGIE - 2025

Das biologische Erbe ist der Prozess, durch den die Nachkommen einer Zelle oder eines Organismus die genetische Ausstattung ihrer Eltern erhalten. Die Untersuchung von Genen und wie sie von einer Generation zur nächsten übertragen werden, ist das Untersuchungsgebiet der Genetik der Vererbung.

Vererbung kann als Ähnlichkeit zwischen Eltern und ihren Nachkommen definiert werden, aber dieser Begriff umfasst auch die Unterschiede, die der genetischen Variation während der Fortpflanzung inhärent sind.

Ein Schwan und ihre Jungen (Bild von Hans Benn auf www.pixabay.com)

Die biologische Vererbung ist eines der wichtigsten Merkmale lebender Zellen und damit von mehrzelligen Organismen, da sie die Fähigkeit zur Übertragung von Eigenschaften und Merkmalen bedeutet, die von aufeinanderfolgenden Generationen bestimmt werden und mit Anpassungsmechanismen und natürlicher Selektion zusammenarbeiten.

Viele Autoren sind der Meinung, dass der Mensch seit Tausenden von Jahren mit den Grundkonzepten der biologischen Vererbung vertraut ist, als die Domestizierungsprozesse von Pflanzen und Tieren begannen und bei der Auswahl der Merkmale, die er für am wichtigsten hielt, Kreuze machten Erhalten Sie Nachkommen, die diese Eigenschaften beibehalten

Unser derzeitiges Verständnis der physikalischen und molekularen Grundlagen der Vererbung ist jedoch relativ neu, da diese erst im frühen 20. Jahrhundert aufgeklärt wurden, als die wissenschaftliche Gemeinschaft die chromosomale Theorie der Vererbung entwickelte.

Trotzdem wurden die Prinzipien der Erblichkeit von Merkmalen oder Charakteren einige Jahre zuvor von Gregorio Mendel, der derzeit als "Vater des Erbes" gilt, eingehend analysiert.

Es ist wichtig zu erwähnen, dass sowohl vor als auch nach der Formulierung dieser chromosomalen Vererbungstheorie viele andere Entdeckungen von transzendentaler Bedeutung für unser modernes Verständnis der Genetik von Lebewesen waren. Dies könnte unter anderem die Isolierung und Charakterisierung von Nukleinsäuren, die Entdeckung und Untersuchung von Chromosomen umfassen.

Theorie der biologischen Vererbung

Gregor Mendel

Die grundlegenden Grundlagen der Vererbung wurden ursprünglich vom österreichischen Mönch Gregory Mendel (1822-1884) im Jahr 1856 vorgeschlagen.

Mendel verstand aus seinen Experimenten mit Erbsenpflanzenkreuzen, dass sowohl die Ähnlichkeiten als auch die Unterschiede zwischen Eltern und ihren Nachkommen durch eine mechanische Übertragung diskreter erblicher Einheiten, dh von Genen, erklärt werden können.

Mendels Erbsen und ihre Eigenschaften (Quelle: Nefronus über Wikimedia Commons)

Dies legte den Grundstein für das Verständnis der modernen Genetik, da bekannt war, dass der Grund für die Erblichkeit von Merkmalen in der physischen Übertragung von Genen auf Chromosomen durch Reproduktion (sexuell oder asexuell) lag.

Nach den Ergebnissen, die er erhalten hat, formulierte Mendel die "Erbgesetze", die heute für einige Charaktere gelten:

- Gesetz der Segregation: Es wird behauptet, dass Gene "alternative" Formen haben, die als Allele bekannt sind, und dass sie den Phänotyp direkt beeinflussen (sichtbare Merkmale).

- Gesetz der unabhängigen Vererbung: impliziert, dass die Vererbung eines Merkmals unabhängig von der eines anderen ist, obwohl dies für viele Merkmale nicht ganz zutrifft.

Thomas Morgan untersuchte 1908 die Genetik der Fruchtfliege Drosophila melanogaster und zeigte, dass die Vererbung von Phänotypen wie zuvor von Mendel beschrieben erfolgte. Darüber hinaus hat er aufgeklärt, dass die Vererbungseinheiten (Gene) über Chromosomen übertragen wurden.

Dank der Beteiligung vieler anderer Forscher wissen wir heute, dass die biologische Vererbung dank der Übertragung erblicher Einheiten erfolgt, die in Chromosomen enthalten sind, entweder in autosomalen, sexuellen oder plastidischen Chromosomen (in Eukaryoten).

Die Expression oder das Auftreten eines bestimmten Phänotyps hängt von den Merkmalen des Genotyps ab (Dominanz und Rezessivität).

Grundlegendes Konzept

Um zu verstehen, wie die Mechanismen der biologischen Vererbung funktionieren, müssen einige grundlegende Konzepte verstanden werden.

Obwohl nicht alle vererbten Merkmale auf die Sequenz von Nukleotiden zurückzuführen sind, aus denen die DNA jedes Organismus besteht, sprechen wir im Allgemeinen über die Übertragung der in den Genen enthaltenen Informationen, wenn wir uns auf die biologische Vererbung beziehen.

Gen.

Ein Gen wird dann als grundlegende physikalische Vererbungseinheit definiert und es ist eine definierte DNA-Sequenz, die alle Informationen enthält, die für die Expression eines Merkmals oder einer Eigenschaft in einem Lebewesen erforderlich sind.

Allele

Gene können mehr als eine Form haben, das Produkt kleiner Variationen in der Sequenz, die sie charakterisiert; alternative Formen desselben Gens sind als Allele bekannt.

Allele werden normalerweise nach den phänotypischen Merkmalen definiert, die sie verleihen, und in einer Population ist es üblich, mehrere Allele für dasselbe Gen zu finden.

DNA, Gene und Chromosomen (Quelle: Thomas Splettstoesser über Wikimedia Commons)

Ein Säugetier erbt beispielsweise zwei Allele jedes Gens von seinen Eltern, eines von seiner Mutter und eines von seinem Vater. Das Allel des Genotyps, das immer im Phänotyp exprimiert wird, wird als dominantes Allel bezeichnet, während dasjenige, das "still" bleibt (von dem keine phänotypischen Merkmale beobachtet werden), als rezessives Allel bekannt ist.

In einigen Fällen kann es vorkommen, dass beide Allele exprimiert werden, wodurch das Auftreten eines intermediären Phänotyps erzeugt wird, weshalb diese zusammen als codominante Allele bezeichnet werden.

Homozygotie und Heterozygotie

Wenn ein Individuum zwei identische Allele von seinen Eltern erbt, unabhängig davon, ob beide dominant oder rezessiv sind, ist dies genetisch gesehen als homozygot für diese Allele bekannt. Wenn andererseits ein Individuum von seinen Eltern zwei verschiedene Allele erbt, eines dominant und das andere rezessiv, wird dies für diese Allele als heterozygot bezeichnet.

Chromosomen

Die Gene prokaryotischer und eukaryotischer Organismen befinden sich auf Strukturen, die als Chromosomen bekannt sind. In Prokaryoten, Zellen, die keinen Kern haben, gibt es normalerweise nur ein Chromosom; Es besteht aus DNA, die mit einigen Proteinen assoziiert ist, hat eine kreisförmige Form und ist stark gewickelt.

Eukaryoten, Zellen, die einen Kern haben, haben je nach Art ein oder mehrere Chromosomen, und diese bestehen aus einem Material namens Chromatin. Das Chromatin jedes Chromosoms besteht aus einem DNA-Molekül, das eng mit vier Arten von Proteinen verbunden ist, die als Histone bezeichnet werden und deren Verdichtung innerhalb des Kerns erleichtern.

In Eukaryoten gibt es mehr als einen Chromosomentyp. Es gibt nukleare, mitochondriale und Chloroplasten (beschränkt auf photosynthetische Organismen). Kernchromosomen sind autosomal und sexuell (diejenigen, die das Geschlecht angeben).

Ploidie

Ploidie ist die Gesamtzahl der Chromosomensätze, die eine Zelle hat. Menschen zum Beispiel haben wie alle Säugetiere und viele Tiere zwei Chromosomensätze, einen vom Vater und einen von der Mutter, daher sollen ihre Zellen diploid sein.

Haploide und Polyploide

Diejenigen Individuen und / oder Zellen, die nur einen Chromosomensatz haben, sind als Haploide bekannt, während Organismen, die mehr als zwei Chromosomensätze haben, zusammen Polyploide (Triploide, Tetraploide, Hexaploide usw.) sind.

Gameten

Bei Organismen mit sexueller Fortpflanzung geschieht dies dank der Fusion zweier spezialisierter Zellen, die von zwei verschiedenen Individuen produziert werden: einem "Mann" und einem "Weibchen". Diese Zellen sind die Gameten; Männer produzieren Spermien (Tiere) oder Mikrosporen (Pflanzen) und Frauen produzieren Eizellen oder Eizellen.

Normalerweise ist die chromosomale Belastung von Geschlechtszellen (Gameten) haploide, dh diese Zellen werden durch Zellteilung hergestellt, bei der die Anzahl der Chromosomen verringert wird.

Genotyp

In einem lebenden Organismus beschreibt der Genotyp den Satz von Genen (mit ihren jeweiligen Allelen), die für ein bestimmtes Merkmal oder eine bestimmte Eigenschaft kodieren und die sich durch eine bestimmte Funktion oder Sequenz von anderen unterscheiden. Der Genotyp repräsentiert also die allelische Konstitution eines Individuums.

Obwohl allgemein gesagt wird, dass der Genotyp den Phänotyp hervorruft, ist es wichtig zu bedenken, dass es viele Umwelt- und epigenetische Faktoren gibt, die das Auftreten eines Phänotyps beeinflussen können.

Phänotyp

Phänotyp bedeutet wörtlich "die gezeigte Form". Viele Texte definieren es als die Menge sichtbarer Merkmale eines Organismus, die sich sowohl aus der Expression seiner Gene (Genotyp) als auch aus seiner Interaktion mit der ihn umgebenden Umgebung ergeben.

Die meisten Phänotypen sind das Produkt der konzertierten Wirkung von mehr als einem Gen, und dasselbe Gen kann an der Etablierung von mehr als einem spezifischen Phänotyp beteiligt sein.

Wie wird genetische Vererbung übertragen?

Die Übertragung von Genen von den Eltern auf ihre Nachkommen erfolgt im Zellzyklus durch Mitose und Meiose.

Bei Prokaryoten, bei denen die Reproduktion hauptsächlich durch Bipartition oder binäre Spaltung erfolgt, werden Gene über die exakte Kopie ihres Chromosoms, das vor der Teilung in die Tochterzelle sekretiert wird, von einer Zelle zu ihren Nachkommen übertragen.

Mehrzellige Eukaryoten, die im Allgemeinen durch zwei Arten von Zellen (somatisch und sexuell) gekennzeichnet sind, weisen zwei Mechanismen der Übertragung oder der Genvererbung auf.

Somatische Zellen sowie einfachere einzellige Organismen teilen sich bei ihrer Teilung durch Mitose, was bedeutet, dass sie ihren Chromosomengehalt duplizieren und die Kopien in Richtung ihrer Tochterzellen absondern. Diese Kopien sind im Allgemeinen genau, so dass die Eigenschaften der neuen Zellen denen der "Vorläufer" entsprechen.

Geschlechtszellen spielen eine grundlegende Rolle bei der sexuellen Reproduktion mehrzelliger Organismen. Diese Zellen, auch als Gameten bekannt, werden durch Meiose produziert, die eine Zellteilung mit einer gleichzeitigen Verringerung der Chromosomenlast beinhaltet (es handelt sich um haploide Zellen).

Durch sexuelle Fortpflanzung geben zwei Individuen ihre Gene von einer Generation zur nächsten weiter, indem sie ihre haploiden Gametikzellen verschmelzen und ein neues diploides Individuum bilden, das die Eigenschaften beider Elternteile teilt.

Beispiele für Vererbung

Die klassischen Beispiele für die biologische Vererbung, die in Lehrtexten zur Erklärung dieses Prozesses verwendet werden, basieren auf verschiedenen "Modell" -Organismen.

Die Fruchtfliege (D. melanogaster) zum Beispiel, eines der von Thomas Morgan verwendeten Untersuchungsmodelle für Tiere, hat häufig rote Augen. Während seiner Experimente fand Morgan jedoch einen weißäugigen Mann und kreuzte ihn mit einer rotäugigen Frau.

Fruchtfliege. Drosophila melanogaster. Entnommen und bearbeitet von: Sanjay Acharya

Da der Phänotyp „rote Augen“ bei dieser Art dominiert, bestand das Ergebnis der ersten Generation dieses Kreuzes aus Individuen mit roten Augen. Nachfolgende Kreuzungen zwischen den Individuen der ersten Generation (F1) führten zu einer F2-Generation, in der beide Phänotypen auftraten.

Da weiße Augen in F2 nur bei fast 50% der Männer auftraten, nahm Morgan an, dass es sich um eine "geschlechtschromosomengebundene Vererbung" handelte.

Verweise

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