Genetyka klasyczna - Classical genetics

Genetyka klasyczna jest gałęzią genetyki opartą wyłącznie na widocznych skutkach czynności rozrodczych. Jest to najstarsza dyscyplina w dziedzinie genetyki, wracając do eksperymentów na Prawa Mendla przez Gregor Mendel , który pozwoliło na zidentyfikowanie podstawowych mechanizmów dziedziczenia. Następnie mechanizmy te zostały zbadane i wyjaśnione na poziomie molekularnym.

Genetyka klasyczna obejmuje techniki i metodologie genetyki, które były używane przed pojawieniem się biologii molekularnej . Kluczowym odkryciem klasycznej genetyki u eukariontów było powiązanie genetyczne . Obserwacja, że ​​niektóre geny nie segregują niezależnie podczas mejozy, złamała prawa mendlowskiego dziedziczenia i dostarczyła nauce sposobu na mapowanie cech charakterystycznych do lokalizacji na chromosomach . Mapy powiązań są nadal używane, zwłaszcza w hodowli w celu ulepszania roślin .

Po odkryciu kodu genetycznego i takich narzędzi klonowania, jak enzymy restrykcyjne , możliwości badań otwarte dla genetyków znacznie się poszerzyły. Niektóre klasyczne idee genetyczne zostały wyparte przez mechanistyczne zrozumienie, jakie przyniosły odkrycia molekularne, ale wiele z nich pozostaje nietkniętych i używanych. Genetyka klasyczna jest często przeciwstawiana genetyce odwrotnej , a aspekty biologii molekularnej są czasami określane mianem genetyki molekularnej .

Podstawowe definicje

U podstaw genetyki klasycznej leży pojęcie genu , czynnika dziedzicznego związanego z konkretną prostą cechą (lub charakterem).

Zestaw genów dla jednej lub więcej postaci posiadanych przez jednostkę to genotyp . Diploidalne indywidualna często ma dwa allele dla określenia charakteru.

Przegląd

Genetyka klasyczna to część genetyki, która dotyczy wyłącznie metody przekazywania cech genetycznych poprzez akty reprodukcji. Genetyka to, ogólnie rzecz biorąc, nauka o genach, zmienności genetycznej i dziedziczności . Proces, w którym cechy są przekazywane z rodziców na ich potomstwo, nazywa się dziedziczeniem. W sensie genetyki klasycznej zmienność jest znana jako brak podobieństwa u spokrewnionych osobników i może być sklasyfikowana jako nieciągła lub ciągła. Geny są podstawową częścią DNA, która jest ułożona liniowo na chromosomie eukariotycznym. Informacja chemiczna, która jest transportowana i kodowana przez każdy gen, jest określana jako cecha. Wiele organizmów posiada dwa geny dla każdej indywidualnej cechy, która jest obecna w tym konkretnym osobniku. Te sparowane geny, które kontrolują tę samą cechę, są klasyfikowane jako allel. U osobnika geny alleliczne podlegające ekspresji mogą być homozygotyczne, co oznacza takie same lub heterozygotyczne, co oznacza różne. Wiele par alleli ma różne efekty, które są przedstawiane w fenotypie i genotypie potomstwa . Fenotyp to ogólny termin określający widoczne cechy fizyczne danej osoby. Genotyp potomstwa jest znany jako jego skład genetyczny. Allele genów mogą być dominujące lub recesywne. Dominujący allel potrzebuje do ekspresji tylko jednej kopii, podczas gdy allel recesywny potrzebuje do ekspresji dwóch kopii (homozygoty) w organizmie diploidalnym. Dominujące i recesywne allele pomagają określić genotypy potomstwa, a tym samym fenotypy.

Historia

Genetyka klasyczna jest często określana jako najstarsza forma genetyki i rozpoczęła się od eksperymentów Gregora Mendla, które sformułowały i zdefiniowały fundamentalną koncepcję biologiczną znaną jako Mendlowskie dziedziczenie . Dziedziczenie mendlowskie to proces, w którym geny i cechy są przekazywane potomstwu przez grupę rodziców. Te odziedziczone cechy są przekazywane mechanicznie z jednym genem od jednego rodzica i drugim genem od drugiego rodzica w organizmach rozmnażających się płciowo. To tworzy parę genów w organizmach diploidalnych. Gregor Mendel rozpoczął swoje eksperymenty i badania nad dziedziczeniem fenotypów grochu ogrodowego i kontynuował eksperymenty z roślinami. Skupił się na wzorcach cech, które były przekazywane z pokolenia na pokolenie. Zostało to ocenione przez testowe krzyżowanie dwóch groszków o różnych kolorach i obserwację uzyskanych fenotypów. Po ustaleniu, w jaki sposób cechy są prawdopodobnie dziedziczone, zaczął rozszerzać liczbę obserwowanych i testowanych cech, a ostatecznie rozszerzył swoje eksperymenty, zwiększając liczbę różnych testowanych organizmów.

Około 150 lat temu Gregor Mendel opublikował swoje pierwsze eksperymenty z testowym krzyżowaniem grochu Pisum . Zbadano i przetestowano siedem różnych cech fenotypowych grochu, w tym kolor nasion, kolor kwiatów i kształt nasion. Siedem różnych cech, które Mendel wybrał/sprawdził do eksperymentu, przedstawiało się następująco:

  • Sprawdził inny kształt dojrzałych nasion
  • Sprawdzono kolor białka nasion
  • Następnie wybrał kolor okrywy nasiennej
  • Widoczny był kształt dojrzałych strąków
  • Sprawdzono kolor niedojrzałych strąków
  • Sprawdzono położenie kwiatu na osi
  • Sprawdzono wysokość rośliny, jakby była wysoka lub karłowata.

Mendel zebrał groch o różnych cechach fenotypowych i przetestował go, aby ocenić, w jaki sposób rośliny rodzicielskie przekazały te cechy swojemu potomstwu. Zaczął od skrzyżowania okrągłego, żółtego i okrągłego zielonego groszku i obserwował powstałe fenotypy. Wyniki tego eksperymentu pozwoliły mu zobaczyć, która z tych dwóch cech jest dominująca, a która recesywna, w oparciu o liczbę potomstwa z każdym fenotypem. Następnie Mendel zdecydował się na dalsze eksperymenty, krzyżując homozygotyczną roślinę grochu dominującą pod względem okrągłych i żółtych fenotypów z rośliną grochu, która była homozygotyczna recesywna pod względem pomarszczonych i zielonych. Rośliny, które zostały pierwotnie skrzyżowane, są znane jako pokolenie rodzicielskie lub pokolenie P, a potomstwo powstałe w wyniku krzyżowania rodzicielskiego jest znane jako pierwsze pokolenie potomne lub pokolenie F1. Wszystkie rośliny pokolenia F1 powstałe w wyniku tej krzyżówki hybrydowej były heterozygotycznymi okrągłymi i żółtymi nasionami.

Genetyka klasyczna jest znakiem rozpoznawczym wielkiego odkrycia w biologii i doprowadziła do lepszego zrozumienia wielu ważnych elementów genetyki molekularnej, genetyki człowieka, genetyki medycznej i wielu innych. Tym samym wzmacniając przydomek Mendla jako ojca współczesnej genetyki.

Innymi słowy, możemy powiedzieć, że genetyka klasyczna jest podstawą współczesnej genetyki. Genetyka klasyczna to genetyka Mendla lub starsze koncepcje genetyki, które wyrażają się wyłącznie na podstawie fenotypów będących wynikiem eksperymentów hodowlanych, podczas gdy współczesna genetyka to nowa koncepcja genetyki, która pozwala na bezpośrednie badanie genotypów wraz z fenotypami.

Zobacz też

Bibliografia