Genetyka to dziedzina biologii. Zajmuje się dziedziczeniem cech. Bada, jak cechy są przekazywane z rodziców na potomstwo. To bardzo ważny dział biologii.
Podstawowe Pojęcia
Gen
Gen to podstawowa jednostka dziedziczności. Jest fragmentem DNA. Zawiera informacje o konkretnej cesze. Na przykład, gen koloru oczu.
Geny znajdują się na chromosomach. Chromosomy są strukturami w jądrze komórkowym. Przechowują DNA. Człowiek ma 23 pary chromosomów. Połowę dziedziczymy od matki, a połowę od ojca.
Każdy gen ma różne wersje. Te wersje nazywamy allelami. Na przykład, allel na niebieskie oczy i allel na brązowe oczy. Każdy człowiek ma dwa allele danego genu. Jeden od matki, drugi od ojca.
DNA
DNA, czyli kwas deoksyrybonukleinowy. To nośnik informacji genetycznej. Ma strukturę podwójnej helisy. Składa się z nukleotydów.
Nukleotydy składają się z cukru, reszty fosforanowej i zasady azotowej. W DNA występują cztery zasady azotowe: adenina (A), tymina (T), cytozyna (C) i guanina (G). Zasady te łączą się w pary: A z T, C z G. Kolejność zasad w DNA to kod genetyczny. Ten kod decyduje o cechach organizmu.
DNA jest zorganizowany w chromosomy. Podczas podziału komórki, DNA jest kopiowany. Zapewnia to przekazanie informacji genetycznej do nowych komórek. Bez DNA życie byłoby niemożliwe.
Genotyp i Fenotyp
Genotyp to zestaw genów danego organizmu. Obejmuje wszystkie allele, jakie posiada. Jest to informacja genetyczna zapisana w DNA.
Fenotyp to zespół cech organizmu. Jest to wygląd zewnętrzny i cechy fizjologiczne. Fenotyp jest wynikiem interakcji genotypu ze środowiskiem. Na przykład, genotyp może określać potencjalny wzrost, ale dieta i warunki życia wpływają na ostateczny wzrost.
Dwa osobniki mogą mieć ten sam fenotyp. Mogą mieć też różne genotypy. Dzieje się tak, gdy allel dominujący maskuje obecność allelu recesywnego. Genotyp to "instrukcja", a fenotyp to "realizacja" tej instrukcji.
Homozygota i Heterozygota
Homozygota to osobnik, który ma dwa identyczne allele danego genu. Może być homozygotą dominującą (np. AA) lub homozygotą recesywną (np. aa).
Heterozygota to osobnik, który ma dwa różne allele danego genu (np. Aa). W heterozygocie ujawnia się cecha kodowana przez allel dominujący. Allel recesywny jest maskowany.
Rozróżnienie homozygoty i heterozygoty jest ważne. Pozwala przewidzieć, jakie cechy będą miały potomstwo. To kluczowe w genetyce.
Dziedziczenie
Prawa Mendla
Prawa Mendla to podstawowe zasady dziedziczenia. Sformułował je Gregor Mendel. Opierają się na obserwacjach dotyczących dziedziczenia cech u grochu.
Pierwsze prawo Mendla, czyli prawo segregacji. Mówi, że allele danego genu rozdzielają się podczas tworzenia gamet. Każda gameta otrzymuje tylko jeden allel z pary. Podczas zapłodnienia, allele łączą się ponownie.
Drugie prawo Mendla, czyli prawo niezależnej segregacji. Mówi, że allele różnych genów segregują niezależnie od siebie. Dotyczy to genów leżących na różnych chromosomach. To prawo pozwala przewidywać kombinacje cech u potomstwa.
Dziedziczenie cech sprzężonych z płcią
Niektóre geny leżą na chromosomach płci. Są to chromosomy X i Y. Cechy, których geny leżą na tych chromosomach, są dziedziczone inaczej niż cechy autosomalne. Przykładem jest hemofilia. Gen warunkujący hemofilię leży na chromosomie X.
Kobiety mają dwa chromosomy X (XX). Mężczyźni mają jeden chromosom X i jeden chromosom Y (XY). Choroby sprzężone z płcią częściej występują u mężczyzn. Mają tylko jeden chromosom X. Dlatego brak im drugiego allelu, który mógłby zrekompensować wadliwy allel na chromosomie X.
Dziedziczenie cech sprzężonych z płcią może być skomplikowane. Wymaga uwzględnienia chromosomów płci. Prawdopodobieństwo wystąpienia cechy zależy od płci rodziców i potomstwa.
Mutacje
Mutacje to zmiany w materiale genetycznym. Mogą dotyczyć pojedynczych genów (mutacje genowe). Mogą dotyczyć całych chromosomów (mutacje chromosomowe). Mutacje są źródłem zmienności genetycznej.
Mutacje mogą być spontaniczne. Mogą być też wywołane przez czynniki mutagenne. Czynniki mutagenne to np. promieniowanie UV, niektóre chemikalia. Niektóre mutacje są szkodliwe. Prowadzą do chorób genetycznych. Inne mutacje są neutralne. Nie mają wpływu na organizm. Jeszcze inne mutacje są korzystne. Zwiększają szanse na przeżycie i rozmnażanie.
Mutacje są podstawą ewolucji. Dzięki mutacjom powstają nowe allele. To umożliwia przystosowanie się organizmów do zmieniających się warunków środowiska. Bez mutacji nie byłoby różnorodności biologicznej.
Zastosowania Genetyki
Genetyka ma wiele zastosowań. W medycynie, rolnictwie i przemyśle. Pozwala na diagnozowanie i leczenie chorób genetycznych. Umożliwia tworzenie nowych odmian roślin i zwierząt o pożądanych cechach.
W medycynie genetyka pomaga w identyfikacji genów odpowiedzialnych za choroby. Pozwala na wczesne wykrywanie chorób. Umożliwia terapię genową. W rolnictwie genetyka pozwala na tworzenie roślin odpornych na choroby i szkodniki. Zwiększa plony. W przemyśle genetyka wykorzystywana jest do produkcji leków i biopaliw.
Genetyka jest dynamicznie rozwijającą się dziedziną. Ma ogromny wpływ na nasze życie. Dalsze badania w genetyce przyniosą jeszcze więcej korzyści. Pomogą rozwiązać wiele problemów współczesnego świata.
