KẾ THỪA SINH HỌC: LÝ THUYẾT VÀ KHÁI NIỆM, CÁCH NÓ ĐƯỢC TRUYỀN ĐI, VÍ DỤ - SINH HỌC - 2026

Các thừa kế sinh học là quá trình mà các thế hệ con cháu của một tế bào hoặc cơ thể nhận được tài năng di truyền của cha mẹ. Việc nghiên cứu các gen và cách chúng được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác là lĩnh vực nghiên cứu sự di truyền của tính di truyền.

Di truyền có thể được định nghĩa là sự giống nhau giữa cha mẹ và con cháu của họ, nhưng thuật ngữ này cũng bao gồm những khác biệt vốn có trong biến thể di truyền xảy ra trong quá trình sinh sản.

Một con thiên nga và cô bé (Hình ảnh của Hans Benn trên www.pixabay.com)

Di truyền sinh học là một trong những thuộc tính quan trọng nhất của tế bào sống và do đó của sinh vật đa bào, vì nó có nghĩa là khả năng truyền các đặc tính và đặc điểm do các thế hệ kế tiếp quyết định, cộng tác với các cơ chế thích nghi và chọn lọc tự nhiên.

Nhiều tác giả cho rằng con người đã trở nên quen thuộc với các khái niệm cơ bản về di truyền sinh học trong hàng nghìn năm, khi các quá trình thuần hóa động thực vật bắt đầu và chọn lọc những đặc điểm mà anh ta coi là quan trọng nhất, đã thực hiện lai tạo Có được những con cái sẽ giữ được những đặc điểm này.

Tuy nhiên, hiểu biết hiện tại của chúng ta về cơ sở vật lý và phân tử của tính di truyền là tương đối gần đây, vì những điều này vẫn chưa được làm sáng tỏ cho đến đầu thế kỷ 20, khi cộng đồng khoa học đưa ra lý thuyết di truyền nhiễm sắc thể.

Bất chấp những điều trên, các nguyên tắc về khả năng di truyền của các đặc điểm hoặc tính cách đã được Gregorio Mendel, người hiện được coi là "cha đẻ của sự thừa kế", phân tích sâu một số năm trước đó.

Điều quan trọng cần đề cập là cả trước và sau khi hình thành lý thuyết di truyền nhiễm sắc thể này, nhiều khám phá khác có tầm quan trọng siêu việt đối với hiểu biết hiện đại của chúng ta về di truyền của các sinh vật. Chúng có thể bao gồm sự phân lập và đặc tính của axit nucleic, khám phá và nghiên cứu nhiễm sắc thể, trong số những thứ khác.

Thuyết di truyền sinh học

Gregor Mendel

Những nền tảng cơ bản của sự thừa kế ban đầu được đề xuất bởi nhà sư người Áo Gregory Mendel (1822-1884) vào năm 1856.

Mendel hiểu được từ các thí nghiệm của mình với các phép lai của cây đậu rằng cả sự giống và khác nhau giữa cha mẹ và con cháu của họ có thể được giải thích bằng sự truyền cơ học của các đơn vị di truyền rời rạc, nghĩa là gen.

Đậu Hà Lan của Mendel và các đặc điểm của chúng (Nguồn: Nefronus qua Wikimedia Commons)

Điều này đã đặt cơ sở cho sự hiểu biết về di truyền học hiện đại, vì người ta biết rằng lý do cho sự di truyền của các tính trạng là do sự chuyển giao vật lý của các gen trên nhiễm sắc thể thông qua sinh sản (hữu tính hoặc vô tính).

Theo kết quả mà ông thu được, Mendel đã xây dựng "luật thừa kế" có hiệu lực ngày nay cho một số nhân vật:

- Quy luật phân li: nó duy trì rằng các gen có dạng "thay thế" được gọi là các alen và chúng ảnh hưởng trực tiếp đến kiểu hình (các đặc điểm nhìn thấy được).

- Quy luật di truyền độc lập: ngụ ý rằng sự di truyền của một tính trạng này là độc lập với tính trạng khác, mặc dù điều này không hoàn toàn đúng với nhiều tính trạng.

Thomas Morgan vào năm 1908, nghiên cứu sự di truyền của ruồi giấm, Drosophila melanogaster, cho thấy rằng sự di truyền các kiểu hình xảy ra như Mendel đã mô tả trước đây. Hơn nữa, chính ông đã làm sáng tỏ rằng các đơn vị di truyền (gen) được truyền qua nhiễm sắc thể.

Như vậy, và nhờ sự tham gia của nhiều nhà nghiên cứu khác, ngày nay chúng ta biết rằng sự di truyền sinh học xảy ra nhờ sự truyền các đơn vị di truyền có trong nhiễm sắc thể, ở nhiễm sắc thể thường, nhiễm sắc thể hữu tính hoặc nguyên phân (ở sinh vật nhân chuẩn).

Sự biểu hiện hoặc sự xuất hiện của một kiểu hình nhất định phụ thuộc vào các đặc điểm của kiểu gen (tính trạng trội và tính trạng lặn).

Các khái niệm cơ bản

Để hiểu cơ chế hoạt động của sự kế thừa sinh học, cần phải hiểu một số khái niệm cơ bản.

Mặc dù không phải tất cả các đặc điểm được di truyền là do trình tự các nucleotide tạo nên DNA của mỗi sinh vật, nhưng khi chúng ta đề cập đến di truyền sinh học, chúng ta thường nói đến việc truyền tải thông tin có trong gen.

Gen

Do đó, gen được xác định là đơn vị vật chất cơ bản của sự kế thừa và nó là một chuỗi DNA xác định, chứa tất cả các thông tin cần thiết cho sự biểu hiện của một số đặc điểm hoặc tính trạng ở một sinh vật.

Alen

Các gen có thể có nhiều hơn một dạng, là sản phẩm của các biến thể nhỏ trong trình tự đặc trưng cho chúng; các dạng thay thế của cùng một gen được gọi là các alen.

Các alen thường được quy định theo các đặc điểm kiểu hình mà chúng quy định và trong một quần thể, người ta thường tìm thấy nhiều alen cho cùng một gen.

DNA, gen và nhiễm sắc thể (Nguồn: Thomas Splettstoesser qua Wikimedia Commons)

Ví dụ, một loài động vật có vú được thừa hưởng hai alen của mỗi gen từ cha mẹ của nó, một từ mẹ và một từ cha của nó. Alen đó của kiểu gen luôn được biểu hiện ra kiểu hình được gọi là alen trội, trong khi alen ở trạng thái "im lặng" (không quan sát thấy các đặc điểm kiểu hình) được gọi là alen lặn.

Trong một số trường hợp, có thể xảy ra trường hợp cả hai alen đều được biểu hiện, tạo ra sự xuất hiện của một kiểu hình trung gian, đó là lý do tại sao chúng được gọi là các alen trội cùng nhau.

Đồng hợp tử và dị hợp tử

Khi một cá nhân thừa hưởng hai alen giống nhau từ cha mẹ của họ, có thể là cả trội hoặc lặn, điều này được gọi là đồng hợp tử đối với các alen này. Mặt khác, khi một cá thể thừa hưởng từ cha mẹ của họ hai alen khác nhau, một trội và một lặn khác, điều này được gọi là dị hợp tử đối với các alen này.

Nhiễm sắc thể

Các gen của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực được tìm thấy trên các cấu trúc được gọi là nhiễm sắc thể. Ở sinh vật nhân sơ, tế bào không có nhân, bình thường chỉ có một nhiễm sắc thể; Nó được tạo thành từ DNA liên kết với một số protein, có hình dạng tròn và rất cuộn.

Sinh vật nhân chuẩn, tế bào có nhân, có một hoặc nhiều nhiễm sắc thể, tùy thuộc vào loài, và chúng được tạo thành từ một vật chất gọi là chất nhiễm sắc. Chất nhiễm sắc của mỗi nhiễm sắc thể bao gồm một phân tử DNA liên kết chặt chẽ với bốn loại protein được gọi là histone, tạo điều kiện thuận lợi cho việc nén chặt nó trong nhân.

Ở sinh vật nhân thực có nhiều hơn một loại nhiễm sắc thể. Có nhân, ti thể và lục lạp (hạn chế đối với sinh vật quang hợp). Nhiễm sắc thể nhân là NST thường và NST giới tính (những NST quy định giới tính).

Ploidy

Thể đơn bội là toàn bộ số lượng “bộ” nhiễm sắc thể mà một tế bào có. Ví dụ, con người, giống như tất cả các động vật có vú và nhiều động vật, có hai bộ nhiễm sắc thể, một từ bố và một từ mẹ, do đó, tế bào của họ được cho là lưỡng bội.

Đơn bội và đa bội

Những cá thể và / hoặc tế bào chỉ có một bộ nhiễm sắc thể được gọi là đơn bội, trong khi các sinh vật có nhiều hơn hai bộ nhiễm sắc thể, gọi chung là đa bội (tam bội, tứ bội, lục bội, v.v.).

Giao tử

Ở các sinh vật sinh sản hữu tính, điều này xảy ra nhờ sự hợp nhất của hai tế bào chuyên biệt, được tạo ra bởi hai cá thể khác nhau: một "nam" và một "nữ". Các tế bào này là các giao tử; con đực tạo ra tinh trùng (động vật) hoặc vi bào tử (thực vật) và con cái tạo ra noãn hoặc tế bào trứng.

Thông thường, tải lượng nhiễm sắc thể của các tế bào sinh dục (giao tử) là đơn bội, tức là các tế bào này được tạo ra thông qua quá trình phân bào bao gồm giảm số lượng nhiễm sắc thể.

Kiểu gen

Trong một cơ thể sống, kiểu gen mô tả tập hợp các gen (với các alen tương ứng của chúng) mã hóa cho một số tính trạng hoặc đặc điểm cụ thể và được phân biệt với các gen khác bằng một chức năng hoặc trình tự nhất định. Vì vậy, kiểu gen đại diện cho cấu tạo alen của một cá thể.

Mặc dù người ta thường nói rằng kiểu gen là yếu tố tạo ra kiểu hình, điều quan trọng cần nhớ là có nhiều yếu tố môi trường và biểu sinh có thể tạo điều kiện cho sự xuất hiện của kiểu hình.

Kiểu hình

Theo nghĩa đen, kiểu hình có nghĩa là "hình thức được hiển thị." Nhiều văn bản định nghĩa nó là tập hợp các đặc điểm có thể nhìn thấy của một sinh vật là kết quả của cả sự biểu hiện của các gen (kiểu gen) và từ sự tương tác của nó với môi trường xung quanh nó.

Hầu hết các kiểu hình là sản phẩm của hoạt động phối hợp của nhiều hơn một gen và cùng một gen có thể tham gia vào việc hình thành nhiều hơn một kiểu hình cụ thể.

Di truyền gen được truyền như thế nào?

Sự truyền gen từ bố mẹ cho con cháu của chúng xảy ra trong chu kỳ tế bào thông qua nguyên phân và giảm phân.

Ở sinh vật nhân sơ, nơi sinh sản chủ yếu xảy ra bằng cách phân đôi hoặc phân đôi, các gen được chuyển từ tế bào này sang tế bào con cháu của nó thông qua bản sao chính xác của nhiễm sắc thể, được tiết vào tế bào con trước khi xảy ra phân chia.

Sinh vật nhân thực đa bào có đặc điểm chung là có hai loại tế bào (xôma và hữu tính), có hai cơ chế truyền hoặc di truyền gen.

Tế bào xôma, cũng như các sinh vật đơn bào đơn giản hơn, khi chúng phân chia, chúng thực hiện như vậy bằng nguyên phân, có nghĩa là chúng nhân đôi nội dung nhiễm sắc thể và tiết ra các bản sao đó cho các tế bào con của chúng. Các bản sao này nói chung là chính xác, vì vậy các đặc điểm của các tế bào mới tương đương với các đặc điểm của "progenitors".

Tế bào sinh dục đóng vai trò cơ bản trong quá trình sinh sản hữu tính của sinh vật đa bào. Những tế bào này, còn được gọi là giao tử, được tạo ra bởi meiosis, bao gồm quá trình phân chia tế bào đồng thời với giảm tải nhiễm sắc thể (chúng là tế bào đơn bội).

Thông qua sinh sản hữu tính, hai cá thể truyền gen của mình từ thế hệ này sang thế hệ khác bằng cách dung hợp các tế bào giao tử đơn bội của chúng và hình thành cá thể lưỡng bội mới có chung các đặc điểm của cả bố và mẹ.

Ví dụ về thừa kế

Các ví dụ cổ điển về thừa kế sinh học được sử dụng trong các văn bản giảng dạy để giải thích quá trình này dựa trên các sinh vật "mô hình" khác nhau.

Ví dụ như ruồi giấm (D. melanogaster), một trong những mô hình nghiên cứu động vật được sử dụng bởi Thomas Morgan, thường có mắt đỏ. Tuy nhiên, trong các thí nghiệm của mình, Morgan đã tìm thấy một con đực mắt trắng và lai nó với một con cái mắt đỏ.

Ruồi giấm. Drosophila melanogaster. Lấy và chỉnh sửa từ: Sanjay Acharya

Cho rằng kiểu hình "mắt đỏ" là trội ở loài này, kết quả của thế hệ thứ nhất của phép lai này tạo ra các cá thể có mắt đỏ. Các phép lai tiếp theo giữa các cá thể ở thế hệ thứ nhất (F1) thu được thế hệ F2, trong đó cả hai kiểu hình đều xuất hiện.

Vì mắt trắng chỉ xuất hiện ở F2 ở khoảng 50% nam giới, Morgan cho rằng đó là "di truyền liên kết nhiễm sắc thể giới tính".

Người giới thiệu

1. Gardner, JE, Simmons, JE, & Snustad, DP (1991). Hiệu trưởng của Di truyền. Bản 8 '". John Wiley và các con trai.
2. Henderson, M. (2009). 50 ý tưởng về di truyền học mà bạn thực sự cần biết. Sách Quercus.
3. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Sinh học (xuất bản lần thứ 9). Brooks / Cole, Cengage Learning: Hoa Kỳ.
4. Suzuki, DT, & Griffiths, AJ (1976). Giới thiệu về phân tích di truyền. WH Freeman và Công ty.
5. Watson, JD (2004). Sinh học phân tử của gen. Pearson Education Ấn Độ