Théorie et concepts de l'héritage biologique, comment il est transmis, exemples

La Héritage biologique C'est le processus par lequel la progéniture d'une cellule ou d'un organisme reçoit la dot génétique de ses parents. L'étude des gènes et comment elles sont transmises d'une génération à une autre est le domaine de l'étude de la génétique des successions.

L'héritage peut être défini comme la similitude entre les parents et leurs descendants, mais ce terme englobe également les différences inhérentes à la variation génétique qui se produit pendant la reproduction.

Un cygne et son jeune (image de Hans Benn sur www.Pixabay.com)

L'héritage biologique est l'un des attributs les plus significatifs des cellules vivantes et, par conséquent, des organismes multicellulaires, car cela signifie la capacité de transmettre des propriétés et des caractéristiques déterminées par des générations successives, collaborant avec des mécanismes de sélection adaptatifs et naturels.

De nombreux auteurs sont de l'opinion que l'homme est devenu familier, les concepts de base de l'héritage biologique depuis des milliers d'années, lorsque les processus de domestication des plantes et des animaux ont commencé et, en sélectionnant les caractéristiques qu'il considérait comme importantes, il a fait des croix pour obtenir des descente que gardera ces caractéristiques.

Cependant, notre compréhension actuelle des fondements physiques et moléculaires de l'héritage est relativement récente, car elles n'ont pas été élucidées avant le début du 20e siècle, lorsque la communauté scientifique a trouvé la théorie chromosomique de l'héritage.

Malgré ce qui précède, les principes de l'héritage des caractéristiques ou des personnages ont été analysés avec une certaine profondeur quelques années auparavant par Gregorio Mendel, qui est actuellement considéré comme le "père de l'héritage".

Il est important de mentionner qu'avant et après la formulation de cette théorie chromosomique de l'héritage, de nombreuses autres découvertes étaient d'une importance transcendantale pour notre compréhension moderne de la génétique des êtres vivants. Parmi ceux-ci, l'isolement et la caractérisation des acides nucléiques, la découverte et l'étude des chromosomes, entre autres, pourraient être mentionnés, entre autres.

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Théorie de l'héritage biologique

Gregor Mendel

Les fondements fondamentaux de l'héritage ont été initialement proposés par le moine autrichien Gregorio Mendel (1822-1884) en 1856.

Mendel a compris, sur la base des expériences qu'il a réalisées avec des croisements de plantes de pois, selon lesquelles les similitudes et les différences entre les parents et leurs descendants pourraient s'expliquer par une transmission mécanique d'unités héréditaires discrètes, c'est-à-dire des gènes.

Les pois de Mendel et leurs fonctionnalités (source: Nephronus [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)] via Wikimedia Commons)

Cela a jeté les fondements de la compréhension de la génétique moderne, car on a appris que la raison de l'héritabilité des personnages était due au transfert physique des gènes dans les chromosomes par reproduction (sexuelle ou asexuée).

Selon les résultats qu'il a obtenus, Mendel a formulé les "lois de l'héritage" qui sont actuellement en vigueur pour certains caractères:

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- Loi de ségrégation: il soutient que les gènes ont des formes "alternatives" appelées allèles et qui influencent directement le phénotype (caractéristiques visibles).

- Loi de l'héritage indépendant: il implique que l'héritage d'une caractéristique est indépendant de celui d'un autre, bien que cela ne soit pas entièrement vrai pour de nombreuses caractéristiques.

Thomas Morgan en 1908, étudiant la génétique de la mouche des fruits, Drosophila Melanogaster, Il a montré que l'héritage des phénotypes s'est produit comme décrit précédemment par Mendel. De plus, c'est lui qui a élucidé que les unités d'hérédité (les gènes) ont été transmises à travers des chromosomes.

Ainsi, et grâce à la participation de nombreux autres chercheurs, nous savons aujourd'hui que l'héritage biologique est donné grâce à la transmission des unités héréditaires contenues dans les chromosomes, soit dans les chromosomes autosomiques, sexuels ou plastidiques (dans les eucaryotes)).

L'expression ou l'apparition d'un phénotype spécifique dépend des caractéristiques du génotype (dominance et récessoire).

Des concepts basiques

Pour comprendre comment fonctionnent les mécanismes d'héritage biologique, il est nécessaire de comprendre certains concepts fondamentaux.

Bien que toutes les caractéristiques héréditaires ne soient pas dues à la séquence nucléotidique qui constituent l'ADN de chaque organisme, lorsque nous nous référons à l'héritage biologique, nous parlons généralement de la transmission des informations contenues dans les gènes.

Génération

Un gène est alors défini comme l'unité physique fondamentale de l'héritage et est une séquence d'ADN définie, qui contient toutes les informations nécessaires à l'expression d'une caractéristique ou d'une caractéristique dans un être vivant.

Allèles

Les gènes peuvent avoir plus d'une façon, le produit de petites variations de la séquence qui les caractérise; Les formes alternatives du même gène sont appelées allèles.

Habituellement, les allèles sont définis en fonction des caractéristiques phénotypiques qui conférent et, dans une population, il est courant de trouver plusieurs allèles pour le même gène.

ADN, gènes et chromosomes (Source: Thomas Splettsser [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)] via Wikimedia Commons)

Un mammifère, par exemple, hérite de leurs parents deux allèles de chaque gène, l'un vient de sa mère et d'une autre de son père. L'allèle du génotype qui est toujours exprimé dans le phénotype est appelé l'allèle dominant, tandis que celui qui reste «silencieux» (dont les caractéristiques phénotypiques sont observées) est connue sous le nom d'allèle récessif.

Dans certains cas, les deux allèles peuvent être exprimés, générant l'apparition d'un phénotype intermédiaire, ils sont donc appelés allèles co-codominants ensemble.

Homozygose et hétérozygose

Lorsqu'un individu hérite de deux allèles de leurs parents, que ce soit les deux dominants ou récessifs, on sait génétiquement, comme homozygote pour de tels allèles. Quand, en revanche, un individu hérite de deux allèles différents, un dominant et un autre récessif, il est appelé hétérozygote pour de tels allèles.

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Chromosomes

Les gènes des organismes procaryotes et eucaryotes se trouvent dans des structures appelées chromosomes. Chez les procaryotes, les cellules qui n'ont pas de noyau, il n'y a généralement qu'un seul chromosome; Cela se compose d'ADN associé à certaines protéines, a une forme circulaire et est extrêmement inscrit.

Les eucaryotes, les cellules qui ont un noyau, ont un ou plusieurs chromosomes, selon l'espèce, et ceux-ci sont composés d'un matériau appelé chromatine. La chromatine de chaque chromosome se compose d'une molécule d'ADN étroitement associée à quatre types de protéines appelées histones, ce qui facilite son compactage dans le noyau.

Chez les eucaryotes, il existe plus d'un type de chromosome. Il y a un nucléaire, mitochondrial et chloroplastide (limité aux organismes photosynthétiques). Les chromosomes nucléaires sont autosomiques et sexuels (ceux qui spécifient le sexe).

Ploïdie

La ploïdie dans le nombre complet de "jeux" de chromosomes qu'une cellule a. Les êtres humains, par exemple, comme tous les mammifères et un grand nombre d'animaux, ont deux jeux de chromosomes, un du père et un de la mère, par conséquent, il est dit de leurs cellules diploïdes.

Haploïdes et polyploïdes

Les individus et / ou les cellules qui ont un seul jeu de chromosomes sont appelés haploïdes, en attendant les organismes qui ont plus de deux jeux chromosomiques sont, ensemble, des polyploïdes (triploïdes, tétraploïdes, hexaploïdes et ainsi de suite).

Gamètes

Dans les organismes avec une reproduction sexuelle, cela se produit grâce à la fusion de deux cellules spécialisées, produites par deux individus différents: un "mâle" et une "femme". Ces cellules sont des gamètes; Les mâles produisent des spermatozoïdes (animaux) ou des microspores (plantes) et les femelles produisent des ovules ou des ovocélulas.

Normalement, la charge chromosomique de cellules sexuelles (gamètes) est haploïde, c'est-à-dire que ces cellules sont produites par une division cellulaire qui implique une réduction du nombre de chromosomes.

Génotype

Dans un organisme vivant, le génotype décrit l'ensemble des gènes (avec leurs allèles respectifs) qu'ils codent pour une caractéristique ou une caractéristique spécifique et qui se distinguent des autres par une fonction ou une séquence particulière. Ensuite, le génotype représente la constitution allélique d'un individu.

Bien que l'on dit généralement que le génotype est ce qui se traduit par le phénotype, il est important de prendre en compte qu'il existe de nombreux facteurs environnementaux et épigénétiques qui peuvent conditionner l'apparition d'un phénotype.

Phénotype

Le phénotype signifie littéralement "la forme présentée". De nombreux textes le définissent comme l'ensemble des caractéristiques visibles d'un organisme résultant à la fois de l'expression de ses gènes (génotype) et de son interaction avec l'environnement.

La plupart des phénotypes sont le produit de l'action concertée de plus d'un gène et le même gène peut participer à l'établissement de plus d'un phénotype spécifique.

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Comment est l'héritage génétique?

La transmission des gènes des progéniteurs vers leurs descendants se produit dans le cycle cellulaire par la mitose et la méiose.

Dans les procaryotes, où la reproduction se produit principalement par bipartition ou fission binaire, les gènes sont transférés d'une cellule à leurs descendants au moyen de la copie exacte de son chromosome, qui est séparé vers la cellule fille avant que la division ne se produise.

Les eucaryotes plucellulaires, qui se caractérisent généralement par deux types de cellules (somatique et sexuelle), ont deux mécanismes de transmission ou d'héritage génétique.

Les cellules somatiques, ainsi que les organismes unicellulaires plus simples, lorsqu'ils sont divisés, le font par la mitose, ce qui signifie qu'ils doublent leur teneur chromosomique et sécrètent des copies vers leurs cellules filles. Ces copies sont généralement exactes, donc les caractéristiques des nouvelles cellules sont équivalentes à celles des "parents".

Les cellules sexuelles jouent un rôle fondamental pour la reproduction sexuelle des organismes multicellulaires. Ces cellules, également appelées gamètes, sont produites par la méiose, ce qui implique une division cellulaire avec une réduction de la charge chromosomique concomitante (ce sont des cellules haploïdes).

Grâce à la reproduction sexuelle, deux individus passent leurs gènes d'une génération à une autre lors de la fusion de leurs cellules gamtiques haploïdes et de la formation d'un nouvel individu diploïde qui partage les caractéristiques des deux parents.

Exemples de succession

Les exemples classiques de l'héritage biologique qui sont utilisés dans les textes didactiques pour expliquer ce processus sont basés sur différents organismes de "modèle".

La mouche des fruits (D. Melanogaster) Par exemple, l'un des modèles d'étude pour les animaux utilisés par Thomas Morgan, a généralement des yeux rouges. Cependant, lors de ses expériences, Morgan a trouvé un mâle aux yeux blancs et l'a traversé avec une femme rouge.

Mouche des fruits. Drosophila Melanogaster. Pris et édité à partir de: Sanjay Acharya [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)]

Compte tenu du fait que le phénotype "les yeux rouges" est dominant dans cette espèce, le résultat de la première génération de ladite traversée était constituée par des individus rouges. Les croisements ultérieurs parmi les individus de la première génération (F1) ont abouti à une génération F2 dans laquelle les deux phénotypes sont apparus.

Étant donné que les yeux blancs ne sont apparus que dans le F2 dans une proportion proche de 50% des hommes, Morgan signifiait qu'il s'agissait d'un "héritage lié à un chromosome sexuel".

Les références

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