Genetyka jest nauką zajmującą się dziedzicznością i zmiennością organizmów.
Dziedziczność to zdolność danego organizmu do przekazywania cech z pokolenia na pokolenie, a dziedziczenie to sam proces przekazywania danych cech.
Dziedziczenie w ściśle określony sposób zapewnia utrzymanie zmienności (różnic) między osobnikami (zmienność indywidualna) oraz między populacjami (zmienność między populacyjna).
Nośnikiem informacji genetycznej zawierającej określone odcinki DNA są geny. To one decydują, jakie cechy będzie posiadał dany osobnik. Geny są umiejscowione w chromosomach lub w cytoplazmie. Odcinki DNA zawierają informację o kolejności reszt aminokwasowych w łańcuchu polipeptydowym.
Całkowity zestaw chromosomów w danym gatunku nazywa się kariotypem.
Pojedynczy garnitur (zestaw) chromosomów nazywamy genomem. Komórki o pojedynczym garniturze to komórki haploidalne (n), a o podwójnym garniturze to komórki diploidalne (2n). Taką komórką diploidalną jest np. zygota (powstała w wyniku zapłodnienia z plemnika i komórki jajowej).
Różne typy tego samego genu nazywamy allelami. Sekwencje nukleotydów w allelach są bardzo podobne (prawie identyczne). Inaczej mówiąc - pary genów odpowiedzialnych za przeciwstawne cechy i umiejscowione w tych samych obszarach na chromosomach homologicznych nazywamy genami allelicznymi. Allele jednego genu przyjęło się oznaczać tą samą literą, ale zapisaną w postaci dużej i małej. Wyróżnia się allele:
- dominujące - to taki który ujawnia się w heterozygocie
- recesywne - jego obecność jest maskowana przez allel recesywny
Gdy allele w chromosomach homologicznych są takie same (AA, aa), mówimy wówczas, że taki organizm jest homozygotą. Homozygoty produkują gamety tego samego typu. Wyróżnia się homozygotę:
- dominującą - allele danego genu są dominujące (AA)
- recesywną - allele danego genu są recesywne (aa)
Gdy allele różnią się (Aa), wówczas mamy do czynienia z heterozygotą. Gamety heterozygot różnią się pod względem genetycznym.
Występują różne typy dominacji:
- zupełna - gdy u heterozygoty jeden allel całkowicie maskuje obecność drugiego (dominuje nad nim). Dobrym przykładem jest tu barwa kwiatów: niech "A" oznacza alllel dominujący nadający czerwony kolor, a "a" - allel recesywny nadający białą barwę, wówczas heterozygota Aa będzie miała kwiaty czerwone.
- niezupełna - gdy fenotyp heterozygoty będzie pośrednim między fenotypami rodziców. Gdy skrzyżuje się kwiaty czerwone AA z białymi aa otrzyma się kwiaty różowe.
- kodominacja - jest to współdziałanie. Heterozygota posiada jednocześnie cechy obojga rodziców. W przypadku kwiatów w organizmie potomnym będą one miały kolor biało - czerwony.
W genetyce występuje również pojęcie hemizygoty na oznaczenie organizmu posiadające tylko jedną kopię danego genu zlokalizowaną na chromosomie.
Lokalizacja danego genu na chromosomie to locus.
Wszystkie geny organizmu i ich kombinacje tworzą genotyp. Genotypy między różnymi gatunkami różnią się bardziej od siebie, niż genotypy między osobnikami tego samego gatunku.
Genotyp wraz z czynnikami środowiskowymi decyduje o fenotypie organizmu, czyli jego cechach zewnętrznych (np. kolor oczu).
Prekursorem genetyki był Grzegorz Mendel, którego obserwacje o dziedziczeniu zostały zebrane w dwa prawa:
Pierwsze prawo Mendla, nazywane prawem czystości gamet mówi, ceprzy powstawaniu gamet allele jednego genu wykluczają się (do jednej gamety przechodzi jeden allel danego genu).
Drugie prawo Mendla mówi, że allele dwóch różnych genów przechodzą do gamet niezależnie od siebie. Jest to prawo niezależnej segregacji cech.
Prawa Mendla w zadaniach
Mendel dowiódł treści pierwszego prawa dzięki krzyżówce kwiatów grochu różniących się barwą.
Niech:
A oznacza kolor czerwony
a oznacza kolor biały
Krzyżując ze sobą homozygoty: dominującą (AA) i recesywną (aa) otrzymał następujące pokolenie F1: Aa i Aa. Krzyżując to pokolenie (Aa x Aa) otrzymał: AA, aa, Aa, Aa.
Z tego wynika, że stosunek dziedziczenia wynosi 1:3. Jeden kwiat jest biały (aa - homozygota recesywna), trzy są czerwone, przy czym AA jest homozygotą dominującą, a Aa to heterozygoty.
Drugie prawo
Tu Mendel krzyżował żółte nasiona o gładkiej powierzchni z zielonymi o szorstkiej powierzchni.
Niech:
A oznacza gładkie
a oznacza szorstkie
B to żółte
b to zielone
Krzyżując ze sobą AABB x aabb otrzymał następujące pokolenie F1: AaBb, czyli heterozygoty o żółtych nasionach i gładkiej powierzchni. w wyniku krzyżówki tego pokolenia (AaBb x AaBb) otrzymał:
|
AB
|
Ab
|
aB
|
ab
| |
|
AB
|
ABAB
|
ABAb
|
ABaB
|
ABab
|
|
Ab
|
AbAB
|
AbAb
|
AbaB
|
Abab
|
|
aB
|
ABaB
|
aBAb
|
aBaB
|
aBab
|
|
ab
|
ABab
|
Abab
|
aBab
|
abab
|
czyli stosunek wynosi:
9:3:3:1
Powstało dziewięć żółtych i gładkich, trzy zielone i gładkie, trzy żółte i szorstkie, jeden zielony i szorstki.
