HOMOZYGOUS SA PROKARYOTES AT EUKARYOTES - BIOLOGY - 2025

Ang isang homozygous sa genetika ay isang indibidwal na may dalawang kopya ng parehong allele (ang parehong bersyon ng isang gene) sa isa o higit pang lokong (lugar sa kromosoma). Minsan inilalapat ang term sa mga mas malaking genetic entities tulad ng buong chromosom; sa kontekstong ito, ang isang homozygous ay isang indibidwal na may dalawang magkaparehong kopya ng parehong kromosoma.

Ang salitang homozygous ay binubuo ng dalawang elemento etymologically. Ang mga termino ay homo -equal o magkapareho- at zygote -fertilized ovum o ang unang cell ng isang indibidwal na nagmula sa pamamagitan ng sekswal na pagpaparami.

Ang isang homozygous ay may parehong uri ng allele para sa bawat gene sa bawat homologous chromosome

Pag-uuri ng cell: prokaryotes at eukaryotes

Ang mga organismo ay inuri batay sa iba't ibang mga katangian na nauugnay sa genetic material (DNA) na nilalaman sa kanilang mga cell. Isinasaalang-alang ang cellular na istraktura kung saan matatagpuan ang genetic material, ang mga organismo ay naiuri sa dalawang pangunahing uri: prokaryotes (pro: bago; karyon: nucleus) at eukaryotes (eu: totoo; karyon: nucleus).

Prokaryotes

Sa mga prokaryotic na organismo ang genetic na materyal ay nakakulong sa isang partikular na rehiyon sa cytoplasm ng mga selula na tinatawag na nucleoid. Ang mga modelong organismo sa pangkat na ito ay tumutugma sa mga bakterya ng mga species ng Escherichia coli, na mayroong isang solong pabilog na kadena ng DNA, iyon ay, ang kanilang mga dulo ay pinagsama.

Ang chain na ito ay kilala bilang isang kromosoma at sa E. coli naglalaman ito ng halos 1.3 milyong mga pares ng base. Mayroong ilang mga pagbubukod sa pattern na ito sa loob ng grupo, halimbawa, ang ilang mga bacterial genera ay may mga straight-chain chromosome tulad ng mga spirochetes ng genus Borrelia.

Ang linear na laki o haba ng mga bacterial genomes / chromosome ay sa pangkalahatan sa saklaw ng milimetro, iyon ay, ang mga ito ay maraming beses na mas malaki kaysa sa laki ng mga cell mismo.

Ang materyal na genetic ay naka-imbak sa isang nakabalot na form upang mabawasan ang puwang na nasakop ng malaking molekula na ito. Ang packing na ito ay nakamit sa pamamagitan ng supercoiling, isang twist sa pangunahing axis ng molekula na gumagawa ng maliit na twists na nagiging sanhi ng pag-ikot.

Kaugnay nito, ang mas malalaking twist ng mga maliliit na thread na ito sa kanilang sarili at ang natitira sa kadena, sa gayon binabawasan ang distansya at ang puwang na nasasakup sa pagitan ng iba't ibang mga seksyon ng pabilog na kromosom at dalhin ito sa isang condens (nakatiklop) na hugis.

Eukaryotes

Sa eukaryotes ang genetic material ay matatagpuan sa loob ng isang dalubhasang kompartimento na napapalibutan ng isang lamad; Ang kompartimasyong ito ay kilala bilang ang nucleus ng cell.

Ang materyal na genetic na nilalaman sa loob ng nucleus ay nakaayos sa ilalim ng isang prinsipyo na katulad ng prokaryotes, ang supercoiling.

Gayunpaman, ang mga degree / antas ng kink ay mas mataas dahil ang halaga ng DNA upang mapaunlakan ay mas mataas. Sa eukaryotes ang nucleus ay hindi naglalaman ng isang solong chain ng DNA o chromosome, naglalaman ito ng ilan sa mga ito at ang mga ito ay hindi pabilog, ngunit ang mga guhit at dapat ayusin.

Ang bawat kromosom ay nag-iiba sa laki depende sa species ngunit kadalasan ay mas malaki ito kaysa sa mga prokaryote kung ihahambing nang paisa-isa.

Halimbawa, ang chromosome 1 ng tao ay 7.3 sentimetro ang haba, habang ang E. coli chromosome ay humigit-kumulang sa 1.6 milimetro ang haba. Para sa karagdagang sanggunian, ang genome ng tao ay naglalaman ng 6.6 × 10 ^{9 na mga} nucleotide.

Ploidy at chromosome

May isa pang pag-uuri ng mga organismo batay sa dami ng genetic na materyal na naglalaman ng mga ito, na kilala bilang ploidy.

Ang mga organismo na may isang solong hanay o kopya ng mga chromosome ay kilala bilang mga haploids (bakterya o mga cell na reproduktibo sa mga tao), na may dalawang hanay / kopya ng mga kromosom ay kilala bilang mga diploids (Homo sapiens, Mus musculus, bukod sa marami pa), na may apat na hanay / Ang mga kopya ng Chromosome ay kilala bilang tetraploids (Odontophrinus americanus, halaman ng genus Brassicca).

Ang mga organismo na may malaking bilang ng mga hanay ng chromosome ay kolektibong kilala bilang polyploids. Sa maraming mga kaso ang mga dagdag na hanay ng mga kromosoma ay mga kopya ng isang pangunahing hanay.

Sa loob ng maraming taon itinuturing na ang mga katangian tulad ng ploidy na mas malaki kaysa sa isa ay karaniwang mga organismo na may isang tinukoy na nucleus ng cell, ngunit ang mga kamakailang natuklasan ay nagpakita na ang ilang mga prokaryote ay may maraming mga kopya ng chromosomal na pinapalaki ang kanilang ploidy, tulad ng ipinakita ng mga kaso ng mga radiinurin ng Deinococcus at Bacillus meagateriium.

Homozygous at pangingibabaw

Sa diploid na mga organismo (tulad ng mga gisantes na pinag-aralan ni Mendel) ang dalawang gen sa isang loci, o alleles, ay minana, ang isang maternally at isang magulang, at ang pares ng allele ay magkasama ay kumakatawan sa genotype ng partikular na gen.

Ang isang indibidwal na nagtatanghal ng isang homozygous (homozygous) genotype para sa isang gene ay isa na nagtataglay ng dalawang magkatulad na variant o alleles sa isang naibigay na lugar.

Ang Homozygos, ay maaaring sub-classified sa dalawang uri batay sa kanilang relasyon at kontribusyon sa phenotype: nangingibabaw at urong. Dapat pansinin na ang parehong mga expression ay mga katangian ng phenotypic.

Pangingibabaw

Dominant allele A

Ang pangingibabaw sa konteksto ng genetic ay isang ugnayan sa pagitan ng mga alleles ng isang gene kung saan ang kontribusyon ng phenotypic ng isang allele ay maskado ng kontribusyon ng iba pang mga allele ng parehong locus; sa kasong ito ang unang allele ay urong at ang pangalawa ay nangingibabaw (heterozygous).

Ang pangingibabaw ay hindi minana sa alleles o sa phenotype na kanilang ginawa, ito ay isang relasyon na naitatag batay sa mga alleles na naroroon at maaaring mabago ng mga panlabas na ahente tulad ng iba pang mga alleles.

Ang isang klasikong halimbawa ng pangingibabaw at ang kaugnayan nito sa phenotype ay ang paggawa ng isang functional protein sa pamamagitan ng nangingibabaw na allele na sa wakas ay gumagawa ng pisikal na katangian, samantalang ang resesyong allele ay hindi gumagawa ng sinabi na protina sa isang functional form (mutant) at sa gayon ay hindi nag-aambag sa phenotype.

Dominant na homozygous

Kaya, ang isang homozygous na nangingibabaw na indibidwal para sa isang katangian / katangian ay isa na nagtataglay ng isang genotype na nagtatanghal ng dalawang magkaparehong kopya ng nangingibabaw na allele (purong linya).

Posible ring maghanap ng pangingibabaw sa genotypes kung saan ang dalawang nangingibabaw na alleles ay hindi natagpuan, ngunit ang isang nangingibabaw na allele ay naroroon at ang isa ay nag-urong, ngunit hindi ito isang kaso ng homozygosity, ito ay isang kaso ng heterozygosity.

Sa genetic analysis, ang nangingibabaw na alleles ay kinakatawan ng isang capital letter na nauugnay sa katangian na inilarawan.

Sa kaso ng mga talulot ng bulaklak ng pea, ang ligaw na ugali (sa kasong ito ang kulay ng lila) ay nangingibabaw at ang genotype ay kinakatawan bilang "P / P", na nagsasaad ng kapwa nangingibabaw na ugali at ang homozygous na kondisyon, iyon ay, , ang pagkakaroon ng dalawang magkaparehong alleles sa isang diploid na organismo.

Nakakaaliw na homozygous

Nagre-urong aa

Sa kabilang banda, ang isang indibidwal na homozygous recessive para sa isang partikular na katangian ay nagdadala ng dalawang kopya ng allele na mga code para sa urong na-urong.

Ang pagpapatuloy sa halimbawa ng gisantes, ang uring ng resibo sa mga petals ay puti, kaya sa mga indibidwal na may mga bulaklak ng kulay na ito, ang bawat allele ay kinakatawan ng isang maliit na titik na nagpapahiwatig ng pag-urong at ang magkaparehong magkakaparehong mga kopya ng uring, kaya ang Ang genotype ay sinasagisag bilang "p / p".

Sa ilang mga kaso ang mga geneticist ay gumagamit ng isang liham na kapital na simbolo na kumakatawan sa wild-type allele (halimbawa P) at sa gayon ay sumisimbolo at sumangguni sa isang tiyak na pagkakasunod-sunod ng nucleotide.

Sa kabilang banda, kung ang isang maliit na titik, p, ay ginagamit, ito ay kumakatawan sa isang urong muli na maaaring maging alinman sa mga posibleng uri (mutations).

Mga nangingibabaw at pabalik-balik na mga mutasyon

Ang mga proseso kung saan ang isang partikular na genotype ay may kakayahang gumawa ng isang phenotype sa mga organismo ay iba-iba at kumplikado. Ang mga resesyonal na mutasyon sa pangkalahatan ay hindi aktibo ang apektadong gene at humantong sa pagkawala ng pag-andar.

Ito ay maaaring mangyari sa pamamagitan ng isang bahagyang o kumpletong pag-alis ng gene, sa pamamagitan ng pagkagambala ng pagpapahayag ng gene o sa pamamagitan ng pagbabago ng istraktura ng naka-encode na protina na sa wakas ay nagbabago ng pagpapaandar nito.

Sa kabilang banda, ang nangingibabaw na mutasyon ay madalas na gumagawa ng isang pakinabang, maaaring dagdagan ang aktibidad ng isang naibigay na produkto ng gene o magbigay ng isang bagong aktibidad sa sinabi ng produkto, at samakatuwid ay maaari ring makagawa ng hindi naaangkop na expression ng spatio-temporal.

Ang ganitong uri ng mga mutasyon ay maaari ring maiugnay sa pagkawala ng pag-andar, mayroong ilang mga kaso kung saan kinakailangan ang dalawang kopya ng isang gene para sa normal na pag-andar upang ang pag-alis ng isang kopya ay maaaring humantong sa isang mutant fenotype.

Ang mga gen na ito ay kilala bilang haplo-kulang. Sa ilang mga iba pang mga kaso ang pagbago ay maaaring humantong sa mga pagbabago sa istruktura sa mga protina na makagambala sa pag-andar ng wild-type na protina na naka-encode ng iba pang mga allele. Ang mga ito ay kilala bilang nangingibabaw na negatibong mutasyon.

Mga resesyonal na phenotypes sa mga tao

Sa mga tao, ang mga halimbawa ng kilalang mga recotic phenotypes ay albinism, cystic fibrosis, at phenylketonuria. Ang lahat ng ito ay mga kondisyong medikal na may katulad na mga genetic na batayan.

Ang pagkuha ng huli bilang isang halimbawa, ang mga indibidwal na may sakit na ito ay may genotype na "p / p", at dahil ang indibidwal ay may parehong mga resesyonal na alleles, ito ay homozygous.

Sa kasong ito ang "p" ay nauugnay sa termino na Ingles na phenylketonuria at ang maliliit na titik upang kumatawan sa urong pang-urong ng allele. Ang sakit ay sanhi ng hindi normal na pagproseso ng phenylalanine, na sa normal na mga kondisyon ay dapat na ma-convert sa tyrosine (ang parehong mga molekula ay mga amino acid) ng enzyme phenylalanine hydroxylase.

Ang mga pagkakaiba-iba sa paligid ng aktibong site ng enzyme na ito ay maiiwasan ito upang mai-bind ang phenylalanine upang pagproseso ito.

Bilang kinahinatnan, ang phenylalanine ay nag-iipon sa katawan at na-convert sa phenylpyruvic acid, isang compound na nakakasagabal sa pagbuo ng nervous system. Ang mga kondisyong ito ay kolektibong kilala bilang mga sakit sa pag-urong ng autosomal.

Homozygous at

Ang mga pattern ng mana at samakatuwid ang pagkakaroon ng alleles para sa isang gene, parehong nangingibabaw at urong, sa mga genotypes ng mga indibidwal sa loob ng isang populasyon ay sumusunod sa unang batas ni Mendel.

Unang batas ni Mendel

Ang batas na ito ay kilala bilang batas ng pantay na paghihiwalay ng mga alleles at may mga base na molekular na ipinaliwanag sa panahon ng pagbuo ng mga gamet.

Sa diploid na mga organismo na nagparami ng sekswalidad, mayroong dalawang pangunahing uri ng cell: somatic cells at sex cells o gametes.

Ang mga somatic cell ay may dalawang kopya ng bawat kromosoma (diploid) at bawat isa sa mga kromosom (chromatids) ay naglalaman ng isa sa dalawang mga haluang metal.

Ang mga gamet na selula ay ginawa ng mga tisyu ng mikrobyo sa pamamagitan ng meiosis kung saan ang mga selulang diploid ay sumasailalim sa dibisyon ng nuklear na sinamahan ng isang pagbawas ng chromosomal sa prosesong ito, dahil dito sila ay naghahatid lamang ng isang hanay ng mga kromosom, samakatuwid sila ay malungkot.

Meiosis

Sa panahon ng meiosis ang achromatic spindle ay naka-angkla sa centromeres ng mga chromosome at ang mga chromatids ay pinaghiwalay (at samakatuwid ang mga alleles na rin) patungo sa kabaligtaran na mga pole ng stem cell, na gumagawa ng dalawang magkakahiwalay na mga selula ng anak na babae o gametes.

Kung ang indibidwal na gumagawa ng mga gamet ay homozygous (A / A o a / a) kung gayon ang kabuuan ng mga gametic cells na ginawa sa kanya ay magdadala ng magkaparehong mga alel (A o a, ayon sa pagkakabanggit).

Kung ang indibidwal ay heterozygous (A / a o a / A) kung gayon ang kalahati ng mga gamet ay magdadala ng isang allele (A) at ang iba pang kalahati ng iba pang (a). Kapag ang sekswal na pagpaparami ay kumpleto, ang isang bagong zygote ay nabuo, ang mga male at babaeng gametes ay nag-fuse upang makabuo ng isang bagong diploid cell at isang bagong pares ng mga kromosoma at samakatuwid ang mga alelasyon ay itinatag.

Ang prosesong ito ay nagmula sa isang bagong genotype na natutukoy ng mga alleles na naambag ng male gamete at babaeng gamete.

Sa genetikong Mendelian, ang mga homozygous at heterozygous phenotypes ay walang magkakaparehong mga posibilidad na lumitaw sa isang populasyon, gayunpaman, ang posibleng allelic na mga kumbinasyon na nauugnay sa mga phenotypes ay maaaring mai-infer o matukoy sa pamamagitan ng genetic cross analysis.

Kung ang parehong mga magulang ay homozygous para sa isang gene ng nangingibabaw na uri (A / A), kung gayon ang mga gametes pareho ay magiging uri A sa kanilang kabuuan at ang kanilang unyon ay palaging magreresulta sa isang A / A genotype.

Kung ang parehong mga magulang ay may isang homozygous recessive genotype (a / a), kung gayon ang supling ay palaging magreresulta sa isang homozygous recessive genotype na rin.

Mga genetika ng populasyon at ebolusyon

Sa teorya ng ebolusyon, sinasabing ang makina ng ebolusyon ay pagbabago at sa pagbabagong antas ng genetic ay nangyayari sa pamamagitan ng mga mutation at recombinations.

Ang mga pagkakaiba-iba ay madalas na nagsasangkot ng mga pagbabago sa ilang base ng nucleotide ng isang gene, bagaman maaari silang maging higit sa isang base.

Karamihan sa mga mutasyon ay itinuturing na kusang mga kaganapan na nauugnay sa rate ng pagkakamali o katapatan ng mga polymerases sa panahon ng pag-transkrip ng DNA at pagtitiklop.

Mayroon ding maraming katibayan ng mga pisikal na phenomena na nagdudulot ng mutations sa antas ng genetic. Para sa bahagi nito, ang mga rekombinasyon ay maaaring makagawa ng mga palitan ng buong mga seksyon ng mga kromosom ngunit nauugnay lamang sa mga kaganapan ng pagdoble ng cell, tulad ng mitosis at meiosis.

Sa katunayan, sila ay itinuturing na isang pangunahing mekanismo upang makabuo ng pagkakaiba-iba ng genotypic sa panahon ng pagbuo ng gamete. Ang pagsasama ng genetic variable ay isang tanda ng sekswal na pagpaparami.

Mga Gen at ebolusyon

Nakatuon sa mga gene, kasalukuyang itinuturing na ang engine ng mana at samakatuwid ebolusyon, ay ang mga gen na naroroon ng higit sa isang allele.

Ang mga gene na mayroon lamang isang allele ay hindi maaaring bahagya na magdulot ng pagbabago ng ebolusyon kung ang lahat ng mga indibidwal sa populasyon ay may dalawang kopya ng parehong allele tulad ng naipakita sa itaas.

Ito ay dahil bilang impormasyon ng genetic na ipinasa mula sa isang henerasyon patungo sa isa pa, ang mga pagbabago ay halos hindi mahahanap sa populasyon na iyon maliban kung may mga puwersa na gumagawa ng mga pagkakaiba-iba sa mga gen tulad ng nabanggit din sa itaas.

Ang pinakasimpleng mga modelo ng ebolusyon ay ang isa lamang na isaalang-alang ang isang lugar at ang kanilang layunin ay upang subukan na hulaan ang mga frequency ng genotype sa susunod na henerasyon, mula sa data ng umiiral na henerasyon.

Mga Sanggunian

1. Ridley, M. (2004). Ebolusyonaryo Genetika. Sa Ebolusyon (pp. 95-222). Blackwell Science Ltd.
2. Griswold, A. (2008) Genome packaging sa prokaryotes: ang circular chromosome ng E. coli. Edukasyon sa Kalikasan 1 (1): 57
3. Dickerson RE, Drew HR, Conner BN, Wing RM, Fratini AV, Kopka, ML Ang anatomya ng A-, B-, at Z-DNA. 1982. Agham, 216: 475-485.
4. Iwasa, J., Marshall, W. (2016). Pagkontrol ng Gene Expression. Sa Karp's Cell and Molecular Biology, Mga Konsepto At Eksperimento. Ika-8 Edition, Wiley.
5. Hartl DL, Jones EW (2005). Mga Genetika: Pagtatasa ng Mga Gen at Genomes. pp 854. Pag-aaral ng Jones at Bartlett.
6. Mendell, JE, Clements, KD, Choat JH, Angert, ERExtreme polyploidy sa isang malaking bakterya. 2008. PNAS 105 (18) 6730-6734.
7. Lobo, I. & Shaw, K. (2008) Thomas Hunt Morgan, genetic recombination, at pagma-map. Edukasyon sa Kalikasan 1 (1): 205
8. O'Connor, C. (2008) Ang paghihiwalay ng Chromosome sa mitosis: Ang tungkulin ng mga centromeres. Edukasyon sa Kalikasan 1 (1): 28
9. Griffiths AJF, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, Miller, JH (2005). Isang Panimula sa Pagsusuri ng Genetic. (pp. 706). WH Freeman at Company.
10. Lodish, HF (2013). Biology ng molekular na cell. New York: WH Freeman at Co