O herança biológica É o processo pelo qual a descendência de uma célula ou organismo recebe a dotação genética de seus pais. O estudo dos genes e como eles são transmitidos de uma geração para outra é o campo de estudo da genética da hereditariedade..
Hereditariedade pode ser definida como a semelhança entre os pais e seus descendentes, mas este termo também abrange as diferenças inerentes à variação genética que ocorre durante a reprodução..
A herança biológica é um dos atributos mais significativos das células vivas e, portanto, dos organismos multicelulares, pois significa a capacidade de transmitir propriedades e características determinadas por gerações sucessivas, colaborando com mecanismos adaptativos e seleção natural..
Muitos autores consideram que o homem se familiarizou com os conceitos básicos de herança biológica há milhares de anos, quando se iniciaram os processos de domesticação de plantas e animais e, selecionando as características que considerava mais importantes, fez cruzamentos para obter descendentes. que manterá essas características.
No entanto, nossa compreensão atual dos fundamentos físicos e moleculares da hereditariedade é relativamente recente, visto que não foram elucidados até o início do século 20, quando a comunidade científica surgiu com a teoria cromossômica da hereditariedade..
Apesar do exposto, os princípios da herdabilidade de traços ou caracteres foram analisados com alguma profundidade alguns anos antes por Gregorio Mendel, atualmente considerado o "pai da herança"..
É importante mencionar que antes e depois da formulação dessa teoria cromossômica da herança, muitas outras descobertas foram de importância transcendental para nossa compreensão moderna da genética dos seres vivos. Isso poderia incluir o isolamento e a caracterização de ácidos nucléicos, a descoberta e o estudo de cromossomos, entre outros..
Índice do artigo
Os fundamentos básicos da herança foram inicialmente propostos pelo monge austríaco Gregory Mendel (1822-1884) no ano de 1856.
Mendel entendeu a partir de seus experimentos com cruzamentos de ervilha que tanto as semelhanças quanto as diferenças entre os pais e seus descendentes poderiam ser explicadas por uma transmissão mecânica de unidades hereditárias discretas, ou seja, de genes..
Isso lançou as bases para o entendimento da genética moderna, uma vez que se sabia que o motivo da herdabilidade dos traços se devia à transferência física de genes nos cromossomos por meio da reprodução (sexual ou assexuada)..
De acordo com os resultados que obteve, Mendel formulou as "leis da herança" que vigoram hoje para alguns personagens:
- Lei da segregação: sustenta que os genes têm formas "alternativas" conhecidas como alelos e que influenciam diretamente o fenótipo (características visíveis).
- Lei da herança independente: implica que a herança de uma característica é independente da de outra, embora isso não seja totalmente verdadeiro para muitas características.
Thomas Morgan em 1908, estudando a genética da mosca da fruta, Drosophila melanogaster, mostraram que a herança dos fenótipos ocorreu conforme descrito anteriormente por Mendel. Além disso, foi ele quem elucidou que as unidades de hereditariedade (genes) são transmitidas pelos cromossomos..
Assim, e graças à participação de muitos outros pesquisadores, hoje sabemos que a herança biológica ocorre graças à transmissão das unidades hereditárias contidas nos cromossomos, sejam nos cromossomos autossômicos, sexuais ou plastídeos (nos eucariotos).
A expressão ou aparecimento de um determinado fenótipo depende das características do genótipo (dominância e recessividade).
Para compreender como funcionam os mecanismos de herança biológica, é necessário compreender alguns conceitos fundamentais.
Embora nem todos os traços herdados se devam à sequência de nucleotídeos que compõem o DNA de cada organismo, quando nos referimos à herança biológica, geralmente estamos falando da transmissão das informações contidas nos genes..
Um gene é definido, então, como a unidade física fundamental da hereditariedade e é uma sequência de DNA definida, que contém todas as informações necessárias para a expressão de algum traço ou característica em um ser vivo..
Os genes podem ter mais de uma forma, produto de pequenas variações na seqüência que os caracteriza; formas alternativas do mesmo gene são conhecidas como alelos.
Os alelos são geralmente definidos de acordo com as características fenotípicas que conferem e, em uma população, é comum encontrar vários alelos para o mesmo gene..
Um mamífero, por exemplo, herda dois alelos de cada gene de seus pais, um de sua mãe e um de seu pai. Aquele alelo do genótipo que sempre se expressa no fenótipo é denominado alelo dominante, enquanto o que permanece “silencioso” (do qual não são observadas características fenotípicas) é conhecido como alelo recessivo..
Em alguns casos pode ocorrer que os dois alelos sejam expressos, gerando o aparecimento de um fenótipo intermediário, razão pela qual são chamados de alelos codominantes juntos..
Quando um indivíduo herda de seus pais dois alelos idênticos, sejam eles dominantes ou recessivos, isso é conhecido, geneticamente, como homozigoto para esses alelos. Quando, por outro lado, um indivíduo herda dois alelos diferentes de seus pais, um dominante e outro recessivo, isso é chamado de heterozigoto para esses alelos..
Os genes de organismos procarióticos e eucarióticos são encontrados em estruturas conhecidas como cromossomos. Em procariotos, células que não têm núcleo, normalmente há apenas um cromossomo; é feito de DNA associado a algumas proteínas, tem formato circular e é altamente enrolado.
Os eucariotos, células que possuem núcleo, possuem um ou mais cromossomos, dependendo da espécie, e são constituídos por um material denominado cromatina. A cromatina de cada cromossomo consiste em uma molécula de DNA intimamente associada a quatro tipos de proteínas chamadas histonas, que facilitam sua compactação dentro do núcleo..
Nos eucariotos, há mais de um tipo de cromossomo. Existem o nuclear, o mitocondrial e o cloroplastídeo (restrito a organismos fotossintéticos). Os cromossomos nucleares são autossômicos e sexuais (aqueles que especificam o sexo).
Ploidia em todo o número de “conjuntos” de cromossomos que uma célula possui. Os seres humanos, por exemplo, como todos os mamíferos e muitos animais, possuem dois conjuntos de cromossomos, um do pai e outro da mãe, portanto, suas células são ditas diplóides..
Aqueles indivíduos e / ou células que possuem apenas um conjunto de cromossomos são conhecidos como haplóides, enquanto os organismos que possuem mais de dois conjuntos de cromossomos são, juntos, poliploides (triploides, tetraploides, hexaploides e assim por diante).
Em organismos com reprodução sexuada, isso ocorre graças à fusão de duas células especializadas, produzidas por dois indivíduos diferentes: um "macho" e uma "fêmea". Essas células são os gametas; os machos produzem esperma (animais) ou micrósporos (plantas) e as fêmeas produzem óvulos ou óvulos.
Normalmente, a carga cromossômica das células sexuais (gametas) é haploide, ou seja, essas células são produzidas por divisão celular que envolve a redução do número de cromossomos.
Em um organismo vivo, o genótipo descreve o conjunto de genes (com seus respectivos alelos) que codificam algum traço ou característica específica e que se distinguem de outros por uma determinada função ou sequência. Portanto, o genótipo representa a constituição alélica de um indivíduo.
Embora geralmente se diga que o genótipo é o que dá origem ao fenótipo, é importante ter em mente que existem muitos fatores ambientais e epigenéticos que podem condicionar o aparecimento de um fenótipo..
Fenótipo significa literalmente "a forma mostrada". Muitos textos o definem como o conjunto de características visíveis de um organismo que resultam tanto da expressão de seus genes (genótipo) quanto de sua interação com o meio que o cerca..
A maioria dos fenótipos é o produto da ação combinada de mais de um gene e o mesmo gene pode participar do estabelecimento de mais de um fenótipo específico.
A transmissão de genes de pais para seus descendentes ocorre no ciclo celular por meio da mitose e meiose.
Em procariotos, onde a reprodução ocorre principalmente por bipartição ou fissão binária, os genes são transferidos de uma célula para seus descendentes por meio da cópia exata de seu cromossomo, que é secretado na célula filha antes que ocorra a divisão..
Os eucariotos multicelulares, que geralmente são caracterizados por terem dois tipos de células (somáticas e sexuais), têm dois mecanismos de transmissão ou herança gênica.
As células somáticas, assim como os organismos unicelulares mais simples, quando se dividem, o fazem por mitose, o que significa que duplicam seu conteúdo cromossômico e secretam as cópias em direção às células-filhas. Essas cópias são geralmente exatas, então as características das novas células são equivalentes às dos "progenitores".
As células sexuais desempenham um papel fundamental na reprodução sexual de organismos multicelulares. Essas células, também conhecidas como gametas, são produzidas por meiose, que envolve a divisão celular com uma redução concomitante da carga cromossômica (são células haplóides).
Por meio da reprodução sexuada, dois indivíduos passam seus genes de uma geração para a outra, fundindo suas células gaméticas haplóides e formando um novo indivíduo diplóide que compartilha características de ambos os pais..
Os exemplos clássicos de herança biológica usados em textos de ensino para explicar esse processo são baseados em diferentes organismos "modelos"..
A mosca da fruta (D. melanogaster) por exemplo, um dos modelos de estudo para animais usados por Thomas Morgan, geralmente tem olhos vermelhos. No entanto, durante seus experimentos, Morgan encontrou um homem de olhos brancos e cruzou com uma mulher de olhos vermelhos..
Tendo em vista que o fenótipo “olhos vermelhos” é dominante nesta espécie, o resultado da primeira geração deste cruzamento consistiu em indivíduos com olhos vermelhos. Cruzamentos subsequentes entre os indivíduos da primeira geração (F1) resultaram em uma geração F2 na qual ambos os fenótipos apareceram..
Dado que os olhos brancos só apareceram em F2 em uma proporção próxima a 50% dos homens, Morgan presumiu que era uma "herança ligada ao cromossomo sexual".
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