Biologia Gatunki i Genetyka

Gatunek i Pojęcie Populacji

• Gatunek to grupa populacji, która może się ze sobą krzyżować i jest odizolowana rozrodczo od innych gatunków. Definicja ta została sformułowana przez Ernsta Mayra i Theodosiusa Dobzhansky’ego.
• Populacja to grupa osobników tego samego gatunku, zamieszkująca określony obszar i posiadająca wspólną pulę genów.

Dziedziczenie i Genetyka

• Gregor Mendel sformułował dwa podstawowe prawa dziedziczenia: Prawo czystości gamet i Prawo niezależnego dziedziczenia cech.
• Chromosomowa teoria dziedziczności, sformułowana przez Thomasa Morgana, głosi, że geny znajdują się na chromosomach.
• Genom to cała informacja genetyczna komórki, obejmująca geny i sekwencje DNA międzygenowe.

Struktura DNA

• DNA składa się z nukleotydów, których sekwencje tworzą geny, które z kolei decydują o cechach organizmu.
• Replikacja DNA to proces kopiowania DNA przed podziałem komórkowym.
• Transkrypcja to proces przepisywania informacji genetycznej z DNA na mRNA.
• Translacja to proces tworzenia białka na podstawie mRNA w rybosomach.

Kod Genetyczny

• Kod genetyczny jest trójkowy, co oznacza, że 3 nukleotydy tworzą kodon, który koduje jeden aminokwas.
• Kod genetyczny jest zdegenerowany, co oznacza, że jeden aminokwas może być kodowany przez wiele różnych kodonów.
• Kod genetyczny jest uniwersalny, co oznacza, że jest on taki sam u wszystkich organizmów.

Zmienność Genetyczna

• Mutacje i rekombinacje są źródłem zmian w genomie.
• Dziedziczenie pozajądrowe to dziedziczenie informacji genetycznej zawartej w DNA mitochondrialnym (u zwierząt) i chloroplastowym (u roślin).

Dobór Naturalny i Ewolucja

• Dobór naturalny to proces, w którym najlepiej przystosowane organizmy mają większe szanse na przeżycie i rozmnażanie.
• Dobór naturalny może być kierunkowy, stabilizujący lub rozrywający:
  • Kierunkowy - preferuje skrajne wartości cech.
  • Stabilizujący - preferuje średnie wartości cech.
  • Rozrywający - preferuje skrajne wartości, eliminuje wartości pośrednie.

Genetyka Populacji

• Genetyka populacji bada zmienność genetyczną w populacjach i mechanizmy, które ją zmieniają (np. mutacje, dryf genetyczny, dobór naturalny).
• Allele to różne formy tego samego genu, które wpływają na cechy organizmu.

Specjacja

• Specjacja to proces tworzenia się nowych gatunków. Zazwyczaj jest ona wynikiem doboru rozciągającego i izolacji rozrodczej, co prowadzi do powstania nowych gatunków.

Genetyka Zachowania

• Zachowanie organizmu wynika z interakcji między genami a środowiskiem (nature vs. nurture).
• Badania bliźniąt są wykorzystywane do analizy wpływu genów i środowiska na zachowanie:
  • MZ (jednojajowe) - mają identyczny kod genetyczny, różnice w ich zachowaniu wynikają z wpływów środowiskowych.
  • DZ (dwujajowe) - mają 50% wspólnych genów, różnice w ich zachowaniu wynikają z obu czynników (genów i środowiska).

Odziedziczalność (h²)

• Odziedziczalność to proporcja zmienności cechy w populacji, która wynika z różnic genetycznych.
• Wyrażana jest jako procent wpływu genów na daną cechę.

Czynniki Środowiskowe

• Czynniki środowiskowe mogą wpływać na zachowanie organizmów.
• Czynniki środowiskowe dzielą się na:
  • Wspólne - np. warunki życia rodziny, status społeczny.
  • Specyficzne - unikalne doświadczenia danej jednostki (np. kolejność narodzin, wpływ rówieśników).

Metody Badawcze w Genetyce

• Testy genetyczne:
  • Cytogenetyczne - analizują strukturę chromosomów (np. z krwi, płynu owodniowego).
  • Biochemiczne - badają funkcje białek (np. poziom enzymów).
  • Molekularne - analizują sekwencje DNA (np. PCR, sekwencjonowanie).
• Reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR) to metoda amplifikacji DNA - cykliczne rozdzielanie, hybrydyzacja i wydłużanie nici DNA.

Zastosowanie w Praktyce

• Genetyka stosowana jest do diagnostyki chorób genetycznych, oceny ryzyka dziedzicznych schorzeń, badań nad bioróżnorodnością i ochroną gatunków.