Phänotypdefinition
Ein Phänotyp ist die physikalische Expression von DNA. Im Gegensatz dazu ist der Genotyp die chemische Zusammensetzung der DNA, die einen bestimmten Phänotyp verursacht. DNA wird zuerst in RNA, ein etwas anderes Informationsmolekül, transponiert, das dann in ein Protein übersetzt werden kann. Phänotypen werden durch die Wechselwirkungen der vielen verschiedenen Proteine verursacht, die durch DNA erzeugt werden. Dieser Prozess kann unglaublich kompliziert werden. Selbst in den niedrigsten Lebensformen gibt es Tausende von Genen, die Tausende verschiedener Proteine erzeugen. Diese Proteine interagieren auf komplexe Weise miteinander und mit der Umwelt, so dass der Organismus Energie aus Nährstoffen gewinnen kann.
In einem einfachen Sinne kann jedes Gen ein einzelnes Protein produzieren. Dieses Protein kann verschiedene Formen annehmen, basierend auf den verschiedenen Allelen in der Population. Einige dieser Formulare sind funktionsfähig, während andere Formulare weniger funktionsfähig sind oder überhaupt nicht funktionieren. Wenn ein Merkmal durch ein einzelnes Protein kontrolliert wird, bestimmt der Genotyp, den das Tier für dieses Protein erhält, ob dieses Merkmal adaptiv oder schädlich für das Streben nach Fortpflanzung ist. Zum Beispiel haben Menschen mit Mukoviszidose (CF) eine Mutation in dem Gen, das ein Protein produziert, das für den Transport von Chlormolekülen über Membranen spezifisch ist. Da ihr Genotyp eine nicht funktionelle Mutation enthält, funktioniert das erzeugte Protein nicht richtig. Daher haben sie einen nicht funktionellen Phänotyp, der viele gesundheitliche Probleme verursacht.
Beispiele für Phänotyp
Melanin
Melanin ist ein Molekül, das von vielen Tieren produziert wird. Es ist als Pigment oder Molekül bekannt, das dem Gewebe eine dunkle Farbe verleiht. Beim Menschen verursachen unterschiedliche Melaninspiegel in Haaren, Augen und Haut eine so große Vielfalt an Erscheinungen auf der Welt. Während es viele Gene gibt, die die Verteilung von Melanin steuern, gibt es nur wenige Gene, die für seine Produktion verantwortlich sind. Aus diesem Grund können in jeder Population auf der ganzen Welt Individuen gefunden werden, die überhaupt kein Melanin produzieren, ein Zustand, der als Albinismus bekannt ist.Menschen mit Albinismus, unabhängig von ihrer Rasse oder den Phänotypen der Eltern, fehlt die Fähigkeit, Melanin zu produzieren. Ohne das Pigment in ihrem System erscheinen ihre Haare und ihre Haut weiß und die Augen normalerweise rosa. Alle Populationen enthalten Albinismus, da der Pool der für die Melaninproduktion verantwortlichen Gene groß ist und eine Mutation in einem von ihnen den gesamten Prozess stören kann. Obwohl Mutationen selten sind, tritt das Merkmal auf, wenn sich genügend Menschen vermehren. Aufgrund des verminderten Schutzes vor den Sonnenstrahlen sind viele mit Albinismus jedoch einer Vielzahl von Haut- und Augenkrebs ausgesetzt. Dies könnte erklären, warum Albinismus normalerweise nur bei einem kleinen Teil der Bevölkerung auftritt.Tiere erleben auch Albinismus, da die Wege, die Melanin in ihnen produzieren, die gleichen sind wie beim Menschen. Tatsächlich wurde Albinismus bei den meisten Säugetieren dokumentiert. Alle Säugetiere verwenden Melanin als Pigment. Andere Tiergruppen verwenden unterschiedliche Pigmente mit unterschiedlichen Mechanismen zur Herstellung dieser Pigmente. Albinismus ist auch bei diesen Tieren möglich, wenn die Gene, die den pigmentierten Phänotyp produzieren, gestört werden. Manchmal werden diese Mutationen ausgewählt, wie im Fall von Wintertieren, die oft partiellen Albinismus in ihren Mänteln zeigen, so dass sie sich einmischen und mehr Sonnenenergie absorbieren können.
Mendels Erbsen
Gregor Mendel ist vor allem für seine Beiträge zur Genetik bekannt. Als Mönch in einer deutschen Abtei studierte Mendel die Phänotypen von Erbsen. Mendel interessierte sich besonders für das Phänotypverhältnis zwischen den Nachkommen. Mendel bemerkte, dass, wenn er gelbe Erbsen mit grünen Erbsen züchtete, manchmal die Nachkommen halb gelb und halb grün waren, und manchmal waren die Nachkommen alle gelb. Mendel kam zu dem Schluss, dass jede Erbse zwei Formen des Gens für Farbe trägt. Wir nennen diese Allele jetzt, und wir wissen, warum Mendels Erbsen Nachkommen in verschiedenen Farbverhältnissen hervorbringen würden. In den folgenden Punnett-Quadraten stellt jedes Quadrat einen potenziellen Nachwuchs zwischen den Eltern dar, die auf der Außenseite des größeren Quadrats aufgeführt sind. Denken Sie daran, dass jeder Elternteil jedem Nachwuchs ein Allel gibt. Das Punnett-Quadrat ist eine einfache Möglichkeit, dies zu visualisieren.
Der Phänotyp der Farbe in Erbsen wird durch ein Gen verursacht, das das gelbe Pigment produziert. Ohne dieses Pigment geben die Chloroplasten in der Erbsenschote eine grüne Farbe. Jeder Organismus enthält zwei Allele für das Gen, eines von jedem Elternteil. Wenn ein Organismus auch nur ein Allel erhält, das das gelbe Pigment produzieren kann, ist die Erbsenschote gelb. Wenn jedoch keines der Allele das gelbe Pigment produzieren kann, erscheinen die Erbsen grün. Das gelbe Allel ist als dominantes Allel bekannt, da nur eines den gelben Phänotyp oder das äußere Erscheinungsbild verursacht. Das grüne Allel ist das rezessive Allel, weil Sie zwei grüne Allele in einem Individuum benötigen, um
- Transponieren zu können – In der Sprache der DNA zu bleiben, bedeutet Transponieren, DNA in ein RNA-Molekül zu kopieren, das als Kehrwert der DNA dient.
- Übersetzen – Umschalten auf die Sprache der Proteine, RNA wird dann in eine Kette von Aminosäuren umgewandelt, indem die RNA in Dreiergruppen gelesen wird, die als Codons bekannt sind.
- Phänotypisches Verhältnis – Das Verhältnis eines Phänotyps zu den anderen in einer Population, das sich vom genotypischen Verhältnis unterscheidet.
- Allel – Eine spezifische Form eines Gens, von dem Sie eines von jedem Elternteil erhalten, so dass Sie zwei Allele für jeden Genotyp erhalten, die zusammen (oder gegeneinander) arbeiten, um den Phänotyp zu erzeugen.
Quiz
1. Beachten Sie die Grafik auf Erbsenpflanzen. In einer der YY-Erbsenpflanzen kann ein Genetiker eines der Y (gelben) Allele in ein y (grünes) Allel umwandeln. Was wird sich dadurch ändern?
A. Genotyp
B. Phänotyp
C. Beide
2. Beim Menschen sind braune Augen ein dominantes Merkmal, während blaue Augen rezessiv sind. Zwei Eltern mit braunen Augen haben ein Kind mit blauen Augen. Wie ist das möglich?
A. Es ist nicht möglich.
B. Jeder Elternteil trug ein rezessives Allel bei.
C. Das Baby ist eine Mutante.
3. Zwei Menschen mit Albinismus vergleichen ihre DNA und stellen fest, dass sie nicht die gleichen Mutationen haben. Wie können beide den Phänotyp des Albinismus zeigen?
A. Verschiedene Wege sind mutiert.
B. Albinismus ist ansteckend.
C. Gentests sind nicht schlüssig.