Genetikk

genetikk

Genetikk er et fag i biologien hvor man studerer gener, genenes variasjon og hvordan genene arves fra en generasjon til den neste. Gener, også kalt arveanlegg, er oppskrifter for egenskaper hos levende organismer slik som fargen på en blomst, at insekter har seks bein, høyden på et tre, hårfargen din, og mange andre ting. Genetikken studerer alle typer egenskaper, både de som varierer innen samme art og de som er forskjellige fra art til art

Munken Gregor Mendel fra Brno (nå i Tsjekkia) regnes som genetikkens far. Han gjorde eksperimenter med erteblomster i en klosterhage på 1850-60-tallet. På den tida visste man ingenting om gener, man studerte kun de ytre egenskapene slik som fargen på blomstene, plantenes høyde, og formen og fargen på ertene (Figur 3). Mendel skjønte likevel at det måtte være noen spesielle biologiske enheter som overførte egenskapene fra generasjon til generasjon og han kalte disse arveenheter.

Mendel fant ut veldig mye om arv som fremdeles gjelder i dag. Den måten Mendel studerte genetikk på, ved å krysse individer og se på de ytre egenskapene hos avkommet, kalles ofte klassisk genetikk. I dag studerer genetikere også ytre egenskaper slik som Mendel gjorde, men da er det i kombinasjon med studier av genene som styrer disse egenskapene.

Ordet genetikk kommer fra ordet gen og gener er fokuset når man studerer genetikk.

Gener – også kalt arveanlegg – er avgrensete områder på DNA-molekylet som har en bestemt oppgave i en organisme. Genene inneholder oppskrifter for ulike produkter som gir oss de egenskapene vi har. Vi sier gjerne at gener koder for egenskaper. Se også genetisk kode.

De aller fleste gener inneholder oppskrifter på proteiner, og disse kalles gjerne proteinkodende gener. Det finnes også noen gener som inneholder andre typer informasjon. Noen av disse inneholder oppskrifter på ulike typer RNA-molekyler som cellene trenger. Det finnes også gener som ikke blir verken proteiner eller RNA, men som er med på å påvirke aktiviteten i de proteinkodende genene ved å ha en regulerende eller organiserende funksjon.

Hos alle høyere organismer finnes mesteparten av genene i cellekjernenes kromosomer. Det enkelte kromosom består av ett langt DNA-molekyl. Genene er ordnet på rekke og rad på kromosomene.

Se også DNA og nukleinsyrer.

De egenskapene som varierer innen en art er de egenskapene som skiller individer fra hverandre. Grunnen til dette er at det finnes flere utgaver av samme gen. Slike genutgaver kalles alleler. Eksempler på slike egenskaper:

• Øyefarge hos mennesker: Noen har blå øyne mens andre har brune.
• Halen på knølhvaler: Det hvite mønsteret på undersiden av halen skiller individer av denne hvaltypen fra hverandre.
• Formen på en vannmelon: Noen er helt runde mens andre er mer avlange.

De egenskapene som varierer mellom arter gjør at mennesker føder menneskebabyer, at katter får kattunger, at frø fra en tulipan gir en ny tulipan osv.

Eksempler på slike egenskaper:

• Oppreist gange: Mennesker går på to bein mens elefanter og andre dyr går på fire bein.
• Bladtype hos trær: Noen trær har nåler, slik som grantrær, mens andre trær har blader, slik som bjørk.
• Pusteorgan: Mange dyr puster med lunger slik som mennesker, katter, og fulger, mens fisker puster med gjeller.

Når gener overføres fra foreldre til avkom kalles det arv eller nedarving. Når avkom arver gener fra sine foreldre får de en genutgave fra hver av foreldrene (en fra mor og en fra far).

Mendels eksperimenter førte til prinsipper og regler for arvelighet som gjelder den dag i dag. Disse har også blitt bekreftet i senere tid med moderne metoder.

En av de viktigste oppdagelsene Mendel gjorde var at noen genutgaver dominerer over andre. Mendel krysset erteblomster som kun hadde grønne frø med erteblomster som kun hadde gule frø og resultatet var erteblomster med bare gule frø. Genutgaven for gul farge, vi kaller den A, dominerte over den grønne fargen, vi kaller den a, og kalles for en dominant egenskap. Den grønne fargen a kalles en recessive egenskap

Mendel fortsatte eksperimentet og lot plantene som vokste opp fra de gule frøene bestøve seg selv. Da fant han både gule og grønne erter i belgene, omtrent tre gule for hver grønn, altså den grønne recessive egenskapen hadde dukket opp igjen. De grønne ertene gav i senere generasjoner bare grønne frø ved selvbestøvning, men de gule var av to typer: En tredjedel gav bare gule frø, mens to tredjedeler fortsatte å gi både gule og grønne frø i forholdet 3:1. (Figur 2.)

Grunnen til dette er at genene opptrer i par og man arver en genutgave fra hver av foreldrene. De gule frøene Mendel startet med hadde to genutgaver for gul farge, AA, mens de grønne frøene hadde to genutgaver for grønn farge aa. Individer med like genutgaver, slik som AA og aa, kalles homozygote. Da disse to homozygote plantene ble krysset med hverandre fikk Mendel nye planter som hadde en genutgave for hver farge, Aa, og disse kalles heterozygote, altså de har to ulike genutgaver. Krysser man en heterozygot, Aa, med en annen heterozygot, Aa, vil individer med den recessive egenskapen dukke opp igjen fordi man får planter som er aa (se Figur med krysningsskjema).

Hos særkjønnede dyr blir det som regel født like mange hunner som hanner. Hos mennesket, som har 46 kromosomer, er det f.eks. slik at en kvinne har to like store kjønnskromosomer (X-kromosomer), mens mannen har ett X-kromosom og ett mye mindre Y-kromosom. Ved dannelsen av kjønnsceller, danner en kvinne bare egg med et X-kromosom (ved siden av de andre 22 kromosomer), mens en mann danner to slags kjønnsceller: sædceller med X-kromosom og sædceller med Y-kromosom. Sædcellens kjønnskromosom er altså avgjørende for kjønnet til barnet som utvikles fra den befruktede eggcellen. Lignende kromosommekanismer ligger til grunn for kjønnsbestemmelsen hos nesten alle særkjønnede dyr, selv om ikke alle viser form-ulikheter mellom de to typene av kjønnskromosomer.

Gener som ligger i kjønnskromosomene, viser kjønnsbundet arv, dvs. at egenskapene nedarves ulikt for de to kjønnene. Et eksempel på dette er blødersykdom hos mennesket.

For nedarving av egenskaper regulert av mange gener, se kvantitativ genetikk, og for fordeling og nedarving av egenskaper innen en bestand, se populasjonsgenetikk.

Innen enkeltindivider kan arveanleggene endres ved mutasjoner. Dette kan føre til en endring i en egenskap hos individet som bærer det muterte gen, eller endringen kan nedarves og effekten først komme til syne hos avkommet. Se også utviklingslæren, human genetikk og bioteknologi.

En viktig del av genetikken er å studere genenes struktur og funksjon. Denne delen av genetikken kalles molekylær genetikk. Molekylær betyr at man jobber med molekyler. Genene finner man på DNA, arvematerialet, og DNA er store molekyler i cellen, derav navnet molekylær genetikk. Den molekylære genetikk, kom først i gang med utviklingen av biokjemien i perioden 1940–60.

Et eksempel på studie av geners struktur og funksjon: Frøene som Mendel studerte hadde ulik overflate. Noen frø var jevnt runde, andre var rynkede. Senere har man brukt molekylære metoder til å analysere frøene og funnet ut at genet for runde frø inneholder informasjon til å lage et enzym som produserer en spesiell form for stivelse. Denne stivelsen holder overflaten på frøene jevn når de tørker. De skrukkete frøene har en mutasjon (en endring i genet) som gjør at enzymet ikke lages og dermed holdes heller ikke overflaten jevn når frøene tørker.

I dag finnes det også et fagområde hvor man kan studere alle genene i en organisme på en gang. Dette faget kalles genomikk og er tett knyttet til genetikk. I genetikken studerer man gjerne ett eller noen få gener, mens i genomikken ser man på alt arvemateriale i sin helhet og prøver å forstå hvordan genene er organisert, hvilke funksjoner de har og hvordan de virker sammen.

• Gregor Mendel
• Populasjonsgenetikk
• Genomikk
• Epigenetikk
• Human genetikk
• Bioteknologi