Фенотип организма – что такое, определение и примеры кратко (10 класс, биология)
4.3
Средняя оценка: 4.3
Всего получено оценок: 60.
Обновлено 16 Ноября, 2021
4.3
Средняя оценка: 4.3
Всего получено оценок: 60.
Обновлено 16 Ноября, 2021
Совокупность внешних и внутренних признаков, свойств и характеристик организма называется фенотипом. Это физическое проявление организма, которое можно наблюдать визуально, без лабораторных исследований генетического кода. Определение фенотипа невозможно представить без генотипа, который оказывает большое влияние на формирование тех или иных характеристик отдельной особи.
Общие сведения
Фенотип — это внешнее физическое проявление организма, совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития.
Особенность фенотипа в том, что он нагляден и представляет собой любую наблюдаемую характеристику или черту организма, будь то его морфология, развитие, биохимические и физиологические свойства или поведение.
Фенотип является приспособлением генетической информации к факторам окружающей среды. Он обладает двумя основными характеристиками:
- Мерность фенотипа — количество направлений приспособлений указывает на количество факторов среды, к которым чувствителен фенотип.
- Степень приспособления указывает на степень чувствительности фенотипа к данному фактору среды.
Характеристики фенотипа определяют его разнообразие: чем чувствительнее и многослойнее фенотип, тем он богаче.
Фенотип зависит от набора генов и условий окружающей среды.
Термин «фенотип» в 1909 году предложил один из основоположников современной генетики, датский учёный Вильгельм Иогансен. Он использовал этот термин для понимания отличия наследственности организма от того, что получается в результате её реализации.
Взаимосвязь фенотипа и генотипа
Фенотип организма определяется генотипом.
Унаследованные от родителей гены определяют фенотип организма. Гены — это участки ДНК, кодирующие структуры белков и определяющие различные признаки. Они могут существовать в различных формах, которые называются аллелями. Аллели располагаются на хромосомах и передаются от родителей потомству путём полового размножения.
Организм наследует два аллеля для каждого гена — по одному от каждого родителя. Взаимодействие между аллелями и определяет фенотип организма:
- Если для определённого признака организм наследует два одинаковых аллеля, он называется гомозиготным по этому признаку.
- Если наследуется два разных аллеля для конкретного признака, то организм является гетерозиготным по этому признаку.
Фенотип и генотип тесно связаны друг с другом, но при этом существенно различаются между собой. Так, генотип отвечает за генетическую информацию в генном коде и может быть определен только при помощи специальных биологических исследований. Фенотип — это последствия генотипа, его физическое и видимое глазу воплощение.
О том, что такое фенотипы в биологии, можно кратко рассказать в докладе по биологии для 10 класса.
Что мы узнали?
Фенотип представляет собой совокупность внешних и внутренних признаков, свойств, черт организма, приобретённых в процессе индивидуального развития. Фенотип напрямую связан с генотипом и зависит от условий окружающей среды.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Пока никого нет. Будьте первым!
Оценка доклада
4.3
Средняя оценка: 4.3
Всего получено оценок: 60.
А какая ваша оценка?
Лекция «Могу ли я изменить свой эпигенотип?»
Генетика — вещь интересная, но очень непонятная обывателю. Вы знали, что в наших ДНК есть механизмы, которые могут влиять на программу развития организма?
Лекцию по генетике на тему «Эпигенетический механизм регуляции экспрессии генов» для нас провела Татьяна Колесникова, сотрудник института молекулярной и клеточной биологии СО РАН.
Согласно классической теории генетики, ДНК отвечает за хранение, передачу и реализацию наследственной информации — в ней содержится генотип человека. Существуют ещё два типа макромолекул — РНК и белки. Последние отвечают за фенотип, то есть набор признаков, сложившихся уже в процессе индивидуального развития организма. В современной же эпигенетике под фенотипом понимается набор генов, который экспрессируется в той или иной ткани из всего набора
генов.
Клетки из поколения в поколение наследуют не только последовательность ДНК, но и набор рабочих и бездействующих генов.
На основании генотипа в рамках программы развития организма в новых клетках происходит экспрессия разных генов, формируются эпигенотипы, отвечающие за готовый фенотип. Например, у нас есть нервные, мышечные и прочие клетки. Если поместить одну из них в культуру, то она продолжит делиться и даже сохранит свой фенотип. То есть клетки с одинаковой последовательностью ДНК наследуют свой фенотип, что называется эпигенетическим наследованием. Из одного генотипа можно сделать множество дискретных фенотипов. Каждая дочерняя клетка получает набор ДНК, за редким исключением полностью соответствующий материнской. Так, все наши клетки обладают одинаковой ДНК, но клеточные фенотипы могут быть разными.
Генетические шту(ут)ки в природеФенотипы существуют не только на уровне клеток, но и целых организмов:
- Летнее поколение бабочки пестрокрыльницы очень сильно отличается от весеннего. Не являясь специалистом, вы подумаете, что это разные виды бабочек.
- У людей пол определяется при помощи генов, набора половых хромосом. Но, например, крокодилы не имеют половых хромосом, а на пол потомства влияет внешний фактор – температура, при которой развиваются яйца.
- Самка морского организма bonnelia ведёт прикреплённый образ жизни и фильтрует пищу, а самец является паразитом — живёт внутри. Питается он тем, что употребляет самка. Пол потомства зависит от того, где расположится личинка: если она прикрепится к неорганическому субстрату — будет самка, а если самка проглотит личинку — самец.
Не являясь специалистом, вы подумаете, что это разные виды бабочек. Простой пример: белки в ДНК (трансфакторы) — регуляторы транскрипта, которые распознают определённые метки и связываются с ними. В последовательности ДНК есть участки, которые идентифицируются разными трансфакторами — у каждого гена может быть своя регуляторная последовательность, благодаря чему можно получать системы, имеющие разное устойчивое состояние системы с памятью.
Сложный пример: есть множество генов, которые нужны для поддержания работы стволовой клетки (такие клетки способны многократно делиться и трансформироваться в другие типы клеток). Также существует вторая группа генов — они отвечают за дифференцировку (остановку клеточного цикла) и трансформацию стволовой клетки, например, в нервную.
Если добавить в систему два регулятора (первый поддерживает и запускает гены для стволовой клетки и подавляет гены для дифференцировки, а второй делает всё наоборот), то они будут подавлять работу друг друга. Таким образом, получается система с двумя устойчивыми состояниями. Однако при добавлении в систему внешнего или внутреннего (например, изменение гормонального фона) фактора баланс нарушится.
Узнать больше о генетике, эпигенетике, концепции фенотипов и биоинформатическом анализе можно из полной версии лекции. Рекомендуем ознакомиться с видео!
Фенотип: определение, типы и примеры
Фенотип организма — это то, что вы можете оценить своими органами чувств.
Если это их цвет волос, вы можете увидеть это своими глазами. Если дело в их вокальном качестве, вы можете услышать это своими ушами. Даже если фенотип присутствует только микроскопически, как эритроциты при серповидно-клеточной анемии, его последствия могут быть оценены человеком, который от него страдает. Фенотипы также могут быть поведенческими, что вы, возможно, заметили, если вы когда-либо брали породу домашних животных, описанную как «дружелюбную», «смелую» или «возбудимую».
Определение фенотипа
Фенотип лучше всего понимается как наблюдаемые характеристики организма.
Фенотип — Наблюдаемые характеристики организма, определяемые экспрессией его генов в данной среде.
Фенотип в генетике
Термин фенотип чаще всего используется при изучении генетики. В генетике нас интересуют гены организма ( генотип ), какие гены экспрессируются и как выглядит это выражение ( фенотип ).
Несмотря на то, что фенотип организма, безусловно, имеет генетический компонент, важно помнить, что на фенотип также может влиять огромный компонент окружающей среды (рис.
1).
Факторы генетики и окружающей среды могут определять фенотип
Простым примером того, как окружающая среда и гены определяют фенотип, является ваш рост. Вы получаете свой рост от родителей, и существует более 50 генов, которые помогают определить ваш рост. Тем не менее, многие факторы окружающей среды присоединяются к генам в определении вашего роста. Большинство из них вполне очевидны, например, достаточное питание, сон и хорошее здоровье. Тем не менее на рост влияют и другие факторы, такие как стресс, физические упражнения, пребывание на солнце, хронические заболевания и даже социально-экономический статус. Все эти факторы окружающей среды, а также ваши врожденные гены определяют ваш фенотип — ваш рост.
Некоторые черты определяются на 100% генетически. Часто генетические заболевания, такие как серповидноклеточная анемия, болезнь кленового сиропа и муковисцидоз, приобретают болезненные фенотипы из-за мутировавшего гена. Если у кого-то есть мутировавший ген, никакие изменения образа жизни не могут сделать болезнь более или менее вероятной.
Здесь генотип определяет фенотип.
У человека с муковисцидозом есть это заболевание, потому что у него есть мутированная копия гена CFTR на обеих хромосомах 7. Ген CFTR обычно кодирует хлоридный канал, поэтому мутированный CFTR приводит к отсутствию или повреждению каналов, а симптомы или фенотип заболевания — кашель, проблемы с легкими, соленый пот и запор — полностью обусловлены этим генетическим дефектом.
С другой стороны, некоторые признаки имеют экологические и генетические компоненты. На многие расстройства психического здоровья, такие как шизофрения, биполярное расстройство и расстройства личности, влияют как генетические факторы, так и факторы окружающей среды. Другие заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, диабет и даже рак, имеют как генетические, так и экологические компоненты.
Например, курение увеличивает риск многих видов рака — это фактор окружающей среды. Но даже без курения одним из самых больших факторов риска развития рака, такого как рак молочной железы и рак толстой кишки, является то, что у кого-то из ваших близких родственников он был раньше — генетический компонент.
Фенотипические характеристики и однояйцевые близнецы
Другой классический пример влияния среды на фенотип — у однояйцевых близнецов. Монозиготные (однояйцевые) близнецы имеют одинаковые последовательности ДНК, следовательно, одинаковый генотип. Они , а не , однако фенотипически идентичны . У них есть фенотипические различия во внешности, поведении, голосе и многом другом, которые можно наблюдать.
Ученые часто изучали однояйцевых близнецов, чтобы наблюдать за влиянием окружающей среды на гены. Их идентичные геномы делают их отличными кандидатами, чтобы помочь нам расшифровать, что еще участвует в определении фенотипа.
Два типичных исследования близнецов сравнивают следующие группы:
- Монозиготные и дизиготные близнецы
- Монозиготные близнецы, выращенные вместе, и монозиготные близнецы, выращенные порознь.
Монозиготные близнецы происходят из одних и тех же первоначальных яйцеклеток и сперматозоидов, которые позже в процессе развития разделяются с образованием двух скоплений клеток, которые в конечном итоге приводят к двум плодам.
Дизиготные близнецы происходят из двух разных яйцеклеток и, по сути, являются двумя родными братьями и сестрами, родившимися во время одной беременности. Таким образом, они упоминаются как разнояйцевые близнецы. Обычно они имеют около 50% одних и тех же генов, в то время как монозиготные близнецы — 100%.
При сравнении монозиготных близнецов с дизиготными близнецами ученые пытаются обнаружить фенотипические факторы, на которые в большей степени влияет генетика. Если все наборы близнецов воспитывались вместе, то любая черта, более характерная для монозиготных близнецов, является чертой, имеющей более высокий генетический контроль над фенотипом.
То же самое можно сказать при сравнении монозиготных близнецов, выращенных раздельно, и выращенных вместе. Предположим, что монозиготные близнецы, выращенные порознь, имеют тот же признак, что и монозиготные близнецы, выращенные вместе. В этом случае сходство генетики, по-видимому, играет более важную роль, чем огромные различия в окружающей среде.
Типы фенотипов
Какие типы фенотипов помогают нам выяснить исследования близнецов? Практически любую черту можно исследовать таким образом, хотя исследования близнецов часто используются для изучения психологических или поведенческих фенотипов . Два идентичных близнеца будут иметь одинаковый цвет глаз или размер ушей. Но реагируют ли они одинаково или даже одинаково на определенные поведенческие стимулы? Делали ли они одинаковый выбор в детстве, даже если они росли за много миль друг от друга, с разными приемными родителями, никогда не встречаясь друг с другом? Какая часть этих фенотипических вариаций обусловлена их воспитанием и окружающей средой, а какая — их генетическим сходством?
В конечном счете, современная практика изучения близнецов привела к развитию трех широких категорий фенотипов: фенотипы с высоким уровнем генетического контроля, фенотипы со средним уровнем и фенотипы с более сложными и нюансированными моделями наследования.
- Высокий уровень генетического контроля — Рост, цвет глаз
- Умеренный уровень — Личность и поведение
- Сложный тип наследования — Расстройство аутистического спектра
Разница между генотипом и фенотипом
В каких случаях генотип и фенотип могут различаться? «Отец генетики», австрийский монах Грегор Мендель , открыл Закон Доминирования (рис. 2), который помог объяснить, почему генотип и фенотип организма не всегда интуитивны.
Закон доминирования Менделя — В гетерозиготном организме, который представляет собой один организм с двумя разными аллелями определенного гена, наблюдается исключительно доминантный аллель.
Если бы вы увидели, например, зеленый горошек, то его фенотип по цвету был бы зеленым. Его фенотип — это его наблюдаемая характеристика . Но обязательно ли мы знали бы его генотип? Означает ли тот факт, что он зеленый, что оба аллеля определяют цветовой код для «зеленого» признака? Давайте ответим на эти вопросы по одному.
1. Обязательно ли мы узнаем генотип зеленого горошка, видя его цвет?
Нет. Предположим, что, как открыл Мендель, горох может иметь два возможных цвета. Зеленый и желтый. И допустим, что мы знаем, что зеленый цвет является доминирующим признаком (G), а желтый цвет является рецессивным признаком (g). Так что да, зеленый горошек может быть гомозиготным по зеленому признаку ( GG) , , но согласно Закону доминирования горох с гетерозиготным генотипом (Gg) также будет зеленым.
В конечном счете, мы не можем определить, просто взглянув на зеленый горошек, является ли он (Gg) или (GG) , поэтому мы не можем знать его генотип .
2. Означает ли тот факт, что он зеленый, обе аллели, которые определяют цветовой код для зеленого признака?
Опять же, нет. Поскольку зеленый цвет является доминирующим признаком, растению нужен только один зеленый аллель, чтобы казаться зеленым.
Их может быть два, но нужен только один. Если бы растение было желтым, поскольку желтый является рецессивным аллелем, да, растению понадобились бы два аллеля желтого, чтобы казаться желтым, и тогда мы бы знали его генотип — (gg) .
Подсказка к экзаменам: если вы знаете, что организм имеет рецессивный фенотип, и наблюдаемый признак соответствует принципам менделевского наследования, вы знаете и его генотип! У вас должно быть две копии рецессивного аллеля, чтобы иметь рецессивный фенотип, поэтому его генотип — это всего лишь две копии рецессивного аллеля.
Фенотип – ключевые выводы
- Фенотип определяется как наблюдаемые и ощутимые характеристики организма, обусловленные тем, как его гены взаимодействуют с окружающей средой.
- Иногда фенотип полностью обусловлен генетикой; в других случаях это просто из-за среды . Часто фенотип обусловлен комбинацией двух .
- Исследования близнецов, в которых изучались моно- и дизиготных близнецов , использовались для демонстрации генетических компонентов наследуемости фенотипа.
- Мы можем определить генотип организма с рецессивным фенотипом, просто взглянув на него.
- Фенотип не всегда очевиден — такие вещи, как болтливость человека или устойчивость бактерий к антибиотикам, являются примерами фенотипа!
Образование разных фенотипов одного и того же генотипа в одной и той же среде за счет вариаций развития
. 2008 г., февраль; 211 (часть 4): 510-23.
doi: 10.1242/jeb.008755.
Гюнтер Фогт 1 , Мартин Хубер, Маркус Тиманн, Джеральд ван ден Бугаарт, Оливер Дж. Шмитц, Кристоф Д. Шубарт
принадлежность
- 1 Зоологический институт и музей Грайфсвальдского университета, Johann-Sebastian-Bach-Strasse 11/12, D-17487 Грайфсвальд, Германия. [email protected]
- PMID: 18245627
- DOI: 10.1242/jeb.008755
Гюнтер Фогт и др. J Эксперт Биол. 2008 Февраль
. 2008 г., февраль; 211 (часть 4): 510-23.
doi: 10.1242/jeb.008755.
Авторы
Гюнтер Фогт 1 , Мартин Хубер, Маркус Тиманн, Джеральд ван ден Бугаарт, Оливер Дж. Шмитц, Кристоф Д. Шубарт
принадлежность
- PMID: 18245627
- DOI: 10.1242/jeb.008755
Абстрактный
Фенотип организма определяется генами, окружающей средой и случайными событиями развития. Хотя изменчивость развития (DV) признана основным биологическим принципом, влияющим на историю жизни, восприимчивость к болезням и, возможно, на эволюцию, она плохо исследована из-за отсутствия подходящего модельного организма. Это препятствие можно было бы преодолеть, если бы в качестве экспериментального животного использовали недавно обнаруженных, крепких и высокопродуктивных партеногенетических мраморных раков. Товарищи по партии этого клонального рака, изогенность которых была доказана анализом ядерных микросателлитных локусов, демонстрировали удивительно широкий диапазон вариаций в окраске, росте, продолжительности жизни, размножении, поведении и количестве органов чувств, даже при выращивании в одинаковых условиях.
Похожие статьи
Пригодность клональных мраморных раков для биогеронтологических исследований: обзор и перспектива, с замечаниями о некоторых других ракообразных.
Фогт Г. Фогт Г. Биогеронтология. 2010 дек.; 11(6):643-69. doi: 10.1007/s10522-010-9291-6. Epub 2010 27 июня. Биогеронтология. 2010. PMID: 20582627 Рассмотрение.
Изучение фенотипической изменчивости и метилирования ДНК в процессе развития, экологии и эволюции клональных мраморных раков: парадигма для исследования взаимосвязей между эпигенотипом и фенотипом у макробеспозвоночных.
Фогт Г. Фогт Г. Натурвиссеншафтен. 2022 31 января; 109 (1): 16. doi: 10.1007/s00114-021-01782-6.
Натурвиссеншафтен. 2022.
PMID: 35099618
Рассмотрение.Забота о выводке пресноводных раков и связь с сенсорными недостатками потомства.
Фогт Г., Толли Л. Фогт Г. и соавт. J Морфол. 2004 г., ноябрь; 262 (2): 566-82. doi: 10.1002/jmor.10169. J Морфол. 2004. PMID: 15376277
Онтогенез Marmorkrebs (мраморных раков): партеногенетический рак с неизвестным происхождением и филогенетическим положением.
Зейтц Р., Вильпу К., Хопп У., Харш С., Майер Г. Зейтц Р. и соавт. J Exp Zool A Comp Exp Biol. 2005 г., 1 мая; 303(5):393-405. doi: 10.1002/jez.a.143. J Exp Zool A Comp Exp Biol. 2005. PMID: 15828010
Изменение симметрии в системе нисходящих артерий партеногенетических мраморных раков.
Фогт Г., Виркнер К.С., Рихтер С. Фогт Г. и соавт. J Морфол. 2009 г.Февраль; 270 (2): 221-6. doi: 10.1002/jmor.10676. J Морфол. 2009. PMID: 18937329
Натурвиссеншафтен. 2022.
PMID: 35099618
Рассмотрение.
Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
Сравнение соответствия кардиометаболических заболеваний и результатов физического и лабораторного обследования между монозиготными и дизиготными корейскими взрослыми близнецами: перекрестное исследование с использованием данных KoGES HTS.
Кан Х.С., Ким С.И., Чхве Х.Г., Лим Х., Ким Ч.Х., Ким Ч.Х., Чо С.Дж., Нам Э.С., Мин К.В., Пак Х.И., Ким Н.Й., Чой И., Квон М.Дж. Канг Х.С. и др. Питательные вещества. 2022 15 ноября; 14 (22): 4834. дои: 10.3390/nu14224834. Питательные вещества. 2022. PMID: 36432523 Бесплатная статья ЧВК.
Вариации роста и фотосинтетических признаков гибридов и клонов полиплоидного тополя в Северо-Восточном Китае.
Цзян Л., Сюй С., Цай К., Хань Р., Тигабу М., Цзян Т., Чжао С. Цзян Л. и др. Гены (Базель). 2022 ноябрь 19;13(11):2161. doi: 10.3390/genes13112161. Гены (Базель). 2022. PMID: 36421836 Бесплатная статья ЧВК.
Возникновение и развитие поведенческой индивидуальности у клональных рыб.
Ласковски К.Л., Бирбах Д., Джоллес Дж.В., Доран С., Вольф М. Ласковски К.Л. и соавт. Нац коммун. 2022 28 октября; 13 (1): 6419. doi: 10.1038/s41467-022-34113-y. Нац коммун. 2022. PMID: 36307437 Бесплатная статья ЧВК.
Сравнение совпадений случаев остеопороза, переломов, артритов и Т-показателя DEXA у монозиготных и дизиготных близнецов: перекрестное исследование с использованием данных KoGES HTS.
Чхве Х.
