Чем отличается генотип от фенотипа

Генотип и фенотип человека – в чем разница?

Выделяя два понятия о свойствах и характеристиках живого организма, Иогансен четко определил разницу между ними.

Гены передаются потомству индивидуумом. Фенотип же особь получает в ходе жизненного развития.
Генотип и фенотип отличаются еще тем, что гены у живого существа появляются вследствие соединения двух наборов наследственной информации. Фенотип появляется на базе генотипа, претерпевая различные изменения и мутации. Эти изменения происходят под воздействием внешних условий существования живого организма.
Генотип определяется путем проведения сложного анализа ДНК, фенотип индивидуума можно увидеть при анализе основных критериев внешнего вида.

Нужно отметить, что живые организмы имеют разный уровень приспосабливаемости и чувствительности к окружающим их условиям. От этого зависит, насколько сильно фенотип будет изменен в процессе жизни.

Что такое генотип

Это совокупность наследственной информации в организме. Иными словами, это сумма генов, образующая единую систему.

В отличие от генофонда, он описывает не весь вид, а отдельную особь.

Как определить генотип

Для определения генотипа животных и растений используют анализирующее скрещивание. В его основе лежит скрещивание неопределенной особи и особи с гомозиготным (одинаковым) набором хромосом.

Так как вторая особь образует одну гамету рецессивного признака, определить первую особь легко и просто.

А вот человеку, чтобы узнать свой набор генов, нужно сдать анализы в специальной лаборатории.

Как изменяется генотип

Изменение набора генов может быть вызвано мутацией. Во время данного процесса изменяется структура ДНК, которая может передаваться по наследству. Мутации возникают по разным причинам.

Например, из-за ультрафиолетовых лучей, радиации или под действием химических веществ.

Мутации делятся на:

Генные мутации подразумевают под собой изменение строения одного гена, хромосомные — модификацию строения хромосомы, геномные — изменения количества хромосом.

Также мутации бывают спонтанными и искусственными. Первые возникают самопроизвольно и случаются на протяжении всей жизни. Вторые же искусственно вызваны в лаборатории.

Мутации в основном носят летальный или нейтральный характер. Изредка мутации бывают полезны для организма.

Набор генов также может изменяться из-за комбинативной изменчивости. В ее основе лежит перекомбинация генов в ходе полового процесса.

В результате какого процесса формируется генотип потомства

Он формируется в результате слияния родительских гамет. Например, при слиянии двух гомозиготных организмов, потомок получит генотип «аа».

Влияние окружающей среды на развитие генотипа и фенотипа

Окружающая среда играет важную роль в формировании генотипа и фенотипа организма. Генотип представляет собой уникальный генетический набор организма, который наследуется от родителей. Фенотип же представляет внешнюю проявление генотипа, включающее физические и биологические характеристики организма.

Однако, в отличие от генотипа, фенотип может быть изменен или модифицирован под влиянием окружающей среды. Окружающая среда включает в себя различные факторы, такие как питание, воздействие токсинов, уровень физической активности и др.

Один из примеров влияния окружающей среды на развитие генотипа и фенотипа — это эффект практически всех факторов на формирование гена экспрессии. Ген экспрессии определяет, будет ли определенный ген активирован или подавлен в организме в конкретный момент времени.

Окружающая среда также может влиять на изменения в геноме, вызывая мутации в ДНК. Мутации могут происходить под воздействием физических факторов, таких как радиация, или химических веществ, которые могут изменять структуру ДНК. Мутировавший генотип может в конечном итоге привести к изменению фенотипа организма.

Помимо этого, окружающая среда также влияет на формирование фенотипа через эпигенетические механизмы. Эпигенетика — это наука, изучающая изменения в геноме, которые не затрагивают саму структуру ДНК. Эпигенетические изменения могут происходить посредством модификации хроматина, химических изменений ДНК и т.д. Они могут быть вызваны окружающей средой, такой как диета, стресс, токсины и другие факторы.

В целом, окружающая среда имеет огромное влияние на развитие генотипа и фенотипа организма. Отличия в окружающей среде, с которой сталкивается организм, могут привести к различиям в фенотипе, даже при одинаковом генотипе. Поэтому, изучение влияния окружающей среды является важным аспектом в понимании генетических особенностей и заболеваний, а также для разработки возможных профилактических и лечебных мероприятий.

Что такое генотип? А фенотип?

Мы подготовили подборку отличий обоих понятий в виде ключевых моментов, но считаем интересным (и важным) в контексте определить, что именно является генотипом, а что фенотип живого существа.Таким образом, их различия станут очень ясными. Давайте начнем.

Генотип: что это такое?

Генотип — это, вообще говоря, генетическая информация, которой обладает живое существо в виде ДНК (хотя некоторые вирусы могут иметь ее в виде РНК, но это исключение). Другими словами, генотип живого существа — это набор генов в его геноме

В этом смысле генотип представляет собой совокупность генов организма. В случае человека наш генотип будет набором из 30 000 генов, присутствующих в каждой из наших клеток, каждый из которых имеет свои вариации и полиморфизмы, которые делают всех нас уникальными на генетическом уровне.

Эти гены организованы в так называемые хромосомы, каждая из которых представляет собой высокоорганизованную структуру, содержащую большую часть нашего генетического материала. вместе с белками и другими молекулами, придающими стабильность.У человека 23 пары хромосом.

И именно в этих 46 хромосомах, присутствующих в ядре наших клеток, скрывается наш генотип. Этот генотип, представляющий собой последовательность генов (каждая из частей ДНК, кодирующих определенный клеточный процесс) нашего генома, подобен инструкции.

В этом рецепт того, что мы есть. Или, скорее, того, чем мы можем быть и чем мы не можем быть. И дело в том, что гены генотипа, чтобы иметь влияние на физиологическом уровне, должны быть выражены в виде белков.

Но все ли гены нашего генотипа выражены? А те, кто самовыражаются, всегда ли они делают это с одинаковой интенсивностью? Нет. И в этом магия генетики. Экспрессия генов — невероятно сложный мир, но достаточно понимать, что в зависимости от внутренних и внешних условий (окружающей среды), воспринимаемых нашими клетками, регуляторные гены будут координировать экспрессию (или замалчивание) и интенсивность указанной экспрессии. наших генов..А когда выражен генотип, мы перестаем говорить о генотипе и начинаем говорить о фенотипе.

Фенотип: что это такое?

Фенотип, вообще говоря, представляет собой набор физиологических характеристик, которые организм представляет в результате генетической экспрессии, модулируемой окружающей средой и внутренними условиями организма. Другими словами, является результатом взаимодействия между генотипом и окружающей средой Это набор наблюдаемых признаков особи, полученных в результате избирательного выражения ее генотипа.

В этом смысле фенотип человека определяется выражением его генотипа в зависимости от окружающей среды, которой он подвергается. Окружающая среда формирует наше генетическое выражение. И в зависимости от того, что происходит вокруг нас, одни гены замолкают, а другие активируются, формируя, таким образом, то, кто мы есть.

Фенотип – это набор наблюдаемых признаков, которые обусловлены регулируемой экспрессией генов в зависимости от окружающей среды и проявляются в не только на физическом, но и на поведенческом уровне. Как мы видели, генотип — это ингредиенты. Фенотип – это блюдо, которое мы получаем после того, как его приготовила среда (шеф-повар).

Следовательно, вы фенотип. Или, скорее, набор многих фенотипических признаков. Вы не генотип. Вы не результат суммы генов. Вы являетесь результатом того, как эти гены взаимодействуют с окружающей средой, и следствием того, что одни активируются, а другие замолкают.

Это объясняет, почему два однояйцевых близнеца, несмотря на одинаковый генотип (у них одинаковые гены), с разным генетическим выражением, не совсем идентичны. Отличаются и их фенотипы, прожив разные жизни. У всех нас есть уникальный фенотип

Определение фенотипа

Фенотип описывает наблюдаемые характеристики или черты организма. Разница между генотипом и фенотипом состоит в том, что генотип наследуется от родителей организма, а фенотип организма — это все его наблюдаемые характеристики.

На фенотип организма влияют генотип и окружающая среда, а на генотип — нет. На фенотип также влияют другие факторы, такие как эпигенетические модификации, а также факторы окружающей среды и образа жизни.

Примеры фенотипов

Факторами окружающей среды, которые, вероятно, будут влиять на фенотип организма, являются температура, влажность, стресс и питание.

Давайте возьмем, к примеру, фламинго, чтобы понять, как окружающая среда влияет на фенотип.

Фламинго от природы имеют тускло-серый цвет, но меняют цвет в зависимости от того, что они говорят в своей среде обитания. Розовые перья у фламинго не являются наследственной чертой.

Фламинго имеют ярко-розовый цвет, который обусловлен бета-каротином. Это красно-оранжевый пигмент, который в больших количествах содержится в личинках артемии, водорослях и артемии, которую они едят.

Другой пример, который мы можем рассмотреть, — это человеческая кожа. Человеческий ген может контролировать тип и количество вырабатываемого нами меланина.

Но воздействие ультрафиолета в солнечном климате приводит к тому, что меланин в коже становится темнее.

Понятие эпигенетики и ее влияние на генотип и фенотип

Генотип — это набор генетической информации, закодированный в ДНК. Он определяет наши наследственные характеристики и потенциальные возможности. Фенотип — это конкретное проявление генетической информации в организме, которое определяется взаимодействием генов с окружающей средой.

Эпигенетические механизмы

Эпигенетические изменения могут быть вызваны различными механизмами, включая модификацию хроматина, ДНК метилирование и влияние некодирующих РНК.

Модификация хроматина: Хроматин — это комплекс ДНК и белков, который образует хромосомы. Модификация хроматина включает изменение его структуры и функциональности, что может повлиять на доступность генов для транскрипции и экспрессии.
ДНК метилирование: При метилировании к молекуле ДНК добавляется метильная группа, что может влиять на активность генов. Метилирование генов может быть наследуемым и изменяться в ответ на факторы окружающей среды.
Некодирующие РНК: Некодирующие РНК (нРНК) — это РНК-молекулы, которые не транслируются в белки, но могут регулировать экспрессию генов. Они могут взаимодействовать с генетической информацией и изменять ее активность.

Влияние эпигенетики на генотип и фенотип

Эпигенетические изменения могут привести к изменению генетической активности в клетках и тканях организма, что в свою очередь может иметь последствия для генотипа и фенотипа.

Например, эпигенетические маркеры могут влиять на дифференциацию клеток, определяя, какие гены будут экспрессироваться в разных типах тканей. Они также могут контролировать временные и пространственные паттерны активации генов, регулируя развитие и функционирование органов.

Эпигенетические изменения могут также возникать в ответ на факторы окружающей среды, такие как диета, воздействие токсинов и стресс. Эти изменения могут иметь долговременные последствия и передаваться от одного поколения к другому. Например, некоторые исследования показывают, что питание матери во время беременности может влиять на эпигенетические изменения в геноме плода, что может повлиять на его генотип и фенотип.

Таким образом, эпигенетика играет важную роль в определении нашего генотипа и фенотипа, связывая генетическую информацию с факторами окружающей среды и взаимодействием генов с ней. Это открывает новые возможности для понимания механизмов развития, здоровья и заболеваний.

Наследование признаков, сцепленных с полом

Наследованием, сцепленным с полом, именуют порядок наследования генов, которые находятся внутри половых хромосом. Сцепленное с X-хромосомой наследование представляет собой процесс наследования генов гетерогаметного мужского пола, имеющего Y-хромосому(XY) и гомогаметной женской особи (XX). Данный тип передачи генов работает у:

пресмыкающихся;
многих насекомых;
млекопитающих (кроме однопроходных).

Если наследование признаков осуществляется посредством Y-хромосомы, имеет место голандрический тип передачи признаков. При голандрическом наследовании происходит передача признаков, гены которых локализованы только в Y-хромосоме. Так передаются к сыновьям от отцов фенотипические проявления. Данными признаками служат:

ген дифференцировки семенников;
наличие межпальцевых перепонок;
развитие волос по краю ушной раковины (гипертрихоз).

Гипертрихоз — это болезнь, вызывающая у человека чрезмерный рост волос. Волосы являются производными верхнего слоя кожи человека и млекопитающих. Их корни располагаются в толще кожи. До 8 месяцев утробного развития человека его тело покрыто плодными и первичными волосами, но к моменту рождения волосы остаются только на бровях, ресницах и голове.

Гомозиготными признаками именуют проявления, гены которых локализованы только в одной (X либо Y) половой хромосоме. Таким признакам не свойственно наличие аллельных генов в других половых хромосомах. Примером человеческого недуга, сцепленного с полом, служит дальтонизм, ген которого доминирует над геном, отвечающим за нормальное зрение.

Взаимодействие генотип-среда в процессе селекции

Выше была рассмотрена роль компонентов генетической изменчивости и соотношения генетической и экологической изменчивости в выраженности одного единственного признака. Однако как между отдельными признаками и факторами окружающей среды, так и между генотипом как единым целым (особенно в отношении урожая) и факторами окружающей среды может произойти взаимодействие (VGE), что следует учитывать в ходе процесса селекции.

Создание новых сортов растений – обычно процесс длительный, и селекционный материал подвергается действию факторов окружающей среды на протяжении большого числа лет. На создание и передачу в производство нового сорта однолетних растений в среднем уходит около 10 лет, для многолетних растений – значительно больше.

Начиная с F2, проводят отбор фенотипов, у которых, как ожидается, произойдет рекомбинация генов с проявлением положительных агрономических признаков. Вследствие сильного ежегодного варьирования условий среды один год может быть благоприятным для испытаний на засухоустойчивость, второй – для оценки на устойчивость к низким температурам, третий – для испытаний на устойчивость к болезням и т.д. После 5-6 лет отбора можно ожидать, что материал, выдержавший все эти испытания, обнаружит широкую приспособляемость и она предохранит его от возникновения отрицательного взаимодействия генотип – сезон года. У такого материала трудно, но можно ожидать положительного использования им большинства благоприятных факторов среды, причем совсем не обязательно его урожайность должна быть на самом высоком уровне. Кроме того, вполне возможно, что повторные испытания будут проходить в поколениях расщепления, когда значительная часть материала еще гетерозиготна. Позже, в процессе формирования линий, их отбор проводят даже при отсутствии низких температур, засухи или болезней; лишь при широком использовании этих линий в производстве они обнаруживают ранее неустановленные недостатки.

Поэтому, чтобы не зависеть от нерегулярности лимитирующих факторов окружающей среды, в процессе отбора принято создавать искусственные условия (используя теплицы, фитотроны, лаборатории) и материал в поколениях расщепления, а также первоначально отобранные растения и линии испытывать на устойчивость к низким температурам (в условиях Югославии до -15°С), на засухоустойчивость, устойчивость к болезням и т.д. Для более полной проверки влияния климата и патогенных организмов значительное число селекционных учреждений выращивает материал в расщепляющихся поколениях и проводит отбор по крайней мере в двух различных географических районах, что в немалой степени может заменить сезоны года. Все эти испытания снижают возможность возникновения риска от неблагоприятного взаимодействия генотип – окружающая среда.

О взаимодействии генотип – среда будет более подробно рассказано в главе о приспособляемости и стабильности сортов.

Что такое фенотип?

Фенотип – это вышеупомянутые наблюдаемые характеристики человека или организма. К ним относятся морфология, биохимические свойства, физиология и модели поведения.

Более того, фенотип зависит от генотипа и окружающей среды с взаимодействием окружающей среды с генотипом. Соотношение этого уравновешивающего действия известно как фенотипическая пластичность. Таким образом, чем выше фенотипическая пластичность, тем сильнее влияние окружающей среды на фенотип. Также присутствует концепция генетической канализации. Эта концепция касается способности предсказывать генотип на основе фенотипа.

Взаимодействие генотип-среда в процессе селекции

Зачем нужно знать разницу между фенотипом и генотипом?

Вот несколько причин, почему полезно знать разницу между фенотипом и генотипом:

Предсказание фенотипических характеристик: Зная генотип организма, можно сделать предположения о его фенотипических характеристиках. Например, зная генотип, который кодирует белок меланина, можно предсказать цвет глаз или волос у человека.
Понимание наследственности: Генотипы передаются от одного поколения к другому и играют важную роль в наследовании фенотипических характеристик. Знание генотипа может помочь в понимании вероятности передачи определенных признаков от родителей к потомкам.
Диагностика генетических заболеваний: Изучение генотипа может быть полезным для диагностики генетических заболеваний. Изменения в генотипе могут приводить к нарушению функций организма и вызывать различные заболевания. Понимание генотипа позволяет более точно определить причину заболевания и разработать соответствующие методы лечения.
Разработка новых лекарств и терапий: Изучение генотипа может помочь в разработке новых лекарств и терапий. Понимание, как гены влияют на функции организма и какие молекулярные процессы контролируются определенными генами, может открыть новые возможности для разработки индивидуальных подходов к лечению.

В целом, знание разницы между фенотипом и генотипом помогает понять, как гены определяют характеристики организма, предсказать наследственность фенотипических признаков, диагностировать генетические заболевания и разрабатывать новые методы лечения.

История возникновения этих понятий

Что такое генотип и фенотип можно понять, узнав историю возникновения этих научных терминов. В начале ХХ века активно изучалась наука о строении живого организма и биология. Мы помним о теории эволюции и возникновения человека Чарльза Дарвина. Он первым выдвинул Временную гипотезу об отделении клеток в организме (геммулы), из которых впоследствии могла появиться другая особь, так как это половые клетки. Таким образом, Дарвин развивал теорию о пангенезе.

Спустя 41 год, в 1909 году ученый ботаник Вильгельм Иогансен на основе уже известного в те годы понятия «генетика» (введенном в 1906 году) ввел в терминологию науки новое понятие — «ген». Ученый заменил им многие слова, которыми пользовались его коллеги, но которые не отражали всю суть врожденных свойств живого организма. Это такие слова, как «детерминанта», «зачатка», «наследственный фактор». В этот же период Иогансен ввел и понятие «фенотип», подчеркивая наследственный фактор в предыдущем научном термине.

Фенотип

Фенотип формируется в результате проявления генов и их сочетаний, а также взаимодействия генотипа с окружающей средой. При этом, фенотип может варьироваться в зависимости от воздействия факторов окружающей среды, таких как питание, воздействие химических веществ, температурные условия и др.

Фенотип может характеризоваться как унаследованными признаками, так и приобретенными в процессе жизнедеятельности организма

Важно отметить, что некоторые фенотипические характеристики могут быть более приспособлены к окружающей среде и способствовать выживанию организма, в то время как другие могут быть менее приспособлены и стать причиной низкой жизнеспособности или неполноценности

Внешние проявления

Внешние проявления – это характеристики организма, которые обусловлены его генотипом, окружающей средой и взаимодействием между ними. Они включают такие параметры как цвет глаз, цвет волос, рост, физическая конституция и т.д.

Наблюдая за человеком или другим организмом, мы можем видеть его фенотип, но не всегда можем точно сказать, какой генотип индивида несет. Ведь два человека могут иметь одинаковые внешние проявления, но различный генотип. И наоборот, у людей с разными фенотипами может быть одинаковый генотип.

Генотип	Внешние проявления (Фенотип)
AA	Коричневые глаза
aa	Голубые глаза
Aa	Зеленые глаза

Как видно из таблицы, генотип определяет цвет глаз, а фенотип показывает, какой цвет глаз мы видим у человека.

Важно понимать, что внешние проявления могут быть изменены под воздействием различных факторов, таких как окружающая среда, стиль жизни или даже выбор одежды. Однако генотип останется неизменным на протяжении всей жизни

Окружающая среда

Окружающая среда включает в себя различные факторы, такие как питание, климатические условия, социальное окружение и уровень стресса. Все эти факторы могут влиять на фенотип организма.

Например, питание может оказывать влияние на цвет волос или размер тела. Если организм не получает достаточно питательных веществ во время развития, это может привести к задержке роста или другим физическим аномалиям.

Также климатические условия могут оказывать влияние на фенотип. Например, люди, живущие в солнечных регионах, могут иметь более темную кожу, чтобы защититься от вредного воздействия солнечных лучей.

Социальное окружение также может оказать влияние на формирование фенотипа. Например, уровень стресса или доступность к медицинской помощи может влиять на физическое и психическое здоровье организма.

Таким образом, окружающая среда играет важную роль в формировании фенотипа организма. Ее влияние может быть как непосредственным (например, питание или климат), так и косвенным (например, социальное окружение или уровень стресса). Поэтому, чтобы полностью понять фенотип организма, необходимо учитывать все факторы окружающей среды, с которыми он взаимодействует.

Ключевые отличия

Генотип говорит об аллелях, которые организм несет по определенной характеристике, тогда как фенотип – это внешний вид характеристик, описанных словами.
Генотип о генах, а фенотип о структурах.
Фенотипы зависят от генотипа, так как генотип – это генетическое программирование, обеспечивающее фенотип.
По сравнению с фенотипом изучение эволюции в значительной степени основано на изучении того, как генотипы сдвигаются в ответ на взаимодействие фенотипов с окружающей средой.
Вариация в фенотипе не влияет на генотип, в то время как вариация на генотип может привести к потенциально серьезным изменениям фенотипа.
Фенотип связан с видимыми проявлениями характеристик и признаков, а последовательность генов определяет, какие физические и эмоциональные признаки будут проявляться.
Генотип изучается и определяется путем наблюдения ДНК, в то время как фенотип определяется путем наблюдения за внешностью субъекта.
Генотип зависит от генов только тогда, когда фенотип зависит от генотипа, окружающей среды и наследственности.
Фенотипы связаны с теми физическими свойствами внутри организма, которые напрямую определяют шансы на выживание и репродуктивную функцию этого организма. С другой стороны, генотипы относятся к тем наследованиям физических свойств, которые возникают только как вторичное следствие наследования генов.
Генотип вносит свой вклад в признак, а фенотип является наблюдаемой экспрессией генов.
Концепция генетической канализации касается степени, в которой фенотип организма позволяет делать выводы о его генотипе, в то время как фенотипическая пластичность не учитывает это.
Согласно эволюционной теории, традиционная популяционная генетика действует в пространстве генотипа. Согласно биометрической теории, селекция растений и животных происходит в фенотипическом пространстве.