ژنوتیپ و فنوتیپ چیست؟ – مثال ها و تفاوت های آنان

ژنوتیپ و فنوتیپ به ترتیب به ساختار ژنتیکی و کیفیت ظاهری یک سلول یا ارگانیسم می گویند. ژنوتیپ، مجموعه ژن های موجود در DNA است که شامل اطلاعات ژنتیکی می باشد در صورتی که فنوتیپ، خصوصیات و شکل ظاهری است که در یک ارگانیسم قابل مشاهده است. پروتئین های ایجاد شده توسط DNA، با اثر بر یکدیگر شکل و فنوتیپ را در ارگانیسم ها ظاهر می کند. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به تعریف ژنوتیپ و فنوتیپ و تفاوت های این دو می پردازیم.

ژنوتیپ چیست

به اطلاعات ژنتیکی یک فرد که شامل کل ژنوم او است ژنوتیپ یا ژن نمو می گویند. این اطلاعات ژنتیکی به صورت DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) بوده و روی کروموزوم های سلول ها قرار می گیرند. کروموزوم ها در سلول های یوکاریوتی در داخل هسته و در سلول های پروکاریوتی داخل سیتوپلاسم قرار می گیرد. در تعریفی دیگر به قرارگیری ژن های یک فرد بر روی کروموزوم های او و همچنین به ساختار آللی این ژن ها، ژنوتیپ گفته می شود. در باکتری ها ژنوتیپ دارای یک آلل بوده و DNA آن ها حلقوی می باشد.

اما در موجوداتی با تولید مثل جنسی مانند انسان هر ژنوتیپ دارای دو آلل است. مثلا ژنوتیپ یک صفت به صورت AA, Aa, aa نشان داده شود، حروف A آلل می باشند. ژن های مختلفی که در بدن انسان وجود دارد دارای چندین آلل است که باعث تنوع در افراد یک جمعیت و ژنوتیپ آن ها می شود.

در تقسیم میوز ممکن است روی آلل ها جهش ژنتیکی اتفاق افتاده و این ژن ها را دچار تغییر کند. این جهش ها ممکن است مفید یا مضر باشد. با ایجاد جهش های مختلف و به وجود آمدن آلل های متفاوت، تنوع نسل ها نیز بسیار می شود.

انواع ژنوتیپ و مثال برای درک مفهوم آن

همان طور که گفته شد، در جاندارانی که دارای تولید مثل جنسی هستند، ژنوم و اطلاعات ژنتیکی روی کروموزوم ها در هسته قرار گرفتند. هر ژنی که می تواند مسئول یک صفت در فرد باشد، دارای دو آلل می باشد که هر کدام از آن ها را از یکی از والدین خود گرفته است. هر کدام از آلل ها که ژن غالب باشد، در فنوتیپ جاندار ظاهر خواهد شد. یکی از مثال ها برای فهم ژنوتیپ، صفت رنگ چشم می باشد که دو آلل آن با حروف E یا e نمایش داده می شود. اگر دو آلل به شکل EE و یا Ee باشد رنگ قهوه ای چشم غالب می باشد و اگر دو آلل به شکل ee باشد، رنگ آبی چشم که صفت مغلوب است ظاهر می شود.

رنگ آبی که در چشمان فرزند ظاهر می شود اطلاعات زیادی هم در مورد ژنوتیپ فرزند و هم ژنوتیپ والدین به ما می دهد. زیرا با رنگ آبی چشم فرزند، مطمئنیم که ژنوتیپ این رنگ چشم به شکل ee در اوست. همچنین می توانیم نتیجه بگیریم که هر دوی والدین حتما آلل e را دارند. پس اگر والدین دارای رنگ چشم قهوه ای هستند، ژنوتیپ هر دو به شکل Ee است که هر کدام یک آلل e را به فرزند خود داده اند. اگر فرزند رنگ چشم قهوه ای داشته باشد، یعنی از یکی یا هر دوی والدین خود آلل غالب E را گرفته است.

فنوتیپ چیست

خصوصیات و ویژگی هایی که در ظاهر ارگانیسم ها آشکار می شود، فنوتیپ نامیده می شود. فنوتیپی که در یک موجود زنده آشکار می شود، نتیجه بیان ژنوتیپ و تأثیر محیط می باشد. به همین دلیل است که وقتی ژنوتیپ در موجودات زنده یکی باشد، نمی تواند فنوتیپ یکسانی نیز داشته باشند چون محیط نیز بر آن تأثیر می گذارد. فنوتیپ با وراثت یک موجود زنده تشکیل می شود. به این ترتیب که اطلاعات ژنتیکی موجود در DNA روی RNA با رونویسی منتقل و سپس با ترجمه، این اطلاعات ژنتیکی سنتز و ساخت پروتئین ها را کد می کنند. پروتئین های ایجاد شده با اثرگذاری بر هم، می توانند ظاهر و فنوتیپ موجودات را شکل دهند.

در بدن موجودات زنده، همان طور که در بالا نیز گفته شد، هزاران پروتئین وجود دارد و چون هر ژن می تواند یک پروتئین خاص تولید کند، پس چندین نوع پروتئین از اطلاعات ژنتیکی آن ها ساخته می شوند. شکل های مختلف پروتئینی که ساخته می شوند می تواند دارای عملکردی مهم باشند یا هیچ نقشی در بدن نداشته باشند. حتی برخی از این پروتئین ها ممکن است در اثر ژنوم جهش یافته تشکیل شود و برای بدن مضر باشد و مشکلات عدیده ای را ایجاد کند.

انواع فنوتیپ و مثال برای درک مفهوم آن

یکی از مثال هایی که می توان برای فهم انتقال فنوتیپ بیان کرد، گیاه نخودفرنگی است که توسط گرگور مندل مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. در انواع آمیزش هایی که مندل با انتخاب والدین با صفات مختلف، انجام داد به نتایج جالب رسیده و توانست قوانین مندل را بیان کند. یکی از این صفات فنوتیپی، رنگ زرد و سبز این گیاه بود. شکل و فرم های مختلف ژن که آلل نامیده می شود، دارای حالت غالب و یا مغلوب است. هر فرزند از هر کدام از والدین خود، یک آلل می پذیرد. چون در رنگ گیاه نخودفرنگی، رنگ زرد دارای آلل غالب است، بنابراین حتی اگر فرزندان یکی از این آلل های غالب (TT, Tt) را داشته باشند به رنگ غالب گیاه، یعنی زرد ظاهر می شوند. اما اگر از هر دوی والدین خود آلل مغلوب دریافت کنند (tt)، به رنگ سبز ظاهر می شوند.

یکی از مولکول هایی که در ظاهر فرد اثر می گذارد، ملانین است که مسئول رنگی کردن بافت های مختلف بدن از قبیل مو، چشم و پوست می باشد. این مولکول و رنگدانه توسط تحت کنترل ژن های زیادی در بدن پخش می شود، اما تولید آن توسط تعداد کمی ژن کنترل می شود. به دلیل این موضوع ممکن است در برخی افراد این رنگدانه اصلا تولید نشود. افرادی در آن ها ملانین تولید نمی شود دارای مو و پوست سفید رنگ و چشمانی با سایه آبی یا صورتی هستند و بیماران آلبینیسمی خوانده می شوند. علت آلبینیسم را می توان جهش ایجاد شده در ژن های تولید کننده آن دانست. در این افراد احتمال ابتلا به سرطان پوست و چشم زیاد است، چون بدن این افراد به دلیل نداشتن ملانین در مقابل پرتوهای خورشیدی، حفاظت شده نمی باشد.

چون در حیوانات نیز مکانیسم تولید ملانین مانند انسان می باشد، بیماری آلبینیسم در آن ها نیز دیده می شود. حیواناتی که در مناطق قطبی زندگی می کنند، ایجاد این جهش و عدم تولید ملانین، برای زندگی و حیات آن ها مفید خواهد بود. چون نور خورشید را جذب می کنند.

تفاوت های ژنوتیپ و فنوتیپ

به اطلاعات ژنتیکی کدگذاری شده برای یک صفت را از یک ژن، ژنوتیپ و صفت ظاهر شده را فنوتیپ می گویند. مثلا در گیاه نخود فرنگی مورد مطالعه مندل، تفاوت ژنوتیپ ها در تفاوت آلل های آن هاست (TT, Tt, tt) ولی تفاوت فنوتیپ ها در کوتاهی یا بلندی قد، زرد یا سبز بودن گیاه و پوسته صاف یا چروکیده داشتن است. یکی دیگر از تفاوت های ژنوتیپ و فنوتیپ این است که فنوتیپ با چشم غیرمسلح قابل مشاهده است ولی ژنوتیپ را با چشم غیر مسلح نمی توان دید و باید با آزمایش های ژنتیکی تعیین شود. تفاوت دیگر در تأثیر عوامل محیطی است که بر فنوتیپ بیشتر از ژنوتیپ است. گذشت زمان می تواند باعث تغییر فنوتیپ شود ولی بر ژنوتیپ نمی تواند تأثیری بگذارد.

در مورد رابطه ژنوتیپ و فنوتیپ می توان گفت که فنوتیپ یک فرد توسط ژنوتیپ او تعیین می شود. اما نمی توان به طور همیشه ژنوتیپ را با فنوتیپ یک فرد تعیین کرد.

عوامل محیطی تأثیرگذار بر ژنوتیپ و فنوتیپ

فنوتیپ یک جاندار درست است که توسط ژنوتیپ او کدکذاری و با ساختن پروتئین ها، تعیین می شود. ولی عوامل محیطی مانند آب و هوا، رطوبت و نوع تغذیه بر این عامل اثر می گذارد. نمونه ی بارز این تأثیر را می توان در فلامینگوها دید. رنگ سفید این پرندگان به دلیل رنگدانه هایی که در میکروارگانیسم ها وجود دارند و توسط آن ها به عنوان غذا مصرف می شوند، به رنگ صورتی تبدیل می شود. همچنین قرار گرفتن در معرض نور خورشید باعث تیره شدن و افزایش تولید ملانین در انسان ها می شود. عوامل محیطی تأثیر زیادی در ژنوتیپ نمی گذارند.

ژنوتیپ و فنوتیپ زیست دوازدهم

ژنوتیپ ارتباط زیادی با DNA ما و ژن هایی دارد که DNA فردی و منحصر به فرد ما را ایجاد می کنند. به طور خاص، یک ژنوتیپ ترکیب شیمیایی یا ترکیب DNA ما است. ژنوتیپ نوع آلل های مربوط به یک صفت یا بسیاری از صفات (مانند رنگ چشم) را مشخص می کند و از لحظه لقاح ثابت می شود. آلل ها نسخه هایی از یک ژن را توصیف می کنند. افراد برای هر ژن یک آلل را از هر یک از والدین به ارث می برند و ما تمایل داریم که آلل ها را به دسته هایی تقسیم کنیم. به عنوان مثال، ژن رنگ چشم بسته به آنچه والدین شما دارند، یک آلل برای رنگ چشم آبی و یک آلل برای رنگ چشم قهوه ای دارد.

فنوتیپ ویژگی های فیزیکی شما را توصیف می کند، مانند رنگ چشم یا قد شما که توسط ژن ها و محیط تعیین می شود. تأثیر یک فنوتیپ در ویژگی های قابل مشاهده متوقف نمی شود. همچنین می تواند سابقه سلامتی، رفتارها و وضعیت عمومی شما را تحت تاثیر قرار دهد. تفاوت بین ژنوتیپ و فنوتیپ این است که ژنوتیپ اساس ژنتیکی یک موجود زنده است. این شامل تمام اطلاعات ژنتیکی است که ویژگی های موجودات را تعیین می کند. فنوتیپ بیان قابل مشاهده این ژن ها است که تحت تأثیر محیط نیز قرار می گیرند.

ژنوتیپ ها بر اساس ساختار ژنتیکی هستند. پدر و مادر، پدربزرگ و مادربزرگ، پدربزرگ و مادربزرگ شما و غیره دلیلی هستند که شما ژنوتیپ هایی را دارید که با آن متولد شده اید. فنوتیپ ها نتیجه مستقیم ژنوتیپ های از پیش انتخاب شده ما نیستند. در عوض، فنوتیپ ها نقطه اوج ژنوتیپ های ما و شرایط زندگی ما هستند که مختص ما هستند. شما ممکن است این را به عنوان بحث طبیعت در مقابل ژنتیک بدانید.