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普通生物学/遗传学/遗传

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查尔斯·达尔文,尽管他为生物学科学做出了贡献,但从未了解生物体如何从上一代继承性状,或新的性状是如何产生的。

正如任何小学生都可以告诉你,这种遗传机制已经被发现是脱氧核糖核酸 (DNA)。DNA 使性状稳定遗传:每条 DNA 链中的密码通过每条链上基本单元的配对精确地复制。这种复制的错误率非常低;甚至每百万个碱基对中只有一个碱基对不匹配。

然而,即使将一个碱基对以与亲本链不同的顺序添加到新的 DNA 链中,它也可能成为突变的基础。这些 DNA 序列的变化是所有已研究生物体性状变化的微观起源。即使 DNA 链中最小的差异也会导致性状变化,这会导致生物体死亡。突变可以产生具有新功能或改变功能的蛋白质。在人类中,镰状细胞贫血的例子通常被认为是它的起源,它仅仅是编码红血球的 DNA 部分中一个碱基对的差异。

编码特定蛋白质的单个 DNA 序列称为基因,是遗传的单位。每个基因都有一个特定的核苷酸序列,所有基因(以及一些似乎不编码任何生物学重要功能的 DNA 序列)一起构成了整个染色体

孟德尔

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  • 通过使用豌豆植物进行的大量实验发现了基因分离原理。
  • 通过表型分离推断出基因的存在。
  • 使用定量方法:计数;比率。
  • 他的工作是科学方法的典范。
  • 特别地,观察了 F2 后代,这导致了显性和隐性性状的发现。
  • 他的著作于 1866 年出版,但未引起注意。
  • 1900 年,他的科学论文被“重新发现”。
  • 孟德尔被认为是遗传学的创始人。
    • 仍然使用字母来表示基因。
    • 仍然提到显性和隐性基因。
    • 仍然提到减数分裂中等位基因的分离。
    • 分离原理适用于所有有性繁殖生物体;孟德尔的结果立即应用于 1900 年的人类。

孟德尔的实验

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  • 1856 年,他开始用豌豆 (Pisum sativum) 进行实验。
  • 1865 年,他向布鲁诺自然历史学会 (他帮助建立的学会) 展示了他的结果。
  • 1866 年,他在学会的会刊上发表了他的结果。
  • 奈格里鼓励孟德尔用另一种物种重复实验,但失败了,因为该物种没有进行真正的受精。
  • 豌豆 (Pisum sativum) 的离散性状。
    • 纯系。
    • 显性/隐性等位基因。
  • 等位基因是基因的两种替代形式。
    • 配子包含在减数分裂过程中形成的杂交染色体。
    • 纯合子具有两个相同的等位基因。
    • 杂合子具有两个不同的等位基因。
  • 互换的 F1 杂交(均表现出显性表型);F2;F3。
  • 统计后代,记录比率。
  • 从表型推断基因型。
  • 用测交检验假设。
  • 尝试用另一种物种重复实验。

孟德尔的七对性状

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  1. 种子形状(圆形或皱缩)
  2. 子叶颜色(绿色或黄色)
  3. 种皮颜色(白色或彩色)
  4. 豆荚形状(膨胀或收缩)
  5. 豆荚颜色(绿色或黄色)
  6. 花的位置(腋生或顶生)
  7. 植株高度(高或矮)

基因座

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  • 特定基因在染色体中的位置。

现代Y染色体

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Y染色体是进化最快的染色体。通常认为,如果一个体中存在 Y染色体,那么他将是男性。但是,如果在性别决定区或锌因子发生突变,那么它将不会编码睾丸决定因子,从而导致正常女性。这种女性的发生率为 1/250000。

染色体现象

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  • X染色体失活
    • 巴氏小体
  • 非分离:减数分裂或有丝分裂中染色体分离失败。
    • 导致 2N ± 1 染色体数。
  • 三体 2N + 1
    • 通常是致命的。21 三体(唐氏综合征)除外。
  • 单体 2N ** 1
    • 除了 XO 以外,都是致命的。
    • 在人类中通常是母系起源。

X染色体失活

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在女性中,一条 X染色体被随机关闭,形成巴氏小体。

巴氏小体

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由失活的 X染色体形成的细胞核中的致密区域。

人类遗传疾病

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唐氏综合征(蒙古症)

唐氏综合征通常是由卵子发生过程中 21 号染色体的非分离引起的,有时也发生在精子发生过程中。患有这种综合征的个体有 47 条染色体,而不是正常的 46 条。多余的染色体不是性染色体,而是一条常染色体。

大多数蒙古症病例发现发生在四十多岁的妇女所生的孩子身上。受影响的孩子被称为蒙古人,他们表现出智力迟钝,并且预期寿命更短。他们最突出的特征是眼睛的蒙古褶皱,因此得名“蒙古症”。

克莱恩费尔特综合征

当携带 XY 染色体的精子与携带 X 染色体的卵子结合时,产生的情况称为克莱恩费尔特综合征,或性发育不全的男性。患有这种综合征的个体表现出以下特征

  • 睾丸很小
  • 从未产生精子
  • 乳房增大
  • 体毛稀少
  • 智力缺陷

女性也可能发生相同的异常减数分裂。他们会产生带有 XX 或没有性染色体的卵子。这种卵子如果被携带 Y 染色体的精子受精,就不会发育 (YO)。这是因为 YO 是致命的——它会导致后代死亡。

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