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普通生物學/遺傳學/遺傳

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查爾斯·達爾文,儘管他為生物學科學做出了貢獻,但從未了解生物體如何從上一代繼承性狀,或新的性狀是如何產生的。

正如任何小學生都可以告訴你,這種遺傳機制已經被發現是脫氧核糖核酸 (DNA)。DNA 使性狀穩定遺傳:每條 DNA 鏈中的密碼透過每條鏈上基本單元的配對精確地複製。這種複製的錯誤率非常低;甚至每百萬個鹼基對中只有一個鹼基對不匹配。

然而,即使將一個鹼基對以與親本鏈不同的順序新增到新的 DNA 鏈中,它也可能成為突變的基礎。這些 DNA 序列的變化是所有已研究生物體性狀變化的微觀起源。即使 DNA 鏈中最小的差異也會導致性狀變化,這會導致生物體死亡。突變可以產生具有新功能或改變功能的蛋白質。在人類中,鐮狀細胞貧血的例子通常被認為是它的起源,它僅僅是編碼紅血球的 DNA 部分中一個鹼基對的差異。

編碼特定蛋白質的單個 DNA 序列稱為基因,是遺傳的單位。每個基因都有一個特定的核苷酸序列,所有基因(以及一些似乎不編碼任何生物學重要功能的 DNA 序列)一起構成了整個染色體

孟德爾

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  • 透過使用豌豆植物進行的大量實驗發現了基因分離原理。
  • 透過表型分離推斷出基因的存在。
  • 使用定量方法:計數;比率。
  • 他的工作是科學方法的典範。
  • 特別地,觀察了 F2 後代,這導致了顯性和隱性性狀的發現。
  • 他的著作於 1866 年出版,但未引起注意。
  • 1900 年,他的科學論文被“重新發現”。
  • 孟德爾被認為是遺傳學的創始人。
    • 仍然使用字母來表示基因。
    • 仍然提到顯性和隱性基因。
    • 仍然提到減數分裂中等位基因的分離。
    • 分離原理適用於所有有性繁殖生物體;孟德爾的結果立即應用於 1900 年的人類。

孟德爾的實驗

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  • 1856 年,他開始用豌豆 (Pisum sativum) 進行實驗。
  • 1865 年,他向布魯諾自然歷史學會 (他幫助建立的學會) 展示了他的結果。
  • 1866 年,他在學會的會刊上發表了他的結果。
  • 奈格里鼓勵孟德爾用另一種物種重複實驗,但失敗了,因為該物種沒有進行真正的受精。
  • 豌豆 (Pisum sativum) 的離散性狀。
    • 純系。
    • 顯性/隱性等位基因。
  • 等位基因是基因的兩種替代形式。
    • 配子包含在減數分裂過程中形成的雜交染色體。
    • 純合子具有兩個相同的等位基因。
    • 雜合子具有兩個不同的等位基因。
  • 互換的 F1 雜交(均表現出顯性表型);F2;F3。
  • 統計後代,記錄比率。
  • 從表型推斷基因型。
  • 用測交檢驗假設。
  • 嘗試用另一種物種重複實驗。

孟德爾的七對性狀

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  1. 種子形狀(圓形或皺縮)
  2. 子葉顏色(綠色或黃色)
  3. 種皮顏色(白色或彩色)
  4. 豆莢形狀(膨脹或收縮)
  5. 豆莢顏色(綠色或黃色)
  6. 花的位置(腋生或頂生)
  7. 植株高度(高或矮)

基因座

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  • 特定基因在染色體中的位置。

現代Y染色體

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Y染色體是進化最快的染色體。通常認為,如果一個體中存在 Y染色體,那麼他將是男性。但是,如果在性別決定區或鋅因子發生突變,那麼它將不會編碼睪丸決定因子,從而導致正常女性。這種女性的發生率為 1/250000。

染色體現象

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  • X染色體失活
    • 巴氏小體
  • 非分離:減數分裂或有絲分裂中染色體分離失敗。
    • 導致 2N ± 1 染色體數。
  • 三體 2N + 1
    • 通常是致命的。21 三體(唐氏綜合徵)除外。
  • 單體 2N ** 1
    • 除了 XO 以外,都是致命的。
    • 在人類中通常是母系起源。

X染色體失活

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在女性中,一條 X染色體被隨機關閉,形成巴氏小體。

巴氏小體

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由失活的 X染色體形成的細胞核中的緻密區域。

人類遺傳疾病

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唐氏綜合徵(蒙古症)

唐氏綜合徵通常是由卵子發生過程中 21 號染色體的非分離引起的,有時也發生在精子發生過程中。患有這種綜合徵的個體有 47 條染色體,而不是正常的 46 條。多餘的染色體不是性染色體,而是一條常染色體。

大多數蒙古症病例發現發生在四十多歲的婦女所生的孩子身上。受影響的孩子被稱為蒙古人,他們表現出智力遲鈍,並且預期壽命更短。他們最突出的特徵是眼睛的蒙古褶皺,因此得名“蒙古症”。

克萊恩費爾特綜合徵

當攜帶 XY 染色體的精子與攜帶 X 染色體的卵子結合時,產生的情況稱為克萊恩費爾特綜合徵,或性發育不全的男性。患有這種綜合徵的個體表現出以下特徵

  • 睪丸很小
  • 從未產生精子
  • 乳房增大
  • 體毛稀少
  • 智力缺陷

女性也可能發生相同的異常減數分裂。他們會產生帶有 XX 或沒有性染色體的卵子。這種卵子如果被攜帶 Y 染色體的精子受精,就不會發育 (YO)。這是因為 YO 是致命的——它會導致後代死亡。

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