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遗传基因概述

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所有生物都是由细胞组成。它们可以是单细胞、较大或较小的细胞结集在一起地存活。细菌和微生物是单细胞生物,但较高等的植物和动物,是由数以上千、上百万或上亿计的细胞组成。在一个如此复杂的生物,各种细胞有不同的任务和聚集在器官中发挥不同的功能。这类型的器官,比如:大脑、肾脏、和肺、或植物的叶子和雌蕊。
一个细胞的形状和大小都可以有很大的变化。我们可以将细胞都看成是一个满载生物分子混合物的袋子。 "袋子"称为细胞膜,和里面的"汤"即细胞质含有大量可以容易识别的结构,所有结构都有特定的功能。体积最大的结构是核心,称为"细胞核",当中载有染色体。
染色体是成双成对的,因此,如:眼睛颜色的基因是位于一对染色体的其中一条上,在另一条染色体上,眼睛颜色的基因会位于同一个位置、同一个"基因座Locus"上。在这两条染色体上的基因不是必定倾向同一个眼睛颜色,但亦有可能是同一个颜色。拥有接近功能的基因称为同源 hamologous。
当一个细胞本身分裂,双倍递增染色体数目的时候,每一条染色体自行从中间分裂成为两个一组。每一对都会停留在一个指定地点,称为着丝点 centromere。由于每一个细胞开始的时候都,每一条染色体都拥有两个副本,这意味着每一个细胞,在刚开始分裂之前每一条染色体有4个副本。原有的两对染色体是相似的,但每一条位于丝粒/丝点上染色体的两个副本是一模一样!在这一个复制过程后,着丝点会在细胞的中心排列成为一线,在着丝点分裂:一双一模一样的两条染色体,最后互相摆脱,移到细胞的另一面。由于所有的染色体的动作一致,染色体被分裂成两个一模一样的组别,每一组移到子细胞另一面形成子细胞的细胞核。细胞膜会在两个子细胞中间形成,整个分裂过程又可以重新开始。这种细胞分裂称为细胞有丝分裂 mitosis。因此,在细胞有丝分裂的期间,母细胞一分为二成为两个一模一样的子细胞,两个子细胞跟母细胞拥有一模一样的一套染色体。
基因gene这一个词,首先在1910年引进,用作一个控制特定物种特定遗传特性的抽象的遗传单位。举例如:花的颜色,从来自多个已知多代"父母"的特性遗传,预测了基因的存在。最著名是孟德尔 Mendel,一位奥地利僧侣对豌豆植物的多项特性的研究。发现决定花朵呈现不同颜色版本的因素。在一种情况下出现白色的花朵,其他则出现红色。同样的事情也发生在花茎和种子的表面:一些是皱皱的,一些是平滑的。这些变异是由一个特定的基因引发,被称为对偶基因/等位基因alleles。每一个生物的每一种特性都有两个等位基因,从父母各取其一。在每一代他们都会在配偶子进行减数分裂期间进行分裂:每一个单倍细胞都只有一个原有的一对等位基因中一个。在受孕的时候,创造一个新的组合。一对等位基因的每一条可以是完全相同,而在这一对等位基因中的每一个独立基因称为纯合基因homozygotic(希腊语:homos=同样,zygon=一双)。如果我们决定豌豆花颜色的等位基称为fr(红色)和fw(白色),一个个体可以有以下的组合:frfr=纯合、fwfw=纯合、frfw=混合。生殖细胞将会是拥有fr 或fw等位基因。
不同遗传特性的等位基因经常独立地互相传送给配偶子,由于不同的基因经常放置在不同的染色体上,或在同一颜色体上但相距甚远的位置。比如豌豆植物拥有frfw颜色等位基因和slss分别是花茎长短。配偶子可以含有以下不同的组合:frsl、frss、fwsl或fwss。当配偶子被形成,等位基因传送颜色fr和fw,而长度的等位基因独立地传送花茎的长度sl和ss。
有时候两种不同特性的基因是位于同一条染色体上。如果花的颜色基因和花茎长度的基因是在同一条染色体上,不可以期待红色花和白色花豌豆植物都拥有长和短的花茎。相反地,可以预期长花茎的等位基因跟随红色花的等位基因,因此可以产生红花色较高的植物和白色花较矮的植物出现。然而,现在的个案不并非如此,在减数分裂的时候,两对同源基因互相交换部分的基因。称为交叉互换 crossover 或基因重组 recombination。得出的结果是,个别染色体从母亲取得母亲的母亲的部分染色体,和部分来自母亲的父亲同样的染色体。不过,位于同一条染色体的等位基因还是会互相跟随。它们越是靠近,互换的可能性相对较低,而较大的机会是会互相跟随。这些基因称为连锁基因。
染色体是一串非常非常长的DNA分子。每一个基因都带有一小片这样的DNA分子。有时候在染色体复制的过程出现错误,因此部分的DNA分子,可能是基因的一部分会和原本的分子有差异。带有不正确的DNA分子的细胞继续进行分裂,错误便会进一步蔓延。甚至是配偶子都可以拥有变异的DNA分子,后代、或新的生物的所有细胞都有同样的缺陷。这种变异称为基因突变 Mutation。某些基因突变完全不影响这个体。其他可以是突变非常剧烈导致个体无法生存,但有些突变会是有明显的变异,但个体是健康的。这类的基因突变的例子如:猫的非深浅环纹基因 non-agouri 和稀释基因 diulations。一些基因突变甚至为这一个体与其他个体的生存能力相比下,带来正面的影响。然后这一种新的特质将在动物和植物物种中蔓延,并透过基因突变而得到优化。这是进化论的基础。物竞天择只会照顾适合生存的动物,而不健康的突变将会淘汰物种。


1楼2017-03-23 15:48回复
    遗传学之父孟德尔 Gregor Johann Mendel,以豌豆植物作实验。正如我们之前提及,他观察的多项事情(研究)之一是花朵的颜色。他开始时利用两株经过培养,显示有稳定花朵颜色的豌豆植物。其中一株经常是开红花,另一株是只开白花。孟德尔将这两株花杂交,把两株的花粉互相转送到每一株的雌蕊。结果是植物只开红色的花朵。之后这些植物可自行繁殖。这次的后代并非同质。约四分三开红色的花朵,四分一是开白色的花朵。有称呼这在两种类型之间的分裂为3比1分裂比率,显示开红色花的植物和白色花的植物的数目(如下)。孟德尔认为所有由两种类型杂交得出的植物,都拥有红色花和白色花的倾向。他同时认为红色比白色的影响力更大。因此他称倾向影响较强的为显性 domiant。能力较弱的他称之为隐性 recessive。他表示红色花的显性基因在异合子植物中完全隐藏白色花的隐性基因。

    父母各自都显示有两种不同的配偶子:
    来自雄性的配偶子- fr和fw
    来自雌性的配偶子- fr和fw
    ______________________________________| | | || | fr | fw ||____|______________|_________________|| | | || fr | frfr | frfw || | 红色花 | 红色花 ||____|______________|_________________|| | | || fw | frfw | fwfw || | 红色花 | 白色花 ||____|______________|_________________|
    分裂比例:3红:1白


    2楼2017-03-23 15:48
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