生物笔记（遗传）

这篇文章会说到：

1）遗传学的名词

2）孟德尔的豌豆杂交实验

3）分离定律&自由组合定律

4）血型

5）基因的连锁与互换

6）如何决定性别？

7）伴性遗传

1）遗传学的名词

遗传学中常会出现以下名词：

1）等位基因

位于同源染色体的相同位置上，控制同一性状的基因。它们可以互相影响，决定某一特征的表达方式。例如红色基因R和粉红色基因r为等位基因，它们会决定该物种的颜色；再比如毛发多H和毛发少h为等位基因，它们会决定该物种有没有毛。但是，R和H则为非等位基因。

2） 基因型

生物体内控制遗传性状的基因组合，一般用RR、Rr、rr等符号表示。

3） 表现型

基因控制下所显示出来的外貌特征，例如红色、多毛、粉红色等。

4） 纯合子

由两个基因型相同的配子结合而成的合子发育成的个体。例如RR、rr。RR是显性纯合子，rr是隐性纯合子。

5） 杂合子

由两个基因型不同的配子结合而成发育成的个体。例如Rr。

6） 相对性状

一种生物的同一种性状的不同表现，例如豌豆茎的高度有高茎和矮茎。

7） 显性

在杂合子中显现出来的性状，如豌豆的高茎，一般用大字母来表示（R、H）。

8） 隐性

在杂合子中不显现出来的性状，如豌豆的矮茎，一般用小字母来表示（r、h）。

2）孟德尔的豌豆杂交实验

孟德尔选择了豌豆的七对性状进行杂交，他每次只选择一种相对性状的豌豆亲代互相交配，并对每一对相对性状的实验结果进行统计分析，在子一代和子二代的时候，他发现了两种很不一样的结果。【子一代：亲代生出来的第一代，就是父子的关系；子二代：子一代生出来的下一代，和亲代就是爷孙的关系。】

在子一代时，它只会出现一个亲代的性状。举个例子，当他拿纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆来杂交，子一代只会出现高茎性状。也就是说，显性性状永远都会出来，而隐性性状则永远都不会出来。

但来到子二代时，情况就改变了。亲代的两种性状又分别出现。打个比方，在子二代时，高茎豌豆和矮茎豌豆都出现了。这是子一代不会发生的。另外，从他找到的数据，他也找到了一个很重要的规律。

先看他找出来的数据：

	亲代性状（显性）	亲代性状（隐性）	子二代数量（显性）	子二代数量（隐性）	子二代表现型的比例
种子形状	圆滑	皱缩	5474	1850	2.96：1
子叶颜色	黄色	绿色	6022	2001	3.01：1
种皮颜色	有色	无色	705	224	3.15：1
豆荚颜色	绿色	黄色	428	152	2.82：1
豆荚形状	饱满	皱褶	882	299	2.95：1
花的位置	腋生	顶生	651	207	3.14：1
茎的高矮	高茎	矮茎	787	277	2.84：1

大家有发现规律了吗？对，不论是哪一组性状，基本上都是3：1的比例。而为什么是3：1呢？这就要提到孟德尔的分离定律了。

3）分离定律&自由组合定律

在孟德尔的分离定律中，孟德尔认为生物体的性状都是由成对的遗传因子（之后改称为基因）所控制。举个例子，纯种高茎豌豆的体细胞内就含有成对的基因TT，纯种矮茎豌豆的体细胞则有成对的基因tt。

生物体在形成配子的时候，成对的基因会分离，因此每个配子只能获得成对基因中的其中一个。

从图可以得知，在子一代的时候，由于纯种高茎和纯种矮茎会产生杂种，而显性（高茎）则会在杂种中显现出来。因此，只有一种可能性——高茎。

然而，当子一代进行自花传粉，也就是说有两个杂种进行杂交，根据上图，会有四种情况，而前三种都会显现出高茎（一个是纯种高茎，两个是杂种），而最后一个则是会显示矮茎，因此这就是为什么之前的实验找出3：1的规律。

为了证明子一代确实是杂合子，孟德尔进行了测交实验，在测交实验中，拥有显性性状的个体会与隐性纯合子进行杂交。如果子代全部都表现出一种性状，那就表示个体是显性纯合子；如果子代表现出两种性质，那就表示个体是杂合子。请看图：

【对，小编懒惰画多一次】

大家可以看到，子一代是杂合子，因此会有两种性状的子二代，分别是显性（3）：隐性（1）。最终结果证明子一代是杂合子。

在杂合子中，有些杂合子能够表现出和显性纯合子一样的性状（例子：亲代红色，子代也红色），这个就是完全显性。但是，有些子代所表现出来的显性是不完全的，例如不完全显性和共显性。

【不完全显性：子代的性状表现介于两个亲代之间。举个例子，显性亲代红色，隐性亲代白色，而杂合子子代是粉红色。因此，当粉红色的子代进行自交，就会出现三种颜色的子二代，分别是显性纯合子的红色、隐性纯合子的白色、杂合子的粉红色。】

【共显性：两个亲代的性状都在子代表现出来，而不是表现出一种或者是表现出两个亲代之间的性状。举个例子，显性亲代蓝色，隐性亲代绿色，如果是共显性，那他们的子代的颜色就是蓝绿都有（在同一个个体上）。显性蓝色和隐性绿色这对等位基因互不掩盖。】

4）血型

此外，人类的血型也是共显性的例子。控制血型的等位基因有三个，分别是I^A、I^B、I^O。当中，I^A和I^B都对I^O呈显性，而I^A和I^B则没有显隐关系，两者之间不会互相掩盖。因此，一个人的血型有四种可能，而基因型有六种可能，分别是：

基因型	表现型（血型）
I^A-I^A	A型
I^A- I^O	A型
I^B- I^B	B型
I^B- I^O	B型
I^A- I^B	AB型
I^O- I^O	O型

 

所以，根据这些基因型，我们就可以通过父母的血型推测孩子的血型。举个例子，如果父亲是AB型血，而母亲是O型血，则出现：

【孩子可能是A型血，也可能是B型血。】

但是，如果父母亲一个是AB型血，一个是B型血，那就会出现很多种情况，因为B型血可能是纯B型，也可能是BO：

【孩子可能的血型：A型、B型、AB型】

当然，如果有表格的话就更加一目了然啦。

			父亲
			A型血	A型血	B型血	B型血	AB型血	O型血
		基因型	I^A-I-A	I^A-I^O	I^B-I^B	I^B-I^O	I^A-I^B	I^O-I^O
母亲	A型血	I^A-I-A	A	A	AB	A、AB	A、AB	A
	A型血	I^A-I^O	A	A、O	B、AB	A、B、AB、O	A、B、AB	A、O
	B型血	I^B-I^B	AB	B、AB	B	B	B、AB	B
	B型血	I^B-I^O	B、AB	A、B、AB、O	B	B、O	A、B、AB	B、O
	AB型血	I^A-I^B	A、AB	A、B、AB	B、AB	A、B、AB	A、B、AB	A、B
	O型血	I^O-I^O	A	A、O	B	B、O	A、B	O

因此，在不考虑基因型的情况下，

A型血父亲 x A型血母亲=A型血孩子/O型血孩子

A型血父亲 x B型血母亲=A型血孩子/B型血孩子/AB型血孩子/O型血孩

A型血父亲 x AB型血母亲=A型血孩子/B型血孩子/AB型血孩子

A型血父亲 x O型血母亲=A型血孩子/O型血孩子

B型血父亲 x B型血母亲=B型血孩子/O型血孩子

B型血父亲 x AB型血母亲=A型血孩子/B型血孩子/AB型血孩子

B型血父亲 x O型血母亲=B型血孩子/O型血孩子

AB型血父亲 x AB型血母亲=AB型血孩子

AB型血父亲 x O型血母亲=A型血孩子/B型血孩子

O型血父亲 x O型血母亲=O型血孩子

*父亲和母亲的血型可对调

自由组合定律

在孟德尔完成对豌豆一对相对性状的研究后，他又进一步研究了两对相对性状。孟德尔之前拿过纯种黄色圆滑豌豆和纯种绿色皱褶豌豆来进行杂交，在子一代，所有豌豆都呈现黄色圆滑形态，这也表示黄色对绿色是显性，圆滑对皱褶是显性。

之后，孟德尔再把这些子一代来进行自花传粉。没想到的是，子二代的豌豆不仅出现亲代的两种形态（黄色圆滑&绿色皱褶），更出现了两种亲代没有的形态（黄色皱褶&绿色圆滑）。这到底是怎么一回事呢？看下图：

【高的基因是颜色；矮的基因是圆滑度；只是作代表，实际上的基因长度不得而知】

从上图我们可以看到，有9个子二代表现出黄色圆滑的性状（如果高矮两组基因都至少有一个黄色就是黄色圆滑的性状）。有3个子二代表现出黄色皱褶的性质（高基因至少一个黄色，矮基因全部绿色）。有3个子二代表现出绿色圆滑的性状（高基因两个都绿色，矮基因至少一个黄色）。只有1个子二代表现出绿色皱褶的性状。（高矮两组基因全部绿色）。

因此，这四种表现型的比例为9：3：3：1。根据此实验结果，孟德尔认为不同对的遗传基因之间可以自由组合，而且他们是独立且互不干扰的。

为了证明自由组合现象正确，孟德尔让子一代植株进行测交。根据孟德尔提出的假设，如果子一代进行测交，会产生四种不同表现型的后代，而且他们的数量是接近的。

最终，孟德尔进行的测交实验符合预期的设想，也就是四种表现型的比例为1：1：1：1。因此，孟德尔成功证明子一代在形成配子时，不同对的基因是自由组合的。

5）基因的连锁和互换

孟德尔的分离定律和自由组合定律在被证实后得到广泛的使用，大家都开始用其他的动物和植物来研究杂交。但是，当他们在做两队相对性状的研究时，他们发现不是每一个物种都符合自由组合定律。

美国遗传学家摩尔根发现，在果蝇的基因有另外一种基本规律，那就是基因的连锁和互换。

【连锁：位于同一染色体的基因不会分离，而是随着染色体一起被分配到同一个配子。】

【互换：同一连锁群的各对可以发生交换而重组。】

完全连锁遗传

摩尔根用纯种灰身长翅果蝇和纯种黑身残翅果蝇进行交配，根据自由组合定律，四种结果应该是9：3：3：1，但在这次实验中所得到的结果却是灰身长翅：黑身残翅=3：1。随后，摩尔根又让子一代来进行测交，根据自由定律组合应该出现1：1：1：1的情况，但最终却是灰身长翅：黑身短翅=1：1。

显然，这两个结果都无法用自由组合定律来解释。

摩尔根认为果蝇的颜色和翅膀长度基因位于同一对染色体上，在形成配子的时候，两个基因无法分离，而是连在一起传给后代，而这个就是完全连锁。

在完全连锁中，只有基因的连锁，没有基因的互换，而且后代只会表现出亲代的形态，不会出现新形态。

不完全连锁遗传

但是，摩尔根所作出的假设也并没有完全符合，因为之后当他做另一组实验的时候，他发现子一代的果蝇在进行测交时并不完全是完全连锁遗传的3：1，也不是自由组合定律的1：1：1：1，因此，他做出了判断：

位于同一条染色体上的两个基因的连锁关系有时候会发生改变。在形成配子的过程中，由于同源染色体中的染色单体交叉并相互交换了部分基因。这种交配可以产生新的基因组合。当然，因为基因交换所形成的配子占少数，因此测交会产生这样的结果：灰身长翅42%，黑身残翅42%，灰身残翅8%，黑身长翅8%。

这种不仅有连锁，还有出现基因互换的遗传，就叫不连锁基因遗传。

由上图可见，最后会形成四种，只要出现深蓝或深绿，则为显性（对于该项性状）。

【不要问为什么不用之前一直在用的黄色，小编调了色之后发现深黄和浅黄几乎没区别啊啊啊】

如何决定性别？

生物细胞内的染色体有两种，一种是雄性个体和雌性个体相同的染色体，这个叫常染色体，如人类的1-22号染色体。另外一种是雄性个体和雌性个体不同的染色体，这个叫性染色体，如人体的X染色体和Y染色体。生物的性别就是由性染色体决定的。

6）如何决定性别？

生物决定性别的方式有两种，一个是XY型，一个是ZW型。

在XY型性别决定方式中，雌性个体的一对染色体是同型的，用XX表示；雄性的一对染色体是异型的，用XY表示。

雄性个体在减数分裂的时候会产生精子，这些精子可以分为含有X染色体的精子和含有Y染色体的精子，而且这两种精子的数量相等。雌性个体的卵原细胞在减数分裂形成卵子时，只会产生含有X染色体的卵子。

受精时，因为两种精子和卵子随机结合，因此形成XX性染色体的受精卵和XY性染色体的受精卵的机会是一样的。前者会发育为雌性个体，后者则会发育为雄性个体。

许多昆虫、某些鱼和两栖类、所有的哺乳动物、许多雌雄异株的植物都属于XY型性别决定。

ZW型和XY型正好相反，雌性个体的一对染色体是异型的，用ZW表示；雄性个体的一对染色体是同型的，用ZZ表示。

7）伴性遗传

鸟类和蛾蝶类等都属于ZW型。

伴性遗传

有一些基因位于性染色体上，它们会随着性染色体把这些遗传性状传给后代，这个就叫伴性遗传。举例的话，色盲就是伴性遗传的其中一个例子。

关于人类的伴性遗传有分为三种，分别是伴X隐性遗传、伴X显性遗传、伴Y遗传。

1） 伴X隐性遗传

色盲是由位于X染色体上的隐性基因（b）所控制，但是隐性基因会被显性基因所压制，因此当有另一个显性基因的时候，隐性基因b不会表现出来。下面小编会用三张图来大概让读者明白：

由上可知，男性只有两种可能（正常/色盲），女性则有三种可能（正常/携带者/色盲），因此色盲患者是男性居多。

如果读者感到混乱，小编给大家整理了一个关系表：

A）男性的X染色体一定是给他的女儿。

B）女性的X染色体可以是给她的女儿，也可以给她的儿子。

C）如果女性有色盲（或任何伴X隐性遗传疾病），则她的父亲一定有这个疾病，她的儿子也一定有这个疾病。

D）如果男性有色盲（或任何伴X隐性遗传疾病），则他的母亲要么也有这个疾病，要么就是携带者，女儿也是。

伴X隐性遗传疾病的例子有：红绿色盲、通风、血友病、蚕豆症。

2） 伴X显性遗传

伴X显性遗传则是由X染色体上的显性基因（B）所控制，因此只要有至少一个显性基因，这个性状就会表现出来。

在伴X显性遗传中，女性的患病几率比男性高。

伴X显性遗传的例子有：遗传性肾炎、老年痴呆。

3） 伴Y遗传

伴Y遗传只是男性有罢了，因为Y染色体只会在男性身上。

伴Y遗传疾病的例子有：外耳道多毛症、蹼症。

~冷知识

Q：杂交、自交、测交的不同？

A：

杂交：YY*yy【个体和不同基因型的个体交配】

自交：Yy*Yy【个体和与自己相同的合子杂交】

测交：Yy*yy【个体和隐性纯合子杂交】

Q：什么是质量性状遗传和数量性状遗传？

A：质量性状遗传是相互之间表现出来明显差异的性状，不存在中间过渡类型，例如豌豆的形状不是圆的就是皱的。

数量性状遗传没有明显的对比，例如人的身高、人的智慧、鸡的生蛋数。它们拥有一系列的中间过渡类型，表现从低到高的连续变化，因此只能用数字来表示。

每一个数量性状遗传都由多对基因决定，且这些基因呈共显性。虽然说每对基因对表现型的作用都比较小，但好在它们是叠加的。举个例子，人体的肤色是由Aa、Bb两对基因组成，A和B会使黑色素增加，因此，AABB的人的肤色最深，aabb的人的肤色最浅，至于中间的则可能是有显性也有隐性。

和质量性状遗传不同的是，数量性状遗传也会受到环境因素影响，举个例子，人的身高除了和先天因素有关，也和营养、锻炼等因素有关系。

Q：有些人的性染色体既不是XX，也不是XY，那他们是雄性还是雌性呢？能否生育？

A：对于人类而言，只要有Y染色体，即为雄性，因为Y染色体带有男性发育的重要基因。

以下的表格会举出几个例子：

	性别	能否生育
XX	雌性	可以生育
XY	雄性	可以生育
XXY	雄性	不育
XYY	雄性	可能不育
XXX	雌性	多数可以生育
YO	死亡	-
YY	死亡	-
XO（只有一条X染色体）	雌性	不育

从上表，我们可以知道，如果只有Y染色体而没有X染色体，人是会直接死亡的，这是因为X染色体相当粗大，里面含有着大量的基因。而Y染色体除了决定性别以外，没什么重要的了。

Q：其他XY型性别决定的物种也是通过Y染色体来决定性别吗？

A：不一定。举个例子，果蝇也是XY型性别决定的物种，但它却是依靠两个X染色体来决定物种是否为雌性。也就是说，在果蝇界钟，只要有两个X染色体即为雌性。

Q：只有染色体的形态（X、Y、Z、W）会决定性别吗？

A：不，还有许多特殊例子，包括染色体的数目、环境、年龄。

膜翅目昆虫例如蜜蜂是通过染色体的数目来决定雄性或是雌性。当它们体内的细胞只有16对染色体，这时它们是单倍体（未受精卵），因此是雄蜂；32对染色体时，这时为双倍体（受精卵），因此时雌蜂。

另外，部分爬行类的性别也会受到温度的影响。举个例子，当鳄鱼的巢穴的温度在32-33摄氏度时，会孵化出雄性鳄鱼。而当超过或低于这一温度时，就会孵化出雌性鳄鱼。海龟也是一样，高温时会产出雌海龟，低温时则是雄海龟。

小丑鱼、裂唇鱼、黄鳝等动物都会在特定年龄段变性，有的是小时雌性，长大雄性；有的则是小时雄性，长大雌性。

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