2013年9月21日 星期六

Y染色體上只有十分稀少的基因 There Are Very Few Genes on the Y Chromosome

探索生命《生物學》118
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1.        只出現在Y染色體上,不會出現在X染色體上的基因,稱為限雄基因 holandric。這些基因控制的表現性狀,只會出現在雄性身上。雖然人類Y染色體上的基因很少,但其中有部分基因的確是決定個體性別為男性的基因。
2.        如果染色體上有決定個體為雄性的基因,這個胚胎長大後將是男性;如果染色體上沒有決定個體為雄性的基因,這個胚胎長大後將是女性。我們已經知道決定雄性的其中一個基因是,位於Y染色體上,決定睪丸的因子TDF

同一條染色體上的基因是連鎖的,除非發生染色體互換,不然這些基因在減數分裂時仍位於同一條染色體上
Genes on the Same Chromosome Are LinkedRemain Together During Meiosis Unless Crossing Over Occurs
3.         孟德爾所做的所有豌豆實驗都符合他提出的第二定律:獨立分配率 the law of Independent Assortment
4.         獨立分配率主張,當二種或二種以上的基因雜交,每一種基因的對偶基因是獨立遺傳下去的,不受其他基因的干擾
5.         然而,有些生物雜交違背孟德爾第二定律。劍橋大學的William Bateson R. C. Punett1906年發現違背獨立分配率的現象。
6.         他們將「紫花與長花粉粒」的豌豆與「紅花、圓花粉粒」的豌豆交配,產下的第一代豌豆F1性狀都是紫花與長花粉粒。紫花是顯性基因,紅花是隱性基因,長花粉粒是顯性基因,圓花粉粒是隱性基因。
7.         第一代豌豆F1交配產下的第二代豌豆F2的各種性狀比例,並非預期的9331,完全意料之外。
8.         因此,Bateson Punnett進行測試雜交,將第一代豌豆F1與隱性同型合子的豌豆植株(「紅花、圓花粉粒」的豌豆)交配。
9.        測試雜交產生的後代,各種性狀表現的比例,取決於帶有顯性異型合子基因的父母那一方,因為隱性基因的父母,只會產生一種隱性基因的配子。我們用B代表紫色花朵,b代表紅色花朵,L代表長花粉粒,l代表圓花粉粒。
10.     同型合子隱性基因的父母b/b l/l性狀為「紅花、圓花粉粒」,只能生產基因為b/l的配子。因此,後代的性狀表現是由顯性異型合子的父母決定,顯性異型合子的性狀為「紫花、長花粉粒」。
11.     根據孟德爾第二定律,異型合子的父母能生產4種數量相等的配子BLBlbLbl。如果與同型合子隱性基因的父母產生的bl配子,結合的是BL配子,將產生「紫花、長花粉粒」性狀的後代;
12.     如果與同型合子隱性基因的父母產生的bl配子,結合的是Bl配子,產生的後代性狀是「紫花、圓花粉粒」;如果與同型合子隱性基因的父母產生的bl配子,結合的是bL配子,產生的後代性狀是「紅花、長花粉粒」;
13.     如果與同型合子隱性基因的父母產生的bl配子,結合的是bl配子,產生的後代性狀是「紅花、圓花粉粒」;依據以上的推論,這四種表現型的數量應當是一樣的1111
14.     BatesonPunnett實驗而得的比例是7117,顯然異型合子的父母產生的BLbl的配子數量,遠超過BlbL的配子數量
15.     到了1910年,Morgan從果蠅雜交實驗中獲得類似的結果,提出今日廣為接受的解釋。
16.     他認為BatesonPunnett豌豆雜交實驗結果顯示各種表現型的比例異常,導因於基因連鎖linkage;控制豌豆花朵顏色和種子外型的基因位於同一條染色體上的現象,稱為基因連鎖
17.     所以,我們將BatesonPunnett's豌豆雜交試驗使用的父母豌豆,基因寫為BL/blbl/bl,以說明BL都在一對染色體的其中一條染色體上,並且bl在另一條染色體上。(如果基因不是連鎖的,父母豌豆的基因型應該寫成B/b L/l b/b l/l
18.     如果BatesonPunnett's豌豆雜交試驗使用的父母豌豆,紫花和長花粉粒的性狀是連鎖的,紅花與圓花粉粒是連鎖的,我們理當預期,基因型為BL/bl的親代豌豆,只會繁衍出二種基因型配子BLbl
19.     BLbl二種配子,與隱性同型合子配子bl雜交測試,只會生出二種性狀表現的豌豆植株:「紫花、長花粉粒」和「紅花、圓花粉粒」;並且這二種性狀的豌豆數量應該是一樣的。
20.     「紫花和長花粉粒」的豌豆與「紅花和圓花粉粒」的豌豆雜交,產生的後代,大部分符合上述的預期,並且表現的性狀與父母一樣,稱為親本parentals,但是雜交也繁衍出一些「紫花和圓花粉粒」以及「紅花和長花粉粒」的豌豆後代。
21.     如果BL/bl是連鎖的,那麼,BL/bl親代如何生出BlbL的配子?
22.     Morgan認為在少數個體身上,某種偶然的機制,打斷了紫花和長花粉粒之間、紅花與圓花粉粒之間的連鎖,在紫花與圓花粉粒、紅花與長花粉粒之間建立新的基因連鎖(重組recombinants),因此有機會繁衍出BlbL的配子。
23.     這個機制稱為染色體互換crossing over,當同源染色體並排在一起,不同的染色單體之間交纏、再分開的過程,會切斷部分染色單體,產生帶有部分對方基因的新染色單體。染色體互換增加各種基因組合的可能,因此增加一個族群的基因多樣性。
n   翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton Biology

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