同学们大家好，欢迎收听今天的生物专题播客解码遗传。我是你们的老朋友小林老师。嗨大家好，我是正在学遗传学的小明。今天我们要聊的可是高中生物里最神秘也最重要的内容，基因和染色体的关系。没错，这一章可是必修二的核心内容，也是考试的重点。小明，你知道吗？我们人类身体里有23对染色体，也就是46条染色体，上面承载着上万个基因，它们就像一个个精密的密码，决定着我们的外貌、性格，甚至是健康。可以说，理解了基因和染色体的关系，就理解了生命的遗传密码。那这么多基因是怎么排列在染色体上的呢？还有我们经常听说的减数分裂、半性遗传，这些到底是什么？听起来好复杂。别急，今天我们就把这些知识掰开揉碎了讲明白，我们会有五个互动环节，还有小测验，你要认真听。这些内容都是考试必考的，掌握了就不用担心了。好的，我已经准备好笔记本了，老师你慢慢讲，我会认真记录的。好，我们就从第一个核心内容开始学习减数分裂和受精作用，这是理解遗传学的基础。小明，我先问你一个问题，你想想看为什么我们人类繁衍后代时，染色体数目能保持不变呢？爸爸妈妈都有46条染色体，那我们为什么不是92条呢？这个我想想是不是因为爸爸妈妈的染色体组合起来了不不对，如果组合起来会更多。很好，你思考的方向是对的。这里涉及到一个关键的概念，受精作用。但是在讲受精作用之前，我们需要先了解一个更重要的过程，减数分裂。减数分裂顾名思义就是染色体数目减半的分裂方式。为什么要减半呢？直接不行吗？很好的问题。同学们现在请听停下来思考一下，如果精子有46条染色体，卵细胞也有46条染色体，它们结合后的受精卵会有多少条染色体呢？这会影响什么？我知道是92条，那不对，正常人应该是46条，那受精卵就会有92条染色体，这样下去每一代染色体都会加倍，那人类岂不是早就灭绝了？完全正确，这就是为什么要减数分裂的原因。精子和卵细胞在形成之前，必须先把染色体目减半到23条，这样他们结合后才能恢复到46条，保持前后代染色体目恒定。这就是减数分裂的核心意义。原来是这样，那减数分裂是怎么进行的呢？好问题，减数分裂的过程很有意思，分为两次分裂，减数第一次分裂减一和减数第二次分裂减2。染色体只复制一次，但是细胞分裂两次。首先是间期染色体完成DNA复制和蛋白质合成，这时候染色体成染色质状态。然后进入减数第一次分裂的前期，也就是减一前期。这时候会发生一个非常重要的现象，同源染色体两两配对，这个过程叫联会，配对后的同源染色体叫四分体。在四分体中非姐妹染色单体之间还可能发生互换，这可是产生遗传多样性的第一步。同源染色体是什么？我有点混淆了。同源染色体就是形态大小一般相同，一条来自父方，一条来自母方的染色体。比如你从爸爸那里得到了一条一号染色体，从妈妈那里也得到了一条一号染色体，这两条就是同源染色体，它们在减数分裂时会配对。继续讲，减一中期，同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧，然后是减1。后期，同源染色体分离，分别移向细胞两极。同时，非同源染色体自由组合，这是产生遗传多样性的关键一步，因为不同对的染色体可以随机组合产生各种不同的配子。听起来很复杂，能举个例子吗？可以。我用一个简单的比喻，想象你有23对鞋子，每对都有一只左脚和1只右脚。联会就是把左右脚鞋子配成对儿，然后分离时左脚的23只鞋子去一边，右脚的23只鞋子去另一边。但是这23只左脚鞋子中，可能是爸爸的一号左脚鞋，妈妈的二号左脚鞋，爸爸的三号左脚鞋，这样随机组合，再加上非姐妹染色单体可以互换，就像偶尔把爸爸的左脚鞋换到妈妈那边去，这样产生的配置就千变万化了。我明白了，就像洗牌一样。对，这就是遗传多样性的来源。接下来是简述第二次分裂减2，这个过程有点像有丝分裂，染色体散乱分布，然后着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体。最终一个精原细胞经过减数分裂会产生四个精子。那卵细胞和精子形成一样吗？不太一样，这可是常考的考点。同学们现在请停下来思考一下，精子形成会产生四个精子，那卵细胞形成会产生几个卵细胞呢？记住，这个经常考，我猜应该也是四个。哈哈错了，这是典型的易错点。卵细胞形成只产生一个卵细胞和三个集体，而且集体会退化消失，只有卵细胞能受精。另外，卵细胞形成时，细胞质是不均等分裂的，这点和精子不一样哦，精子形成时细胞质都是。均等分裂的。原来如此，我记住了，精子四个，卵细胞一个。还要补充一点，精细胞还要变形才能成为精子，而卵细胞不需要变形。讲完减数分裂，我们再说说受精作用。受精作用的实质是精子细胞核与卵细胞细胞核融合，恢复体细胞染色体数目。它的意义主要有两个，一是维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，这对生物的遗传和变异有重要意义。二是增加后代变异类型，因为胚子具有多样性，受精也是随机的，这些都增加了遗传多样性。老师，减数分裂和受精作用我大概明白了，那基因到底在不在染色体上呢？这个是怎么证明的？好问题，这可是生物学史上的重大发现。小明，你知道谁第一次证明了基因在染色体上吗？孟德尔他不是发现了遗传定律吗？孟德尔确实发现了遗传规律，但他并不知道基因在哪里。真正证明基因在染色体上的是摩尔根。不过在摩尔根之前，有个叫萨顿的科学家先提出了假说。他怎么提出的呢？萨顿用的是类比推理法，他观察基因和染色体的行为，发现有很多平行关系，基因在杂交中保持完整性和独立性，染色体在配子形成和受精中也有相对稳定的形态结构。基因成对存在，染色体也成对存在。配子中基因承担，染色体也承担。非等位基因自由组合，非同源染色体也自由组合。看到这么多相似之处，萨顿就猜想，基因应该是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，也就是说基因在染色体上。那这个猜想对不对呢？猜想需要实验证明。这时候摩尔根出场了，他用果蝇做实验材料。为什么选果蝇呢？因为果蝇易饲养，繁殖快，后代多，染色体数目少，只有四对相对性状容易区分，是理想的实验材料。摩尔根发现了一个奇怪的现象，红眼雌萤和白眼雄英交配，F1代全是红眼，说明红眼是显性性状，让F1代自交，F2代出现红眼，白眼等于3比1的比例，这符合孟德尔分离定律。但是有一个异常，白眼果蝇全都是雄性的，从来没有雌性白眼果蝇。为什么白眼只在雄性中出现呢？摩尔根灵光一闪，提出了一个假说，控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上没有对应的等位基因。也就是说，雌果蝇有两条X染色体，所以需要两条都有白眼基因才会表现白眼。熊果莹只有一条X染色体，只要这条X上有白眼基因就表现白眼。这就可以解释为什么白眼只在雄性中出现。为了验证这个假说，摩尔根做了测交实验，用F1代的红眼雌鹰和白眼雄英交配，结果后代红眼雌、红眼雄、白眼雌、白眼雄等于1比1比1比1，完全符合预期的比例。这就证明了假说是正确的。太厉害了。这个实验证明基因真的在染色体上。是的，同学们这里有个易错点，一定要注意。萨顿提出的是假说，摩尔根通过实验证明了他。谁还记得萨顿用什么方法？摩尔根用什么方法呢？萨顿是类比推理，摩尔根是假说演绎法完全正确。记住这个知识点，类比推理题猜想假说演绎证结论。萨顿只是通过类比提出了猜想，摩尔根才用实验真正证明了基因在染色体上。从这个实验我们还可以得出几个重要结论，一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列。还要注意，不是所有基因都在染色体上，细胞质基因、叶绿体中的基因不遵循孟德尔遗传定律，而是遵循母系遗传。老师基因在染色体上。我明白了，那半性遗传是怎么回事呢？半性遗传是本章最重要的内容，也是考试必考点。小明，你知道为什么红绿色盲患者中男性比女性多吗？这个我知道，因为色盲基因在X染色体上，男性只有一条X染色体有致病基因就发病，女性有两条，要两条都有才发病。所以概率低答对了，这就是半性遗传的核心概念。伴性遗传是指基因位于性染色体上，因此遗传上总是和性别相关联的现象。我们主要讲三种类型，半X隐性遗传、半X显性遗传和半Y遗传。先讲半X隐性遗传，典型实例是人类红绿色盲和血友病。这类遗传有三个重要特点。第一个，男性患者多于女性患者，因为男性XV就患病，女性需要XX才患病。第二，交叉遗传，女病妇弊病，父病女必为携带者，注意父亲病的话，女儿不一定患病，但一定是携带者。第三，隔代遗传往往跳过一代。第四，女性患者的父亲和儿子。一定患病。什么叫交叉遗传？交叉遗传就是致病基因从母亲传给儿子，从父亲传给女儿。比如父病女必病的意思是，如果父亲患伴X隐性遗传病，女儿一定会患病。女病复弊病的意思是，如果母亲患半X隐性遗传病，父亲一定患病。这就是交叉。我明白了。那半X显性遗传呢？半X显性。遗传的典型实例是人类抗维生素D佝偻病。这类遗传的特点是，第一，女性患者多于男性患者，第二，连续遗传，也就是世代相传，第三，男性患者的母亲和女儿一定患病，第四，正常个体的父亲和儿子一定正常。那半歪遗传呢？半歪遗传的典型实例是人类外耳道多毛症。这类遗传的特点是，第一，男性患病，女性全正常。第二，父传子，子传孙，也叫宪雄遗传。第三，没有显隐性之分，因为Y染色体上没有对应的基因。同学们，现在我们来做一个小测验，这是考试的常考题型。假设一个男性是红绿色盲患者，基因型是XY他的女儿是正常的基因型是X和X现在这个女儿要生孩子，丈夫是正常的X和Y请问如果生儿子有多大概率是色盲？如果生女儿有多大概率是色盲？这个我需要时间思考，让我好好算一下。好，我给你点提示，女儿是x hug。第一，她是携带者但不患病，丈夫是x hug。如果是生儿子，儿子的X染色体一定来自母亲，所以有50%概率得到x hug，50%概率得到x hug，y染色体来自父亲，所以儿子有50%概率是x hug正常，50%概率是x . hug色盲。那生女儿呢？生女儿的话，女儿一条X染色体来自母亲，一条X染色体来自父亲母亲的X染色体可能是X或X或父亲的X染色体一定是X或，所以女儿要么是XXX正常，要么是XXX携带者但不患病，无论哪种情况，女儿都不可能患病，因为父亲给的是正常的X货。我明白了，所以答案就是儿子有50%概率死亡，女儿有0%概率死亡。太棒了，你答对了，这就是半X隐性遗传的交叉遗传特点，记住这个例子的解法。考试会考的老师，我刚才听到系谱图分析，这个是什么呀？系谱图分析是考试的高频考点，也是最容易拿分的。掌握好三步奏法，这类题就不怕了。第一步，判断显隐性。如果双亲正常，子女中出现患病个体，那就是隐性遗传。如果双亲患病，子女中出现正常个体，那就是显性遗传。这个很好记，正常父母生出病孩子就是隐性病，父母生出正常孩子就是显性。第二步，判断是否伴性。如果是隐性遗传，观察患者中男性多还是女性多，如果男性明显多于女性，那就是半X隐性遗传。如果是显性遗传，观察患者中女性多还是男性多，如果女性明显多于男性，那就是半X显性遗传。如果只有男性患病，女性全正常，那就是半Y遗传。第三步，推导基因型和计算概率。根据表现型和上下代关系写出关键个体的基因型计算概率时可以用拆分法，先算性别概率，再算基因概率，然后相乘。那系谱图分析考试是经常考吗？必考，这是高频考点，几乎每次考试都会遇到。记住口诀，先写引后半信，写基因型算概率。好了，今天我们学习了基因和染色体的关系，包括三个核心内容，让我快速回顾一下。第一，减数分裂和受精作用。减数分裂产生染色体数目减半的配子，受精作用恢复染色体数目，维持前后代染色体恒定。简易同源染色体分离，非同源染色体自由组合，产生配子多样性，加上受精的随机性，增加了遗传多样性。第二，基因在染色体上，萨顿用类比推理提出假说，摩尔根用果蝇实验证明结论，一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列。第三，伴性遗传基因位于性染色体遗传与性别相关。半X隐性遗传的特点是男多女少，交叉遗传、隔代遗传。半X显性遗传的特点是女多男少，连续遗传。办外遗传的特点是仅男性患病，父传子，子传孙。现在我们来总结一下今天的重点，简述分裂的过程和结果，基因在染色体上的证明实验伴性遗传的特点和系谱图分析方法。希望同学们都能熟练掌握，考试时取得好成绩。谢谢老师。今天的内容好充实，我都记下来了。不客气。生物学习需要多理解，多练习，遇到问题随时来问，我们下次播客再见。