该染色体理论或染色体遗传的理论是那些在生物学家的方式发展,试图表现型的家长传输和基因型解释给他们的后代之一。
该理论旨在将细胞生物学的观察结果与Gregor Mendel提出的遗传原理相结合,得出结论认为基因存在于染色体中,并且它们在减数分裂中独立分布。
染色体理论可以归纳如下:基因的物理位置位于染色体上,并且它们以线性方式排列。另外,在成对的染色体之间存在遗传物质交换的现象,称为重组,这取决于基因的接近程度。
历史
孟德尔阐明自己的法律时,尚无证据表明染色体在减数分裂和有丝分裂过程中的分布机制。
但是,孟德尔怀疑存在于有机体有性循环中的某些“因素”或“颗粒”的存在,但不知道这些实体的真实身份(现在知道它们是基因)。
由于这些理论上的差距,孟德尔的工作未被当时的科学界所赞赏。
由Walter Sutton提供
1903年,美国生物学家沃尔特·萨顿(Walter Sutton)强调了一对形态相似的染色体的重要性。在减数分裂过程中,这对同源物分开,每个配子接受一条染色体。
实际上,萨顿是第一个注意到染色体遵守孟德尔定律的人,并且这一主张被认为是支持染色体继承理论的第一个有效论据。
萨顿的实验设计包括研究蚱Bra Brachystola magna精子发生过程中的染色体,证明这些结构在减数分裂中是如何分离的。另外,他能够确定染色体是成对分组的。
考虑到这一原理,萨顿提出可以将孟德尔的结果与染色体的存在结合起来,从而假设基因是染色体的一部分。
Thomas Hunt Morgan的贡献
1909年,摩根设法在基因和染色体之间建立了明确的关系。这要归功于他对果蝇的实验,结果表明负责白眼的基因位于该物种的X染色体上。
在她的研究中,摩根发现果蝇具有四对染色体,其中三对是同源或常染色体,其余两对是有性的。这一发现被授予诺贝尔生理学或医学奖。
与哺乳动物一样,雌性有两个相同的染色体,表示为XX,而雄性则为XY。
摩根还提出了另一项至关重要的观察:在很多情况下,某些基因是一起遗传的。我称这种现象与基因有关。但是,由于基因重组,在某些情况下有可能“打破”这种联系。
最后,摩根指出,基因沿着染色体以线性方式排列,每个基因都位于一个物理区域:基因座(复数是基因座)。
摩根的结论得到了染色体遗传理论的充分认可,完善并证实了他的同事的观察结果。
染色体遗传学原理
这些研究人员提供的证据阐明了遗传染色体理论的原理:
位于染色体上的基因
基因位于染色体上,并以线性方式排列。为了证实这一原则,有直接的证据和间接的证据。
作为间接证据,我们必须将染色体视为基因的载体。染色体能够通过半保守复制过程传输信息,该过程可证明姐妹染色单体的分子身份。
此外,染色体具有与孟德尔定律所预测的相同方式来传输遗传信息。
萨顿推测,与种子颜色相关的基因(绿色和黄色)承载在特定的一对染色体上,而与质地相关的基因(平滑和粗糙)则承载在另一对染色体上。
染色体具有特定的位置,称为基因座,基因位于此位置。同样,染色体是独立分布的。
遵循这个想法,孟德尔发现的9:3:3:1比率很容易解释,因为现在遗传的物理粒子已为人所知。
染色体交换信息
在二倍体物种中,减数分裂过程使配子的染色体数目减半。这样,当发生受精时,新个体的二倍体状况得以恢复。
如果没有减数分裂过程,染色体的数目将随着世代的发展而增加一倍。
染色体能够相互交换区域。这种现象被称为遗传重组,发生在减数分裂过程中。重组发生的频率取决于基因在染色体上的间隔。
有连锁基因
基因越接近,它们一起遗传的可能性就越大。当这种情况发生时,这些基因被“链接”并作为单个构件传递给下一代。
有一种方法可以量化以厘摩单位(缩写为cM)为单位的基因中的邻近度。该单位用于构建遗传连锁图谱,相当于1%的重组频率;它对应于DNA中大约一百万个碱基对。
重组的最大频率(即在单独的染色体中)的发生频率超过50%,这种情况是“无连接”的一种。
请注意,当两个基因链接在一起时,它们不符合孟德尔提出的字符传输定律,因为这些定律是基于位于不同染色体上的字符进行的。
参考文献
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