连锁和交换

CIE A-Level 生物学· 第17单元：遗传，17.5 连锁和交换· 25 分钟阅读

1. 什么是基因连锁？★★☆☆☆⏱ 8 min

📘 定义

常染色体连锁

两个或多个位于同一条常染色体（非性染色体）上的基因，在减数分裂中不能独立分配，因此共同遗传的趋势

例:

果蝇的体色和翅形基因是常染色体连锁基因的常用例子

非连锁基因位于不同染色体上，因此在减数分裂中独立分配，在两个杂合子的双因子杂交中会产生预期的9:3:3:1表型比。连锁基因不遵循这个比例，因为它们在同一条染色体上物理相连。

✓ 快速检测

检查你对核心定义的理解：

下列哪个陈述正确描述了连锁基因？
- 它们总是位于性染色体上
- 它们位于同一条染色体上
- 它们总是独立分配
- 它们在减数分裂中永远不会发生交换
显示答案
1 —
正确。连锁基因位于同一条染色体上，因此倾向于共同遗传。

📐 例题

从自由组合的角度区分连锁基因和非连锁基因。

1
非连锁基因位于不同的同源染色体对。
2
在减数分裂中期I，它们在细胞赤道板随机排列，因此独立分配进入配子。
3
连锁基因位于同一条物理染色体上，因此共同遗传，不发生独立分配。

2. 交换和重组配子★★★☆☆⏱ 10 min

📘 定义

交换

减数分裂前期I，非姐妹染色单体之间交换同源染色体片段的过程，这会打破连锁基因之间的连锁，产生新的等位基因组合

例:

两个连锁基因之间发生一次交换会产生两种新的重组等位基因组合

当两个连锁基因之间发生交换时，会打破原本的物理连锁。结果产生两种配子：保留亲本原有等位基因组合的亲本型配子，和拥有新等位基因组合的重组配子。

📐 例题

一只对两个连锁基因杂合的果蝇，基因型为 $r a c GN g n$ （G = 灰体，g = 黑体，N = 正常翅，n = 残翅）。两个基因之间发生交换后会产生什么配子？

1
减数分裂前期I同源染色体排列，等位基因排布如下：
2
$\text{Chromosome 1: } G---N \\ \text{Chromosome 2: } g---n$
3
两个基因座之间发生交换，交换了非姐妹染色单体的末端：
4
$\text{Recombinant chromatids after crossing over:} \\ G---n \quad \text{and} \quad g---N$
5
减数分裂完成后，共产生四个配子：
6
1. 亲本型配子: $GN$ (原有组合)
2. 亲本型配子: $g n$ (原有组合)
3. 重组配子: $G n$ (新组合)
4. 重组配子: $g N$ (新组合)

3. 分析连锁基因的测交★★★★☆⏱ 7 min

✓ 计算器

测交（将杂合亲本与纯合隐性测交亲本杂交）可以让你直接计数亲本型和重组型后代。根据这个计数你可以计算重组率，重组率用于衡量染色体上两个基因之间的距离。

📐 例题

$\frac{A B}{ab}$ 和 $\frac{ab}{ab}$ 之间的测交产生以下后代: 420 $A B / ab$ , 40 $ab / ab$ , 38 $A b / ab$ , 402 $a B / ab$ 。计算两个基因之间的重组率。

1
首先，识别重组后代：它们具有非亲本的表型组合。亲本组合是 $A B$ 和 $ab$ ，因此重组型是 $A b$ 和 $a B$ 。
2
计算后代总数: $420 + 40 + 38 + 402 = 900$ 。
3
计算重组后代总数: $38 + 40 = 78$ 。
4
重组率以重组后代的百分比计算：
5
$\text{Recombination frequency} = \frac{\text{Total recombinants}}{\text{Total offspring}} \times 100 = \frac{78}{900} \times 100 = 8.67\%$
6
这意味着两个基因在染色体上相距8.67个图距单位。

4. 常见陷阱

错误做法:

将连锁基因型写为AaBb，而不显示连锁排布

原因:

考官要求你展示每条染色体上有哪些等位基因，这种常规格式会丢分

正确做法:

将连锁基因型写为 $\frac{A B}{ab}$ ，以表明A与B连锁，a与b连锁

错误做法:

计算重组率时只计数一种重组类别

原因:

交换会产生两种重组配子类别，两种都必须计数

正确做法:

除以总后代数前，先将两种重组类别的后代数量相加

错误做法:

声称连锁基因永远不能被分离

原因:

交换会定期分离连锁基因，只是频率更低

正确做法:

说明连锁基因倾向于共同遗传，但可以在减数分裂前期I通过交换被分离

错误做法:

预期连锁基因的双因子杂交会得到9:3:3:1比例

原因:

连锁阻止了独立分配，因此亲本表型的数量多得多

正确做法:

预测大多数后代会是亲本表型，只有少量重组后代

5. 速查表

概念	核心要点	公式/说明
连锁基因	位于同一条染色体，不独立分配	不适用
交换	发生在前期I，打破连锁产生重组型	不适用
亲本型后代	原有等位基因组合，数量更多	不适用
重组型后代	新等位基因组合，数量更少	不适用
重组率	等于染色体上图距单位表示的基因间距离	$\frac{Total recombinants}{Total offspring} \times 100$

6. 常见问题

常染色体连锁和性连锁的区别是什么？

本章节讲解的常染色体连锁指非性染色体上基因的连锁，而性连锁指X或Y性染色体上基因的连锁，后者将在单独的子主题中讲解。

真题中的出现

AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。

2022 · 22
计算基因间的重组率
2021 · 12
解释为什么比例不是9:3:3:1
2023 · 23
从杂交数据中识别连锁基因

深入阅读

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下一步

理解连锁和交换是基因定位的基础，也解释了减数分裂过程中如何产生遗传变异。它连接了所有核心遗传概念，常和双因子杂交问题一起考察，重组率计算被用于人类遗传学中定位致病基因。本主题也直接引出性连锁的学习，性连锁是连锁的一种特殊形式，在CIE考试中非常常见。掌握连锁基因杂交的规则可以帮助你在试卷2中通常占10-15%的遗传杂交分值中拿到满分。