遺伝の継承
全ての生物は遺伝子を次世代に伝える機会を一度だけ持つ。花は花弁と花粉で、人間は生殖細胞とホルモン周期で、その情報パケットである染色体は減数分裂によってシャッフルされ、受精時に組み換えられる。このセクションでは、花の構造から単一形質交配、ダーウィンのフィンチから抗生剤耐性菌までを扱う。
Edexcel International GCSE Biology 4BI1, Section 3 (記述 3.1–3.39) は遺伝学と繁殖に関するセクションである。遺伝図式を適切に描く学生にとって、交配実験や家系図は確実な得点源となる。
繁殖
有性生殖 は2つの生殖細胞を必要とし、子孫は遺伝的に異なる。無性生殖 は1親を必要とし、子孫は遺伝的に同一のクローンとなる。
被子植物。虫媒花は大きく色鮮やかな花弁、香り、蜜を持つ。風媒花は小さく緑色で、大量の軽く滑らかな花粉を持ち、葯が外側に垂れ下がり、羽状の柱頭を持つ。
受粉 が行われた後、花粉粒は花粉管を伸長させて柱頭を通る。受精 に続き、胚珠は種子 に、子房は果実 になる。発芽中の種子は、幼苗が光合成ができるまで貯蔵栄養分を頼りに生存する。植物は無性生殖で匍匐茎 を通し、人工的には挿し木 で繁殖する。
人間。月経周期: FSH が卵巣内の卵子を成熟させる。成熟した胞嚢はエストロゲン を放出し、子宮内膜を肥厚させ、約14日目に排卵 を引き起こすLHサージ をトリガーする。空になった胞嚢は黄体となり、プロゲステロン を分泌して内膜を肥厚状態に保つが、28日目にホルモンの減少により月経が始まる。(B: FSHおよびLHは下垂体から分泌される)。
胎盤 は胚胎に酸素と栄養を供給し、老廃物を除去する。羊水 はそれを保護する。エストロゲン とテストステロン は二次性徴の発達を駆動する。
継承
ゲノム は生物体の全DNA而言う。遺伝子 は1つのタンパク質をコードするDNA分子の一部である。遺伝子は核内の染色体 上にある。(B) DNAは塩基対A–TおよびC–Gを持つ二重らせん であり、RNA は一本鎖でUがTを置き換える。(B) タンパク質合成: 転写 は核内で遺伝子をmRNAに写し、翻訳 はリボソームでコドン を読み取り、各コドンに対応するtRNAのアンチコドン がアミノ酸を運びながら鎖を形成する。
対立遺伝子は遺伝子の異なる形態のこと。用語：優性（1拷贝ある場合にも発現）、劣性（2拷贝必要な場合）、ホモ接合型、ヘテロ接合型、遺伝子型、表現型；(B) 共優性 — 両方の対立遺伝子が発現する。ほとんどの形質は多因子遺伝であり、単一遺伝子ではない。
単一形質交配 は、得点を獲得するために以下のように描く: 親の遺伝子型 → 生殖細胞 → パンネット図 → 表現型の比率。
計算例の検証. 嚢胞性線維症（cf、常染色体劣性）：両親がともにヘテロ接合体Cc × Cc。遊離細胞はCまたはc。子孫はCC, Cc, Cc, cc — 3無症状 : 1発症；各児に1分の4の確率で発症し、各児ごとに同じ確率が適用される。
性決定: XX 雌性、XY 雄性。母は常に X を提供し、父は X または Y を提供する — X×X、X×Y の遺伝子図式により 1:1 雌:雄の比率となり、性別は父の遊離細胞によって決まる。
有丝分裂 は染色体が同一である2つの細胞を作る——成長、修復、クローン、無性生殖に用いられる。減数分裂 は遺伝的に異なる4個の単倍体 配偶子（ヒトでは二倍体 46 → 単倍体 23）を作り、ランダム受精 （任意の精子と任意の卵の結合）によりさらに多様性が生まれる。
変異には遺伝的・環境的、あるいはその両方が含まれる。変異とは、DNAに起こる稀でランダムな変化であり、遺伝することがある — ほとんど無害だが、 occasionally 重要な影響をもたらす (B: 塩基の変化が1つのアミノ酸とタンパク質の形状を変えることがあります); 電離放射線や煙草成分などの化学的変異原は変異率を高める。
進化
ダーウインの自然選択 は段階的に行われる：生物は生存できる個体より多くの後代を生む；種内には変異 が存在する；環境に適応した特徴を持つ個体が生存して繁殖 し、アルレールを次の世代へ伝える；何世代も経過すると有利な特徴が一般的になる。
Antibiotic resistance is selection in action: a random mutation makes one bacterium resistant; antibiotics kill the non-resistant majority; the resistant bacterium survives and reproduces — completing courses of antibiotics and avoiding overuse slows the spread, and resistant infections become hard to control.
よくある間違い。
- 受粉と受精を混同する。受粉は花粉が柱頭へ移動することです；受精は花粉管が伸長した後に胚珠内で雄核と卵核が融合することです。
- 胚珠が果実になると述べる。胚珠は種になります；子房は果実になります。
- 母親が赤ちゃんの性別を決めると述べる。すべての卵はXを持つ；精子はXかYを持ち、父親の生殖細胞が性別を決める。
- 3 : 1 の比を正確な個数として読む。それは子供一人ひとりに与えられる確率を示す：1 in 4 は、以前に何が起きたかに関わらず、子供一人ひとりについて当てはまる。
- 遺伝図式に生殖細胞を含めない。得点には親の遺伝子型 → 生殖細胞 → パンネット表 → 子供の遺伝子型と表現型が必要である。
- 細菌は抗生物質に適応することで耐性になると述べる。すでに存在していたランダムな突然変異により、抗生物質は他の細菌を殺害し、耐性菌は生存して増殖する。
- 減数分裂で同一の細胞ができると述べる。有丝分裂で同一の二倍体細胞ができる；減数分裂で遺伝的に異なる4つの単倍体生殖細胞ができる。
自己チェック
- 有性生殖と無性生殖の違いを2つ挙げよ。
- 風媒花の適応例を2つ述べよ。
- 花粉管が胚珠に到達した後、何が起こるか？
- 第14日に急増するホルモンは何か、またそれが引き起こす現象は何か？
- ゲノム、アルレール、ゲノムの定義を述べてせよ。
- (B) RNAにおいてチミンに置き換わる塩基を名指し、翻訳が行われる場所を答えよ。
- Cc × ccの交配を行い、表現型の比率を求めよ。
- なぜ父の配偶子が子供の性別を決定するのか？
- 有丝分裂と減数分裂の違いを2つ挙げよ。
- 自然選択を用いて抗生物質耐性を3つのステップで説明せよ。
解答例: 1 有性生殖—2人の親、遺伝的に異なる後代；無性生殖—1人の親、遺伝的に同一の後代； 2 量が多い軽くて滑らかな花粉；花の外に出た葯と羽根のような柱頭（小さく暗い花弁、蜜なし）； 3 雄性配偶子が胚珠の卵細胞と融合する—受精；胚珠が種子になり、子房が果実になる； 4 LH—排卵（卵の放出）； 5 ゲノム—タンパク質をコードするDNA領域；アルレール—ゲノムの代替形；ゲノム—生物全体のDNA； 6 (B) ウラシル；リボソーム上； 7 配偶子C, c と c, c → Cc, Cc, cc, cc — 1 非発症 : 1 発症； 8 母の卵は常にXを含む；精子はXまたはYを含み、XX（雌）かXY（雄）かは精子次第です； 9 有丝分裂—2個の細胞、同一、同じ（二倍体）染色体数、成長/修復/無性生殖のため；減数分裂—4個の細胞、遺伝的に異なる、半分の数（単倍体）、配偶子作りのため； 10 変異によりある細菌が耐性を獲得する；抗生物質は非耐性菌を殺す；耐性菌が生存して繁殖するため、耐性が広がる。