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第七章真核生物的遗传分析重点：真核生物的基因组；真菌的遗传分析；真核生物重组的分子机制。
难点：顺序四分子分析。
第一节真核生物基因组一、C值悖论二、N值悖论三、真核生物基因组DNA的复杂度一、C值悖论基因组（genome）：一个物种单倍体的染色体数目及其所携带的全部基因称为该物种的基因组。
genome -- The complete set of sequences inthe genetic material of an organism. Itincludes the sequence of each chromosomeplus any DNA in organelles.C值（C-value）：是指生物体的单倍体基因组所含DNA总量。
每种生物各有其相对恒定的C值，不同物种的C值之间有很大差别。
最小的C值是支原体，小于106bp；最大的C值是某些显花植物和两栖动物，可达1011bp。
C值同生物的进化有什么关系? 生物的C值，即基因组的DNA总量是不是随着生物的进化而相应地增加?一方面，随着生物结构和功能复杂程度的增加，需要的基因数量和产物种类越多，因此C值也相应地增加。
另一方面，在结构与功能相似的同一类生物中，以及亲缘关系很近的物种之间，则看不到这种规律。
因此，物种的C值及其进化复杂性之间没有严格的对应关系，这种现象称为C值悖理(C —value paradox)。
C-value paradox:the lack of direct relationshipbetween the C value and phylogenetic complex.人们对C值悖理已经提出许多解释：包括基因组的部分或完全加倍、转座、返座已加工假基因、DNA 复制滑动、不等交换和DNA扩增等。
Petrov等又提出一个解释是：各种生物基因组的大小是由于基因组中长期积累起来的过量的非编码DNA被清除的速率不同所造成的结果，即DNA丢失的速率愈慢，那么基因组DNA含量愈高。
真核生物的基因组结构与功能分析真核生物是指在生命进化过程中逐渐形成的一类生物，其基本特征之一是存在真核细胞核。
真核生物的基因组结构较为复杂，包含多个线性染色体和一些质粒。
对基因组结构的分析与理解，对于揭示其生物功能和进化机制是至关重要的。
一、真核生物的基因组结构真核生物的基因组大小较大，同一物种不同个体之间的基因组大小存在较大的差异。
基因组大小与细胞大小和复杂度之间存在着类似关联性。
人类基因组大小约为3亿个碱基对，其中蛋白编码基因仅占大约2%。
真核生物的基因组在基本结构上与细菌大相径庭，主要包括以下几个方面。
1. 染色体染色体是真核生物中最重要、最基本的遗传物质，是基因在生物体内的物质传递介质，是遗传信息的载体。
在精细结构上，真核细胞中存在很多复杂的染色体结构，如核小体、类固醇激素受体、平衡染色体等。
2. 基因组复制真核生物的基因组复制主要包括原核生物和真核生物的不同模式，其中原核生物中存在着DNA单线复制机制，而真核生物则采用DNA复制机器进行自我复制。
与原核生物不同的是，真核生物的DNA复制机器必须满足染色体的线性特性和复杂的三维结构，包括多个酶和蛋白质。
3. 基因只读基因只读是指通过读取基因组中的基因序列，进而达到生物高效功能表达和调节的过程。
真核生物基因组的序列阅读具有高度异质性，不同物种、不同个体之间存在大量的序列差异，这在一定程度上阻碍了对真核生物的功能研究。
二、真核生物的基因组功能分析真核生物的基因组分析主要包括以下几个方面。
1. 蛋白编码基因预测蛋白编码基因是真核生物基因组的重要组成部分，对真核生物的基因组进行蛋白编码基因预测，可以揭示其生物功能和进化机制。
目前，已经建立了多种基于序列、结构、相对位置等的蛋白编码基因预测算法与工具，如Glimmer、InterProScan、Pfam等。
2. 生物信息分析真核生物的基因组分析需要大量的计算资源和分析工具，这就需要借助生物信息学的手段来实现。
DNA甲基化数据分析的基本方法与工具推荐DNA甲基化是指DNA分子上的甲基基团（CH3）与DNA碱基（尤其是胞嘧啶）之间的化学键结合。
DNA甲基化是真核生物中一种重要的表观遗传修饰方式，对基因组稳定性和正常生理功能发挥至关重要的作用。
DNA甲基化水平的异常变化与许多疾病的发生发展密切相关，包括癌症、心血管疾病、精神疾病等。
因此，对DNA甲基化数据进行分析是理解这些疾病的发生机制和探索潜在治疗策略的关键步骤。
本文将介绍DNA甲基化数据分析的基本方法与一些常用的工具推荐。
首先，DNA甲基化数据分析的基本方法涵盖了数据预处理、甲基化位点鉴定和差异分析三个方面。
数据预处理是DNA甲基化数据分析的必要步骤之一，它的主要目的是将原始数据进行质量控制和归一化处理，去除实验误差和技术偏差。
常见的数据预处理方法包括：首先，质量控制，即将低质量的碱基读数过滤掉，以提高数据的准确性；其次，归一化处理，即将不同样本之间的技术偏差进行校正，以便后续的统计分析。
甲基化位点鉴定是DNA甲基化数据分析的关键步骤，它的主要目的是确定每一个DNA碱基上甲基化的程度。
常见的甲基化位点鉴定方法包括：首先，基于BS-seq（全基因组甲基化测序）的方法，通过测定甲基化位点与非甲基化位点的比值来鉴定甲基化位点；其次，基于甲基化特定酶切及高通量测序的方法，利用甲基化特定酶切割非甲基化DNA，然后通过高通量测序鉴定甲基化位点。
差异分析是DNA甲基化数据分析的核心步骤，它的主要目的是比较不同样本之间的甲基化差异。
常见的差异分析方法包括：首先，基于碱基的比对方法，通过比较不同样本的DNA序列，确定不同样本之间的甲基化差异；其次，基于甲基化位点的比较方法，通过比较甲基化位点的甲基化水平，确定不同样本之间的甲基化差异。
除了基本方法之外，还有一些常用的DNA甲基化数据分析工具推荐，这些工具可以帮助研究人员更高效地完成DNA甲基化数据分析工作。
首先，Bismark是一个常用的DNA甲基化分析工具，它可以识别全基因组的甲基化位点，并提供可视化和统计性的差异分析结果。
遗传分析中“正反交结果”的几点探究在细胞质遗传的教学中，我发现在一些辅导材料上经常出现“正反交结果相同的是细胞核遗传，正反交结果不同的是细胞质遗传”，实际上，对这种简单化的表述如不能真正深入理解，就会出现错误或误解。
作者经过一番探究归纳，总结了若干理解要点和分析问题的注意事项，在此发表，以与大家共享。
1．正反交结果相同正反交结果相同，F1表现显性性状的是细胞核遗传的特点，特别强调的是它包含了性染色体上的同源部分的遗传。
2．正反交结果不相同2．1 与母本不一样，有明显的性别差异，是伴性遗传，它是指性染色体非同源部分的遗传。
伴性遗传是一种特殊的核遗传。
因为Y染色体上一般没有X染色体的等位基因，雄性个体不论是显性性状，还是隐性性状，只要有一个基因就表现出性状来。
而雌性个体，必须要有两个隐性基因才表现出隐性性状。
所以，基因位于X染色体上的伴性遗传，正反交时，后代的表现型也会不相同。
2．2 与母本一样，可能是细胞质遗传，也可能是母性影响，还可能是果皮或种皮的遗传。
2．2．1 细胞质遗传与果皮、种皮遗传的比较无论正交还是反交，子代性状总与母本相同，这是质遗传的一个显著特点。
这个特点很容易与被子植物的果皮、种皮遗传相混淆。
我们知道，果皮和种皮的基因型总是与母本相同的。
但要特别注意的是母本上结出的果实，其果皮和种皮并不是子代的，而是母本的一部分，它们分别是由母本的子房壁和珠被发育而成的。
种子的胚以及由胚发育而成的植株才是子代。
2．2．2 细胞质遗传与母性影响有些性状的遗传，看起来似乎是细胞质遗传，实际上仍然是细胞核遗传控制的。
比如锥实螺螺壳的螺旋方向有左旋和右旋两种类型，让右旋雌螺和左旋雄螺杂交，F1全部是右旋的，让左旋雌螺和右旋雄螺杂交，F1都是左旋的，从表面上看，锥实螺的螺旋方向的遗传属于细胞质遗传，但如果是细胞质遗传，那么F1自交，得到的F2自交得到的F3，乃至Fn，都应该与F1性状相同，但事实上，F3就开始出现了性状分离。
原核生物基因组和真核生物基因组的区别：1、真核生物基因组指一个物种的单倍体染色体组(1n)所含有的一整套基因。
还包括叶绿体、线粒体的基因组。
原核生物一般只有一个环状的DNA分子，其上所含有的基因为一个基因组。
2、原核生物的染色体分子量较小，基因组含有大量单一顺序（unique-sequences），DNA仅有少量的重复顺序和基因。
真核生物基因组存在大量的非编码序列。
包括：.内含子和外显子、.基因家族和假基因、重复DNA序列。
真核生物的基因组的重复顺序不但大量，而且存在复杂谱系。
3、原核生物的细胞中除了主染色体以外，还含有各种质粒和转座因子。
质粒常为双链环状DNA，可独立复制，有的既可以游离于细胞质中，也可以整合到染色体上。
转座因子一般都是整合在基因组中。
真核生物除了核染色体以外，还存在细胞器DNA，如线粒体和叶绿体的DNA，为双链环状，可自主复制。
有的真核细胞中也存在质粒，如酵母和植物。
4、原核生物的DNA位于细胞的中央，称为类核（nucleoid）。
真核生物有细胞核，DNA序列压缩为染色体存在于细胞核中。
5、真核基因组都是由DNA序列组成，原核基因组还有可能由RNA组成，如RNA病毒。
原核生物和真核生物区别（从细胞结构、基因组结构和遗传过程分析）主要差别由真核细胞构成的生物。
包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界。
真核细胞与原核细胞的主要区别是：【从细胞结构】1.真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成的细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正的细胞核，仅有由核酸集中组成的拟核2.真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有。
真核细胞有发达的微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否。
3.真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成的微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用。
真核细胞的核糖体为80S型，原核生物的为70S型，两者在化学组成和形态结构上都有明显的区别。
真核生物基因定位的基本方法和遗传图的制作图距(map distance)即指两个基因在染色体图上距离的数量单位，它是以重组值1%去掉%号表示基因在染色体上的一个距离单位，即某基因间的距离为一个图距单位（map unit, mu）。
后人为了纪念现代遗传学的奠基人摩尔根，将图距单位称为"厘摩"（centimorgan, cM）。
假设两基因a-b间的重组率为17%，即这两个基因相距17个图距单位(17cM) 。
基因定位（gene mapping）是指将基因定位于某一特定的染色体上，以及测定基因在染色体上线性排列的顺序与距离。
基因定位的目的是通过将基因定位到染色体的基因座上后，以帮助我们理解和开发生物性状的遗传性质，特别是通过遗传连锁将一种性状的遗传与另一种性状或标记相联系，或者通过将表型差异与染色体结构的改变联系起来。
这在商业上可用于改良动植物的性状、定位和克隆人类的疾病基因等。
1．两点测交（two-point testcross）：两点测交是指每次只测定两个基因间的遗传距离，这是基因定位的最基本方法。
(我仅重点介绍三点测交)2．三点测交(three-point testcross)：三点测交就是通过一次杂交和一次测交，同时确定三对等位基因（即三个基因位点）的排列顺序和它们之间的遗传距离，是基因定位的常用方法。
用三点测交能测出双交换，因此更能准确地反映出连锁基因间的相对距离。
同样，在做三点测交时需要用这三个基因的杂合子(abc/+++，或ab+/++c，或a++/+bc等)同这三个基因的隐性纯合子(abc/abc)测交。
下面还是以玉米的上述三个基因为例来说明，假如用于三点测交的两个亲本为：+ + + / + + +和c sh wx / c sh wx，则F1代的基因型为：+ + + / c sh wx，然后F1与三隐性纯合体c sh wx / c sh wx测交，获得如下的结果。
从上表可以看出，8种表型的实得籽粒数各不相等，且相差悬殊，说明它们是连锁的。
真核生物基因特征基因是生物体内控制遗传性状的基本单位，是物种遗传多样性的基础。
真核生物是指细胞核内有真正的染色体和细胞器的生物，包括动物、植物、真菌等。
它们的基因具有以下特征。
1. 基因的物理结构真核生物的基因通常是由DNA序列编码的，而不是RNA。
基因通常位于染色体上，由起始密码子和终止密码子围成。
基因的长度和复杂性因物种而异，可以从几百个碱基对到数百万个碱基对不等。
基因的物理结构决定了它的功能和表达方式。
2. 基因的剪接真核生物的基因通常具有剪接功能，即一个基因可以编码多种不同的蛋白质。
这是因为基因的内含子和外显子不是一一对应的，而是可以组合成不同的剪接方式。
这种剪接方式可以增加基因的多样性和复杂性，使得一个基因可以编码多种不同的蛋白质，从而实现更为复杂的生命功能。
3. 基因的表达基因的表达是指基因转录为RNA，然后再翻译为蛋白质的过程。
真核生物的基因表达受到多种因素的调控，包括启动子、转录因子、RNA剪接、RNA稳定性、翻译后修饰等。
这些调控机制可以使得基因表达产生差异，从而实现细胞和组织的不同功能。
4. 基因的遗传方式真核生物的基因遗传方式包括显性遗传和隐性遗传。
显性遗传是指基因表现出来的遗传特征可以直接观察到，而隐性遗传则是指基因表现出来的遗传特征需要通过基因型分析才能确定。
真核生物的基因遗传方式是复杂的，受到多种因素的影响，包括基因型、环境、表观遗传等。
5. 基因的突变基因突变是指由于DNA序列发生变化而导致基因表达发生改变的现象。
真核生物的基因突变通常是由于DNA复制错误、DNA损伤、DNA重组等原因引起的。
基因突变可以导致基因表达的改变，从而影响生物的生长、发育和适应性。
总之，真核生物的基因具有多样性和复杂性，是生物体内控制遗传性状的基本单位。
对基因的研究可以帮助我们更好地理解生命的本质和多样性，为人类健康和可持续发展提供基础支撑。
幻灯片 1习题参考答案第四章第五章幻灯片2第四章孟德尔式遗传分析2. 在小鼠中，等位基因 A 引起黄色皮毛，纯合时不致死。
等位基因 R 可以单独引起黑色皮毛。
当 A 和 R 在一起时，引起灰色皮毛；当 a 和 r 在一起时，引起白色皮毛。
一个灰色的雄鼠和一个黄色雌鼠交配，F1 表型如下：3/8 黄色小鼠， 3/8 灰色小鼠， 1/8 黑色小鼠， 1/8 白色小鼠。
请写出亲本的基因型。
A_R_A_rrAaRrAarraaR_aarrA_rrA_R_幻灯片3第四章孟德尔式遗传分析3. 果蝇中野生型眼色的色素的产生必需显性等位基因 A。
第二个独立的显性基因 P 使得色素呈紫色，但它处于隐性地位时眼色仍为红色。
不产生色素的个体的眼睛呈白色。
两个纯系杂交，结果如下：AaXPXp AaXpY解释它的遗传模式，并写出亲本、F1 和F2 的基因型。
A/a 位于常染色体上，P/p 位于X染色体上；基因型aa 的个体眼睛呈白色，基因型A_XP_ 的个体眼睛呈紫色，基因型A_XpXp、A_XpY 的个体眼睛呈红色。
幻灯片4第四章孟德尔式遗传分析4. 一条真实遗传的棕色狗和一条真实遗传的白色狗交配，所有F1 的表型都是白色的。
F1 自交得到的 F2 中有 118 条白色狗、32 条黑色狗和 10 条棕色狗。
给出这一结果的遗传学解释。
分析: 子二代分离为 12:3:1，可看作9:3:3:1 的衍生，白色与有色（黑 + 棕）之比 3:1 ，而在有色内部，黑与棕之比也是 3:1,表明遗传很有可能涉及有两对基因之差。
假设: 1. 基因 A 控制白色，即基因型A_B_、A_bb 为白色。
2. 有显性基因 A 时，B（黑色）和 b（棕色）不表现显隐性关系；3. 无显性基因 A 即 aa 时， B（黑色）和 b（棕色）表现显隐性关系。
P 棕色×白色F1 白色118 32 10F2 12白色 : 3黑色 : 1棕色aabb AABBAaBbA_B_ A_bb aaB_ aabb在此，显性基因A 对另一显性基因B 是上位性的。
第六章真核生物遗传分析一、名词解释1、C值悖理(C—value paradox)：生物基因组的大小同生物在进化上所处的地位及复杂性之间无严格的对应关系，这种现象称为C值悖理。
2、N值悖理(N value paradox)：物种的基因数目与生物进化程度或生物复杂性的不对应性，这被称之为N值悖理。
3、同源重组(homologous recombination)：同源重组的发生依赖于大范围的DNA 同源序列的联会，主要利用两个DNA分子序列的同源性识别重组对象，负责DNA配对和重组的蛋白质因子没有碱基序列的特异性，只要两条DNA序列相同或接近，重组就可以在此序列中的任何一点发生，重组中两DNA分子相互交换对等的结构部分。
4、位点专一性重组（site-specific recombination）：这类重组依赖于小范围的同源序列联会；重组事件只涉及特定位置的短同源序列，或仅涉及特定的碱基序列，重组时发生精确的切割和连接反应，DNA不丢失、不合成，重组发生在特殊位点上，此位点含有短同源序列，有位点专一性的蛋白因子催化。
两个DNA分子并不交换对等的序列部分，而往往是一个DNA分子整合到另一DNA分子中，因此这种重组又叫做整合式重组5、基因共转变（coconversion）：基因转变不仅是专一的，而且是有方向的，它不仅涉及单个位点（或基因座），而且涉及染色体的一个区段，如一对含有两个基因差异的突变型杂交时，在某些子囊中可以发生几个基因同时发生转变的现象，称为基因共转变6、末端连接（end-joining)：是指断裂的DNA末端彼此相连。
7、链滑动（strand-slippage）：是指DNA复制时，由一个模板跳跃到另一个模板所引起的重组。
8、异源双链DNA（heteroduplex DNA）：发生重组时，在重组处每个双链都有一段区域是由亲本DNA分子的各一条链组成，该区域称为异源双链DNA。
9、基因转变（gene conversion）：由于异源双链DNA区段不对称碱基对的不同修复过程导致一个基因转变为它的等位基因，称为基因转变。
