高中生物基因定位常用方法精品课件

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《基因定位》课件

CHAPTER 04
基因定位的挑战与未来发展
基因定位的挑战
技术限制
当前基因定位技术仍存在一定的局限性，如分辨率和灵敏度不够高，无法准确检测所有基因变异。
数据解读难度
基因定位产生的数据复杂且庞大，对专业知识和技术要求较高，解读难度较大。
伦理和隐私保护
基因信息属于个人隐私敏感信息，如何合理合法地使用和保护基因数据，避免侵犯个人隐私和权益，是基因定位面临的伦理挑战。
基因定位的未来发展方向
技术创新
01
随着生物技术的不断发展，未来基因定位技术将不断改进和完
善，提高分辨率、灵敏度和特异性。
数据解读能力提升
02
通过加强人才培养和技术研究，提高基因定位数据的解读能力
，为精准医疗和个性化治疗提供更可靠的支持。
应用领域拓展
03
基因定位技术的应用范围将进一步扩大，不仅局限于遗传性疾
基因定位方法
利用分子遗传学技术，通过家系分析和关联分析等方法，确定与疾病相关的基因变异位点。
临床应用
通过基因检测，预测个体患病风险，制定个性化的预防和治
疗方案。
研究案例二：农作物抗逆性的基因定位
总结词
通过基因定位技术，鉴定农作物中与抗逆性相关的基因，提高农作物的抗逆性，促进农业生产的发展。
CHAPTER 03
基因定位与疾病关联研究
单基因遗传病定位
单基因遗传病定位
通过遗传学手段确定导致单基因遗传病的基因位置和变异类型。
意义
有助于理解疾病的发病机制，为疾病的早期诊断和治疗提供依据。
技术
包括连锁分析、单倍型分析和全基因组关联分析等。
多基因遗传病定位
多基因遗传病定位

基因定位常用的方法ppt课件

4）原位杂交的步骤
制备中期染色体 DNA原位变性变性放射性或非放射性标记探针杂交（在载玻片上）洗膜放射性标记：放射自显影检测非放射性标记：荧光染料与抗体或蛋白结合记录杂交信号结合染色体形态进行基因定位
DMD女性患者的核型
X染色体与常染色体易位时X染色体失活的结果
两个研究小组分别采用两种不同的方法克隆了DMD基因：一组是通过X常染色体易位，克隆了该基因的一部分。另一研究组使用有Xp21.1微小缺失的男孩的DNA，利用消减技术，获得了在正常X染色体存在而在这个男孩DNA中缺乏的DNA克隆片段。
遗传做图：是以研究家族的减数分裂，以了解两个基因分离趋势为基础来绘制基因座位间的距离，它表明基因之间连锁关系和相对距离，并以重组率来计算和表示，以厘摩（cM）为单位。染色体定位：只把基因定位到某条染色体上。细胞水平上的基因图又称细胞遗传图区域定位：从细胞遗传学水平，用染色体显带等技术在光学显微镜下观察，将基因定位到染色体的具体区带。
5）荧光原位杂交（florescence in situ hybridization，FISH）
用特殊荧光素（dig或Biotin）标记探针DNA（Nick translation 标记法），变性成单链后与变性后的染色体或细胞核靶DNA杂交。在荧光显微镜下观察并记录结果。 FISH 优点：可用来作基因或特定DNA片段的染色体区域定位。缺点：必须在已知探针的情况下方可进行。
HAT选择系统：
人的突变细胞株：缺乏HGPRT酶小鼠细胞株：缺乏TK酶两者融合培养于HAT培养基中 HAT培养基： H为次黄嘌呤，是HGPRT的底物，为DNA合成提供原料（核苷酸旁路合成原料） A可阻断正常的DNA合成（嘌呤及TMP合成受抑制） T在胸苷激酶（TK）的作用下生成胸腺嘧啶核苷酸，为DNA合成提供原料

高中生物习题筛选—基因定位的解题应用PPT课件

例3. 果蝇种群中野生型都是刚毛性状的纯合个体，培养实验中，不知何时出现一群截毛性状的个体，能确定该新性状是某染色体上刚毛基因（B）突变为隐性截毛基因（b）的结果，现有以下四种纯合子品系可供选择，请分析下列问题：
甲刚毛♂
乙刚毛♀
丙截毛♂
丁截毛♀
（1）若要通过一次杂交实验确定基因B、b是在常染色体上，还是在X染色体上，可设计
基因组成的配子
显性纯合雄性（BB、 XBY XBYB ）,产生的配子情况
各有不同
子一代表现型不同
确定基因位置，解决问题
问题发展：
2. 隐性雌性与纯合显性雄性杂交这种方法可以用来区分“一对等位基因位于常染色体” 和“一对等位基因位于X、Y同源区段”的情况吗？
问题发展：
比较分析遗传图解
比较分析遗传图解
若让该品系果蝇相互交配，请讨论基因在果蝇体细胞染色体上整合的位置分别有哪几种情况，并分析相互交配后，子代中小眼与正常眼的比例。
学习任务二：
若让该品系果蝇相互交配，请讨论基因在果蝇体细胞染色体上整合的位置分别有哪几种情况，并分析相互交配后，子代中小眼与正常眼的比例。
1:0
3:1
15 : 1
习题反思一：
等位基因存在于
常染色体
P 纯种截毛♀ ×纯种刚毛♂
bb
BB
↓
Bb
F1
雌雄蝇刚毛
等位基因存在于
X、Y的同源区段
P 纯种截毛♀ ×纯种刚毛♂ຫໍສະໝຸດ XbXbXBYB↓
XBXb
XbYB
F1
雌雄蝇刚毛
等位基因只存在于
X染色体上
P 纯种截毛♀×纯种刚毛♂
XbXb
XBY

人类基因定位的基本方法课件

即 EST是代表一种cDNAபைடு நூலகம்子（基因），但一种cDNA分子或一个
基因可以有不止一个EST。由EST构成的图谱，有助于构建转录图或基因图。
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(7)随机扩增多态性DNA（random amplified polymorphic DNA, RAPD）。用同一套PCR随机引物（通常每个引物为10个核苷酸左
比较时，平均每1300个核苷酸中就有1个差别，所以这种界标数
目极多，覆盖密度大，可大大提高基因组作图的精度。SNP作
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的置换）。它与点突变的区别是点突变率低于1%～2%。 SNP 可分为分布在基因组非编码序列中和基因组编码序列中(称为 cSNP)。 (5)序列标签位点（sequence tagged site， STS ）。
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4.人类基因组作图及图谱（1）遗传图（genetic map）,即连锁图（linkage map）。是以多态的遗传标记为界标，通过计算细胞减数分裂过程中，同源染色体间交换导致遗传标记之间发生重组的频率，来确定两个标记在染色体上的相对位置。遗传标记之间的相对距离以厘摩（cM）为单位，重组值1%为1cM.如果是利用染色体缺失、倒位、易位等畸变所得的结果，将基因位点或遗传标记排列成直线序列，称为细胞遗传图(cytogenertic map)。（2）物理图（phsical map）。以特定的DNA序列为界标直
右）去扩增群体中不同个体的基因组DNA，得到大小和数量有
差异的产物。这些扩增产物（DNA片段）多态性可以反映基因

2023届高三生物一轮复习课件：基因定位

实验结果
正反交
（2）黑身与灰身基因是在常染色体还是 X染色体？
不同相同
预期结果
假设
例1、果蝇的翅形有正常翅和网状翅、体色有灰体和黄体，它们各为一对相对性状，等位基因分别用A、a和B、b表示，控制这些性状的等位基因不在Y染色体上。研究小组做了如下杂交实验。
（1）根据实验②的杂交结果，能（填“能”或“不能”）判断果蝇灰体和黄体的显隐性关系。果蝇正常翅和网状翅、灰体和黄体这两对相对性状的遗传遵循（填“遵循”或“不遵循”）基因的自由组合定律，判断依据是控制翅形和体色的基因分别位于常染色体和。X染色体上
1234
F1红眼雌蝇(AaXBXb)与F2伊红眼雄蝇(1/3AAXbY、2/3AaXbY)杂交，得到伊红眼雌蝇(A_XbXb)的概率为1/3×1/4＋2/3×3/4×1/4＝5/24，C 正确；若F2雌蝇的基因型为AAXBXB，则其与F2的三种眼色雄蝇杂交都不能得到奶油眼雌蝇，D错误。
1234
科学家在研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因(B)对截毛基因(b)为显性。现有各种纯种果蝇若干，可利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、 Y染色体的同源区段上还是仅位于X染色体上。请完成推断过程： (1)实验方法：首先选用纯种果蝇作亲本进行杂交，雌雄两亲本的表型分别为母本表型：_截__毛_(填“刚毛”或“截毛”，下同)；父本表型：_刚__毛__。 (2)预测结果：若子代雄果蝇表现为_刚__毛__，则此对基因位于X、Y染色体的同源区段上，子代雄果蝇基因型为_X__bY__B_；若子代雄果蝇表现为_截__毛__，则此对基因只位于X染色体上，子代雄果蝇基因型为_X__bY__。
规律总结：探究基因仅位于X染色体上还是X、Y染色体同源区段上

判断基因位置的方法.ppt分析ppt课件

火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去
（1）仅根据同学甲的实验，能不能证明控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性？
不能；Aa（灰）×aa（黄）或 Aa（黄）×aa（灰）；（2）请用同学甲得到的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论。（要求：每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果。）
三、根据子代性状的数量比进行基因定位
例3：步步高P123 3题
总结三：若子代中某性状在雌雄中比例相同，则基因位于常染色体上；若子代中某性状在雌雄中比例不同，则基因位于 X染色体上。
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去
反交： XaXa♀×XAY♂→XAXa: XaY＝1:1
正交：多对紫眼雌果蝇×红眼雄果蝇；反交：多对红眼雌果蝇×紫眼雄果蝇，
①如果两个杂交组合的子一代中都是紫眼个体多于红眼个体，并且眼色的遗传与性别无关，则紫眼为显性，基因位于常染色体上
②如果两个杂交组合的子一代中都是红眼个体多于紫眼个体，并且眼色的遗传与性别无关，则红眼为显性，基因位于常染色体上
Q3：控制性状的基因位于常染色体、XY的同源区段，正反交的结果相同，如何进一步判断基因的位置？请说出杂交方案并用遗传图解表示。

基因位置的判断PPT课件

13
显性的雄（纯合子） × 隐性的雌的其他用途
2、用于根据后代性状区分性别
果蝇的红眼为伴性显性遗传，其隐性性状为白眼，在下列杂交组合中，通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组
是（ B）
A.杂合红眼雌果蝇 × 红眼雄果蝇 B.白眼雌果蝇 × 红眼雄果蝇 C.杂合红眼雌果蝇 × 白眼雄果蝇 D.白眼雌果蝇 × 白眼雄果蝇
②若子代中没有棒眼果蝇出现，则圆、棒眼基因位
于 X、Y染色体的同源区段Ⅰ 。
10
显性的雄（纯合子） × 隐性的雌的其他用途
1、用于区分基因仅位于X染色体上还是X-Y的同源区段
果蝇的X染色体和Y染色体是一对同源染色体，但其形态、大小却不完全相同。下图为果蝇X、Y染色体同源区段的比较图解，其中A与C为同源区段。请回答下列有关问题。（3）已知在果蝇的X染色体上有一对基因H、h分别控制的性状是腿部有斑纹和腿部无斑纹。现有纯种果蝇若干，请通过一次杂交实验，确定H、h基因在X染色体上的位置是A段还是B段。实验步骤： ①选用纯种果蝇做亲本，其中雌性亲本表现型为：_腿__部___无__斑__纹_
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显性的雄（纯合子） × 隐性的雌的其他用途
1、用于区分基因仅位于X染色体上还是X-Y的同源区段
果蝇的X染色体和Y染色体是一对同源染色体，但其形态、大小却不完全相同。下图为果蝇X、Y染色体同源区段的比较图解，其中A与C为同源区段。请回答下列有关问题。（3）已知在果蝇的X染色体上有一对基因H、h分别控制的性状是腿部有斑纹和腿部无斑纹。现有纯种果蝇若干，请通过一次杂交实验，确定H、h基因在X染色体上的位置是A段还是B段。结若果子分代析雄：果蝇变现为_腿___部__有__斑__纹，则此对若基子因代位雄于果蝇A段表。现为_腿__部__无___斑__纹，则此对基因位于B段

2.2基因在染色体上位置的判断课件高一下学期生物人教版必修2

注意：以上均是探究细胞核中染色体上基因的位置的方法，事实上基因除分布在细胞核中外，还分布在细胞质中，如线粒体、叶绿体等。若要探究基因是位于细胞质中还是细胞核中，可利用正反交法：若正反交结果不同，且子代性状始终与母方相同, 则为细胞质遗传。
三、判断两对等位基因是否位于同一对同源染色体上 (1)确定方法：
若子代中没有出现9∶3∶3∶1（或变式)的性状分离比，则控制这两对相对性状的两对基因位于同一对同源染色体上。
若子代雌全为显性，雄性全为隐性，则该基因位于X染色体
若子代雌雄表现型相同，则该基因位于常染色体
例、果蝇具有繁殖速度快、培养周期短、相对性状明显等优点，
在遗传学研究中是一种理想的实验材料。现有以下两只果蝇的遗
传学实验：
实验一：两只红眼果蝇杂交，子代果蝇中红眼∶白眼＝3∶1。
实验二：一只红眼果蝇与一只白眼果蝇杂交，子代红眼雄果
常染色体若F2中雄性个体全表现为显性，雌性个体中既有显
性又有隐性性状，则位于X、Y染色体的同源区段
二、依据子代的性别、数量确定基因位置
若子代雌雄个体表现型相同，说明遗传与性别无关，
则基因位于常染色体上。
若后代雌雄个体表现型不同，说明遗传与性别有关，
则基因位于性染色体上。
1、根据表格中子代性别、性状的数量比分析判断
如：
灰身、灰身、分黑身、直黑身、分
直毛
叉毛
毛
叉毛
雌蝇 3/4
0
1/4
0
雄蝇 3/8
3/8
1/8
1/8
据表格信息：灰身与黑身的比例，雌蝇中3∶1，雄蝇中也为3∶1，二者相同，故为常染色体遗传。
直毛与分叉毛的比例，雌蝇中4∶0，雄蝇中1∶1，二者不同，故为伴X染色体遗传。

高中生物《基因定位的遗传分析方法》最新PPT课件

各种限制性核酸内切酶具有各自特异的识别顺序。这些识别顺序可以作为DNA 部位的标记，可进一步辅助基因定位。
BamHI 酶切位点
BamHI 酶切位点
酶切
缺失
BamHI 酶切位点
酶切
果
蝇
染
色
体
片段
缺失
缺
失
品
系
BamHI酶切
利用限制性酶切图谱进行基因定位【任务一】
请各组讨论并判断每组的染色体的缺失区域，并用笔涂掉相应的缺失区域：
利用人鼠细胞融合进行基因定位
（选修3 动物细胞融合）由于细胞杂交过程中染色体容易丢失，利用杂交细胞检测特定染色体丢失与特定基因产物（蛋白质）减少的对应关系可以进行基因定位。
利用人鼠细胞融合进行基因定位
HPRT-;TK+ 人
鼠 HPRT+;TK-
HPRT+;TK+
细胞融合
核融合在HAT培养基中生长
生长和细胞分裂
人的HPRT基因缺陷（HPRT－TK+）细胞和小鼠的TK基因缺陷（ HPRT+ TK－）细胞在HAT培养基中都不能存
活。杂种细胞在分裂中随机丢失人的染色体，但保留所
有的鼠染色体。
利用人鼠细胞融合进行基因定位
HPRT-;TK+ 人
鼠 HPRT+;TK-
细胞融合
核融合
HPRT+;TK+
【任务二】判断基因的位置和顺序
A
B
3.0 I
6.3
D1
D2 3.0 I
6.3
3.0 I
6.3
D3
3.0 I
6.3
D4
D5 3.0 I

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3.连锁分析（Linkage analysis）
1）概念：基因定位的连锁分析是根据基因在染
色体上呈直线排列，不同基因相互连锁成连锁群的原理，即应用被定位的基因与同一染色体上另一基因或遗传标记相连锁的特点进行定位。
19
2）重组值（recombination fraction）是基因定位时两个基因间遗传图距的量
7
因此在HAT培养基上
人细胞： ①由于A的存在，正常的DNA 合成通路受
阻。 ②同时由于HGPRT的缺乏，无法利用次黄
嘌呤通过旁路合成DNA（嘌呤合成障碍）
8
鼠细胞：由于A的存在正常的DNA合成通道受阻，有HGPRT可以利用次黄嘌呤合成腺嘌呤，鸟嘌呤，但由于无TK，无法合成胸腺嘧啶。（嘧啶合成障碍）杂种细胞：有HGPRT旁路合成腺嘌呤,鸟嘌呤；并可以利用TK合成胸腺嘧啶（嘌呤和嘧啶都可以正常合成）
基因定位对提高人类对疾病产生的病因学的认识有重要意义。
1
明确几个基本概念
基因：DNA的功能片段。基因组：有机体全部DNA序列（它包括基因
外的非基因DNA序列），它是基因和非基因DNA序列的总和。基因定位：是用一定的方法将基因确定到染色体的实际位置。
2
遗传做图：是以研究家族的减数分裂，以了解两个基因分离趋势为基础来绘制基因座位间的距离，它表明基因之间连锁关系和相对距离，并以重组率来计算和表示，以厘摩（cM）为单位。
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4）原位杂交的步骤
制备中期染色体
DNA原位变性
变性
放射性或非放射性标记探针
杂交（在载玻片上）
洗膜检测
放射性标记：放射自显影非放射性标记：荧光染料与抗体或蛋白结合
记录杂交信号
结合染色体形态进行基因定位
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5）荧光原位杂交
（florescence in situ hybridization，FISH）
6
HAT选择系统：
人的突变细胞株：缺乏HGPRT酶小鼠细胞株：缺乏TK酶两者融合培养于HAT培养基中
HAT培养基： H为次黄嘌呤，是HGPRT的底物，为DNA合成提供原料（核苷酸旁路合成原料） A可阻断正常的DNA合成（嘌呤及TMP合成受抑制） T在胸苷激酶（TK）的作用下生成胸腺嘧啶核苷酸，为DNA合成提供原料
染色体定位：只把基因定位到某条染色体上。细胞水平上的基因图又称细胞遗传图
区域定位：从细胞遗传学水平，用染色体显带等技术在光学显微镜下观察，将基因定位到染色体的具体区带。
3
一、基因定位的方法
1、体细胞杂交法基因定位：体细胞：即生物体除生殖细胞外的任一细
胞。 1）体细胞杂交的概念：
也称细胞融合（cell infusion），是将来源不同的两种细胞融合成一个新细胞。新产生的细胞称杂种细胞（hybrid cell），含双亲不同的染色体。
2）原理：碱基的互补配对，同源的DNA-DNA双链或DNA-RNA双链在一定条件下能结合成双链。用放射性或非放射性物质标记的DNA、RNA或与mRNA互补的cDNA作探针，可检测细胞基因组中的同源部分。
13
3）原位杂交的特点：
杂交在载玻片上的中期染色体上进行，而不是在溶液和膜上进行。所谓原位是指在标本上DNA原位变性，再与放射性或非放射性物质（通常用3H）标记的已知核酸探针杂交，通过放射自显影来检测染色体上特异DNA或RNA顺序，用放射性颗粒在某条染色体的区带出现的最高频率或荧光的强度来确定探针的位置，从而准确地进行基因定位。
度，即基因间的遗传距离。如果两个基因间有1%的重组值，其遗传图的距离为1厘摩。（centimorgan，cM） 3）遗传标记（genetic marker）
用特殊荧光素（dig或Biotin）标记探针
DNA（Nick translation 标记法），变性成单
链后与变性后的染色体或细胞核靶DNA杂交。
在荧光显微镜下观察并记录结果。
FISH
优点：可用来作基因或特定DNA片段的染色体区域定位。
缺点：必须在已知探针的情况下方可进行。
16
单色FISH
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多色FISH
9
将筛选出来的杂种细胞转移到正常培养基继续培
养，由于人和鼠都有各自不同的生化和免疫学特性，
Miller等运用体细胞杂交并结合杂种细胞的特征，证明
杂种细胞的存活需要胸苷激酶（TK）。凡是含有人17号
染色体的杂种细胞都因有TK活性而存活，反之则死亡，
从而推断TK基因定位于17号染色体上，这是首例应用体
基因定位常用的方法
Wilson于1911年将红绿色盲基因首次定位于X 染色体上,开创了人类基因定位的先河.1968 年,Donahue利用系谱分析的方法将Duffy血型基因定位于1 号染色体上,是人类首次在常染色体上进行的基因定位.20世纪70年代后,体细胞杂交重组 DNA、分子杂交和PCR等技术的出现和应用，基因定位的方法愈加先进，基因定位的速度、数量明显加快。人类基因组计划的实施和完成，更加促进了基因定位的进程。
4
2）对象：人的细胞鼠类：大鼠、小鼠、仓鼠
3）杂种细胞的特点：在繁殖传代过程中，人的染色体优先
丢失，以至最后只剩几条或一条人的染色体，而啮齿类的染色体被保留下来。
5
4）原理：
细胞进行融合时，培养液中只有部分细胞融合成杂种细胞，还有大量未融合的双亲细胞。这就需要选择分离纯化杂种细胞。为此要创造一种只让杂种细胞生长繁殖而亲本细胞死亡的环境。这就要利用杂种细胞和亲本细胞对生长条件的要求和代谢的差异来进行选择。其中最常用的是HAT选择系统。
细胞杂交法进行的基因定位。
10
TK-
TK+
HPRT+ 鼠
X
人
HPRT-
鼠
鼠
人
人
HAT
鼠人 TK+ HPRT+
TK+ 17 3
17
TK+
17 3
3
TK-
11
②克隆嵌板法(clone panel method)
根据不同杂种细胞保留或丢失的人染色体有时是重叠的情况,设计的一种简便而实用的基因定位方法。
克隆嵌板

杂种克隆
保留的人染色体
1
2 34
5678
A - --
+ + + +-
B
++
++- -
--
C
+
-
+-
12
2.原位杂交和荧光原位杂交
1）原位杂交（in situ hybridization）：是最直接的基因定位方法之一，是分子生物学技术在基因定位中的应用，胰岛素基因用此方法定位于 11p15。