遗传学经典课件第10章核外遗传.ppt

真核生物有性生殖的本质：遗传物质的交流与重组。
细菌和病毒不能进行有性生殖。
细菌和病毒的遗传物质也可以传递。 这种遗传物质的传递，被称之为拟有性过程。
拟有性过程指的是细菌或病毒获取外源遗传物质的 方式。
Small summary
细菌和病毒在遗传研究中的优越性
①世代周期短 ②易于管理和进行生物化学分析 ③遗传物质比较简单 ④是单倍体，便于研究基因的突变 ⑤便于遗传操作 ⑥可用作研究高等生物的简单模型。
一、转化（transformation）：
概念：指某些细菌能通过其细胞膜摄取周围供体的染色 体片段，将此外源DNA片段通过重组加入自己染色体组 的过程。
1928年，格里费斯(Griffith F.)在肺炎双球菌中发现 转化现象。
1944年，阿委瑞(Avery O. T.)成功地进行了肺炎双球菌 转化试验；证实遗传物质是DNA；转化是细菌交换基因的 方法之一。
的染色体上，而是 独立存在于细胞质 内。
※仅少数基因活动，表达出阻碍物，关闭其它基因。 原噬菌体经诱导可转变为烈性噬菌体 裂解途径。
Small summary
溶原性细菌（lysogenic bacterium）
被溶原性噬菌体感染了的细菌。
整合在寄主染色体中的噬菌体DNA称为原 噬菌体（prophage）。
以百万计的细菌和病毒，操作管理方便。
3．便于研究基因突变： 裸露的DNA分子(有的病毒为RNA分子)，易受环境条
件的影响而发生突变；单倍体生物，不存在显性掩盖隐 性问题，突变均能表现出来。
4．便于研究基因的作用：
Small summary
影印培养，易检出营养缺陷型突变，有利于从生化 角度来研究基因的作用。
②. 抗性突变型： 如抗药性或抗感染性。 例如：青霉素（penr）抗性突变

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二、双核草履虫放毒性的遗传
草履虫基因型:K:
k:
接合
自体受精 无性繁殖
A 接合时间短
B 接合时间长
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有 K 基因:无Kappa粒,Kappa粒不能无中生有 没有K基因:有Kappa粒,不能持久 可见:
– K:是Kappa粒存在的必要条件,而不是充分条件。 – 质与核:既相互独立又相互影响。
2. 正交和反交的遗传表现不同;F1 通常只表现母本的性状,故 细胞质遗传又称为母性遗传。
3. 通过连续回交能将母本的核基因逐步置换掉,但母本的细 胞质基因及其所控制的性状仍不消失 质－核异质系
4. 由附加体或共生体决定的性状,其表现往往类似病毒的转 导或感染。
4
5
第 二 节 叶绿体的遗传
一、叶绿体遗传的表现: 1. 紫茉莉中花斑植株: 着生绿A)
遗
传
质体基因组(DNA)
物 质
细胞器 基因组
叶绿体基因组(ctDNA)
细胞质
线粒体基因组(mtDNA)
基因组
非细胞器 基因组
共生体基因组(果蝇因子) 附加体基因组(细菌质粒)
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二、 细胞质遗传的特点
1. 遗传方式是非孟德尔式的;杂交后代一般不分离或无孟德 尔分离。
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第 四 节 共生体的遗传
一、背景知识 1. 共生体:寄生在某些生物的细胞质中,不是细胞生存的
必需组分,但是对寄主有一定影响的颗粒,有自身的遗传物 质,可以自我复制或者随寄主一起复制,表现类似于细胞质 遗传的效应。
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2. 草履虫:原生动物
大核－负责营养 小核－负责遗传(AA Aa aa)
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第 五 节 植物雄性不育

织培养等方法加以繁殖，使之保留。“芽变”在育
种上有重要意义。
动物克隆技术出现后，动物体细胞的突变也可 通过克隆技术得以繁殖和保存。
2. 基因突变的类型
(1)形态突变（morphological mutation）
形态突变主要影响生物体的外观形态结构，
如形态、大小、色泽等肉眼可见，所以也叫
可见突变（visible mutation）。
(4) 直接抑制突变与间接抑制突变
直接抑制突变（direct suppressors）: 通过恢复或部分 恢复原来突变基因蛋白质产物的功能而使表现型恢复为野 生型状态。如基因内突变的抑制。 间接抑制突变（indirect suppressors）: 不恢复正向突 变基因的蛋白质产物的功能，而是通过改变其他蛋白质的 性质或表达水平而补偿原来突变造成的缺陷，从而使野生
胞嘧啶脱氨基产生尿嘧啶
5-甲基胞嘧啶（m5C）脱氨，产生T，结果使 m5C∶G转换成T∶A，由于该突变不能通过修复 机制得到校正，因此基因组中m5C位点突变率很 高，是突变热点。
m5C脱氨产生胸腺嘧啶
(3)转座成分的致变 转座成分通过复杂的转座机制将其复制
拷贝插入到基因组的另一位点。倘若该位点
处于一个基因的内部，则该片段的插入将导 致移码或整码突变或造成基因失活。
(4)利弊性 ●大多数基因突变对生物的生长发育是有害的。
一般表现为某种性状的缺陷，生活力降低，生育
反常，极端的会造成当代致死等。
●少数突变能促进和加强生命力，利于生物存
在，可被自然和人工选择保留下来。
抗虫
抗倒
●基因突变的有利性和有害性，有时是相对的。 △与生物所处的环境有关，如：矮秆 有害性：在高秆群体中受光不足、发育不良。 有利性：在多风或高肥地区有较强抗倒伏性。 △与人类和生物本身需要的不一致性有关, 如: 作物的落粒性对生物有利、对人类无益。 植物雄性不育对生物不利、对人类有益。

This methylation of the FMR1 locus in chromosome band Xq27.3 is believed to result in constriction of the X chromosome which appears 'fragile' under the microscope at that point, a phenomenon that gave the syndrome its name.
但 磷 酸
无嘌呤位点没有碱基特异地与之互补， 而是随机地选择一个碱基插入。
胞嘧啶和5-甲基胞嘧啶脱氨基后分别 变成尿嘧啶和胸腺嘧啶
自发突变的分子基础
DNA复制错误引起的基因突变
自发化学改变引起的基因突变(碱 基脱嘌呤 (depurination)、脱氨基 (deamination)
Expansion of the CGG repeats to such a degree results in a methylation of that portion of the DNA, effectively silencing the expression of the FMR1 protein.
p249
突变的分子基础
自发突变的分子基础
DNA复制错误引起的基因突变
自发化学改变引起的基因突变(碱基脱 嘌呤 (depurination)、脱氨基 (deamination)
转座因子及插入序列引起的基因突变 Nhomakorabea重组错误
在DNA复制中由于互变异构移位所产生的突 变
在DNA复制中由于碱基的错误跳格自发产生碱基的插入和缺失
Inheritance of Fragile-X syndrome.

应用实例
杂交水稻、转基因作物、优良畜禽品种 选育等。
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分子遗传学原理与技术应 用
DNA复制、转录和翻译过程
DNA复制
半保留复制机制，碱基互 补配对原则，DNA聚合酶 的作用。
转录
RNA聚合酶的作用，启动 子和终止子的识别，转录 产物的加工和修饰。
翻译
遗传密码的解读，tRNA的 作用，核糖体的结构和功 能，蛋白质合成的调控。
如果双亲的性状同时在F1个体 上表现出来，即一对等位基因 的两个成员在杂合体中都表达
的遗传现象称为共显性。
04
镶嵌显性
双亲的性状在后代的同一个体 上的不同部位表现出来，形成 镶嵌图式，这种显隐关系的形
式称为镶嵌显性。
04
多基因遗传与数量性状分 析
多基因假说及数量性状表现
多基因假说
多个基因共同控制某一性状，每个基因作用微小但累加效果显著。
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分子标记类型
RFLP、SSR、SNP等标记的原理和特点。
分子标记在育种中的应用
基因定位、遗传图谱构建、辅助选择育种等。
3
分子标记辅助选择育种的优点
提高选择效率、缩短育种周期、实现基因聚合等 。
转基因技术原理及安全性评价
转基因技术原理
外源基因的获取、载体的构建、转化方法的选择等。
转基因生物的安全性评价
THANKS
基因流、突变、选择和遗传漂变
影响群体遗传结构的四大因素。
群体内遗传结构分析和研究方法
遗传多态性
基因频率和基因型频率的估算
群体中同一基因座位上存在多个等位基因 的现象。
通过样本数据推断群体中的基因频率和基 因型频率。
哈迪-温伯格平衡
遗传连锁不平衡和关联分析

第二节 细胞器基因组与核基线粒体DNA 的电镜 照片( 照片( 转引自 Russell,1992)
1)、大小变化较大： 1)、大小变化较大： 从哺乳动物的约16 从哺乳动物的约16 kb 到高等植物的数十万bp 到高等植物的数十万bp 如玉米的为570kb) (如玉米的为570kb) 2)、DNA分子形态 分子形态： 2)、DNA分子形态： 裸露的闭合环 状双链结构, 状双链结构,但也 有线性的。 有线性的。 4)、组成成分： 4)、组成成分： G、C的含量比 如酵母,G ,G、 A、T少,如酵母,G、 含量仅为21%; C含量仅为21%; 5)、浮力密度： 5)、浮力密度： 浮力密度较低， 浮力密度较低， 两条单链密度不同， 两条单链密度不同， 一条为重链(H ),另 (H链 一条为重链(H链),另 一条为轻链(L (L链 一条为轻链(L链)； 6)、 个复制起点， 6)、有2个复制起点，分 别复制H 别复制H和L链。D环复制。 7)、细胞内有多个mt,每个mt mt,每个mt有 几个DNA DNA。 7)、细胞内有多个mt,每个mt有1～几个DNA。
dd →向左
受精卵 纺锤体 向中线 的左侧 分裂时 为左旋
四、持续饰变（附带介绍） 持续饰变（附带介绍）
环境引起的表型改变通过雌配子传递给子代， 环境引起的表型改变通过雌配子传递给子代，连续 传递但不能隔代遗传，而且随着繁殖代数的增加， 传递但不能隔代遗传，而且随着繁殖代数的增加，性状 逐渐恢复原状，这种遗传现象叫持续饰变。 逐渐恢复原状，这种遗传现象叫持续饰变。
这又是 一因多效 面粉蛾(欧洲麦蛾)有一色素物质由A 控制： 面粉蛾(欧洲麦蛾)有一色素物质由A和a控制： 的表现
二、短暂的母性影响举例
野生型(A):幼虫皮肤灰色,成虫眼睛深褐色; 野生型(A):幼虫皮肤灰色,成虫眼睛深褐色; (A):幼虫皮肤灰色 突变型(a):幼虫皮肤白色,成虫眼睛红色。 (a):幼虫皮肤白色 突变型(a):幼虫皮肤白色,成虫眼睛红色。 反交 正交

核外遗传PPTppt
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一、与感染颗粒有关的遗传
• 果蝇的CO2敏感型： • 敏感型♀ x 野生型♂ 敏感型 • 敏感型 ♂ x 野生型 ♀ 极少数敏感型 • 极少数敏感型是由于精子带有极少的细
胞质。 • 目前知道这是由于σ因子引起的，有人认
为σ因子是一种病毒，称σ病毒。
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♀Aa x ♂aa
½ Aa
½ aa
½ Aa
½ aa
幼虫 灰色
白色
灰色
灰色
成虫 褐眼
红眼
褐眼
红眼
原因：在色素产生过程中，由色氨酸到犬尿酸再到色素 。
A可产生犬尿酸，a不产生犬尿酸。因此，♀Aa可产生并 在卵细胞中积累，使幼虫表现为灰色。
二、持久的母性影响
椎实螺外壳右旋（D）对左旋（d）显性。
P♀
X
♂
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二、高等植物叶绿体的遗传
1.紫茉莉花斑遗传：1909年，德国Correns
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白色 绿色
花斑
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紫茉莉花斑（绿白斑）性状的遗传
接受花粉的枝条 （母本） 白色
绿色
花斑
提供花粉的枝条 （父本） 白色 绿色 花斑 白色 绿色 花斑 白色 绿色 花斑
缓慢生长突变型（po）：呼吸弱，生长慢，由于线粒体 结构和功能不正常，细胞色素氧化酶缺少，氧化作用降低， 生长缓慢。
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3.人类线粒体的遗传
O：卵子 S：精子 Z：受精卵 A、B、C：子细胞
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线粒体简介
• 在细胞生物学中,线粒体(mitochondrion,来源于希腊 语mitos"线" + khondrion"颗粒")是存在于大多数真 核生物(包括植物,动物,真菌和原生生物)细胞中的 细胞器.一些细胞,如原生生物锥体虫中,只有一个大 的线粒体,但通常一个细胞中有成百上千个.细胞中 线粒体的具体数目取决于细胞的代谢水平,代谢活 动越旺盛,线粒体越多.线粒体可占到细胞质体积的 25%.
第二节 真核生物的核外遗传
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一、核外遗传的特征：
• 核外遗传也称细胞质遗传、染色体外遗传、非 染色体遗传。
•由于控制性状的遗传因子在细胞质内而不在细 胞核内，因此它的遗传行为不符合孟德尔式遗 传。
•由于卵子中细胞质含量较多而精子细胞质含量 极少，所以子代的细胞质主要来自于母本，因 此核外遗传的特征是：子代获得母本的基因而 表现为与母本相同的性状，不出现分离比。
核外遗传的主要遗传因子有：
•与感染颗粒有关的遗传 •线粒体 •叶粒体
二、与感染颗粒有关的遗传
• 果蝇的CO2敏感型： 敏感型♀ x 野生型♂ 敏感型 敏感型 ♂ x 野生型 ♀ 野生型,极少数敏感型
• 极少数敏感型是由于精子带有极少的细胞质。 • 目前知道这是由于σ因子引起的，有人认为σ因子是一
种病毒，称σ病毒。
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•草履虫的放毒型：
草履虫细胞内有大核和小核，大核主管营养，小核主管 遗传。
草履虫有两种生殖方式，无性生殖（裂殖）及有性生殖 （接合生殖和自体受精）。
•某些品系的草履虫能产生草履虫素，称放毒 型； •草履虫素会杀死不放毒的草履虫（敏感型）。 •草履虫的放毒型既与细胞质有关，也与细胞 核有关。 •即必须同时存在：细胞质因子κ颗粒及细胞核 因子K基因才能保持稳定的放毒性状。