真核生物的遗传分析
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Horizontal gene transfer in eukaryotic evolution真核生物进化中的水平基因转移Abstract | Horizontal gene transfer (HGT; also known as lateral gene transfer) hashad an important role in eukaryotic genome evolution, but its importance is often overshadowed by the greater prevalence and our more advanced understanding of gene transfer in prokaryotes. Recurrent endosymbioses and the generally poor sampling of most nuclear genes from diverse lineages have also complicated the search for transferred genes. Nevertheless, the number of well-supported cases of transfer fromboth prokaryotes and eukaryotes, many with significant functional implications, is now expanding rapidly. Major recent trends include the important role of HGT in adaptation to certain specialized niches and the highly variable impact of HGT in different lineages.概括|水平基因转移(HGT;也被称为侧向基因转移)在真核基因组进化中起了一个非常重要的作用,但是它的重要性往往因为我们对高度流行的疾病和原核生物基因转移更关注而被遮掩了。
第一章绪论1.解释下列名词:遗传学、遗传、变异。
答:遗传学:是研究生物遗传和变异的科学,是生物学中一门十分重要的理论科学,直接探索生命起源和进化的机理。
同时它又是一门紧密联系生产实际的基础科学,是指导植物、动物和微生物育种工作的理论基础;并与医学和人民保健等方面有着密切的关系。
遗传:是指亲代与子代相似的现象。
如种瓜得瓜、种豆得豆。
变异:是指亲代与子代之间、子代个体之间存在着不同程度差异的现象。
如高秆植物品种可能产生矮杆植株:一卵双生的兄弟也不可能完全一模一样。
第二章遗传的细胞学基础1.解释下列名词:原核细胞、真核细胞、染色体、染色单体、着丝点、细胞周期、同源染色体、异源染色体、无丝分裂、有丝分裂、单倍体、二倍体、联会、胚乳直感、果实直感。
联会:减数分裂中,同源染色体的配对过程。
同源染色体:生物体中,形态和结构相同的一对染色体。
异源染色体:生物体中,形态和结构不相同的各对染色体互称为异源染色体。
8.有丝分裂和减数分裂有什么不同?用图表示并加以说明。
答:有丝分裂只有一次分裂。
先是细胞核分裂,后是细胞质分裂,细胞分裂为二,各含有一个核。
称为体细胞分裂。
减数分裂包括两次分裂,第一次分裂染色体减半,第二次染色体等数分裂。
细胞在减数分裂时核内,染色体严格按照一定的规律变化,最后分裂成为4个子细胞,发育成雌性细胞或者雄性细胞,各具有半数的染色体。
也称为性细胞分裂。
减数分裂偶线期同源染色体联合称二价体。
粗线期时非姐妹染色体间出现交换,遗传物质进行重组。
双线期时各个联会了的二价体因非姐妹染色体相互排斥发生交叉互换因而发生变异。
有丝分裂则都没有。
减数分裂的中期I 各个同源染色体着丝点分散在赤道板的两侧,并且每个同源染色体的着丝点朝向哪一板时随机的,而有丝分裂中期每个染色体的着丝点整齐地排列在各个分裂细胞的赤道板上,着丝点开始分裂。
细胞经过减数分裂,形成四个子细胞,,染色体数目成半,而有丝分裂形成二个子细胞,染色体数目相等。
拼起来的课程论文主干部分忘了是哪个高人写的了- -高等真核生物中重叠基因研究进展〔摘要〕基因重叠是高等真核生物中一种普遍存在的基因组排现象.综述了高等真核生物中的重叠基因的分类、数量、互补或自然反义转录本(NATs)可能的生物特性和功能及重叠基因与人类疾病的关系.〔关键词〕真核生物;重叠基因;反义转录本;双链RNA(dsRNA);基因调控真核生物的细胞内含有成形的细胞核,因此以真核来命名这一类细胞。
许多真核细胞中还含有其它细胞器,如线粒体、叶绿体、高尔基体等,是所有单细胞或多细胞的、其细胞具有细胞核的生物的总称,它包括所有动物、植物、真菌和其他具有由膜包裹着的复杂亚细胞结构的生物。
[1]重叠基因是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列,或指一段DNA序列为两个或两个以上基因的组成部分.1976年在噬菌体ΦΧ174中第一次发现重叠基因[2].这种单链噬菌体中,相同的DNA序列通过不同的阅读框被识别,产生不同的多肽.随后的几年中,在病毒和原核生物基因组中又发现了几对具有不同互补编排的重叠基因.在ΦΧ174中发现基因重叠10年后,真核生物(果蝇和小鼠)中也发现了转录引起的重叠单位,植物中也鉴定出一些重叠基因.由于新基因对是在研究特殊位点时偶然发现的,重叠基因对的增长相对稳定而缓慢.同时,仅有能够产生自然反义转录本(NATs,NaturalAntisenseTranscripts)的少数基因对被进一步研究并确定其特性.由于数据库和查找标准不同,真核生物重叠基因出现的频率约为:人类基因组中4%~9%,鼠类基因组中1.7%~14%,蝇类基因组中达到22%,重叠长度从20到3400bp,平均为372bp.重叠基因在真核生物中普遍存在并已有很多报道,但直到最近它的重要性才被认识到.笔者从高等真核生物重叠基因在分类、数量、NATs可能的生物特性和功能,以及这些基因与人类疾病等几方面进行阐述.1重叠基因的种类和数量重叠基因(everlapping gene):指两个或两个以上的结构基因共同一段DNA顺序的现象重叠基因原核生物和一些病毒或噬菌体的基因组比较小,核苷酸对是极其有限的,那么怎样有效地利用这些有限碱基来编码更多的遗传信息呢?在生物中存在着一种十分巧妙的机制——重叠基因(overlapping gene)。
遗传学名词解释第二章1.染色质:真核细胞分裂期间,核内对碱性染料着色均匀的网状、丝状的物质(或称核蛋白纤维丝)。
2.染色体:细胞分裂期,由染色质高度螺旋化、折叠盘曲而成的杆状小体,形态结构相对稳定。
3.常染色质:染色质线中较浅且均匀的区段4.异染色质:在细胞间期染色质线中,染色很深的区段。
在遗传功能上是惰性的,一般不编码蛋白质。
5.结构异染色质:是各类细胞的整个发育过程中都处于凝集状态的染色质。
此类染色质多位于染色体的着丝粒区,端粒区,次缢痕,以及Y染色体长臂远端2/3区段,含有高度重复的DNA序列,没有转录活性,是异染色质的主要类型。
6.兼性异染色质:是在特定细胞的某一发育阶段由原来的常染色质失去转录活性,转变成凝缩状态的异染色质,二者的转化可能与基因的表达调控有关。
例如,女性体细胞中的两条X染色体在胚胎发育早期都是有活性的常染色质,约在胚胎发育的第16天,其中一条x染色质失去活性转变成异染色质,在核膜内缘形成高度凝聚的浓染色小体,即x 染色质。
7.姐妹染色单体:一条染色体的两个染色单体。
8.端粒:是存在于真核细胞线状染色体末端的一小段DNA-蛋白质复合体,它与端粒结合蛋白一起构成了特殊的“帽子”结构,作用是保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期。
9.灯刷染色体:灯刷染色体形如灯刷状,是一类处于伸展状态具有正在转录的环状突起的巨大染色体。
常见于进行减数分裂的细胞中。
因此它常是同源染色体配对形成的含有4条染色单体的二价体。
卵母细胞发育中所需的全部mRNA和其他物质都是从灯刷染色体转录下来合成的。
10.多线染色体:多线染色体(polytene chromosome)一种缆状的巨大染色体,见于有些生物生命周期的某些阶段里的某些细胞中。
由核内有丝分裂产生的多股染色单体平行排列而成。
11.同源染色体:体细胞中形态结构、遗传功能相似的一对染色体,两条分别来自双亲。
12.额外染色体(B染色体/副染色体):亦称多余染色体,是被称为A染色体的常染色体的对应词。
原核生物和真核生物的进化关系生命起源于何时何地,一直以来都是科学家们探索的难题。
但是,现代生命形态的多样性,却源于一些生物体通过长期演化,逐渐形成多个不同的类群或分类单元。
其中两个最主要的类群,分别是原核生物和真核生物。
这两类生物之间有着密切的进化关系,本文将简要介绍它们的起源、分布、形态特点以及进化关系。
起源和分布原核生物是最原始的生物形态,据考古学证据,约36亿年前地球上出现了原核生物,而人类则只有200万年左右的历史。
原核生物可以存在于任何地方,从深海热泉到极端的高温与低温环境中都有其存在的记录。
真核生物相对于原核生物则较晚出现,可追溯到约21亿年前,它们仅存在于陆地和海洋等环境中。
形态特点原核生物属于单细胞生物,细胞大小一般在1至10微米之间。
这些生物的分类单元主要有细菌和古菌。
细菌是最常见的原核生物,它们没有核膜和细胞器,其基本的形态结构为细胞壁、细胞膜和细胞质。
古菌则与细菌相似,但在分子生物学上具有与真核生物相近的特点。
真核生物则由细胞,细胞器和细胞核组成。
细胞核是真核生物的一个显著特征,它与其它细胞器分开,可以维持染色体的完整性并调控蛋白质合成等关键过程。
真核生物的基本原型是真菌,植物和动物,它们都是复杂的多细胞器官生物,其大小可以从微米到单个细胞的4厘米以上。
进化关系原核生物与真核生物的进化关系非常复杂,一直以来,都是分子生物学领域研究的重要话题之一。
从基因学上来看,原核生物与真核生物关系密切,它们共同地遗传物质DNA,共用基本的代谢途径和功能元件——不同的蛋白质和酶。
但真核生物的核糖体,蛋白质翻译机制以及DNA修复系统,与原核生物相比,都有巨大的不同。
在古生物学上的进化关系则比较复杂,早期的化石记录表明,两类生物可能在一段时间内共同发展。
但随着人类对史前生物形态的发现和分析,科学家们越来越多地认为,原核生物与真核生物可能是同时并行地演化,而不是原核生物在真核生物之前出现,但真核生物更适应了新的生境和生存条件,进而演化成了更为高级的生物形态。
第八讲真核生物的基因调控一、真核生物的基因结构特点①在真核细胞中,一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链,不存在原核生物中常见的多基因操纵子形式。
②真核细胞DNA都与组蛋白和大量非组蛋白相结合,只有一小部分DNA 是裸露的。
③高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的,大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。
④真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排,还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。
⑤在真核生物中,基因转录的调节区相对较大,它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对,这些调节区一般通过改变整个所控制基因5'上游区DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。
在原核生物中,转录的调节区都很小,大都位于启动子上游不远处,调控蛋白结合到调节位点上可直接促进或抑RNA聚合酶与它的结合。
⑥真核生物的RNA在细胞核中合成,只有经转运穿过核膜,到达细胞质后,才能被翻译成蛋白质,原核生物中不存在这样严格的空间间隔。
⑦许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过程(maturation and splicing),才能顺利地翻译成蛋白质。
二、真核生物的转录特点原核生物中,密切相关的基因往往组成操纵子,并且以多顺反子mRNA 的方式进行转录,整个体系置于一个启动子的控制之下。
真核生物的DNA 是单顺反子,很少有置于一个启动子的控制之下的操纵子。
真核生物中许多相关的基因按功能成套组合,被称为基因家族(gene family)。
1、基因家族一组功能相似且核苷酸序列具有同源性的基因。
可能由某一共同祖先基因(ancestral gene)经重复(duplication)和突变产生。
基因家族的特点:①基因家族的成员可以串联排列在一起,形成基因簇(gene cluster)或串联重复基因(tandemly repeated genes),它们可同时发挥作用,合成某些蛋白质,如rRNA、tRNA和组蛋白的基因;②有些基因家族的成员也可位于不同的染色体上,这些不同成员编码一组功能上紧密相关的蛋白质,如珠蛋白基因;③有些成员不产生有功能的基因产物,这种基因称为假基因(Pseudogene)。