酵母调控两代间交配型个体比例的分子机制
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真核生物基因表达的调控远比原核生物复杂,可以发生在DNA水平、转录水平、转录后的修饰、翻译水平和翻译后的修饰等多种不同层次(图真核生物基因表达中可能的调控环节)。
但是,最经济、最主要的调控环节仍然是在转录水平上。
(一)DNA水平的调控DNA水平上的调控是通过改变基因组中有关基因的数量、结构顺序和活性而控制基因的表达。
这一类的调控机制包括基因的扩增、重排或化学修饰。
其中有些改变是可逆的。
1、基因剂量与基因扩增细胞中有些基因产物的需要量比另一些大得多,细胞保持这种特定比例的方式之一是基因组中不同基因的剂量不同。
例如,有A、B两个基因,假如他们的转录、翻译效率相同,若A基因拷贝数比B基因多20 倍,则A基因产物也多20倍。
组蛋白基因是基因剂量效应的一个典型实例。
为了合成大量组蛋白用于形成染色质,多数物种的基因组含有数百个组蛋白基因拷贝。
基因剂量也可经基因扩增临时增加。
两栖动物如蟾蜍的卵母细胞很大,是正常体细胞的一百倍,需要合成大量核糖体。
核糖体含有rRNA分子,基因组中的rRNA基因数目远远不能满足卵母细胞合成核糖体的需要。
所以在卵母细胞发育过程中,rRNA基因数目临时增加了4000倍。
卵母细胞的前体同其他体细胞一样,含有约500个rRNA基因(rDNA)。
在基因扩增后,rRNA基因拷贝数高达2×106。
这个数目可使得卵母细胞形成1012个核糖体,以满足胚胎发育早期蛋白质大量合成的需要。
在基因扩增之前,这500个rRNA基因以串联方式排列。
在发生扩增的3周时间里,rDNA不再是一个单一连续DNA片段,而是形成大量小环即复制环,以增加基因拷贝数目。
这种rRNA基因扩增发生在许多生物的卵母细胞发育过程中,包括鱼、昆虫和两栖类动物。
目前对这种基因扩增的机制并不清楚。
在某些情况下,基因扩增发生在异常的细胞中。
例如,人类癌细胞中的许多致癌基因,经大量扩增后高效表达,导致细胞繁殖和生长失控。
有些致癌基因扩增的速度与病症的发展及癌细胞扩散程度高度相关。
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。
遗传学_复旦大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.关于Agouti小鼠,以下描述错误的是?答案:当ASP编码基因的调控元件发生低甲基化,可关闭基因表达,小鼠呈现黑色,并发症减少。
2.有些基因并非与其他基因协作,而是直接影响其他基因的功能,导致表型效应改变,这些基因被称为?答案:修饰基因3.相比正常二倍体,增加了一条染色体的个体(染色体组成为2n+1)称为?答案:三体4.由基因频率和基因型频率推测,以下哪个群体不属于平衡群体?答案:AA(20%); Aa(60%); aa(20%)5.乌龟的性别是由受精卵的孵化温度决定的,这种性别决定方式是属于?答案:环境性别决定6.以下关于关联分析的描述,错误的是?答案:有关联的非等位基因之间一定存在连锁关系。
7.平衡致死系是利用__________片段抑制交换,从而保证杂合状态在世代传递中不发生分离。
答案:倒位8.以下孟德尔遗传模式中,哪一种最符合“双亲表型正常,子女发病率为25%,且没有性别分布差异”这一特点?答案:常染色体隐性遗传9.常染色体上,半同胞婚配的近交系数为?答案:1/810._______指的是具有两个着丝粒的变异染色体。
答案:双着丝粒染色体11.马和驴杂交,得到的骡可育性极低。
这种现象属于?答案:受精后生殖隔离12.缺失造成的弧状结构的内部是______的染色体部分。
答案:正常13.真核生物基因的编码序列在染色体上的排列特点是?答案:不是连续排列的14.已知A与a、B与b、C与c这三对等位基因自由组合,基因型分别为AaBbCc、AabbCc的两个体进行杂交。
下列关于杂交后代的推测,正确的是?答案:表现型有8种,aaBbCc个体的比例为1/1615.在常染色体隐性遗传疾病中,野生型等位基因相对突变基因完全______,杂合子Aa表现为_____型。
答案:显性;野生16.1961年,法国分子生物学家Jacob和Monod提出了________,说明了大肠杆菌在环境因素的调控下,如何在转录水平改变结构基因的表达。
酵母菌中表观遗传机制及其应用酵母菌是一种单细胞真菌,在食品、药品发酵等领域有着广泛的应用。
与其它真核生物一样,酵母菌也拥有表观遗传机制,控制着基因表达和细胞分化,对其生命活动和应用价值的影响不容忽视。
一、表观遗传学基础知识表观遗传学是研究基因表达调控和细胞分化的机制和遗传变异,但不涉及DNA序列的改变的学科。
它的核心是表观基因组学,即研究如何通过不同的化学修饰以及染色体结构重组机制,影响染色体上基因的表达。
常见的表观遗传修饰有DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA等。
DNA甲基化是增加methyl与DNA 核苷酸的共价化学键来标记位于DNA质心上的碱基。
组蛋白修饰则与组蛋白上的氨基酸侧链附着修饰基团相关。
这些修饰可以互相作用而且能够切换不同化合物之间的状态,最终影响染色体上基因的表达和功能。
二、酵母菌表观遗传机制在酵母菌中,表观遗传机制也经受了大量重视。
酵母菌表观基因组学的分析表明,许多基因表达与DNA甲基化和组蛋白修饰密切相关。
这些修饰可以影响染色体结构和基因表达的调控因子接近,从而实现基因表达的调节。
(一)酵母菌DNA甲基化早期的研究结果表明,酵母菌在大部分情况下缺乏DNA甲基化。
但是最近的高通量测序研究发现,变异株间的DNA甲基化水平可以相差很大,并可能与其他基因表达级联。
例如,在酿酒酿酒酵母中,对酒精发酵过程中的气体压力的稳定性有很大影响的DNA甲基化区域已经被证明是可逆的,并且是从基因群到单个基因的范围内的相互作用,从而形成一个表观遗传记忆路线。
此外,酵母菌中还存在反式RNA(ribozyme),在基因表达调控的过程中起到重要的作用。
(二)组蛋白修饰与DNA甲基化一样,组蛋白修饰在酵母菌中也起到重要作用。
许多组蛋白修饰酵母菌中都有抗体检测,除了一些明显的结果外,也可以通过研究分化中标记的基因来揭示组蛋白修饰的作用。
例如,在酿酒酵母中,喜好条件下的脂肪代谢基因表达重要的组蛋白H3K56AC的修饰水平较高,而在生长状态中则较低。