真核生物遺傳分析最新

1、關于真核生物的遺傳分析最新第一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1 真核生物基因組6.1.1 C值悖理6.1.2 N值悖理6.1.3 真核生物基因組DNA序列的復雜度第二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 基因組（genome）：一個物種單倍體的染色體數(shù)目及其所攜帶的全部基因。 基因組DNA測序的結(jié)果表明基因組中不僅包含著整套基因的編碼序列，同時還包含著大量非編碼序列，即基因之間的序列。這些序列同樣包含著遺傳指令(genetic instruction)。因此，基因組是整套染色體所包含的DNA分子以及DNA分子所攜帶的全部遺傳指令。 6.1.1 C 值悖理 (C value

2、 paradox)第三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 C值（C value） ：一個物種基因組的DNA含量是相對恒定的，它稱為該物種的C值，即單倍體所含DNA總量。 每種生物各有其相對恒定的C值 不同物種的C值之間有很大差別 能營獨立生活的最小的生物支原體(Mycoplasma)的C值不到106bp 一些被子植物和兩棲類動物的C值則可多達1011bp兩者相差10萬倍。C值同生物的進化有什么關系? 生物的C值，即基因組的DNA總量是不是隨著生物的進化而相應地增加?第四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 一方面：在一些低等生物中，隨著生物進化，增加了生物體的結(jié)構(gòu)和功能的復雜性，

3、基因組也相應地增大即C值。如蠕蟲的C值大于霉菌、酵母、細菌和支原體。第五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月矛盾之處1、同類生物C值差異很大2、有些進化程度低的生物C值大大超過進化程度高的生物的C值另一方面：隨著進一步的進化，在其他生物中則看不到這種規(guī)律。第六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月從總體上說生物基因組的大小同生物在進化上所處的地位及復雜性之間無嚴格的對應關系，這種現(xiàn)象稱為C值悖理。C-value paradox:the lack of direct relationship between the C value and phylogenetic complex.人們

4、對C值悖理已經(jīng)提出許多解釋：包括基因組的部分或完全加倍、轉(zhuǎn)座、反轉(zhuǎn)錄已加工假基因、DNA復制滑動、不等交換和DNA擴增等，Petrov等又提出一個解釋是：各種生物基因組的大小是由于基因組中長期積累起來的過量的非編碼DNA被清除的速率不同所造成的結(jié)果，即DNA丟失的速率愈慢，那么基因組DNA含量愈高。C 值悖理 (C value paradox)第七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 各種已測序生物的基因組，其注釋的蛋白質(zhì)編碼基因數(shù)目: 人 3300Mb， 約25000個基因； 線蟲（C. elegans）97Mb， 19000個基因； 果蠅（D. melanogaster） 120Mb

5、，13600個基因； 啤酒酵母 (S. cerevisiae) 12Mb， 約6 000個基因； 水稻（O. sativa） 389Mb， 37544個基因 6.1.2 N 值悖理 (N value paradox)第八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 果蠅基因組線蟲基因組，進化地位比線蟲高，而編碼基因反而比線蟲少；人的基因組應該是最復雜的，人的進化地位最高，但編碼的基因還沒有水稻基因組的多。 顯然，要理解每一個物種發(fā)育、代謝、生長、繁殖、行為等等的本質(zhì)，僅用基因組的序列測定的結(jié)果是不能直接地回答這些問題的。在對基因組進行注釋后，人們試圖用基因組的結(jié)構(gòu)和基因數(shù)目的多少來説明基因的功能

6、以及各物種間的關系也不是一個簡單的問題。生物的基因數(shù)目與生物進化樹的位置不存在正相關的現(xiàn)象N值悖理。N 值悖理第九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 真核生物基因組DNA C值和N值悖理現(xiàn)象都反映了DNA序列的復雜度問題，為此可通過復性動力學來檢測基因組DNA序列的復雜性。也就是通過DNA的變性（denaturation）和復性（renaturation）反應的動力學過程來分析DNA序列的性質(zhì)。 6.1.3 真核生物基因組DNA序列的復雜性第十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 同一類生物中基因組大小相差懸殊，其主要差別在于“多余”(excess)DNA的量的差別?！岸嘤唷盌N

7、A量多，則基因組大；反之，則小。所謂“多余”DNA主要是重復序列，即這種DNA序列在基因組中可以有不止一個拷貝。 不同序列的總長度稱為序列復雜性 或：DNA分子中不重復堿基的總量（用bp來表示） 或：最長的沒有重復序列的核苷酸對的數(shù)值例如：（TATA）40 其總長為160bp，但不重復的堿基只有2個：AT 所以序列復雜性x = 2 (bp) 而（TAGC）40 其總長也為160bp，但序列復雜性x = 4(bp) 若一個DNA分子長度為106bp，完全不含重復順序，則x=106(bp)序列復雜性 (sequence complexity)第十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月基因組內(nèi)

8、單一序列和重復序列的組成情況，可通過DNA復性動力學研究來確定。 DNA復性:當變性DNA的兩條互補鏈在除去變性因素后，可以重新 或部分恢復成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 復性的必要條件： 足夠的鹽濃度; 溫度適中（低于Tm 20-25） 復性過程緩慢：成核作用拉鏈作用 當兩條單鏈DNA接觸時，如果某個區(qū)段可以互補配對，就先形成 一個雙鏈核心區(qū)，然后擴展其互補配對區(qū)段而復性形成雙鏈。DNA復性動力學第十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 DNA復性是一個雙分子二級反應，復性的速率取決于互補 DNA序列間的隨機碰撞。 k1 dsDNA 2 ssDNA k2 單鏈消失速度的微分方程為： 或 C：單鏈DN

9、A的濃度（核苷酸mol/L）， t ：時間（s）， k：重組速率常數(shù)，即二級反應常數(shù)。第十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 當 t 0時，CC0 ，將上式 積分： 當 t 0時，CC0 時，表明所有DNA都是單鏈， C0 為 DNA總濃度。單鏈DNA所占比例C/C0是起始濃度和經(jīng)過時間的乘積C0 t 的函數(shù)，該函數(shù)繪成圖稱為C0 t 曲線第十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 當50的單鏈復性時，即t t , C/C0 1/2時, C0 t 1 / kC0 t 橫坐標 C0 t 縱坐標1-C/C0第十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月當條件一定時：C0t 的大小

10、與DNA的分子量及復雜性有關 不同生物基因組的C0 t 不同，C0 t 的位置除了決定 于基因組的大小外，還取決于每個基因的核苷酸序列的 重復次數(shù)，重復次數(shù)越少，復性越慢， C0 t 的位置越后。 C0t 越大，表示復性速度越慢，DNA的分子量越大 DNA總量一定時，基因組越復雜，任何特定順序的拷貝 數(shù)就越少。第十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 在沒有重復序列時 C0 t 與基因組的大小成正比 在有重復順序的復性中,在同一個復性曲線上的各動力學 組分的C0t1/2并不因基因組的大小而增減,而是與DNA序列 的重復頻率成反比： C0t （1）：C0t （2）f (2): f(1)式

11、中（1）和（2）代表兩個不同的動力學組分，f代表其重復頻率（拷貝數(shù)）通常用大腸桿菌DNA作為標準測定未知DNA的復雜度：E coli 的C0t1/24.0，其基因組復雜度X=4.2106第十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 真核生物基因組的復性曲線往往出現(xiàn)2個或3個明顯不同的位置， 說明這類基因組中包含著重復次數(shù)顯然不同的幾個組分高度重復序列占25%中度重復序列占30%非重復序列占45%第十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月基因組DNA分子可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能從不同角度分成不同的類別。（1）基因序列和非基因序列 基因序列指基因組里決定蛋白質(zhì)(或RNA產(chǎn)物)的DNA序列，一

12、端為ATG起始密碼子，另一端則是終止密碼子。在分析基因組序列時，當一個DNA序列以ATG起始密碼子開始，隨后是一個個密碼子，但還未發(fā)現(xiàn)與這個序列對應的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，此時，這種DNA序列稱為可讀框(open reading frame，ORF)。一般說，一個ORF相當于一個基因，只是其產(chǎn)物還有待發(fā)現(xiàn)和證實。 非基因序列則是基因組中除基因以外的所有DNA序列，主要是兩個基因之間的間插序列(intervening sequence)。第十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 編碼序列(Coding sequence)和非編碼序列(Non-coding sequence) 編碼序列指編碼R

13、NA和蛋白質(zhì)的DNA序列。由于基因是由內(nèi)含子和外顯子組成，內(nèi)含子是基因內(nèi)的非蛋白質(zhì)編碼序列。所以基因的內(nèi)含子序列以及居間序列的總和統(tǒng)稱為非蛋白質(zhì)編碼序列。(3) 單一(unique)序列和重復(repetitive)序列 單一序列是基因組里只出現(xiàn)一次的DNA序列。基因序列多半是單一序列，但也不全是單一序列，因為有些基因在基因組內(nèi)的拷貝數(shù)不止一個。同時，非基因序列中也有單一序列。比如用作遺傳標記或作圖界標的短串聯(lián)重復序列(short tandem repeat，STR)的側(cè)翼序列和序列標定位點(sequence tagged site，STS)等。 重復序列:是指在基因組中重復出現(xiàn)的DNA序列第

14、二十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月輕度重復序列一般指一個基因組內(nèi)有210份拷貝，但有時23份拷貝的DNA序列也被視作非重復序列。組蛋白基因和酵母tRNA基因?qū)儆谳p度重復序列。中度重復序列一般指10份到幾百份拷貝的DNA序列，通常是非編碼序列。這類重復單位平均長度約300 bp，往往構(gòu)成序列家族，同單一序列相隔排列，分散在基因組中?？赡茉诨蚧钚缘恼{(diào)控中起作用。第二十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月高度重復序列一個基因組中有幾百份甚至幾百萬份拷貝的高度重復序列，重復單位平均長度約6200bp 。既有重復幾百份拷貝的基因，如rRNA基因和某些tRNA基因，更多的則是很短的非

15、編碼序列的重復。這些序列往往是許多份拷貝呈頭尾銜接的串聯(lián)形式，也就是串聯(lián)重復序列 (tandem repeat)。不同生物基因組中重復序列所占比例有很大差別：原核生物基因組中基本上不含有重復序列；低等真核生物，重復序列20，且多半是中度重復序列；動物細胞，中度和高度重復序列約占50；一些顯花植物和兩棲類，中度和高度重復序列幾乎可以高達80。第二十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月高度重復序列：重復單位平均長度約6200bp，重復次數(shù)106 以上中度重復序列：重復單位平均長度約300bp，重復次數(shù)10幾百非重復序列，單拷貝序列：在基因組中13拷貝。第二十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2

16、022年6月6.2 真菌類的四分子分析與作圖6.2.1 順序四分子的遺傳分析6.2.2 非順序四分子的遺傳分析第二十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月粗糙脈孢菌（Neurospora crassa）低等真核生物，屬于子囊菌 可在一個共有的子囊（ ascus）中產(chǎn)生子囊孢子( ascospore) 同時具有無性生殖和有性生殖過程 子囊孢子在子囊中的線性排列順序與處在減數(shù)分裂中期 赤道板上的染色單體的排列順序完全一致6.2.1 順序四分子的遺傳分析第二十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月粗糙脈孢菌的生活周期及子囊孢子子囊孢子 粗糙脈孢菌（Neurospora crassa）單倍

17、體子囊孢子A交配型單倍體子囊孢子a交配型細胞融合第二十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月順序四分子(ordered tetrad) 粗糙脈孢菌減數(shù)分裂的4個產(chǎn)物保留在一起，稱為四分子(tetrad),子囊的外形是如此的狹窄，以致分裂的紡錘體不能重疊，只能縱立于它的長軸之中，故所有分裂后的核 8個子囊孢子都從上到下順序排列成行。 可推知，第一對子囊孢子來自一條染色單體，第二對子囊孢子則是來自這條染色單體的姊妹染色單體；第三和第四對子囊孢子是來自前一條染色體的同源染色體的姊妹染色單體。所以，脈孢菌減數(shù)分裂所產(chǎn)生的四分子屬于順序四分子第二十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月A.

18、著絲粒作圖(centromere mapping)單基因定位 定義：利用四分子分析法，測定基因與著絲粒間的距離。 原理：在一對非姊妹染色單體間， 著絲粒和某雜合基因座間無交換：四分子等位基因排列為 M I 模式; 若發(fā)生交換：其四分子的排列方式為M II 模式。第二十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月發(fā)生交換M II 模式減數(shù)分裂II A和a才分開無交換M I 模式減數(shù)分裂I A和a就分開第二十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月例如：賴氨酸合成基因 lys 的著絲粒定位lys lys 雜交子代產(chǎn)生 6 種子囊類型，每種類型均統(tǒng)計其4個孢子對的基因型lys：野生型，成熟孢子呈

19、黑色；lys：缺陷型，子囊孢子呈灰色。第三十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月賴氨酸合成基因 lys 的著絲粒定位所以，lys 基因與著絲粒間的圖距是7.3 cM發(fā)生交換的子囊只有半數(shù)孢子是重組型第三十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月B. 兩個連鎖基因的作圖 利用四分子分析法也可對兩個基因進行連鎖分析和作圖。 例如：兩個菌株雜交 n a 煙酸依賴型nic（n）：培養(yǎng)基添加煙酸才能生長； 腺嘌呤依賴型ade（a）：培養(yǎng)基添加腺嘌呤才能生長第三十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 1對基因雜交，有6種不同的子囊型，2

20、對基因的雙雜合子則可形成 6636 種子囊型。但如果忽視半個子囊內(nèi)的基因型排列次序，則可將36種子囊型歸納為7種（圖68）。 不考慮孢子排列，只考慮性狀組合時，子囊可分為3種類型： 親二型 parental ditype, PD：只有2種親本類型的四分子， 如 非親二型 non-parental ditype, NPD：只有2種非親本型的 四分子。如 四型 tetratype, T：有4種基因類型，其中2種為親型，2種為 重組型。如第三十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月親二型非親二型非親二型親二型四 型四 型四 型第三十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 作圖步驟1: 先

21、判斷 n 和 a 基因是否連鎖 如果 PD:NPD=1:1，則是自由組合； 如果PDNPD，則連鎖; 如果NPD型子囊極少,則緊密連鎖； 這里PD=80890898，NPD=1+1=2 PD NPD，因此兩基因緊密連鎖第三十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 作圖步驟2: 分別計算著絲粒與基因 n 和 a 間的重組率RF可能的2種排列方式：5.05%，5.05cM 9.30%，9.30cM第三十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 作圖步驟3: 連鎖基因n 和 a 的同異臂分析（利用MII型的PD和NPD） 如果在異臂，則PD和NPD都是由雙交換形成，且機會應相等，PD=NP

22、D 如果是同臂，則PD是單交換的產(chǎn)物，NPD則是四線三交換的產(chǎn)物, PD NPD由于表64顯示同處MII MII 的PD子囊數(shù)為90，NPD子囊數(shù)則為1，PD NPD，所以這兩個基因同臂。第三十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 作圖步驟4: 計算基因 n 和 a 之間的RF，作圖 圖 68中，能夠?qū)е?n 和 a 之間形成重組型的只有類型 類型 是著絲粒與 n 之間發(fā)生交換，沒有重組孢子形成。為什么前面計算得到的著絲粒與a之間的RF=9.3 cM10.25 ?5.20%，5.20cM 第三十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 作圖步驟5: 為什么著絲粒與遠端基因a的距離會

23、被低估？校正圖距由上表可知低估的重組值為將其加到9.3就完全符合基因的直線排列了，即9.30.955.055.20第四十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2.2 非順序四分子的遺傳分析釀酒酵母構(gòu)巢曲霉衣藻子囊孢子的排列雜亂無序非順序四分子當ABab 時，無論有無連鎖，可產(chǎn)生哪些種類的無序四分子？第四十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月各種無序四分子類型的形成無交換和單交換時a. 無交換b.單交換第四十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月各種無序四分子類型的形成雙交換時第四十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月當ABab 時，無論有無連鎖，只能產(chǎn)生3種可能的

24、無序四分子第四十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月觀察這3種子囊類型（即四分子類型） ，可以發(fā)現(xiàn)只有NPD和T有重組型，故這兩種四分子類型是決定重組率的關鍵。由于T只有1/2重組型，所以當我們已知NPD及T的百分數(shù)后，可用下列公式求重組率： 若求出RF 0.5，可以斷定A、B 基因無連鎖。因為A與B位于不同染色 體上，一對染色體與另一對染色體分別向兩極移動是隨機的，所以 PD NPD，各占50% ，T的頻率則取決于基因與著絲粒之間距離而定。 如果RF 0.5，則兩基因座連鎖。在減數(shù)分裂過程中, A、B基因間可以 發(fā)生非交換(no crossover，NCO) 、單交換(single

25、crossover，SCO)或 雙交換(double crossover，DCO)第四十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月NPD 是四線雙交換產(chǎn)物。雙交換在4條染色單體間隨機發(fā)生，那么，可以推出4個DCO的頻率是相同的。這就意味著NPD類型包括了14的DCO ，則可以表示為： DCO 4NPD T型四分子既可來自單交換(SCO),也可來自雙交換（ DCO）。即 TTSCOTDCOT型中來自DCO減數(shù)分裂的部分是2 NPD，即TDCO=0.5 DCO =2NPD而SCO只產(chǎn)生四型，即SCOTSCO，故SCO 的大小可以用下式表示： SCO TTDCO T2NPD那么，NCO 的大小 可

26、依公式下列求得： NCO 1（ SCO DCO）NCO、SCO、DCO的推算第四十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月計算m值（這一區(qū)域平均每次減數(shù)分裂發(fā)生的交換數(shù)）和圖距mSCO2DCO （ T 2NPD）2（4NPD） T6NPD圖距1/2 m100 1/2 (T6NPD) 50 (T6NPD) cM（因為每個交換只產(chǎn)生50%的重組）第四十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月例：若在ABab中，PD=0.56, NPD=0.03, T=0.41則由上述公式得到的圖距50（0.4160.03）29.5 cMRF=1/2TNPD=0.50.41+0.03=23.5%RF作圖函數(shù)

27、校正的圖距，那是因為RF無法校正雙交換的影響所致。第四十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6.3 真核生物重組的分子機制一、同源重組概念： 同源重組（Homologous recombination）：DNA同源序列發(fā)生的重組，或稱普遍性重組（generalized recombination）第四十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月1. Breakage and reunion of DNA molecules 噬菌體DNA的斷裂和重接 第五十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、同源重組的分子模型1、Hollid

28、ay模型 Holliday R.于1964年提出，適用于原核類和真核類，既說明了同源重組的過程，又解釋了基因轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。第五十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月The structure of homologous chromosomes第五十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月Chromatids in meiotic prophase第五十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月Heteroduplex DNAHolliday structureHolliday model第五十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月chi-form第五十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)

29、作于2022年6月同源重組的Holliday模型重組連接點結(jié)合分子異源雙鏈DNA補丁重組體第五十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 Evidence supporting this model the electron microscopic visualization of chi-form the discovery of RecA protein in E. coli 第五十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2、雙鏈斷裂起始重組模型(1983)Recombination starts with double-strand breaks in one of the tw

30、o aligned DNA moleculesGenetic crosses in yeast support this model第五十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3. Meselson-Radding model (single-strand break and repair model)See movie 1 2第六十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月5. Recombination is directed by specific enzymes In E.coli RecA mediated the exchan

31、ge of strands Rec BCD involved in the nicking and unwinding of DNA RuvC cleave Holliday junction RuvAB promote branch migration 第六十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4 基因轉(zhuǎn)變及其分子機制6.4.1 異常分離與基因轉(zhuǎn)變6.4.2 基因轉(zhuǎn)變的類型6.4.3 基因轉(zhuǎn)變的分子機制第六十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月在四分子分析中已知一對等位基因雜交子代的子囊可形成6種正常分離類型： AAAAa

32、aaa 或 aaaaAAAA AAaaAAaa 或 aaAAaaAA AAaaaaAA 或 aaAAAAaa這只是四分子中是否發(fā)生重組和紡錘體隨機取向而形成，兩種孢子的比例相等，即等位基因A:a4:4。后來發(fā)現(xiàn)有些孢子等位基因分離比例異常，如出現(xiàn)3: 5和6: 2以及異常的4: 4分離 6.4.1 異常分離與基因轉(zhuǎn)變第六十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月異常分離（abnormal segregation）現(xiàn)象粗糙脈孢菌維生素B6合成有關的2個突變型雜交pdxp pdx，取得子一代子囊后，對585個子囊中的孢子依次解剖，進行培養(yǎng)和鑒定。發(fā)現(xiàn)其中4個子囊中有野生型的孢子對出現(xiàn)，可是跟預

33、期的相反，如果這兩個基因間發(fā)生了重組，重組后應該同時出現(xiàn)的雙突變型（ pdx pdxp）孢子對卻沒有發(fā)現(xiàn)：一個基因座上的基因發(fā)生異常的3：1分離，但鄰近的基因卻是正常的2：2分離3：1 2：2 2：2 3：1 2：2 3：1 2：2 3：1第六十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月基因轉(zhuǎn)變（gene conversion） 由于重組，出現(xiàn)了完全野生型的孢子對（ ， ） ，但沒有重組 的對應產(chǎn)物 雙突變型的孢子對（ pdx pdxp）。盡管pdxp出現(xiàn) 異常的 3：1分離，但緊密連鎖的pdx基因卻顯示出正常2：2分離。 這些反常的情況，好像是 一個基因轉(zhuǎn)變?yōu)樗牡任换颍@種現(xiàn)象稱為基因

34、轉(zhuǎn)變。 基因轉(zhuǎn)變往往伴有轉(zhuǎn)變區(qū)外基因的重組，但區(qū)外基因的重組是正常 的交互方式，所以雖然pdxp基因座出現(xiàn)了異常的3：1（或6：2）分 離，而鄰接的基因pdx仍顯示正常的2：2（或4：4）分離。異常分離現(xiàn)象的原因？頻率遠高于這些基因的正常突變率，因而不應是突變導致。分析的方法靈敏，若有雙突變，能夠檢出。第六十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月粗糙脈孢菌的基因轉(zhuǎn)變兩個基因座之間發(fā)生交換pdxp 轉(zhuǎn)換為其野生型基因兩個突變型雜交第六十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4.2 基因轉(zhuǎn)變的類型a. 染色單體轉(zhuǎn)變減數(shù)分裂時發(fā)生分離分離比6：2或 2：6b、 c. 半染色單體轉(zhuǎn)變減

35、數(shù)分裂后的有絲分裂中發(fā)生分離分離比 5：3 或 3：5及異常4：4 或 3：1：1：3減數(shù)后分離第六十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4.3 基因轉(zhuǎn)變的分子機制切除修復2個單體均未校正1個單體校正為一種親型2個單體均校正為一種親型2個單體分別校正成2種親型細胞內(nèi)的修復系統(tǒng)可識別并切除修復錯配堿基，但修復程度不同可導致不同分離比減數(shù)分裂前期親本染色體配對，鏈的交換產(chǎn)生兩個錯配部分G/C為野生型 A/T為突變型 ggene conversion第七十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6.5 體細胞交換與基因定位（自學） 單倍體化與體細胞交換 有絲分裂交換與基因定位第七十一張

36、，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6.6 體細胞融合與基因定位（自學） 細胞融合與基因定位 同線分析第七十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6.7 真核生物的基因刪除、擴增及重排6.7.1 基因刪除6.7.2 基因擴增6.7.3 基因重排第七十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月基因刪除：某些原生動物（如線蟲）、昆蟲、甲殼綱動物等在個體發(fā)育中，許多體細胞常常丟掉整條或部分的染色體，只有將要分化形成生殖細胞的那些細胞一直保留全部染色體。通過丟失染色體，丟失某些基因而刪除這些基因的活性的現(xiàn)象稱為基因刪除。例：馬蛔蟲（ Ascaris megalocephalus）受精卵細胞

37、內(nèi)只有一對染色體（ 2n 2） ，這對染色體上具有若干個著絲粒，在受精卵發(fā)育為成體的早期階段，只有其中一個著絲粒行使功能，保證了有絲分裂的正常進行。當個體發(fā)育到一定階段后，在將要分化形成體細胞的那些細胞中，這對染色體破碎，形成許多小的染色體，而其中一些小染色體并不含著絲粒，因而在以后的細胞分裂過程中丟失，但是在那些將要分化形成生殖細胞的細胞中則不存在染色體破碎現(xiàn)象。6.7.1 基因刪除（gene deletion）第七十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體消減（chromosomal elimination）基因刪除的一種小麥癭蚊（Mayetiole destructor）的個體

38、發(fā)育過程中，由于癭蚊卵的后端含有一種特殊細胞質(zhì)，稱為極細胞質(zhì)。在極細胞質(zhì)中的核保留了全部40條染色體，但位于其他細胞質(zhì)區(qū)域的核丟失了32條染色體，只保留8條，這種現(xiàn)象稱為染色體消減。有40條染色體的細胞分化為生殖細胞，而只有8條染色體的細胞繼續(xù)增殖為體細胞。第七十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月基因擴增：是指基因組內(nèi)某些基因的拷貝數(shù)專一地大量增加的現(xiàn)象。它是細胞在短期內(nèi)為滿足發(fā)育或生理適應的需要而產(chǎn)生足夠多的基因產(chǎn)物的一種調(diào)控手段，其實質(zhì)是通過差別的基因復制（ differential gene replication） 而完成的。例：爪蟾（Xenopus）的卵母細胞便是通過rDN

39、A的擴增而大量合成rRNA。爪蟾的 rDNA單位，每一單位中包含18 S rRNA基因、5.8 S rRNA基因和28 S rRNA基因，它們成簇存在，重復串聯(lián)在一起形成核仁組織區(qū)（nucleolar organizer）6.7.2 基因擴增（gene amplification）第七十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月基因擴增：爪蟾的體細胞具有500個rRNA基因，而卵母細胞中rRNA基因擴增后拷貝數(shù)達2106個該基因擴增用以合成大量的rRNA，組裝1012個核糖體， 滿足卵細胞大量合成蛋白質(zhì)。基因擴增也發(fā)生在異常細胞中，如人類的癌細胞中，由于癌基因的大量擴增，高效表達導致細胞生長

40、失控，誘發(fā)癌癥。第七十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月高等真核生物中有4種rRNA，18S、5.8S、28S 和 5S rRNA 其中18 S、5.8 S和28 S rRNA為主體rRNA，它們的基因組成重復單位； 5 S rRNA基因與主體rRNA基因分隔開，獨立成為串聯(lián)重復單位，每個重復單位由5 S rRNA基因和轉(zhuǎn)錄區(qū)之前的非轉(zhuǎn)錄區(qū)組成。5 S rRNA基因沒有基因擴增現(xiàn)象。圖：18 S、5.8 S和28 S 主體rRNA重復單位第七十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 主體rRNA基因在卵母細胞中擴增后，以獨立的染色體外 分子形式出現(xiàn)，形成一個個環(huán)狀rDNA小分子

41、，每個環(huán)狀 rDNA分子可能來自基因組上的一個rDNA拷貝并含間隔 區(qū)在內(nèi)。 rDNA擴增就以此環(huán)狀rDNA重復單位作為模板，以滾環(huán) 方式進行復制。擴增后的rDNA雖然不在染色體上，但仍 包含在核仁中，每一個核仁中包含一個復制單位，因此 卵細胞核中的核仁數(shù)往往增加到幾百個。當卵細胞成熟 后，rDNA便失去了繼續(xù)存在的意義。當受精卵分裂至數(shù) 百個細胞后，這類染色體外的rDNA分子便降解消失了。主體rRNA基因擴增方式第七十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6.7.3 基因重排（gene rearrangement）基因重排是指DNA分子核苷酸序列的重新排列，序列的重排不僅可形成新的基因，還可調(diào)節(jié)基因的表達。例1：酵