非孟德爾遺傳

非孟德爾遺傳1第一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

□劑量補償效應——哺乳動物雌性個體的兩條染色體有一條失活，以保持雌雄個體基因產(chǎn)物的劑量平衡。染色體的失活會導致染色體上的基因所決定的性狀傳遞方式的改變?！趸蚪M印跡——基因表達時發(fā)生可遺傳的變化，造成基因產(chǎn)物的改變，最終導致表型的改變，這種變異的遺傳不符合孟德爾定律。□核外遺傳——細胞質(zhì)中的細胞器（線粒體、葉綠體等）也含有基因，這些基因控制的性狀也不按孟德爾式遺傳。2第二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

第二節(jié)

母體效應

一、椎實螺外殼旋轉(zhuǎn)方向的遺傳□椎實螺雌雄同體（精子和卵細胞都帶有相同的核基因），一般進行異體授精，單獨飼養(yǎng)時可進行自體授精。椎實螺外殼的旋轉(zhuǎn)方向有右旋和左旋之分，拿一個螺殼的開口對準自己，開口在你右邊的就是右旋，開口在你左邊的就是左旋?！跬鈿さ男D(zhuǎn)方向由一對基因控制，右旋（D）對左旋（d）為顯性。子代外殼的旋轉(zhuǎn)方向由其母親的基因型決定，而與父親及它自己的基因型無關。3第三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-1椎實螺的外殼4第四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-2椎實螺外殼旋轉(zhuǎn)方向的遺傳5第五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

□

雜交試驗的結果正交組右旋（D/D）♀×左旋（d/d）♂

F1

（D/d）全為右旋

F2

（D/DD/dd/d）全為右旋

F3

（D/DD/d）右旋；d/d左旋

F2

代中的d/d，其表型與自身的基因型不一致，是由于母親基因型的效應（影響）延遲至F3才出現(xiàn)3：1的分離比。

6第六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

反交組左旋（d/d）♀×右旋（D/D）♂

F1

（D/d）全為左旋

F2

（D/DD/dd/d）全為右旋

F3

（D/DD/d）右旋；d/d左旋

F1代中的D/d，表型與自身的基因型不一致，不因為有D而表現(xiàn)右旋，而是受到其母親的基因型的影響而表現(xiàn)為左旋。F2延遲至F3才出現(xiàn)3：1的分離比。7第七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

□椎實螺雜交試驗結果的解釋母體效應的概念——由母體的基因型決定后代表型的現(xiàn)象為什么延遲至F3才出現(xiàn)3：1的分離比？椎實螺的受精卵進行螺旋式卵裂，成體外殼的旋向取決于最初兩次卵裂中紡錘體的方向，傾向右側45°則為右旋，傾向左側45°則為左旋。而紡錘體的方向取決于卵細胞質(zhì)的特性，即取決于母體染色體上的基因，子代的基因型不能對之作改變，要等到子代產(chǎn)生卵細胞，才能決定下一代的表型，所以延遲了一代。8第八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-3椎實螺的卵裂方式9第九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

母體的基因型如何影響下一代？

卵細胞由其周圍的滋養(yǎng)細胞提供營養(yǎng)，滋養(yǎng)細胞（雜合體基因型為D/d），其基因產(chǎn)物可進入卵細胞，未受精卵及胚胎的外殼旋轉(zhuǎn)方向由母體的基因型決定。母體基因型D/D，其卵細胞有D基因產(chǎn)物，后代為右旋；母體基因型D/d，其卵細胞有D和d基因產(chǎn)物，由于D對d為顯性，后代亦為右旋；母體基因型d/d，其卵細胞有d基因產(chǎn)物，后代為左旋。10第十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-4椎實螺的母體效應11第十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

二、麥粉蛾眼色的遺傳野生型（AA/Aa）幼蟲復眼棕褐色皮膚有色突變型（aa）幼蟲復眼紅色皮膚無色AA×aa→F1Aa幼蟲復眼棕褐色F1Aa♂×aa♀→幼蟲棕褐色（Aa）：紅色（aa）＝1：1F1Aa♀×aa♂→幼蟲（Aa）棕褐色→成蟲（Aa）棕褐色幼蟲（aa）棕褐色→成蟲（aa）紅色12第十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-5麥粉蛾眼色的遺傳13第十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

麥粉蛾色素是由犬尿氨酸衍生的犬尿素形成。雜合體（Aa）雌蛾的卵母細胞在減數(shù)分裂完成前合成并積累了犬尿素，其形成的A或a卵細胞都有足量的犬尿素，甚至存在于aa受精卵發(fā)育成的幼蟲中，所以復眼棕褐色。 但是，aa受精卵發(fā)育成的幼蟲由于缺少A，不能合成犬尿素，隨著個體發(fā)育，犬尿素減少直至耗盡，成蟲復眼成了紅色。14第十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

第三節(jié)

劑量補償效應一、劑量補償?shù)母拍?/p>

□常染色質(zhì)和異染色質(zhì) 真核細胞的染色體和染色質(zhì)是細胞核內(nèi)同一物質(zhì)在細胞周期不同時期表現(xiàn)出來的不同構象，染色質(zhì)分為常染色質(zhì)和異染色質(zhì)?！鸪Ｈ旧|(zhì)折疊程度低，處于伸展狀態(tài)，染色時著色淺。DNA主要是單一序列和中度重復序列。處于常染色質(zhì)狀態(tài)是基因轉(zhuǎn)錄的必要條件。15第十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

○異染色質(zhì)折疊程度高，處于凝縮狀態(tài)，染色時著深。

組成性異染色質(zhì)除復制期外，均處于凝縮狀態(tài)，處于中期染色體的著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕等節(jié)段。具有明顯的遺傳惰性，不轉(zhuǎn)錄也不編碼蛋白。兼性異染色質(zhì)指某些細胞或某一發(fā)育階段，原來的常染色質(zhì)凝縮失去基因轉(zhuǎn)錄活性而成。雌性哺乳動物一條X染色體異染色質(zhì)化，在上皮細胞中形成巴氏小體、在多核白細胞中形成“鼓槌”。16第十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-6X染色體隨機失活17第十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

圖6-7巴氏小體18第十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

劑量補償——雌性哺乳動物一條X染色體異染色質(zhì)化（失活），只有一條X染色體具有活性，使雌雄動物雖然X染色體數(shù)目不同但基因產(chǎn)物的劑量是平衡的。

補償方式哺乳動物X染色體隨機失活或父源X染色體失活有袋動物父源X染色體失活黑腹果蠅雄性個體X染色體基因表達水平加倍秀麗線蟲雌性個體兩條X染色體基因表達水平減半19第十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

二、萊昂假說的內(nèi)容與證據(jù)

□萊昂假說的內(nèi)容

巴氏小體是一條失活的X染色體；哺乳動物雌性個體兩條X染色體有其中一條在受精后失活；兩條X染色體中哪一條失活是隨機的；細胞中某染色體失活后，由該細胞產(chǎn)生的細胞都是該染色體失活；生殖細胞形成時，失活的染色體得以恢復。20第二十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

□萊昂假說證據(jù)○雌性三色貓腹部白色，背部和頭部散布黃色和黑色的斑塊。

基因型為XBXb,B基因產(chǎn)生黑斑，b基因產(chǎn)生黃斑。XB和Xb隨機失活，有活性的基因表現(xiàn)出相應的斑塊，形成黑黃相間的斑塊?！鹈偳缎∈蠛诎装呙偳洞菩孕∈?/p>

基因型為XBXb,B基因產(chǎn)生黑斑，b基因產(chǎn)生白斑。XB和Xb隨機失活，有活性的基因表現(xiàn)出相應的斑塊，形成黑白相間的斑塊。21第二十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-8毛色鑲嵌小鼠的成因22第二十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二○人類的6-磷酸葡萄糖脫氫酶（G-6PD）的測定

G-6PD基因位于X染色體，男女活性相同，表明女性有一條X染色體失活。

G-6PD電泳分出快型F和慢型S，由一對等位基因F和S編碼。FF或SS型出現(xiàn)一條帶，F(xiàn)/S型出現(xiàn)兩條帶。用胰酶消材化處理F/S型女人的皮膚組織，使其分成單個細胞，進行單克隆培養(yǎng)，從各克隆取樣電泳，每個克隆都只有一條帶。23第二十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-9G-6PD的電泳檢測24第二十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

三、X染色體失活的機制

X染色體上都存在與失活有關的Xic(X染色體失活中心)位點，Xic位點的丟失會影響萊昂化，胚胎不能存活。

X染色體失活分起始、維持、擴散3個階段。教材圖10-10。

X染色體失活只是部分失活，在失活染色體的Xic位點上發(fā)現(xiàn)有活性的基因（XIST）。25第二十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-10Xic的失活作用26第二十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

圖6-11XIST基因的表達27第二十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

第四節(jié)

基因組印跡一、表觀遺傳變異

基因結構的改變會導致表型的改變，這種變異是可以遺傳的。新的發(fā)現(xiàn)表明，在基因DNA序列不發(fā)生改變的情況下，基因表達可發(fā)生可遺傳的變化，這種變化同樣導致表型的改變，這種改變稱為表觀遺傳變異（epigeneticsvariation）。前面講過的X染色體失活，本節(jié)講的基因組印跡都是表觀遺傳變異，此外還有DNA甲基化、RNA編輯等，這些變異的遺傳不符合孟德爾的遺傳規(guī)律。28第二十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

二、孟德爾遺傳規(guī)律的例外

孟德爾遺傳規(guī)律認為不管遺傳物質(zhì)來自雙親的哪一方，都具有相同的表型效應。但是，有些遺傳現(xiàn)象是例外的——

公驢與母馬雜交生成騾子，公馬與母驢的后代稱為駃騠(jueti),兩者有相當顯著的差別。具有兩條母源的11號染色體的小鼠在胚胎期比正常小鼠小，而具有兩條父源的11號染色體的小鼠在胚胎期比正常小鼠大，但這兩種胚胎都死于發(fā)育階段。29第二十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

用人工單性生殖的小鼠胚胎，一是全套染色體來自雄性親本，另一是全套染色體來自雌性親本，這兩種胚胎均在胚胎期死亡。亨廷頓病是一種常染色體顯性遺傳病，致病基因HD來自父親，則發(fā)病年齡??；致病基因HD來自母親，則發(fā)病年齡大。※上述結果表明，父系基因組和母系基因組含有胚胎發(fā)育所需的不同信息，小鼠胚胎的正常發(fā)育需要分別來自雙親的一套染色體。

30第三十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

來自父母雙方的同源染色體或等位基因存在著功能上的差異，子代中來自不同性別親本的同一染色體或基因，當發(fā)生改變時可以引起不同的表型，這種現(xiàn)象稱為基因組印跡?；蚪M印跡的概念也可以理解為，基因組在傳遞信息的過程中對基因或DNA片段打下標識、烙印的過程。如果母源染色體的基因被印跡，則父源染色體上的等位基因得到表達；如果父源染色體的基因被印跡，則母源染色體上的等位基因得到表達?；蚪M印跡不服從孟德爾定律，是一種典型的非孟德爾遺傳。三、基因組印跡（基因組印記）31第三十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

小鼠的類胰島素生長因子2(Igf-2)印跡基因

Igf-2突變?yōu)镮gf-2m將失去原有的影響動物生長的功能，導致可能產(chǎn)生矮小型小鼠，能否產(chǎn)生矮小型小鼠，則取決于Igf-2m的印跡情況

○正反交試驗

♂Igf-2/Igf-2×♀Igf-2m/Igf-2m ↓Igf-2/Igf-2m▲

母源的Igf-2m被印跡，父源的Igf-2表達，后代為正常小鼠32第三十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

♂Igf-2m/Igf-2m

×♀Igf-2/Igf-2 ↓Igf-2▲/Igf-2m

母源的Igf-2被印跡，父源的Igf-2m表達，后代為矮小型小鼠。試驗結果表明：正反交結果不一樣；都是母源的基因被印跡，是一種母系印跡；被印跡的基因表達受抑制，失去生物學功能。33第三十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

○基因的印跡過程的三個階段

建立階段——上例母系印跡，印跡在卵子形成過程中建立。維持階段——在胚胎和個體的體細胞中，來自母系的基因繼續(xù)維持被印跡的狀態(tài)，父源的等位基因得到表達。抹除與重建階段——發(fā)生在配子形成的過程中34第三十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-12基因印跡過程的三個階段35第三十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二基因印跡的機制配子在形成過程中被打上標記DNA的甲基化，阻止基因的轉(zhuǎn)錄低甲基化或不甲基化：轉(zhuǎn)錄活躍的基因高度甲基化：不表達的基因36第三十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-15甲基化導致基因組印跡37第三十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

□人類的PWS和AS綜合征○不同的癥狀：

PWS智力低下，過度肥胖，身材矮小，小手小足…AS特殊面容，大嘴呆笑，步態(tài)不穩(wěn)，智力低下…○相同的原因

15號染色體長臂15q11—q13有微小缺失

○不同的原因

PWS患者缺失的15號染色體來自父親，即缺少父源15號染色體缺失片段上的基因。

AS患者缺失的15號染色體來自母親，即缺少母源15號染色體缺失片段上的基因。38第三十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-14基因組印跡的轉(zhuǎn)變39第三十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

四、基因組印跡○印跡基因廣泛分布在基因組中，人類基因組約有100-200個印跡基因。目前研究教為深入的是小鼠印跡基因（見教材表10-3,P272）。40第四十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-16小鼠的印跡基因41第四十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

第五節(jié)核外遺傳一、核外遺傳現(xiàn)象與核外遺傳學（一）核外遺傳現(xiàn)象

□葉綠體的遺傳——紫茉莉的綠白斑遺傳

紫茉莉有一種品系，同一個體上有些枝條長綠色葉子，有些枝條長白色葉子，有些枝條長綠白相間的花斑葉子。以不同表型枝條上的花朵相互授粉時，其后代的表型完全取決于結種子的枝條，而與采集花粉枝條的表型無關。42第四十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二圖6-17紫茉莉葉子的不同表型43第四十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

圖6-18不同葉色枝條雜交的結果44第四十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

試驗結果的特點：1.正反交的結果不一樣，也不出現(xiàn)孟德爾的分離比；2.后代表型與母本一致,而與父本無關。這種遺傳方式稱為母體遺傳。

試驗結果的解釋：

綠色葉子或花斑葉的綠色部分，其細胞中含正常的葉綠體；白色葉子或花斑葉的白色部分，缺乏正常的葉綠體是一些敗育的無色顆粒——白色體。葉綠體來自細胞質(zhì)中的前質(zhì)體，能獨立復制。細胞分裂時，前質(zhì)體大都通過卵細胞質(zhì)傳下去，而雄配子中前質(zhì)體很少或沒有。所以，葉綠體的性狀大都由結種子的親本傳下去，即后代的葉綠體種類取決于種子產(chǎn)生在哪一種枝條上。45第四十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

（二）核外遺傳學

孟德爾的分離定律和自由組合定律，以及摩爾根的連鎖交換定律，是揭示位于細胞核染色體上的基因控制性狀的傳遞規(guī)律?；虿粏未嬖谟诩毎?，還存在于細胞質(zhì)的某些細胞器（葉綠體、線粒體）、質(zhì)粒、病毒、細菌等之內(nèi)。。核外基因所控制的性狀的遺傳規(guī)律不同于核基因所控制的性狀的遺傳規(guī)律，表現(xiàn)出母系遺傳的特性，即后代只表現(xiàn)出母本的某些基因型。因為核外基因在細胞質(zhì)中，所以又稱為細胞質(zhì)遺傳研究細胞核染色體以外的遺傳物質(zhì)的結構、功能及遺傳信息傳遞規(guī)律的遺傳學分支學科稱為核外遺傳學。46第四十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

二、線粒體DNA的結構與功能（一）線粒體的功能

線粒體是生物體內(nèi)進行氧化磷酸化的場所，生物體內(nèi)的合成、呼吸、分泌、機械運動等活動所需的化學能都是由線粒體提供的。線粒體基因組中的基因與氧化磷酸化作用密切相關，很多神經(jīng)肌肉變疾病都同線粒體基因有關，例如，遺傳性視神經(jīng)病、老年癡呆癥、線粒體腦肌病、母系遺傳糖尿病等。47第四十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二（二）線粒體DNA的結構

□1963年，首先在雞胚細胞中發(fā)現(xiàn)線粒體DNA，除少數(shù)低等真核生物的線粒體DNA是線狀外，一般都呈環(huán)狀?！醪煌锓N線粒體基因組大小相差懸殊，已知的是哺乳動物線粒體基因組最小，果蠅和蛙的稍大，酵母的更大，植物的線粒體基因組最大。人、大鼠、小