真核生物遺傳分析最新

1、關(guān)于真核生物的遺傳分析最新第一張，PPT共八十九頁(yè)，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(fù)雜度第二張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 基因組（genome）：一個(gè)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(cè)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(shí)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 C值（C value） ：一個(gè)物種基因組的DNA含量是相對(duì)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(duì)恒定的C值 不同物種的C值之間有很大差別 能營(yíng)獨(dú)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(dòng)物的C值則可多達(dá)1011bp兩者相差10萬(wàn)倍。C值同生物的進(jìn)化有什么關(guān)系? 生物的C值，即基因組的DNA總量是不是隨著生物的進(jìn)化而相應(yīng)地增加?第四張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 一方面：在一些低等生物中，隨著生物進(jìn)化，增加了生物體的結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜性，

3、基因組也相應(yīng)地增大即C值。如蠕蟲的C值大于霉菌、酵母、細(xì)菌和支原體。第五張，PPT共八十九頁(yè)，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(jìn)化程度低的生物C值大大超過(guò)進(jìn)化程度高的生物的C值另一方面：隨著進(jìn)一步的進(jìn)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月從總體上說(shuō)生物基因組的大小同生物在進(jìn)化上所處的地位及復(fù)雜性之間無(wú)嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)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(duì)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(fù)制滑動(dòng)、不等交換和DNA擴(kuò)增等，Petrov等又提出一個(gè)解釋是：各種生物基因組的大小是由于基因組中長(zhǎng)期積累起來(lái)的過(guò)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 各種已測(cè)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(gè)基因； 線蟲（C. elegans）97Mb， 19000個(gè)基因； 果蠅（D. melanogaster） 120Mb

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

6、以及各物種間的關(guān)系也不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題。生物的基因數(shù)目與生物進(jìn)化樹的位置不存在正相關(guān)的現(xiàn)象N值悖理。N 值悖理第九張，PPT共八十九頁(yè)，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(fù)雜度問(wèn)題，為此可通過(guò)復(fù)性動(dòng)力學(xué)來(lái)檢測(cè)基因組DNA序列的復(fù)雜性。也就是通過(guò)DNA的變性（denaturation）和復(fù)性（renaturation）反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程來(lái)分析DNA序列的性質(zhì)。 6.1.3 真核生物基因組DNA序列的復(fù)雜性第十張，PPT共八十九頁(yè)，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(fù)序列，即這種DNA序列在基因組中可以有不止一個(gè)拷貝。 不同序列的總長(zhǎng)度稱為序列復(fù)雜性 或：DNA分子中不重復(fù)堿基的總量（用bp來(lái)表示） 或：最長(zhǎng)的沒(méi)有重復(fù)序列的核苷酸對(duì)的數(shù)值例如：（TATA）40 其總長(zhǎng)為160bp，但不重復(fù)的堿基只有2個(gè)：AT 所以序列復(fù)雜性x = 2 (bp) 而（TAGC）40 其總長(zhǎng)也為160bp，但序列復(fù)雜性x = 4(bp) 若一個(gè)DNA分子長(zhǎng)度為106bp，完全不含重復(fù)順序，則x=106(bp)序列復(fù)雜性 (sequence complexity)第十一張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基因組內(nèi)

8、單一序列和重復(fù)序列的組成情況，可通過(guò)DNA復(fù)性動(dòng)力學(xué)研究來(lái)確定。 DNA復(fù)性:當(dāng)變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈在除去變性因素后，可以重新 或部分恢復(fù)成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 復(fù)性的必要條件： 足夠的鹽濃度; 溫度適中（低于Tm 20-25） 復(fù)性過(guò)程緩慢：成核作用拉鏈作用 當(dāng)兩條單鏈DNA接觸時(shí)，如果某個(gè)區(qū)段可以互補(bǔ)配對(duì)，就先形成 一個(gè)雙鏈核心區(qū)，然后擴(kuò)展其互補(bǔ)配對(duì)區(qū)段而復(fù)性形成雙鏈。DNA復(fù)性動(dòng)力學(xué)第十二張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 DNA復(fù)性是一個(gè)雙分子二級(jí)反應(yīng)，復(fù)性的速率取決于互補(bǔ) DNA序列間的隨機(jī)碰撞。 k1 dsDNA 2 ssDNA k2 單鏈消失速度的微分方程為： 或 C：?jiǎn)捂淒N

9、A的濃度（核苷酸mol/L）， t ：時(shí)間（s）， k：重組速率常數(shù)，即二級(jí)反應(yīng)常數(shù)。第十三張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng) t 0時(shí)，CC0 ，將上式 積分： 當(dāng) t 0時(shí)，CC0 時(shí)，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(guò)時(shí)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)50的單鏈復(fù)性時(shí)，即t t , C/C0 1/2時(shí), C0 t 1 / kC0 t 橫坐標(biāo) C0 t 縱坐標(biāo)1-C/C0第十五張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)條件一定時(shí)：C0t 的大小

10、與DNA的分子量及復(fù)雜性有關(guān) 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(gè)基因的核苷酸序列的 重復(fù)次數(shù)，重復(fù)次數(shù)越少，復(fù)性越慢， C0 t 的位置越后。 C0t 越大，表示復(fù)性速度越慢，DNA的分子量越大 DNA總量一定時(shí)，基因組越復(fù)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 在沒(méi)有重復(fù)序列時(shí) C0 t 與基因組的大小成正比 在有重復(fù)順序的復(fù)性中,在同一個(gè)復(fù)性曲線上的各動(dòng)力學(xué) 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(fù)頻率成反比： C0t （1）：C0t （2）f (2): f(1)式

11、中（1）和（2）代表兩個(gè)不同的動(dòng)力學(xué)組分，f代表其重復(fù)頻率（拷貝數(shù)）通常用大腸桿菌DNA作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定未知DNA的復(fù)雜度：E coli 的C0t1/24.0，其基因組復(fù)雜度X=4.2106第十七張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 真核生物基因組的復(fù)性曲線往往出現(xiàn)2個(gè)或3個(gè)明顯不同的位置， 說(shuō)明這類基因組中包含著重復(fù)次數(shù)顯然不同的幾個(gè)組分高度重復(fù)序列占25%中度重復(fù)序列占30%非重復(fù)序列占45%第十八張，PPT共八十九頁(yè)，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(shí)，當(dāng)一個(gè)DNA序列以ATG起始密碼子開始，隨后是一個(gè)個(gè)密碼子，但還未發(fā)現(xiàn)與這個(gè)序列對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，此時(shí)，這種DNA序列稱為可讀框(open reading frame，ORF)。一般說(shuō)，一個(gè)ORF相當(dāng)于一個(gè)基因，只是其產(chǎn)物還有待發(fā)現(xiàn)和證實(shí)。 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(gè)基因之間的間插序列(intervening sequence)。第十九張，PPT共八十九頁(yè)，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(fù)(repetitive)序列 單一序列是基因組里只出現(xiàn)一次的DNA序列?；蛐蛄卸喟胧菃我恍蛄?，但也不全是單一序列，因?yàn)橛行┗蛟诨蚪M內(nèi)的拷貝數(shù)不止一個(gè)。同時(shí)，非基因序列中也有單一序列。比如用作遺傳標(biāo)記或作圖界標(biāo)的短串聯(lián)重復(fù)序列(short tandem repeat，STR)的側(cè)翼序列和序列標(biāo)定位點(diǎn)(sequence tagged site，STS)等。 重復(fù)序列:是指在基因組中重復(fù)出現(xiàn)的DNA序列第

14、二十張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月輕度重復(fù)序列一般指一個(gè)基因組內(nèi)有210份拷貝，但有時(shí)23份拷貝的DNA序列也被視作非重復(fù)序列。組蛋白基因和酵母tRNA基因?qū)儆谳p度重復(fù)序列。中度重復(fù)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(fù)單位平均長(zhǎng)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月高度重復(fù)序列一個(gè)基因組中有幾百份甚至幾百萬(wàn)份拷貝的高度重復(fù)序列，重復(fù)單位平均長(zhǎng)度約6200bp 。既有重復(fù)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(fù)。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(fù)序列 (tandem repeat)。不同生物基因組中重復(fù)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(fù)序列；低等真核生物，重復(fù)序列20，且多半是中度重復(fù)序列；動(dòng)物細(xì)胞，中度和高度重復(fù)序列約占50；一些顯花植物和兩棲類，中度和高度重復(fù)序列幾乎可以高達(dá)80。第二十二張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月高度重復(fù)序列：重復(fù)單位平均長(zhǎng)度約6200bp，重復(fù)次數(shù)106 以上中度重復(fù)序列：重復(fù)單位平均長(zhǎng)度約300bp，重復(fù)次數(shù)10幾百非重復(fù)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(yè)，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(yè)，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(gè)共有的子囊（ ascus）中產(chǎn)生子囊孢子( ascospore) 同時(shí)具有無(wú)性生殖和有性生殖過(guò)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(yè)，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(xì)胞融合第二十六張，PPT共八十九頁(yè)，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(gè)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(zhǎng)軸之中，故所有分裂后的核 8個(gè)子囊孢子都從上到下順序排列成行。 可推知，第一對(duì)子囊孢子來(lái)自一條染色單體，第二對(duì)子囊孢子則是來(lái)自這條染色單體的姊妹染色單體；第三和第四對(duì)子囊孢子是來(lái)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(yè)，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(cè)定基因與著絲粒間的距離。 原理：在一對(duì)非姊妹染色單體間， 著絲粒和某雜合基因座間無(wú)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(yè)，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(wú)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(yè)，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(jì)其4個(gè)孢子對(duì)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(yè)，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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月B. 兩個(gè)連鎖基因的作圖 利用四分子分析法也可對(duì)兩個(gè)基因進(jìn)行連鎖分析和作圖。 例如：兩個(gè)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(zhǎng)； 腺嘌呤依賴型ade（a）：培養(yǎng)基添加腺嘌呤才能生長(zhǎng)第三十二張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十三張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 1對(duì)基因雜交，有6種不同的子囊型，2

20、對(duì)基因的雙雜合子則可形成 6636 種子囊型。但如果忽視半個(gè)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(shí)，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(yè)，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(yè)，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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 作圖步驟2: 分別計(jì)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(yè)，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(jī)會(huì)應(yīng)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(gè)基因同臂。第三十八張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 作圖步驟4: 計(jì)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(méi)有重組孢子形成。為什么前面計(jì)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 作圖步驟5: 為什么著絲粒與遠(yuǎn)端基因a的距離會(huì)

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(yè)，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(wú)序非順序四分子當(dāng)ABab 時(shí)，無(wú)論有無(wú)連鎖，可產(chǎn)生哪些種類的無(wú)序四分子？第四十一張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月各種無(wú)序四分子類型的形成無(wú)交換和單交換時(shí)a. 無(wú)交換b.單交換第四十二張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月各種無(wú)序四分子類型的形成雙交換時(shí)第四十三張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)ABab 時(shí)，無(wú)論有無(wú)連鎖，只能產(chǎn)生3種可能的

24、無(wú)序四分子第四十四張，PPT共八十九頁(yè)，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(guān)鍵。由于T只有1/2重組型，所以當(dāng)我們已知NPD及T的百分?jǐn)?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(wú)連鎖。因?yàn)锳與B位于不同染色 體上，一對(duì)染色體與另一對(duì)染色體分別向兩極移動(dòng)是隨機(jī)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(guò)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(yè)，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(jī)發(fā)生，那么，可以推出4個(gè)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(lái)自單交換(SCO),也可來(lái)自雙交換（ DCO）。即 TTSCOTDCOT型中來(lái)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月計(jì)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?yàn)槊總€(gè)交換只產(chǎn)生50%的重組）第四十七張，PPT共八十九頁(yè)，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?yàn)镽F無(wú)法校正雙交換的影響所致。第四十八張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6.3 真核生物重組的分子機(jī)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(yè)，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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五十一張，PPT共八十九頁(yè)，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(shuō)明了同源重組的過(guò)程，又解釋了基因轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。第五十二張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月The structure of homologous chromosomes第五十三張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Chromatids in meiotic prophase第五十四張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Heteroduplex DNAHolliday structureHolliday model第五十五張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月chi-form第五十六張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)

29、作于2022年6月同源重組的Holliday模型重組連接點(diǎn)結(jié)合分子異源雙鏈DNA補(bǔ)丁重組體第五十七張，PPT共八十九頁(yè)，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(yè)，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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第六十張，PPT共八十九頁(yè)，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(yè)，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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第六十三張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6.4 基因轉(zhuǎn)變及其分子機(jī)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(jī)制第六十四張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在四分子分析中已知一對(duì)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(jī)取向而形成，兩種孢子的比例相等，即等位基因A:a4:4。后來(lái)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(yè)，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(guān)的2個(gè)突變型雜交pdxp pdx，取得子一代子囊后，對(duì)585個(gè)子囊中的孢子依次解剖，進(jìn)行培養(yǎng)和鑒定。發(fā)現(xiàn)其中4個(gè)子囊中有野生型的孢子對(duì)出現(xiàn)，可是跟預(yù)

33、期的相反，如果這兩個(gè)基因間發(fā)生了重組，重組后應(yīng)該同時(shí)出現(xiàn)的雙突變型（ pdx pdxp）孢子對(duì)卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)：一個(gè)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(yè)，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(duì)（ ， ） ，但沒(méi)有重組 的對(duì)應(yīng)產(chǎn)物 雙突變型的孢子對(duì)（ 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(gè)基因轉(zhuǎn)變?yōu)樗牡任换?，這種現(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(yuǎn)高于這些基因的正常突變率，因而不應(yīng)是突變導(dǎo)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月粗糙脈孢菌的基因轉(zhuǎn)變兩個(gè)基因座之間發(fā)生交換pdxp 轉(zhuǎn)換為其野生型基因兩個(gè)突變型雜交第六十八張，PPT共八十九頁(yè)，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(shí)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6.4.3 基因轉(zhuǎn)變的分子機(jī)制切除修復(fù)2個(gè)單體均未校正1個(gè)單體校正為一種親型2個(gè)單體均校正為一種親型2個(gè)單體分別校正成2種親型細(xì)胞內(nèi)的修復(fù)系統(tǒng)可識(shí)別并切除修復(fù)錯(cuò)配堿基，但修復(fù)程度不同可導(dǎo)致不同分離比減數(shù)分裂前期親本染色體配對(duì)，鏈的交換產(chǎn)生兩個(gè)錯(cuò)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6.5 體細(xì)胞交換與基因定位（自學(xué)） 單倍體化與體細(xì)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6.6 體細(xì)胞融合與基因定位（自學(xué)） 細(xì)胞融合與基因定位 同線分析第七十二張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6.7 真核生物的基因刪除、擴(kuò)增及重排6.7.1 基因刪除6.7.2 基因擴(kuò)增6.7.3 基因重排第七十三張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基因刪除：某些原生動(dòng)物（如線蟲）、昆蟲、甲殼綱動(dòng)物等在個(gè)體發(fā)育中，許多體細(xì)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(xì)胞的那些細(xì)胞一直保留全部染色體。通過(guò)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(xì)胞

37、內(nèi)只有一對(duì)染色體（ 2n 2） ，這對(duì)染色體上具有若干個(gè)著絲粒，在受精卵發(fā)育為成體的早期階段，只有其中一個(gè)著絲粒行使功能，保證了有絲分裂的正常進(jìn)行。當(dāng)個(gè)體發(fā)育到一定階段后，在將要分化形成體細(xì)胞的那些細(xì)胞中，這對(duì)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(xì)胞分裂過(guò)程中丟失，但是在那些將要分化形成生殖細(xì)胞的細(xì)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(yè)，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(gè)體

38、發(fā)育過(guò)程中，由于癭蚊卵的后端含有一種特殊細(xì)胞質(zhì)，稱為極細(xì)胞質(zhì)。在極細(xì)胞質(zhì)中的核保留了全部40條染色體，但位于其他細(xì)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(xì)胞分化為生殖細(xì)胞，而只有8條染色體的細(xì)胞繼續(xù)增殖為體細(xì)胞。第七十五張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基因擴(kuò)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(xì)胞在短期內(nèi)為滿足發(fā)育或生理適應(yīng)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(shí)質(zhì)是通過(guò)差別的基因復(fù)制（ differential gene replication） 而完成的。例：爪蟾（Xenopus）的卵母細(xì)胞便是通過(guò)rDN

39、A的擴(kuò)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(fù)串聯(lián)在一起形成核仁組織區(qū)（nucleolar organizer）6.7.2 基因擴(kuò)增（gene amplification）第七十六張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基因擴(kuò)增：爪蟾的體細(xì)胞具有500個(gè)rRNA基因，而卵母細(xì)胞中rRNA基因擴(kuò)增后拷貝數(shù)達(dá)2106個(gè)該基因擴(kuò)增用以合成大量的rRNA，組裝1012個(gè)核糖體， 滿足卵細(xì)胞大量合成蛋白質(zhì)?；驍U(kuò)增也發(fā)生在異常細(xì)胞中，如人類的癌細(xì)胞中，由于癌基因的大量擴(kuò)增，高效表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)

40、失控，誘發(fā)癌癥。第七十七張，PPT共八十九頁(yè)，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(fù)單位； 5 S rRNA基因與主體rRNA基因分隔開，獨(dú)立成為串聯(lián)重復(fù)單位，每個(gè)重復(fù)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(méi)有基因擴(kuò)增現(xiàn)象。圖：18 S、5.8 S和28 S 主體rRNA重復(fù)單位第七十八張，PPT共八十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 主體rRNA基因在卵母細(xì)胞中擴(kuò)增后，以獨(dú)立的染色體外 分子形式出現(xiàn)，形成一個(gè)個(gè)環(huán)狀rDNA小分子

41、，每個(gè)環(huán)狀 rDNA分子可能來(lái)自基因組上的一個(gè)rDNA拷貝并含間隔 區(qū)在內(nèi)。 rDNA擴(kuò)增就以此環(huán)狀rDNA重復(fù)單位作為模板，以滾環(huán) 方式進(jìn)行復(fù)制。擴(kuò)增后的rDNA雖然不在染色體上，但仍 包含在核仁中，每一個(gè)核仁中包含一個(gè)復(fù)制單位，因此 卵細(xì)胞核中的核仁數(shù)往往增加到幾百個(gè)。當(dāng)卵細(xì)胞成熟 后，rDNA便失去了繼續(xù)存在的意義。當(dāng)受精卵分裂至數(shù) 百個(gè)細(xì)胞后，這類染色體外的rDNA分子便降解消失了。主體rRNA基因擴(kuò)增方式第七十九張，PPT共八十九頁(yè)，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(dá)。例1：酵