真核生物的遺傳分析課件

第十章真核生物的遺傳分析了解真核生物基因組的特點(diǎn)了解遺傳標(biāo)記的分類掌握各種遺傳標(biāo)記的原理及其應(yīng)用第一節(jié)遺傳標(biāo)記遺傳學(xué)中通常將可識別的等位基因稱為遺傳標(biāo)記(geneticmarker)遺傳標(biāo)記可用于基因的連鎖分析、基因定位、遺傳作圖和基因轉(zhuǎn)移的鑒定遺傳標(biāo)記一、形態(tài)標(biāo)記形態(tài)標(biāo)記即植物的外部形態(tài)特征，如矮稈、白化、變態(tài)葉、雄性不育等，就是一種特定的肉眼可見的外部特征二、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記染色體的變化常常會引起某些表型性狀的異常，從而可以將染色體的變化作為一種遺傳標(biāo)記，來分析測定基因所在的染色體及相對位置，也可通過染色體置換等進(jìn)行基因的定位染色體數(shù)目的變化(如單體、缺體、三體、四體)染色體結(jié)構(gòu)的變異(如缺失、易位、倒位、重復(fù)等)染色體核型(染色體數(shù)目、大小、隨體有無、著絲粒位置等)和帶型(C帶、N帶、G帶等)三、生化標(biāo)記同工酶(isozyme)：指同一種酶具有多種不同形式，它們催化同樣的生化反應(yīng)，這類結(jié)構(gòu)不同功能相似的酶稱為同工酶同工酶標(biāo)記的特點(diǎn)：可以通過兩點(diǎn)或三點(diǎn)測驗定位于染色體上編碼同工酶的等位基因是共顯性的同工酶標(biāo)記的不足：具有組織特異性發(fā)現(xiàn)同工酶標(biāo)記有限1.分子標(biāo)記的優(yōu)越性：直接以DNA的形式表現(xiàn)數(shù)量多，遍及整個基因組，檢測位點(diǎn)近乎無限多態(tài)性高，自然存在著許多等位變異，不需要專門創(chuàng)造特殊的遺傳材料表現(xiàn)為“中性”，即不影響目標(biāo)性狀的表達(dá)，與不良性狀無必然的連鎖有許多分子標(biāo)記表現(xiàn)為共顯性2.分子標(biāo)記技術(shù)分類：一類是以分子雜交為基礎(chǔ)的DNA標(biāo)記技術(shù)，主要有限制性片段長度多態(tài)性標(biāo)記(Restrictionfragmentlengthpolymorphisms，簡稱RFLP標(biāo)記)、可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列標(biāo)記(Variablenumberoftandemrepeats，簡稱VNTR標(biāo)記)、原位雜交(insituhybridization)等另一類是以聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerasechainreaction，簡稱PCR反應(yīng))為基礎(chǔ)的各種DNA指紋技術(shù)第三類是一些新型的分子標(biāo)記，如單核苷酸多態(tài)性(Singlenucleotidepolymorphism，簡稱SNP)，表達(dá)序列標(biāo)簽(Expressedsequencestags，簡稱EST)和反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子(Retro-transposon)等RFLP標(biāo)記RFLP(restrictionfragmentlengthpolymorphism)稱為限制性片段長度多態(tài)性，是指用限制性內(nèi)切酶酶切不同個體的基因組DNA后，含有與探針序列同源的酶切片段在長度上的差異電泳檢測E1E1P1P2插入、缺失、酶切位點(diǎn)突變等造成DNA片段長度大小的變化P1P2(2)RFLP標(biāo)記的特點(diǎn)無表型效應(yīng)RFLP標(biāo)記具有共顯性的特點(diǎn)RFLP具有種族特異性RFLP標(biāo)記范圍遍及全基因組1944-TheNobelPrizeinChemistry1993(二)PCR標(biāo)記PCR是Mullis等(1985)首創(chuàng)的在模板DNA、引物和4種脫氧核糖核苷酸存在的條件下，依賴于DNA聚合酶的體外酶促反應(yīng)，以合成特異DNA片段的一種方法,其特異性取決于引物與模板DNA結(jié)合的特異性1、PCR反應(yīng)過程(3步)：變性(denaturation)：94-96℃，1-5min，目的使樣品DNA解鏈復(fù)性(annealling)：36-60℃，1-2min，使引物與模板DNA片段結(jié)合延伸(extension)：70-72℃，1-2min，根據(jù)模板DNA，在Taq酶作用下合成DNA30-35次循環(huán)可將某一特定DNA序列擴(kuò)增105-107，從而可以通過瓊脂糖凝膠分開，UV觀察RAPD標(biāo)記RAPD標(biāo)記是用隨機(jī)排列的寡聚脫氧核苷酸單鏈引物(通常長度為10個核苷酸)通過PCR擴(kuò)增染色體組中的DNA所獲得的長度不同的多態(tài)性DNA片段RAPD經(jīng)典PCR引物個數(shù)1對1個55～60℃復(fù)性溫度36℃擴(kuò)增產(chǎn)物特異擴(kuò)增隨機(jī)擴(kuò)增10bp20bp引物長度RAPD與經(jīng)典PCR區(qū)別B.雙引物選擇性擴(kuò)增的PCR標(biāo)記:主要通過引物3’端堿基的變化獲得多態(tài)性，這種標(biāo)記主要指擴(kuò)增片段長度多態(tài)性標(biāo)記(Amplifiedfragmentlengthpolymorphism)，簡稱AFLP標(biāo)記)AFLP標(biāo)記1.AFLP標(biāo)記的基本原理基因組DNA雙酶切選擇(frequentcutter+rarecutter)EcoRIMseI連接(ligase)合成接頭、連接合成引物(接頭＋(1-3)選擇堿基)選擇性擴(kuò)增變性聚丙烯酰胺凝膠電泳分離擴(kuò)增產(chǎn)物電泳選擇EcoRIEcoRIMseIMseI剔除雙酶切EcoRIEcoRIMseIMseI5’-GAATTCEcoRI酶切位點(diǎn)AATT-3’MseI酶切位點(diǎn)3’-CTTAAGTTAA-5’連接上接頭的片段選擇EcoRI和MseI的酶切粘性末端的片段5’-AATTCA-3’3’-GTTAA-5’特定引物接頭5’-NN…NN-3’3’-NN…NNTTAA-5’5’-ATTNN…NN-3’3’-NN…NN-5’限制性片段ligase連接接頭5’-NN…NNAATTCAATTNN…NN-3’3’-NN…NNTTAAGTTATNN…NN-5’增加引物選擇性堿基正向引物系列反向引物系列擴(kuò)增片段數(shù)目正向0，反向05’-NN…NNAATTC-3’3’-TTATNN…NN-5’所有正向+1，反向+15’-NN…NNTATTCT-3’3’-ATTATNN…NN-5’1/4正向+2，反向+15’-NN…NNTATTCTC-3’3’-AGTTATNN…NN-5’1/16正向+1，反向+25’-NN…NNTATTCT-3’3’-AGTTATNN…NN-5’1/4×1/16=1/64選擇性引物PCR擴(kuò)增限制片段C.需要通過克隆、測序來構(gòu)建特殊雙引物的PCR標(biāo)記簡單序列重復(fù)標(biāo)記(Simplesequencerepeats，簡稱SSR標(biāo)記)★SSR(SimpleSequenceRepeat)Nakamura(1987)發(fā)現(xiàn)生物基因組內(nèi)有一種短的重復(fù)次數(shù)不同的序列，統(tǒng)稱可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列(Variablenumbertandemrepeat,簡稱VNTR)。VNTR標(biāo)記包括小衛(wèi)星(minisatellites)標(biāo)記和微衛(wèi)星(microsatellites)標(biāo)記微衛(wèi)星DNA又稱SSR(simplesequencerepeats),它是一類由1～6個堿基組成的基序(motif)串聯(lián)重復(fù)而成的DNA序列，如(CA)n、(AT)n、(GCT)n、(GATA)n等重復(fù)，其中n代表重復(fù)次數(shù)：SSR分子標(biāo)記的特點(diǎn)數(shù)量幾乎無限，檢測出多態(tài)性的頻率極高SSR一般檢測的是一個單一的多等位基因位點(diǎn)SSR標(biāo)記為共顯性標(biāo)記，可鑒別出雜合子和純合子結(jié)果重復(fù)性高，穩(wěn)定可靠。為了提高分辨力，通常使用可檢測出單拷貝差異的聚丙烯酰胺凝膠電泳兼具PCR反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，即所需DNA樣品量少，對DNA質(zhì)量要求亦不苛刻明恢63與珍汕97雜交，回交BC1F1，wx基因SSR圖譜121.珍汕972.明恢63利用衛(wèi)星DNA進(jìn)行親子鑒定的基本原理CAPS標(biāo)記利用PCR產(chǎn)物專門檢測內(nèi)切酶位點(diǎn)變異間的差異如PCR產(chǎn)物無多態(tài)性，通過測序，可能發(fā)現(xiàn)它們之一的酶切位點(diǎn)（如EcoRI）具有突變EcoRI電泳（五）單核苷酸多態(tài)性（Singlenucleotidepolymorphism，SNP）標(biāo)記

單核苷酸多態(tài)性（Singlenucleotidepolymorphism，SNP）是指不同個體基因組DNA序列之間單個核苷酸的差異。SNP共有4種轉(zhuǎn)換形式C→T(G→A)轉(zhuǎn)換最為常見，約占4種SNP轉(zhuǎn)換的2/3。C→A(G→T)C→G(G→C)T→A(A→T)1.SNP的分類在基因組DNA中，任何堿基都有可能發(fā)生變異，因此SNP既有可能在基因序列內(nèi)，也有可能在基因序列外。基因組內(nèi)的SNP分為兩種形式：一是遍布于基因組非編碼區(qū)中的大量單堿基核苷酸變異另一是主要分布于基因編碼區(qū)內(nèi)（Codingregion）的突變，故又稱其為cSNP。從對生物遺傳性狀的影響上來看，cSNP又可分為兩種：一種是同義cSNP(SynonymouscSNP)，即SNP導(dǎo)致的突變堿基與未突變堿基在氨基酸密碼的變異上屬于同義突變，從而使得基因編碼序列的改變并不影響其所翻譯蛋白質(zhì)的氨基酸序列的改變；另一種是非同義cSNP(Non-synonymouscSNP)，指突變堿基序列的改變導(dǎo)致氨基酸的改變，從而使其蛋白質(zhì)序列發(fā)生改變，影響蛋白質(zhì)的功能。2.SNP的檢測方法直接測序法：直接測序?qū)Σ煌瑐€體進(jìn)行的PCR擴(kuò)增，然后對擴(kuò)增片段測序比較是發(fā)現(xiàn)SNP的最常用方法。DNA芯片法：檢測SNP的最佳方法是新近發(fā)展起來的DNA芯片技術(shù)。SNPs的大規(guī)模發(fā)現(xiàn)和識別與DNA芯片技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用關(guān)系密切?；谏镄畔W(xué)的SNP候選位點(diǎn)搜索：公共數(shù)據(jù)庫中公布有大量的序列信息，其中包括表達(dá)序列標(biāo)簽(ESTs)、序列標(biāo)簽位點(diǎn)(STSs)、cDNA文庫和基因組測序DNA序列。在這些序列之間必然存在大量的重疊區(qū)域，通過比較這些重疊區(qū)域，就可獲得大量的SNP，并且成本可以大大降低。3.SNP作為遺傳標(biāo)記的優(yōu)越性

位點(diǎn)豐富，數(shù)量多，分布廣泛具有較高的遺傳穩(wěn)定性易于基因分型SNP適于快速、高通量檢出因SNP的二態(tài)性，更有利于發(fā)展自動化的篩選或檢測技術(shù)。（六）插入缺失（InDel）標(biāo)記

InDel標(biāo)記是指通過比較基因組學(xué)發(fā)現(xiàn)不同基因組中缺失或者插入DNA片段，表現(xiàn)出的多態(tài)性InDel標(biāo)記的設(shè)計主要是在插入/缺失片段的兩側(cè)設(shè)計PCR引物，然后，通過擴(kuò)增兩特定引物之間的片段，從而由于插入/缺失片段在不同個體之間產(chǎn)生多態(tài)性。InDel標(biāo)記與SSR標(biāo)記一樣，具有PCR技術(shù)的特點(diǎn)，全基因組分布，數(shù)量多，穩(wěn)定，共顯性的特點(diǎn)，在基因組中的位置恒定。五、分子標(biāo)記的應(yīng)用建立分子標(biāo)記遺傳連鎖圖譜進(jìn)行基因定位和基因克隆可用于品種鑒定、純度鑒定、親子鑒定雜種優(yōu)勢遺傳機(jī)理研究動植物的起源和進(jìn)化研究3(E4M5.268,E4M1.171*)E4M4.2138.4R7532.6R18410.9R16130.3RZ69(4)2.1RZ28814.9R31921.5RG1473.9RG5329.1C9555.9RG3510.8RZ4491.0RG1735.8R2107.8E1M11.173*5.9C9041.8R2632X0.6C316X,C39X0.9CDO348X,RZ2963.6RZ7446.7E5M2.350*7.9CDO1091(2)2.8R19285.6RZ7766.8R26356.3RM58.7RZ5081.7RZ1541.4R14854.7E4M1.1739.0E4M4.1316.8C9225.1RG9572.8RG1011.8W100.6RG4063.9RZ1617.9RG470X7.5C23400.6R4940.9RG470X1.8C1913.9C862.1RG2202.1RG10912.0R32037.3RG8108.3RM142.9R10141.5C225X15.4C1121(RG462)(E4M2.309*,E1M6.115)(RG222)(R655)(G393)(C1271)(E4M2.97)(E4M6.87,E2M1.178)(E4M2.101*)(E2M4.328)(E1M6.290*)(E4M4.160,E2M4.228)RG5551.8RG4145.9RZ82510.2RG15215.7C1491.9RG1441.8RZ4767.5G2270.6RMD75.3R7124.0RZ3241.2R158911.4E3M5.1955.9R1843(RG171)3.1C777X13.2G1314X5.2RMD2210.4RG254.0C6211.9RG8869.8RZ3182.6C9205.3C7470.6RG1392.1RG1021.8RG892.2RG1583.5RG324,RG303(11)2.7CDO5076.7RG734.5C1173X3.5C111910.2E5M7.2067.8RZ2603.8R25114.4RZ1238.2RG913(3)3.0C14707.3RZ2132(RG520)(RG151)(RM6,C560)(R3393)(RZ103X,C1236)(C829X)(C673,R2510)(E4M2.202,E5M7.380*)(E4M2.320*,E4M4.179*)(E5M10.154)(E6M5.270*)(E3M5.348)(C535)(E5M10.176)(E3M6.162,E3M6.89)(E1M11.115)(E1M11.348)(E4M2.230,E2M4.231)(E3M6.115,E3M5.139)(E4M2.153*)(RZ329,R265X,C25,R518)2.21.53.61.81.25.32.43.44.05.92.71.53.06.34.32.70.91.56.23.63.47.93.612.02.45.71.84.627.21.81.20.91.94.36.38.71.54.010.5RG104C1173X,C567R1468RG348WG114R1713C238XRG944RG409XMWG716RG335,RG117RG450RG224C316XC563C63RG722C1488R411XR3156C1135RG69C361RZ264(7),RZ284C1677,C2807C80CDO109RZ598,CDO795RZ76(12)R19CDO337C1351,RM123RZ745,C944R321C1468C2540C217C393XR1927RG910R1925(RZ142)

(C721)(R1811)(RG191,E4M4.275*)

(G144)(C269)(RZ519)(C1239X)(C393X)1.2E6M9.3352.2(E6M5.87*,E2M6.204)(E6M10.161*)(E4M1.107)(E5M5.83*,E5M5.86)(E4M8.174,E3M6.126*)(E3M6.280)(RM200)(E4M4.262,E1M11.174)(RM7)(RMD1)34.912.810.56C2635.2R8302.4CDO5803.9RM138.0BGL7602.4RG3604.9R2232E4M6.1664.2RG6717.3C3090.6R4131.2CDO2263.9RZ945R14362.9C1239X1.9CDO1053.3RG135.8RM1649.4R15535.4CDO3452.9R5941.6C432.6CDO892.7RG470X4.2RZ70C2465.8RG697X4.0R17145.1RG435,R19392.4RG1194.9CDO545(E4M1.142,RZ390)(C119)(E4M6.350)(E2M6.125*)(RZ277,E5M5.277)(E4M2.125)(RM163)(G1314X)(C1402)(C2782X)(RG697b)(C1447)(E4M2.172*,E1M8.78,E1M11.196)(E4M5.107,E1M11.326)E4M6.7013.7C1003X3.3R5652.2C9524.1C1084X3.3R19529.3C226X1.7RZ3985.0RZ4506.2RZ5888.8RG2135.5RMD149.7E5M5.768.9R21716.9C235X0.6RG645.5R21233.2RZ1922.7RG6482.1RG4241.2R328.9C829X3.8RG7165.3G1314X15.7G122.6CDO54416.7C9621.8RG6531.5RZ4056.8G342(E1M6.79)(RMD21,RMD4)(R2147,G200)(RM3)(E5M7.142*,E1M11.286)(E6M9.256,E6M9.254)(E4M5.139,E2M6.163)(E3M5.100)(E2M6.196)(R276)(R2071)(E5M2.92*,E4M1.113)(E4M8.116*,E4M8.105*)(E4M8.118)15.110.617.210.34(E4M1.187*,E6M10.309)(E4M2.211,E3M5.222)(E1M6.385*)

C9466.2R2880.9RG190(12),RG3965.4RZ656RG91C777X6.0C8911.2C140C5135.7R2780.9R18491.7CDO2161.7RZ7406.4RG1225.0RG939XRG7761.2RG208,RG2141.8R781.8RG1692.5C10167.9R416,R14275.4RG620R1854(C445)(RZ819)(R738)(RG939X)(E6M9.88)(E3M5.206E4M2.263)(E4M2.204*,E2M8.345)(E1M8.82)(E4M2.212*,E1M8.123*)E6M5.154(E5M2.193)10.06.87C10176.5RZ1431.0C3904.2R10107.8R22858.8RG3338.0C11214.9R181312.0E5M2.1246.2E6M9.1214.0RZ617,RZ3234.2RG10347.4RG97811.4R13941.6R72710.6RG14.2G1871.9(C1369X)22.3RZ665.6G11491.4R20271.4C226X4.0R2272X,C1530.6RG5981.5RZ99712.1E4M5.2368(E2M6.363)(R1629X,E3M6.278*)(E4M2.116)(E5M5.200*,E3M6.357)(C225X,R2201)(E4M5.134)(E5M10.300*,E5M10.326*)R2382S23296.8C6153.4RG5286.5RG12816.0R28298.1RZ2904.3RG5111.8WF.18.2R18073.7RG4770.9R2771.5C1023X2.7C3831.2C39X0.6AD04X0.6RG306.2E3M7.1328.1R643X2.6R14401.6E3M6.2064.1RG6782.8RZ4557.2C4515.9RM1112.5R13575.3R26770.9RG65012.0RG1468.1RM1812.0R178923.7C728(E1M11.218,E4M2.351*)(E4M8.224,E1M11.75)(E6M10.361)(C1057)(E3M7.185)(C50X)(C226X)(CDO533,RM2)(CDO407,E3M6.255)(E4M6.256)(E2M6.291)(RMD2))(E5M2.163*)(R411X,RG531)(E4M2.293*,E3M7.117*)9E4M6.929.2R265X,RG409X4.0R1164,C104X4.7RZ6988.6RG5537.5C11763.8RZ2067.6C3975.1E6M5.16810.1R17512.8C4727.9RZ42212.2R2272X6.0R26386.0RG5639.3C1115(8)1.3RZ4564.5RG6621.2RZ59611.6WG10266.1R16832.5G293,RG35810.9E2M1.154(E4M5.339,E3M6.82)(E1M6.210)(E2M8.381*,E6M5.150)(E5M7.342)(E5M7.344)(G103)(E5M2.333)(RG570)(RG667)(E4M6.101,E4M6.100)(E4M4.166,E6M10.276(E4M5.206*)15.511.21012E2M1.1798.8E2M8.1324.9C7014.9R19331.9E5M5.1692.3C1483.7E2M8.1945.6R1629X3.2RZ920RZ5616.3C12861.8R2825,C1369X6.7CDO984.3R18772.8C13616.3CDO2504.6CDO943.6C4883.9RG1344.8C164.3C809RZ4214.0C2230.7C405(E5M5.338*)(E4M2.418,E2M1.169*)(E1M8.151*)(E3M5.229,C751X)(E2M6.354)(E5M5.350)(E6M10.147*,E4M2.169,E6M9.343*)

C104X,C362X7.4RG574X3.3RZ103X5.5R2918X2.7RM199.9RZ2573.4R2672X1.5R3672.7ABC4542.8R33755.6R18691.6RG3413.2R887X5.5E6M9.131*11.9E3M6.366*145RG93.6RG4573.6RZ4034.9C751X10.8E5M2.1147.0RG4133.5R643X,R27081.2CDO3440.6RG5433.9RG463,RG9016.2C106914.8RG9582.3C9963.7R16842.8RM12,RM176.7RG181(R496,C901)(E4M4.101*)(E4M2.180,E4M5.257*)(E2M4.186*)(RZ397)(E5M2.90,E2M6.386*)(E1M11.354,C732X)11C732X1.5RZ525,RZ737(12)2.6C362X1.0C104X6.3RG574X6.8R2918X7.4C79410.2RG1189.0G32012.9RG10942.2A9D37.4RG1671.4G445.1E6M9.3723.1G2574.0RG161.9RG210.5CDO5343.0C11724.2RG10313.5C50X8.8G14658.9C9504.0RZ53618.0E2M1.115RM1683.6(E3M6.204,E4M2.235)(G181)(E5M7.151,E4M8.97)(CDO365)(RM120,E1M11.140)(E4M2.74,E3M11.216*,E5M2.205)(C116X)(E4M5.141*,E4M3.172*)(RM4)Humanchromosomes,withsegmentscontainingatleasttwogeneswhoseorderisconservedinthemousegenomeascolorblocks.Eachcolorcorrespondstoaparticularmousechromosome.ConservedsegmentsintheHumanandmousegenome.Litigation:Forensicscience,paternity,patentapplicationandinfringement.DNA指紋技術(shù)發(fā)明人杰夫里斯法醫(yī)利用DNA指紋鑒定罪犯親子鑒定實(shí)驗室她們真是母女嗎?右圖的男子漢，就是左圖懷里抱著的嬰兒，和中圖左側(cè)站著的兒童嗎？DNA指紋曾用于鑒定一個墳?zāi)沟哪怪魇欠衤芬资弑救?，從而解決了法國歷史上的一個懸案。原來法國資產(chǎn)階級革命勝利后，路易十六被送上斷頭臺，他的兒子按照王室慣例自動登基。這個尚未成年的路易十七被革命黨囚禁，后來病死并被就地安葬。保皇黨則宣揚(yáng)他已越獄逃到了國外，并聲稱墳?zāi)沟闹魅耸撬奶嫔怼＿@事一時成為法國歷史上的懸案。到20世紀(jì)80年代，法國利用DNA指紋技術(shù)才確定了墳?zāi)沟闹魅耸锹芬资弑救?。右圖是防腐藥劑浸泡著的路易十七的心臟，曾被偷運(yùn)出國和輾轉(zhuǎn)在國外，歷史真相大白后才送回法國公開展覽。第二節(jié)真核生物基因組一、基因組與C值基因組(genome)：一個物種單倍體的染色體的數(shù)目及其所攜帶的全部基因稱為該物種的基因組C值(Cvalue)：指一個物種單倍體DNA含量幾種代表性生物的基因組生物相對分子質(zhì)量堿基對的數(shù)目/bp單倍體染色體數(shù)/n已知大約基因數(shù)人5×10127×1092330000果蠅8×10108×10746000脈孢菌屬3×10106×10775000大腸感菌3×1093×10612000噬菌體T41×1082×1051150噬菌體3×1075×104150噬菌體MS22×1063×10313(爬行類)(兩棲類)(硬骨魚類)(軟骨魚類)(棘皮類)(甲殼類)(軟體動物)(蠕蟲類)(霉)(澡)(支原體)human(7×109)每類生物最小基因組的大小基本上對應(yīng)于生物在進(jìn)化上所處地位的高低；進(jìn)化地位高，形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜高的一類生物，其最小基因組也較大每一類生物的最小基因組比較：C值悖理(Cvalueparadox):指C值的大小并不能完全說明生物進(jìn)化的程度和遺傳復(fù)雜性的高低，即物種的C值和它的進(jìn)化復(fù)雜性之間沒有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系第三節(jié)真核生物基因組DNA序列的復(fù)雜度一、重復(fù)序列的檢測DNA復(fù)性首先取決于互補(bǔ)的DNA序列之間的隨機(jī)碰幢，所以DNA復(fù)性是一個雙分子二級反應(yīng)。單鏈消失速度的微分方程為：dC/dt=-kC2C:單鏈DNA濃度(核酸濃度mol/L)t:為時間(s)k:重組速率常數(shù)(L/mol.s)-dC/C2=kdt1/C-1/C0=ktC/C0=1/(1+kC0t)積分當(dāng)t=0時，C=C0C/C0=1/(1+kC0t)C0是t=0時的DNA初始濃度(表明所有的DNA均為單鏈)當(dāng)t=t1/2時，即C/C0=1/2(50％單鏈復(fù)性)C0t1/2=1/kC/C0=1/2=1/(1+kC0t1/2)實(shí)驗中有很多因素會影響復(fù)性的速度，如果把多種因素(溫度、離子強(qiáng)度、DNA片段大小等)都控制起來，剩下唯一可變的因素就是DNA序列的復(fù)雜性(x)。復(fù)雜性與C0t1/2成正比x=kC0t1/2假設(shè)基因組中每一種基因只有一個，即都是單拷貝序列，那么基因組愈大則基因組的復(fù)雜性愈大，復(fù)性速率愈小，k也愈小，C0t1/2與非重復(fù)序列的基因組大小呈正比Thereassciationrates(C/C0)ofDNAderivedfromphageMS2,phageT4,andE.coli.

C0t1/2與基因組的大小成正比基因組A的C0t1/2

基因組A的核苷酸對數(shù)＝基因組B的C0t1/2基因組B的核苷酸對數(shù)小牛DNA的復(fù)性速率初期比EcoliDNA快(小?；蚪M中少量基因有大量的拷貝數(shù))小牛DNA的復(fù)性速率后期大大低于Ecoli(小?；蚪M單一序列遠(yuǎn)比Ecoli復(fù)雜)單拷貝序列高度重復(fù)序列中度重復(fù)序列基因組DNA序列的分類根據(jù)基因組DNA分子的結(jié)構(gòu)和功能區(qū)分為：1.基因序列和非基因序列：基因序列指基因組中決定蛋白質(zhì)的DNA序列(openreadingframe，ORF)。非基因序列指除基因組外的所有DNA序列，主要指兩個基因之間的間插序列(interveningsequence)2.編碼序列和非編碼序列：編碼序列是指編碼RNA和蛋白質(zhì)的DNA序列(外顯子)，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：前者指基因組中只出現(xiàn)1次或2-3次的DNA序列；后者指重復(fù)多次的DNA序列原核生物或低等真核生物只含單拷貝序列動物基因組中近50%DNA屬中度或高度重復(fù)DNA兩棲動物(非洲爪蟾)基因組增加是屬中度重復(fù)DNA增加重復(fù)單位長度300bp，重復(fù)次數(shù)10-102重復(fù)次數(shù)103－105，回文序列表現(xiàn)為莖環(huán)或發(fā)夾結(jié)構(gòu)中度重復(fù)序列高度重復(fù)序列長度6－200bp，106拷貝以上。大部分在異染色質(zhì)處，著絲?；蚨肆８浇⑿l(wèi)星DNA衛(wèi)星DNA(satelliteDNA):指一類高度重復(fù)的DNA序列DNA分子在介質(zhì)氯化銫中作密度梯度離心(DNA分子按其大小分布在氯化銫介質(zhì)中)。根據(jù)熒光強(qiáng)度分析可見一條主帶以外還有一個或多個衛(wèi)星帶，這些衛(wèi)星帶中的DNA被稱為衛(wèi)星DNA(其含量少于主帶中的DNA，浮力密度也低)。衛(wèi)星DNA分類按浮力密度大小分類I(1.687g/cm3)、II(1.693g/cm3)、III(1.697g/cm3)、IV(1.700g/cm3)按重復(fù)單元的核苷酸多少分類小衛(wèi)星DNA(minisatelliteDNA)：由幾百個核苷酸對的單元重復(fù)組成微衛(wèi)星DNA(microsatelliteDNA)：由2-20個左右的核苷酸對的單元重復(fù)成百上千次所組成果蠅(Dvirilis)的衛(wèi)星DNA衛(wèi)星主要序列總長度/bp基因組部分IACAAACT1.1×10725%TGTTTGAIIATAAACT3.6×1068%TATTTGAIIIACAAATT3.6×1068%TGTTTAA隱蔽序列AATATAGTTATATC隱蔽序列(crypticsatelliteDNA):是指多種串聯(lián)重復(fù)的DNA分子，離心時不象衛(wèi)星那樣分開，屬性類似與衛(wèi)星DNA第三節(jié)基因家族一、基因家族的類型和Alu家族基因家族(genefamily)：指真核生物基因組中有許多來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的一組基因可歸結(jié)為一個基因家族假基因(pseudogene)：指同一基因家族中沒有功能的成員基因家族的幾種類型A.簡單多基因家族(5SrRNA)B.復(fù)雜多基因家族(海膽和果蠅的5個組蛋白基因，重復(fù)上千次；果蠅的tRNA)C.不同場合表達(dá)的多基因家族(人的血紅蛋白基因?qū)儆诓煌l(fā)育階段表達(dá)的復(fù)雜多基因家族)Alu家族(Alufamily)人的基因組中約有5×105－7×105拷貝，平均每隔6kb就有一個Alu序列，總數(shù)約300，000個。一個典型的Alu序列長300bp，其中含有Alu限制性內(nèi)切酶特異性識別序列AGCT，可將該片段切割為170bp和130bp兩個片段，因此這一長度和性質(zhì)相似的重復(fù)序列稱為Alu家族Hinf家族與多聚(dT-dG)家族Hinf家族是以319bp串聯(lián)重復(fù)存在于人體基因組中，用限制性內(nèi)切酶HinfI消化可以分離到172bp和147bp兩個亞單位多聚(dT-dG)家族是以散在地分布于基因組中，以dT-dG頭尾銜接的串聯(lián)重復(fù)序列家族二、基因簇與假基因指一個基因家族的成員緊密連鎖成簇狀排列于某一染色體上，形成一個基因簇(genecl