第2章-經(jīng)典遺傳學(xué).ppt

1、第二章 經(jīng)典遺傳學(xué),Key words 顯性 dominant 隱性 recessive 基因型 genotype 表型 phenotype 分離定律 law of segragation 自由組合定律 law of independent assortment,一.分離定律,實(shí)驗(yàn): P : 紅花 X 白花 基因型 CC cc 配 子 C c F1代 紅花 基因型 Cc 配子 C，c F2代 紅花 白花 基因型 CC，Cc cc 比例 3 ： 1,分離定律,雜合體的一對(duì)等位基因在形成配子時(shí)互相不影響地分到配子中去的規(guī)律。,基礎(chǔ)概念,雜合子（heterozygote）：基因座上兩個(gè)不同的等位基因

2、的個(gè)體。 純合子(homozygote)：基因座上兩個(gè)相同的等位基因的個(gè)體。 回交(back cross)：雜交的后代與親代的交配形式。 測(cè)交(test cross)：雜合個(gè)體與純合隱性個(gè)體的交配形式。,基礎(chǔ)概念,性狀(character)：生物的形態(tài)，結(jié)構(gòu)，生理功能過程的特征。 顯性(dominant) ：雜合子生物表現(xiàn)出來的性狀 隱性(recessive) ： 雜合子生物被掩蓋的性狀。 等位基因(allele)：同源染色體上相對(duì)位置上的決定同種性狀的基因。 表型（phenotype)：生物個(gè)體形成的性狀表現(xiàn)。 基因型(genotype)：生物個(gè)體的基因組成,孟德爾假設(shè),1.遺傳性狀由遺傳因

3、子決定。 2.遺傳因子是成對(duì)存在得。 3.生殖細(xì)胞中具有成對(duì)因子中的一個(gè)。 4.每對(duì)因子分別來自雌雄親代的生殖細(xì)胞。 5.形成生殖細(xì)胞時(shí)，成對(duì)因子相互分離。 6.生殖細(xì)胞的結(jié)合是隨機(jī)的。 7.遺傳因子有顯隱性之分。,孟德爾分離比實(shí)現(xiàn)的條件,1.雜合體的兩種配子在形成配子時(shí)數(shù)目是相等的。 2. 兩種配子結(jié)合是隨機(jī)的。 3.子二代基因型個(gè)體存活率是相等的。 4.顯性是完全的。,二.孟德爾自由組合定律,實(shí)驗(yàn)： 黃，滿 X 綠，皺 基因型 YYRR yyrr 配子 YR yr F1代 黃滿 基因型 YyRr 配子 YR Yr yR yr F2代 黃滿 黃皺 綠滿 綠皺 基因型 Y_R_ Y_rr yy

4、R_ yyrr 表型比： 9 ： 3 ： 3 ： 1,孟德爾自由組合定律,兩對(duì)非同源色體上的非等位基因在形成配子時(shí)，各自獨(dú)立地分開和組合，形成四種基因型的配子。在雜交時(shí)四種配子隨機(jī)結(jié)合，形成四種表型，9種基因型的群體。,多對(duì)非等位基因分析,雜合體AaBbCcDd自交，子代中 1. 雜合體概率是多少 2. 純合體概率是多少,基因?qū)?shù) 表型 基因型 分離比 1 2 3 (1+3)1 2 4 9 (1+3)2 3 8 27 (1+3)3 4 16 81 (1+3)4 。 n 2 n 3n (13)n,多對(duì)基因的遺傳估計(jì),AABBCC X aabbcc 子一代自交，子二代中： 1。表型為A-B-C-的

5、比例是多少？ 2。子一代自交，子二代中，基因型為AaBbCc的比例是多少？ 3。子一代自交，子二代中雜合體的比例是多少？,一個(gè)基因決定了一個(gè)性狀。一個(gè)性狀并不一定由一個(gè)基因所決定。事實(shí)上，很多性狀由一系列基因所決定。當(dāng)考察性狀的遺傳方式時(shí)，是以在其它基因相同的條件下，僅僅列出了差別的基因。,思 考 題,日本有一種蘿卜有兩個(gè)純系品種，一種是紅色的， 另一種是露出地面的部分呈紅色，埋在地下的部分呈白色。有雪學(xué)者希望利用這個(gè)材料，研究花色素形成的機(jī)制。研究?jī)?nèi)容：光對(duì)花色素基因表達(dá)的影響；尋找決定花色素形成的基因。 提出研究方案。,苯丙氨酸代謝途徑,苯丙氨酸 酪氨酸 3，4二羥苯丙氨酸 cc 苯丙酮酸

6、 對(duì)羥苯丙酮酸 黑色素 尿黑酸 aa CO2+水,例題,一對(duì)表型正常的夫婦生有一個(gè)有病的孩子和一個(gè)表型正常的孩子。 1.再生一個(gè)是有病孩子的機(jī)會(huì)是多少。 2.如果表型正常兒子與一個(gè)另一個(gè)同樣類型的表型正常女子結(jié)婚，生有病子女的機(jī)會(huì)是多少。 如果一個(gè)表型正常，等位基因是雜合的男子與一個(gè)純合隱性基因的病女子結(jié)婚，生有5個(gè)孩子，其中無病子女的機(jī)會(huì)是多少，3病2正常的機(jī)會(huì)是多少。,孟德爾分離定律的普遍性,適用于單基因遺傳性狀的分析 例如：人類的白化??； RFLP (DNA限制性內(nèi)切酶片 段長(zhǎng)度多態(tài)性。),EcoR V 酶切 人體基因組DNA，與苯丙氨酸羥化酶基因探針雜交，獲得3Okb和25kb的兩種類

7、型，父母是正常表型，兩個(gè)孩子一個(gè)是表型正常30kb/25kb雜合體一個(gè)是有病個(gè)體，25kb/25kb純合體，推測(cè)，25kb可能與有病基因連鎖。,孟德爾定律數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理,適合度測(cè)驗(yàn)(goodness of fit) 實(shí)驗(yàn)實(shí)際比數(shù)與理論比數(shù)適合的程度。 卡平方測(cè)驗(yàn)適合度,孟德爾定律的適用范圍,并顯性：當(dāng)一對(duì)等位基因雜合時(shí)，兩個(gè)基因所控制的性狀同時(shí)表達(dá)的現(xiàn)象。 外顯率帶有顯性基因個(gè)體表現(xiàn)出所控制的性狀的實(shí)際數(shù)與理論數(shù)之比。,連鎖遺傳分析,F1雜合子形成配子時(shí)，兩對(duì)基因有保持親代原來組合的傾向，并且這種傾向與顯隱性無關(guān)。,摩爾根根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 提出連鎖交換定律，即遺傳的第三定律： 處在同一染色體

8、上的兩個(gè)或兩個(gè)以上基因遺傳時(shí)，聯(lián)合在一起的頻率大于重新組合的頻率,連鎖 （linkage）： 同一親本的基因趨向于聯(lián)合 交換 （crossing over）： 同一親本的基因相互分開，重新組合 重組 （recombination）：由于同源染色體上的不同等位基因間的重新組合，產(chǎn)生不同于親本的類型,重組頻率 recombination frequency, RF 重組頻率的計(jì)算： 重組頻率（RF）：重組型數(shù)目/(親本型數(shù)目重組型數(shù)目) 1%重組值為一個(gè)單位，稱一個(gè)厘摩，記作 1個(gè)CM。 基因在染色體上的距離以重組值為根據(jù)，畫出的基因距離圖稱遺傳學(xué)圖（genetic map）。,三點(diǎn)測(cè)交(thre

9、e point tess cross),ABC/ABC X abc/abc ABC/abc X abc/abc ABC AbC abc aBc ABc aBC abC Abc,連鎖與交換,類型 觀察數(shù) Sn3 m w m Sn3 w Sn3 w m 372 - - - + + + 285 - - - + w + 95 - + + Sn 3 + m 97 - + + Sn 3 + + 4 + - + + w m 4 + - + + + m 91 + + - Sn 3 w + 52 + + - 合 計(jì) 1000 151 335 200,三點(diǎn)測(cè)交(three point tess cross),Sn

10、3 w m / Sn3 w m X + + + / m-sn3 : 151/1000= 15.1% m-w: 335/1000=33.5% w-sn3 200/1000=20.0% m 15.1 sn3 20 w,校正值，并發(fā)率，干涉,校正值：被低估的雙交換頻率。 （44）X 2 / 1000 = 1.6% 33.5+1.6=35.1 并發(fā)率雙交換率/單交換率乘積 0.8% /15.1 X 20% = 0.26 干涉1-并發(fā)率 10.26 =0.74,1. 用RFLP做Arabidopsis遺傳圖： 兩個(gè)親本分別用不同限制性內(nèi)切酶做酶切，并分別用探針A（藍(lán)色）和探針B（綠色）做Southern

11、雜交。,若兩種RFLP自由分離，F(xiàn)2代中親本型和重組型出現(xiàn)頻率相同（Case I）；否則，若二者緊密連鎖，重組型出現(xiàn)頻率將大大小于親本型出現(xiàn)頻率(Case II) 根據(jù)重組頻率可以計(jì)算遺傳標(biāo)記RFLP間的圖距。,2.應(yīng)用連鎖遺傳分析做疾病 的產(chǎn)前基因診斷,地中海貧血是一種常見的遺傳疾病，重癥型往往造成死亡?？赏ㄟ^產(chǎn)前診斷預(yù)防患兒的出生。利用幾種限制酶對(duì)幾個(gè)地中海貧血家系的患者及其父母進(jìn)行RFLP分析。根據(jù)所得結(jié)果，可選用特定的探針和限制性內(nèi)切酶對(duì)胎兒做產(chǎn)前基因分析。,家系分析 用限制性內(nèi)切酶AvaII和探針I(yè)VS以及限制性內(nèi)切酶HindIII和探針pRK28進(jìn)行分析,2.2,2.0,15.3,

12、13.5,AvaII,HindIII,根據(jù)AvaII酶切位點(diǎn)多態(tài)性： 患兒得到父2.2與母2.0或母 2.2與父2.0 胎兒亦如此，所以胎兒為 +/+ （正常純合體） 或 T /T （重癥患者）,父,母,父,母,根據(jù)HindIII酶切位點(diǎn)多態(tài)性： 患兒從母親得到的15.3染色體上有T基因，所以胎兒不可能為正常純合體，而必為重癥患者T /T,第三章 基因的概念和結(jié)構(gòu),復(fù)等位基因（multiple alleles） 順反子（cistron） 超基因（super gene） 假基因 (pseudo gene) 可動(dòng)基因( mobile gene) 染色體外基因,復(fù)等位基因（multiple alle

13、les）,一個(gè)群體中，存在著2個(gè)以上的等位基因。 一個(gè)2倍體的正常細(xì)胞最多只能有復(fù)等位基因中的2個(gè)。 2個(gè)等位基因，可以組成3種基因型 3個(gè)等位基因，可以組成6種基因型 4個(gè)等位基因，可以組成10種基因型 n個(gè)等位基因，可以組成 n + n(n-1)/2種基因型。 其中純合體為n 個(gè) , 雜合體為n(n-1)/2個(gè)。,血液成分,抗凝離心處理： 上層成分： 血漿，抗體，蛋白質(zhì) 中層成分： 白細(xì)胞，血小板 下層成分： 紅細(xì)胞 不抗凝處理 上層成分： 血清，抗體，無纖維蛋白原 下層成分： 紅細(xì)胞，白細(xì)胞，血小板,血型遺傳學(xué),1667年 法國(guó) Denys首次把羊血輸給病人。 1818年 英國(guó) Blun

14、dell首次人之間輸。 1900年 奧地利 Landsteiner發(fā)現(xiàn)了ABO血型系統(tǒng) 1926年奧地利 Landsteiner發(fā)現(xiàn)了MN血型系統(tǒng) 1927年奧地利 Landsteiner發(fā)現(xiàn)了P血型 1939年奧地利 Landsteiner發(fā)現(xiàn)了Rh血型,ABO血型系統(tǒng)的抗原與抗體,A抗原 A抗體 B抗原 B抗體 A血型 B血型 AB血型 O血型 ,ABO血型系統(tǒng)遺傳方式,I A ; IB ; i ; A血型： IA I A ; IAi B血型： I BIB ; IBi AB血型： IAIB O血型： ii,ABO血型系統(tǒng)遺傳方式,一對(duì)分別都是AB血型的夫妻，所生的子女 A型， AB型 B型

15、 某一人群B 血型占0.45，O血型占0.36，計(jì)算該群體中A和AB血型的比例。,ABO血型的遺傳特例,A B O A O AB （？） 孟買血型,ABO血型系統(tǒng)遺傳方式,前體 H物質(zhì) 抗原 B抗原 無抗原 雙親血型基因型： HhAo X HhBo 子女血型基因型： hhBo X HHAA HhAB,ABO血型系統(tǒng)遺傳方式,特例： 臨床中發(fā)現(xiàn)有一位病人在驗(yàn)血中確定為B血型，在接受O型血的輸血后，引起凝血反應(yīng)。 在對(duì)供血者血液重新檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，其血細(xì)胞在與抗A血清反應(yīng)時(shí)，初時(shí)無反應(yīng)，2個(gè)小時(shí)后呈凝集反應(yīng)。所以確定供血者為A型，而不是O型。,ABO血型系統(tǒng)遺傳分析,Z H A抗原 前提 B抗原 z

16、無抗原 h Se H 孟買型 類孟買型 se H A，B抗原 H（h） 無抗原 無抗原,有一犯罪嫌疑人在犯罪現(xiàn)場(chǎng)留下的唾液鑒定血型是O型，但是在重點(diǎn)檢查某一嫌疑人時(shí)，檢測(cè)出該人的血型是B型，在其它舉證都確鑿的情況下，已經(jīng)確認(rèn)該人是犯罪人，為什么會(huì)出現(xiàn)體液與血液血型不一致的現(xiàn)象？,A基因座的多態(tài),A1 A2 A血型的基因型： A1A1 ; A2A2 ; A1A2 ; A1O ; A2O,雜合子基因的衰退作用,A： 80萬(wàn) B： 75萬(wàn) AB： 各42萬(wàn) 血型的表型改變 病人 住院時(shí)檢測(cè)為B血型出院以后為O型。 消化道E.coli K 12 感染 ,產(chǎn)生類B抗原物質(zhì)。,ABO血型的異常遺傳現(xiàn)象,有

17、一AB血型男子與O血型女子結(jié)婚，生了一個(gè)O型孩子，分析其原因。 CIS AB 9q34同源染色體不等交換。,ABO血型的新生兒溶血癥,O血型的母親懷有A，B，AB型血型的胎兒，在母親胎盤異常情況下，臨產(chǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)母親的抗體進(jìn)入新生兒血液中，與嬰兒的抗原產(chǎn)生免疫反應(yīng)，造成嬰兒溶血。,Rh血型的遺傳機(jī)制,恒河猴紅細(xì)胞（Rhesus monkeys抗原） 免疫家兔 兔抗猴血清 檢測(cè)人紅細(xì)胞。 85 產(chǎn)生凝集反應(yīng) 15 無凝集反應(yīng) 定名恒河猴紅細(xì)胞抗原為Rh抗原。 1952年Murray發(fā)現(xiàn)動(dòng)物的Rh抗血清與人類的Rh抗原不反應(yīng)，提出動(dòng)物與人的抗原是兩種不同抗原。 1963年定名： 人類為Rh抗原， 動(dòng)

18、物為L(zhǎng)W抗原,Rh血型的新生兒溶血癥,Rh陽(yáng)性血型的紅細(xì)胞帶有Rh抗原，無抗體。 Rh陰性血型的紅細(xì)胞沒有Rh抗原，有抗體 Rh陰性血型的母親懷有Rh陽(yáng)性血型的胎兒，在母親胎盤異常情況下，臨產(chǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)母親的抗體進(jìn)入新生兒血液中，與嬰兒的抗原產(chǎn)生免疫反應(yīng)，造成嬰兒溶血。,Rh血型的遺傳機(jī)制,Rh抗原受控與3個(gè)緊密連鎖的基因座： Cc ； Dd； Ee。以單倍型方式傳遞。 當(dāng)D基因存在時(shí)，為Rh陽(yáng)性。d基因沒有相應(yīng)的抗原，是Rh陰性血型。 單倍型：一條染色體上的基因組成。 CDE；CDe；CdE；Cde; cDE；cDe; cdE; cde;,Rh血型的遺傳機(jī)制,例題：具有CcDEe抗原的個(gè)體，可

19、能由哪些基因型組成 ？ CDE/cDe; CDe/cDE; CdE/cDe; CDE/cde; CDe/cdE; ( ? ),Rh血型的遺傳機(jī)制,復(fù)合抗原： ce復(fù)合抗原；CE復(fù)合抗原； cE復(fù)合抗原. 當(dāng)ce 基因在一個(gè)單倍型上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)ce復(fù)合抗原。其抗體可與CDE/cDe的細(xì)胞反應(yīng)。 如果母親具有C,D,E抗原，父親具有c,E,e抗原，子女可能的表型是什么? 如果子女中有一個(gè)具有CcDEe抗原，怎樣推測(cè)他的單倍型和基因型？ CDE/CdE (CDE/CDE) X cdE/cde,Rh血型的遺傳機(jī)制,表型為 Rh陰性的母親與Rh陰性的父親生有一女和一子。女兒為Rh陰性，抗原與父親相同為c,

20、e,兒子是Rh陽(yáng)性，抗原是C,D,e, 分析其遺傳機(jī)制。 母親 CDe/cde 父親cde /cde 女兒 cde/cde 兒子CDe/cde X1 前體 D 有Rh 抗原 X0 無前體 D 無 Rh 抗原 母親：X0 X0 CDe/cde, 無D抗原，是 Rh陰性。 父親：X1 X1 cde/cde, 無D抗原，是 Rh陰性。 女兒：X1 X0 cde/cde, 無D抗原，是 Rh陰性。 兒子：X1 X0 CDe/cde, 有D抗原，是 Rh陽(yáng)性。,人類白細(xì)胞抗原（hunman lecucocy antigen，HLA）,異體移植的免疫作用： 抗宿主反應(yīng)：受體抗原供體抗體 排斥反應(yīng)： 受體抗

21、體供體抗原 主要組織相容性抗原系統(tǒng) （major histocompatibility antigen system） 主要組織相容性復(fù)合體基因 （major histocompatibility complex gene , MHC）,HLA的遺傳機(jī)制,主要組織相容性抗原按免疫性分為三類： 第一類：移植抗原（transplantation antigen）, 位于T淋巴細(xì)胞上， 編碼基因?yàn)椋篐LAA，B， 第二類：免疫反應(yīng)的信息傳遞抗原。 編碼基因?yàn)椋篐LADR，DQ，DP 第三類： 補(bǔ)體蛋白，與抗原抗體復(fù)合物作用。 編碼基因?yàn)椋篐LAC2，C4，Bf 同一條染色體上的基因組成被稱為單倍型（

22、haplotype）,抗宿主反應(yīng)：受體抗原供體抗體 排斥反應(yīng)： 受體抗體供體抗原 主要組織相容性抗原系統(tǒng) （major histocompatibility antigen system） 主要組織相容性復(fù)合體基因 （major histocompatibility complex gene , MHC）,白細(xì)胞抗原基因連鎖圖,HLA 6p21-23. DP DQ DR C4 C2 B C A 41 123 212 51 55 第II類 第三類 第一類 一組功能相近，緊密連鎖的基因，稱為超基因（Super gene）。,白細(xì)胞抗原的基因,HLA-A HLA-B HLA-C HLA-DR HLA

23、-DQ HLA-DP A1 B5 Cw1 DR1 DQ1 DPw1 A2 B7 Cw2 DR2 DQ2 DPw2 A3 B8 Cw3 DR3 DQ3 DPw3 A9 B12 Cw4 DR4 . DPw4 A11 B13 Cw5 DR5 . Aw19 B14 Cw6 DRw6 Aw33 Bw22 Cw7 DR7 Aw36 Bw59 Cw8 DRw8 . . . .,白細(xì)胞抗原的分型,淋巴細(xì)胞毒試驗(yàn)： HLA-A,B,C抗原來源于T淋巴細(xì)胞，HLA-DR,DQ來源 B淋巴細(xì)胞，抗血清來源于孕婦，（由于胎母HLA不合，母親產(chǎn)生抗體）或免疫抗血清分型。 純合子分型細(xì)胞分型（HDC）：由于HLA-D抗原

24、不同，引起混合淋巴細(xì)胞增殖（MLR），用已知D抗原的純合子分型淋巴細(xì)胞，檢測(cè)待測(cè)細(xì)胞是否反應(yīng)，可作分型。 預(yù)處理淋巴細(xì)胞分型（PLT）：根據(jù)同抗原細(xì)胞不反應(yīng)原理，預(yù)處理兩中細(xì)胞后，得到識(shí)別HLA-DP抗原的能力，可作分型。,白細(xì)胞抗原的基因分布,HLA-A 白人 黑人 黃種人 A1 0.15 0.03 / A2 0.26 0.15 0.30 A3 0.12 0.07 0.01 A11 0.06 0.01 0.25 A25 0.02 / / 白人抗原 Aw43 / 0.01 / 南非黑人抗原 Aw36 / 0.02 / 黑人人抗原,白細(xì)胞抗原的基因分布,HLA-B 白人 黑人 黃種人 Bw4 0

25、.41 0.41 0.35 B7 0.09 0.09 0.02 B13 0.03 0.01 0.03 B38 0.03 / 0.02 Bw45 0.04 0.04 / Bw46 / / 0.05 黃種人抗原,白細(xì)胞抗原的基因分布,強(qiáng)關(guān)聯(lián)：連鎖基因?qū)嶋H出現(xiàn)的頻率的大于理論頻 率的現(xiàn)象 A26 B38 A2 Bw46 猶太人單倍型 黃種人單倍型 Bw45 在黃種人中極少，在美洲的印第安人，愛斯基摩人等人群中，該抗原也極少，推測(cè)與種族的起源有關(guān)。,白細(xì)胞抗原與人類疾病,B27抗原與強(qiáng)直性脊椎炎強(qiáng)關(guān)聯(lián)。 患者中90以上都是B27抗原。如果一個(gè)人有50的可能是強(qiáng)直性脊椎炎，檢查他的白細(xì)胞抗原，有B27抗

26、原，他的患病的機(jī)會(huì)就大大增高。反之，則減少有病的可能性。,白細(xì)胞抗原的單倍型分析,父抗原： A2 ， A 11 ， B13 ， Bw46 母抗原： A3 ， A 9 ， B5 ， B7 子1抗原： A2 A3 B7 Bw46 子2抗原： A11 A9 B5 B13 子3抗原： A2 A9 B5 Bw46 子4抗原： A3 A11 B7 B13 子5抗原： A3 A11 B7 Bw46,MN血型的遺傳分析,人群中存在著MN血型系統(tǒng)，受M和N兩個(gè)基因控制，并顯性。 M N M MM MN N MN NN,MN血型的遺傳分析,MNSs是緊密連鎖的血型基因 單倍型是： MS ; NS; Ms；Ns 基

27、因型有10種：MS ; NS; Ms；Ns MS S; Ms s S NS; s Ns MS NS; s M; Ms Ns ； ,MN血型的遺傳分析,用M和N血清檢查一個(gè)家庭，確定父親基因型是NN,母親是MM，兒子是MM。 結(jié)論：兒子不是該夫妻的親生孩子。 但是其它血型和方法證明孩子的確是親生的。 發(fā)現(xiàn)了Mg抗原亞型。 M g抗體不能與M抗原反應(yīng)。 檢測(cè)結(jié)果，父親表型是具有Mg和N抗原， 基因型是MgN。 兒子基因型是MgM,Xg血型的遺傳分析,Xg抗原是目前發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)與性別有關(guān)的抗原 基因:Xga 有Xg抗原 Xg 無Xg抗原 Xga對(duì) Xg顯性,Xg血型的遺傳分析,Xg抗原 Xga Xg

28、 Xga,生物中的轉(zhuǎn)座成分,插入序列 inserted sequence,IS 轉(zhuǎn)座子 transposon，Tn 轉(zhuǎn)座噬菌體 mutator phage，Mu,可動(dòng)基因( mobile gene),在基因組中可以移動(dòng)的基因。 原始發(fā)現(xiàn)：McClintock B ，1951年 玉米粒顏色的遺傳。 正常：有色 有色 異常：有色 色斑 有色 無色,1932年，美國(guó)遺傳學(xué)家B.McClintock 發(fā)現(xiàn)玉米籽粒色斑不穩(wěn)定遺傳現(xiàn)象。1951年首次提出轉(zhuǎn)座子的概念，認(rèn)為在基因組的不同區(qū)域存在可移動(dòng)的控制因子， controlling element。1983年獲諾貝爾獎(jiǎng)。,植物雙受精示意圖,玉米的轉(zhuǎn)座因

29、子 玉米色粒調(diào)控元件 Ac-Ds系統(tǒng) 第9染色體 C基因， 色素合成基因。 Ac基因，自主移動(dòng)的調(diào)節(jié)因子。4.5 kb, 5個(gè)exon, 編碼轉(zhuǎn)座酶。 Ds基因， 非自主移動(dòng)的受體因子。 0.5-4.0 kb, 與Ac有同源序列。 插入引起色素不能合成。,可動(dòng)基因( mobile gene),玉米粒顏色的遺傳（C基因決定有色）。 C Ac 有色 C Ds Ac 花斑 C Ds 無色,Ac與Ds因子的結(jié)構(gòu),Ac因子: 4.563kb; 兩端有11個(gè)bp的反向重復(fù)序列: 5CAGGGATGAAA.TTTCATCCCTG3 3GT CCC TACTTT.AAAGTAGGGAC5 Ds因子：與Ac序列

30、具有很大相同，但是中間缺 失序列。有0.5-4.0kb。,插入序列(insertion sequence, IS) 僅含有轉(zhuǎn)座酶基因的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)移序列。長(zhǎng)度多在7001500bp左右。 由末端反向重復(fù)序列(IR)，轉(zhuǎn)座酶基因組成。 插入基因組中時(shí)，在靶位上生成正向重復(fù)序列(DR),常見的IS結(jié)構(gòu),IS 長(zhǎng)度 末端IR 靶位DR 插入選擇 IS1 768 23 9 隨機(jī) IS2 1327 41 95 熱點(diǎn) IS4 1428 18 11 AAAN20TTT IS5 1195 16 4 熱點(diǎn) IS10 1329 22 9 TNAGCN IS50 1531 9 9 熱點(diǎn),轉(zhuǎn)座子(transposon, T

31、n),帶有轉(zhuǎn)座酶基因等必需基因及抗藥性等與轉(zhuǎn)座無關(guān)基因的轉(zhuǎn)座因子。 結(jié)構(gòu)特征： 兩端具有同向或反向插入序列，同時(shí)，兩端的IS可能相同或不同。 常見的轉(zhuǎn)座子： 轉(zhuǎn)座子 長(zhǎng)度 標(biāo)記 末端 取向 Tn 5 5700 KanR IS50 反向 Tn10 9300 TetR IS10 反向 Tn 9 2500 CamR IS 1 正向,原核生物轉(zhuǎn)座成分的基本結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)座子在染色體上的解離方式,精確解離 非精確解離 原位解離 復(fù)制后解離,變性,復(fù)性,em L.Caro and E. Boy de la Tour,短莖長(zhǎng)度大致與IS兩端的反向重復(fù)序列（IR inverted repeat sequence）相

32、同,反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座（retrotransposon）,通過RNA為中介，反轉(zhuǎn)錄成DNA后進(jìn)行轉(zhuǎn)座的可動(dòng)元件。 病毒超家族（viral super family）,可編碼反轉(zhuǎn)錄酶或整和酶，自主轉(zhuǎn)錄。呈DNA時(shí)，具有LTR序列。 非病毒超家族（nonviral super family）,不可編碼反轉(zhuǎn)錄酶或整和酶，不能自主轉(zhuǎn)錄。呈DNA時(shí)，無LTR序列。,反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座（retrotransposon）,病毒的RNA基因組 RNA : R U5 gag pol env U3 R DNA : U3 R U5 gag pol env U3 R U5 LTR LTR 基因組 -DR-U3 R U5 gag po

33、l env U3 R U5 DR-,果蠅中的P因子,雌M果蠅 X 雄P果蠅 不育 雄M果蠅 X 雌P果蠅 育,果蠅P因子不育機(jī)理,開放閱讀框 ORF 0ORF1ORF2ORF3 內(nèi)含子 1 2 3 P因子表達(dá)差異： ORF 0，1，2 66 KD，轉(zhuǎn)座阻遏物 ORF 0，1，2，3 87KD，轉(zhuǎn)座酶 P型細(xì)胞質(zhì)：含66 KD，阻遏轉(zhuǎn)座,P雌 X P雄 細(xì)胞質(zhì)含p因子轉(zhuǎn)座阻遏物 含p因子 P因子不能轉(zhuǎn)移 可育 P雌 X M雄 細(xì)胞質(zhì)含P因子轉(zhuǎn)座阻遏物 無p因子 P因子不能轉(zhuǎn)移 可育 P雄 X M雌 含P因子 細(xì)胞質(zhì)不含阻遏物 P因子能轉(zhuǎn)移 不育,酵母的轉(zhuǎn)座子Ty （Transposon yeas

34、t）,轉(zhuǎn)座引起的遺傳效應(yīng),插入突變 插入失活 插入帶來新的基因 非精確解離形成突變(缺失，重復(fù)，到位) 插入激活,順反子（cistron）,早期的基因概念：基因是一個(gè)功能單位，重組單位，突變單位。 發(fā)展的基因概念:基因是一個(gè)功能單位，基因內(nèi)部可突變和重組。一個(gè)基因就是一個(gè)順反子。 基因的順式和反式排列,Fig 15.10 The arrangement of genetic markers in cis and trans heterozygotes., 2003 John Wiley and Sons Publishers,Fig 15.11 The cis-trans position e

35、ffect observed by Edward Lewis with the apr and w mutations of Drosophila., 2003 John Wiley and Sons Publishers,Fig 15.12 The cis test., 2003 John Wiley and Sons Publishers,如何判斷突變是在一個(gè)順反子內(nèi)還是2個(gè)不同的非等位基因,a1a1 x a2a2 a1a1 x a2a2 突變型 突變型 突變型 突變型 a1a2 突變型 a1a2 突變型 突變型 野生型 突變型 同一順反子的不同位點(diǎn) 同一順反子的相同位點(diǎn) 如果F1代是野生

36、型，說明 a1，a2 是兩個(gè)非等位基因。,Test your knowledge #1., 2003 John Wiley and Sons Publishers,Fig 15.16 Intragenic complementation sometimes occurs when the active form of an enzyme or structural protein is a multimer that contains at least two copies of any one gene product., 2003 John Wiley and Sons Publisher

37、s,重疊基因（overlapping gene),1977年 Sanger X 174 Phage 5375bp 實(shí)際編碼的蛋白質(zhì)比預(yù)期要多 提出了重疊基因概念。 基因轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)不同，但是共用同一段DNA序列或幾個(gè)核苷酸的不同基因。,染色體外基因,線粒體基因組 線粒體是真核細(xì)胞中的細(xì)胞器。每個(gè)細(xì)胞中含有幾十至數(shù)千個(gè)線粒體。每個(gè)線粒體有多個(gè)線粒體基因組拷貝。線粒體是非孟德爾式遺傳方式，在高等生物中具有母性遺傳的特征。,mt DNA的遺傳特征,母性遺傳：mtDNA全部來自母親，非孟德爾式遺傳，線粒體隨機(jī)分配到子細(xì)胞。 mtDNA無內(nèi)含子，無修復(fù)系統(tǒng)。 mtDNA復(fù)制，轉(zhuǎn)錄，翻譯所需的酶由核基因組提供。 mtDNA一般沒有蛋白質(zhì)保護(hù)。 mtDNA合成存在與細(xì)胞整個(gè)周期。 具有突變和缺失熱點(diǎn)。,mtDNA致病的遺傳機(jī)制,線粒體基因組本身突變 線粒體基因組突變可以引起視覺神經(jīng)和心肌性疾病。 點(diǎn)突變：由于mtDNA裸露，易受損傷，且無修復(fù)機(jī)制。所以突變頻率較高。11778密碼突變，arg-his 視覺神經(jīng)性疾病。,缺失：常見5kb, 8470bp-13447bp 缺血性心肌病 7.4kb, 8637bp-1