清华大学普通生物学课件总结3inheritance.docx

一 遗传的基本规律1.遗传和变异遗传的特点:1.稳定性2.普遍性变异的特点：1.普遍性2.变异有两种类型：可遗传的变异,不遗传的变异四种可遗传的变异的形式:遗传物质的重新组合,染色体结构或数目改变,基因突变,细胞质基因的变异（一） 遗传的第一定律（二）遗传的第二定律实验材料的选择:纯系,自花授粉,相对性状孟德尔比率表现的前提：1 纯系。2 性状由一对基因控制，完全显性。3 配子发育良好，无选择受精。4 所有配子的存活率相同。5 实验群体要大。孟德尔定律的精髓：颗粒遗传理论.追溯Mendel的成功之路:必备的理论和实验技术基础,实验材料的选择,实验设计的简化,引入数理统计的方法,追求真理的精神（三）孟德尔定律的拓展不完全显性,复等位基因,基因多效性（四） 遗传的染色体基础A.染色体DNA关键序列,DNA复制起始点,着丝粒,端粒B.染色体的基本结构单位：核小体核小体结构:1.每个核小体包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体以及一个分子的组蛋白H1。2组蛋白八聚体构成核小体的核心结构。3146bp的DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体1.75圈。组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20bp DNA，锁住核小体DNA的进出端，起稳定核小体的作用。4两个相邻核小体之间以连接DNA（linker DNA）相连，典型长度60bp，不同物种变化值为080bp不等。5组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的，基本不依赖于核苷酸的特异序列。实验表明，核小体具有自组装（self-assemble）的性质。C.染色质包装的多级螺旋模型:一级结构：核小体,二级结构： 螺线管,三级结构：超螺线管,四级结构：染色单体 压缩7倍 压缩6倍 压缩40倍 压缩5倍DNA核小体螺线管超螺线管染色单体D.减数分裂及其意义（五） 性染色体与性连锁遗传性染色体和性别决定1.性染色体与常染色体 性染色体决定性别的几种类型 XY型,ZW 型 家蚕,XO 型，如蝗虫2.单倍体(蜜蜂 雄性为单倍体 n=16 雌性为二倍体2n=32)3.性别分化与环境条件 激素的影响（人妖）,蜜蜂中蜂王和工蜂(蜂王浆)，植物中黄瓜 缩短日照，雌花增多。延长日照 雄花增多（六） 果蝇的伴性遗传（七） 人类中的伴性遗传X连锁隐性遗传特点： 红绿色盲、血友病 (1)男性患者远多于女性，系谱中往往只有男患者。(2)性状从得病的男人通过他的女儿传给他外孙的半数。(3)男性患者的子女正常，不连续遗传。(4)一个与X连锁的基因不会从父亲直接传给儿子。(5)由于交叉遗传，男性患者的兄弟、外祖父、姨表兄弟、外孙可能是患者，其他亲属不可能是患者。X染色体上显性遗传特点 抗维生素D佝偻症(1)患者双亲必有一方患有此病。女性患者多于男性，但是女性患者病情较轻。(2)男性患者的后代中，女儿都是患者，儿子正常。(3)女性患者的后代中，子女各有1/2的发病可能性。(4)未患病的后代真实遗传，不会患病。Y染色体控制的遗传（限雄遗传） 耳毛（八） 人类性染色体与性别畸形睾丸退化症(Klinefelters syndrome) 核型一般为47 XXY,少数为48XXXY卵巢退化症(Turners syndrome) 核型一般为45 XO,此外还有XO/XX嵌合体XYY(及超Y) 多X女人Barr小体在2个以上 多X男人 48XXXY,49XXXXY（九） 哺乳动物的性别与SRY序列早期认为H-Y基因控制雄性的发育。编码一种162个氨基酸的免疫蛋白。伦敦帝国癌症基金研究会的Koopman. P发现XX男性不含 ZFY,却含有另一段Y染色体。35Kb，称之为SRY(十) 遗传的第三定律连锁交换定律A.F1 形成配子时，同源染色体非姊妹染色体之间发生了互换，因此出现种类型的配子。两种亲本类型，占多数；两种交换类型占少数。连锁遗传中，由于交换使基因发生重组。因此可以产生新的类型。但与自由组合相比重组类型显著减少。B.交换的细胞学证据 联会复合体,多线染色体C.重组率（RF）=重组型配子数目/总配子数目连锁群D.利用重组率进行基因定位1%的重组率定义为个图距单位(m.u)。厘摩,(centimorgan,cM（十一） 高等植物的细胞质遗传细胞质遗传的主要特点正反交结果不一样，杂种表现母本性状。细胞质基因呈不均等分配，不遵循Mendel定律。细胞质基因在一定程度上是独立的。二 基因的分子生物学（一） 遗传物质及其结构遗传物质必须具备的几个条件:(1)自我复制的能力。(2)储存、传递信息的能力。(3)稳定性强，变异罕见。(4)细胞分裂时把遗传信息有规律地分配到子细胞中。1 遗传物质是DNA(有时是RNA)的直接证据（1） 转化实验 1928年，英国微生物学家Griffith.F做了肺炎双球菌的转化实验。1944年 Avery.O 、 Macleod.C、 McCarty.M.J揭开了转化因子的化学本质。（2） Hersey Chase关于T2 噬菌体的感染实验2 DNA结构的确定,DNA双螺旋模型DNA结构要点：磷酸二酯键反向平行AT，GC(维持碱基之间配对的)作用力是氢键（二） DNA 复制1 DNA复制依赖于特殊的碱基配对2 DNA复制是半保留式的3 DNA聚合酶与冈崎片断(DNA聚合酶的特性,催化合成磷酸二酯键的方向在已有链的OH 末端添加dNTP具有纠正错误的“校读能力”) DNA 链的延伸方向 5-3双向 RNA引物的作用（三） 遗传信息流是从DNA到RNA到蛋白质1 蛋白质是表型特征的分子基础2 DNA与蛋白质的合成 （ 1 ）RNA 的分子构成及功能 单链 核糖 尿嘧啶（U） RNA能形成分子内碱基配对蛋白质合成中三种RNA的作用: mRNA , rRNA, tRNA 真核细胞mRNA分子特点 Poly A 尾， 5端帽子甲基化-GrRNA (约占82%)与蛋白质结合形成核糖体(2) 转录从DNA到RNA RNA聚合酶沿模板DNA3向5移行，mRNA按5向3方向延长e.g.DNA3-TACCGGAATTGC-5 mRNA 5-AUGGCCUUAACG-3所以蛋白质-甲硫氨酸.碱基互补，全保留方式，RNA聚合酶。RNA 聚合酶、转录因子、启动子真核细胞中的三种RNA聚合酶聚合酶的种类 被转录的基因RNA聚合酶 大部分的核糖体RNA基因RNA聚合酶 所有蛋白质编码基因，加上一些编码小 分子量RNA的基因（如剪接体中的那些） RNA聚合酶 转运RNA基因，5S核糖体RNA基因，编 码一些小分子结构RNA的基因(3) 遗传密码遗传密码的基本特点：连续性，简并性，偏爱密码子，专一性，不编码的终止子 (UUA,UAG,UGA)，起始密码子(AUG)，通用性3 遗传信息在细胞质中被翻译（translation）(1) tRNA携带氨基酸(2) 核糖体阅读密码子，氨基酸连成多肽链4 中心法则 遗传信息流从DNA RNA Protein(1) 中心法则(2) 中心法则的发展（1) RNA 复制（2） 反转录（3） DNA 转译 (Lab)（四） 遗传物质的改变1 染色体畸变与人类疾病（1） 染色体结构变异(a) 研究染色体畸的好材料多线染色体 (b)染色体结构变异的类型:缺失,重复,倒位,易位(利用FISH技术定位人类染色体的易位片断)(2) 染色体数目变异 染色体组的概念a) 整倍体 三倍体无籽西瓜,八倍体小黑麦b)非整倍体 三体2n+1 单体2n-1 缺体2n-22.基因突变(1)两种形式的基因突变（a）碱基置换转换:嘌呤换嘌呤或嘧啶换嘧啶颠换:嘌呤换嘧啶或嘧啶换嘌呤(b) 移码突变 插入或删除碱基（2）突变的诱发（a）辐射(电离辐射、非电离辐射）（b）化学诱变剂(c)其他诱变因素3.DNA损伤修复修复缺陷与人类疾病 Xeroderma pigmentosum(着色性干皮病 )三. 基因表达调控（一） 基因的选择性表达是细胞特异性的基础（二） 原核生物的基因表达调控 1 大肠杆菌的乳糖操纵子模型结构基因，调节基因，启动子，操纵基因，操纵子 2 色氨酸操纵子（三） 真核生物的基因表达调控1 不同的细胞有特异的基因表达方式2. DNA的包装影响基因的表达3 异染色质化与基因表达失活4 真核细胞的RNA转录后的加工（1） 断裂基因（2） RNA剪接四 重组DNA技术（一） 基因工程的相关技术1 DNA的变性与复性2 分子探针（probe）3 Southern Blot DNA4 Northern Blot RNA5原位杂交6聚合酶链式反应(1)PCR基本原理(2) Taq DNA聚合酶(3) 寡核苷酸引物(4) PCR技术的应用(二) 基因工程主要的工具酶1 限制性内切核酸酶 2DNA连接酶及其连接作用3 反转录酶(三) 基因克隆的质粒载体（克隆载体的要求：复制起始点，选择性标记，单一切点，较小分子量，多拷贝，安全性高）1 质粒2 PBR322 Plasmid（四） 重组DNA的基本步骤1 获取目的基因-基因文库人工合成反转录PCR 法2 DNA分子的体外重组3 重组DNA分子引入宿主细胞及筛选鉴定(目的基因的表达,影响表达的因素,重组DNA的鉴定)(五) 基因工程的应用及相关问题 -疫苗生产,制药工业,转基因动物,转基因植物六 达尔文学说与微观进化（一） 达尔文是进化理论的主要创立者1 达尔文和物种起源2 多重证据支持共同由来说(加拉帕戈斯地雀与共同由来说,形态学比较的证据,化石资料)3 人工选择的效应是自然选择的一个佐证自然选择学说的基本内容 (1)生物普遍具有遗传与变异现象(2)一切生物都有高速率增加的倾向，即具有巨大的繁殖力。(3)一切生物的实际生存数保持相对稳定。(4)在生存斗争中，保存有利变异个体，淘汰不利个体。（适者生存）(5)通过自然选择、性状分歧逐渐形成新种。(6)自然选择经常在生物与环境的相互关系中改造生物体，使生物更加适应于环境，促进了生物向着从简单到复杂、从低级到高级方向的发展。(二) 生物的微观进化微观进化和 宏观进化1 群体是生物微观进化的基本单位 群体 基因库 基因频率基因型频率2 理想群体的Hardy-Weinberg 平衡Hardy-Weinberg 定律:基因频率的恒定基因频率和基因型频率恒定的因素：种群大、随机交配、无突变、无迁移、无选择3 改变群体遗传结构的因素 遗传漂变 建立者效应 瓶颈效应 基因流 突变和新基因的加入 不随机交配 自然选择4 自然选择就是有差别