遗传学重点整理大纲

09 生技 2 班 遗传学重点整理大纲 第 1 章 绪论 1 遗传学发展中的几个重要里程碑 答 1 1859 年 达尔文出版了巨著 物种起源 提出著名的进化论 2 1985 年 孟德尔根据其 8 年的植物杂交试验结果 在 2 月 8 日当地科学协会上宣读了一篇题 为 植物杂交试验 的论文 1900 年宣告遗传学诞生 孟德尔为遗传学的奠基人 3 1910 年摩尔根创立了连锁定律并证实了基因在染色体上以直线排列 提出了遗传的染色体理 论 4 1953 年沃森和克里克建立了 DNA 的双螺旋模型结构 并与 1958 年提出了中心法则 第二章 遗传的细胞学基础 1 在遗传上有丝分裂和减数分裂哪一个更有意义 答 有丝分裂的意义 保证把 S 期已经复制好的 DNA 平均分配到两个子细胞中去 以保证遗传的连续性和 稳定性 减数分裂的意义 1 DNA 复制一次 细胞分裂两次 保证了有性生殖生物个体世代之间染色体数 目的稳定 2 为有性生殖过程中创造变异提供了遗传的物质基础 同源染色体分离 非同源 染色体的自由组合 非姐妹染色单体的交叉互换等保证物种的多样性 因此 在遗传学上减数分裂更有意义 第 4 章 孟德尔式遗传分析 显性基因 在杂合状态下 能够表现其表型效应的基因 一般以大写字母表示 隐性基因 在杂合的状态下 不表现其表型效应的基因 一般以小写字母表示 等位基因 在同源染色体上占据相同座位的两个不同形式的基因 一般都是由突变所造成的 杂交 在遗传分析中有意识地将两个基因型不同的亲本进行交配 性状 遗传学中把生物个体的形态 结构 生理 生化等特征 如植株的高度 种皮的颜色 花色等 遗传病 遗传病或遗传性疾病是指其发生需要有一定的遗传基础 通过这种遗传基础 按一定的方式传于 后代的疾病 单基因病 是指受一对主基因影响而发生疾病 符合孟德尔式遗传 可分为 AD AR XD XR Y 连锁和线 粒体遗传 常染色体显性遗传病 AD 一种疾病的致病基因位于 1 22 号染色体上是显性基因 这种 遗传方式称为 AD 遗传病 外显率 一定基因型的个体在特定的环境中形成预期表型的比例 一般用百分率表示 分为完全外显和不 完全外显 表现度 杂合子在不同个体的遗传背景和环境因素的影响下 个体间的基因表达的变化程度 完全显性 具有相对性状差异的两个亲本杂交 其 F1 能充分地表现出显性亲本的性状 共显性 杂合子 Aa 可以分别表达其基因产物 形成相应表型 没有显隐性关系 不完全显性 具有相对性状差异的两个亲本杂交 F1 表现为双亲性状的中间类型 隐性致死基因 隐 或显 性基因在杂合时不影响个体的生活力 但在纯合状态有致死效应的基因叫隐性致 死基因 显性致死基因 杂合状态即表现致死作用的基因 复等位基因 指一对基因座位上在群体中有两个以上的等位基因 如 ABO 血型 1 分离定律 单因子实验 一对基因在杂合状态时互不污染 保持其独立性 在配子形成时 按原样 分离到不同的配子中去 1 F1 代的性状一致 通常和一个亲本相同 得以表现的性状为显性 未能表现的性状为隐性 此称 F1 09 生技 2 班 一致性法则 2 在 F2 代中初始亲代的两种性状 显性和隐性 都能得到表达 3 在 F2 代中显性 隐性 3 1 验证 测交法 是用隐性亲本来测验 F1 代杂种基因型的一种回交方式 以证明 F1 杂种产生两种数目相 等的配子 1 利用测交法证明了 F1 杂种产生两种数目相等的配子 2 测交子代的表现型及比例反映了被测个体所产生配子的基因型及比例 3 由此得出以下结论 成对的基因在杂合状态互不污染保持其独立性 在形成配子时分别分离到不同 的配子中去 且比例相等 2 自由组合定律 双因子杂交试验 亲本 P YYRR 黄圆 yyrr 绿皱 配子 YR yr F1 YyRr 黄圆 YyRr 黄圆 F2 F2 黄色圆形 黄色皱缩 绿色圆形 绿色皱缩 粒数 315 101 108 32 比例 9 3 3 1 1 两对相对性状的基因在 F1 代杂合状态 YyRr 同处一体 但保持其独立性 2 形成配子时 同一对基因 Y y R r 独立性地分离 分别进入不同的配子中去 不同对的基因自由组 合 分支法计算遗传比率 自由组合定律的实质 控制这两对相对性状的两对等位基因 位于不同对的同源染色体上 在减数分裂形 成配子时 每对同源染色体上的等位基因彼此分离 而非同源染色体上的非等位基因自由组合 形成 F2 表型比例 9 3 3 1 F2 基因型比为 1 2 1 2 即 1 4 2 4 1 4 2 F2 表型比为 3 1 2 即 3 4 1 4 2 二项式展开式的各项系数 自由组合规律也适合于包括人类在内的所有真核生物 测交验证 09 生技 2 班 3 孟德尔学说的核心 1 控制性状发育的每一个遗传因子是相对独立的功能单位 2 因子的纯洁性 3 因子的等位性 4 遗传学数据的 2 分析 生物统计学 离散型数据的检验 2 适合度检验法 利用 2 作为一个测量实际观察的频数和预计频数 之间的偏离度的判据 其定义式 n 2 实计数 Oi 预计数 Ei 2 预计数 Ei i 1 2 检测步骤 P64 有例题 1 建立无效假设 根据遗传基本规律 采用棋盘法 分支法或二项式展开等方法 对杂交子代的基因 型或表型的出现概率进行预测 即使有误差 随机误差 2 计算 2 值 3 查 P 值 从无效假设出发 计算或查出由于随机因素而导致这种特定差异概率 P 根据 2 表 自由度 df 查 P 4 判断 根据 P 值大小 可作为接受或拒绝无效假设的依据 如果 P 0 05 认为观察数据与理论数据 间差异不显著 接受无效假设 如果 P 0 05 认为观察数据与理论数据间差异显著 不接受无效假设 如 果 P 0 01 认为观察数据与理论数据间差异极显著 不接受无效假设 即不符合自由组合规律 5 人类简单孟德尔遗传 单基因病 是指受一对主基因影响而发生疾病 符合孟德尔式遗传 可分为 AD AR XD XR Y 连锁和 线粒体遗传 1 常染色体显性遗传病 2 常染色体隐性遗传病 系谱特征 1 患者双亲无病却是肯定携带者 Aa 2 发病风险为 1 4 男女发病机会均等 可能携带者概率为 2 3 3 不连续传递 散发或隔代遗传 4 近亲婚配时 子女发病风险将大大提高 5 基因的作用与环境因素的相互关系 基因型 环境 表型 功能性蛋白质的形成 第 5 章 连锁遗传分析 伴性遗传或 X 连锁遗传 像白眼性状这样由性染色体所携带的基因在遗传时与性别相联系 09 生技 2 班 的遗传方式 交叉遗传 即将母亲的形状传递给儿子 将父亲的形状传递给女儿的现象 Barr 小体 巴氏小体 大部分正常女性表皮 口腔颊膜 羊水等组织细胞核中有一个特征性的 浓缩 的 惰性的异染色质化的小体 与性别及 X 染色体数目有关 Barr 小体数目 X 染色体总数目 1 只要 一条具有转录活性的 X 染色体 剂量补偿效应 指在 XY 性别决定机制的生物中 使性连锁基因在两种性别中相等或近乎相等的有效剂量的 遗传效应 1 P83 摩尔根的白眼果蝇实验 提出了性连锁定律 伴性遗传归纳为两条规律 1 当同配性别传递纯合显性基因时 F1 雌雄个体都为显性性状 F2 性状分离呈 3 1 性别分离呈 1 1 2 当同配性别传递纯合隐性基因时 F1 表现交叉遗传 F2 性状与性别比为 1 1 2 人类性连锁遗传 1 伴 X 显性遗传 XD 2 伴 X 隐性遗传 XR 系谱特征 1 男性患者多于女性患者 2 双亲无病时儿子有 1 2 风险患病 女儿无患病风险 3 交叉遗传 女 男 女 4 不连续遗传 3 果蝇白眼遗传的研究发现初级例外和次级例外 遗传的染色体学说的直接证明 XWXW 白眼雌 X Y 雄 X XW 红眼雌 XW Y 白眼雄 红眼雄蝇 白眼雌蝇 正常交叉遗传 初级例外 1 2000 白眼雌蝇 X Y 红眼雄蝇 红眼雌蝇 白眼雄蝇 红眼雄蝇 白眼雌蝇 规则的交叉遗传 96 次级例外 4 4 果蝇中的 Y 染色体及其性别决定 重点 在果蝇中 Y 染色体不像人类对于决定雄性至关重要 有 X 而无 Y 染色体果蝇表型仍为雄性 但不育 因 为 Y 染色体上带有精子生成所必需的生殖力基因 果蝇性别决定并不取决于 X 和 Y 染色体 而是取决于性染色体和常染色体之间的平衡关系 即 X A 的比率 关系 当 X A 1 雌性 X A 0 5 雄性 X A 介于两者为间性 5 连锁基因的交换和重组 连锁群 凡是位于同一对染色体上的基因群 连锁群数目 单倍体染色体数 n 重组频率的测定 遗传学以测交子代出现的重组型频率来测定在这样的杂交中所表现出的连锁程度 重组频率 RF 09 生技 2 班 交换 1 减数分裂前期 尤其是双线期 在非姐妹染色单体间某些点上显示出交叉缠结的图像 称为交叉 这是同源染色体间对应片段发生过交换的地方 图 3 11 2 处于同源染色体的不同座位的相互连锁的两个基因之间如果发生交换 导致两个连锁基因的重组 学说的核心 交叉是交换的结果 而不是交换的原因 也就是说 遗传学上的交换发生在细胞学上的交叉 出现之前 6 连锁交换定律的基本内容 遗传的第三定律 处于同一染色体上的两个或两个以上基因遗传时 联合在一起的频率大于重新组合的频率 重组类型的产 生是同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部交换的结果 分离定律 是自由组合定律和连锁定律的基础 自由组合 是由不同源的染色体所传递 重组类型是由染色体间重组造成 受到生物染色体对数的限制 有限的 连锁交换 是由同一对染色体所传递的 是染色体内重组所产生的重组类型 受到染色体长度的限制 较 小 7 双交换 在 A 和 C 两个基因座同时发生了两次交换 在 3 个连锁基因之间都分别要发生一次交换 双交换有两个特点 1 双交换概率显著低于单交换的概率 如果两次同时发生的交换互不干扰 各自独立 则双交换发生 概率 两个单交换概率的乘积 2 3 个连锁基因间发生双交换的结果 旁侧基因无重组 8 染色体作图 基因定位 根据重组值确定不同基因在染色体上的相对位置和排列顺序的过程 染色体图又称基因连锁图或遗传图 依据基因之间的交换值或重组值在染色体上的相对位置而绘制的一种 简单线性示意图 图距 两个基因在染色体图上距离的数量单位 1 重组值去掉百分率的数值定义为一个图距单位 为了纪 念 Morgan 将图距单位称为 厘摩 cM cM 重组值去掉百分率的数值 重组值 交换值 的大小反映着基因座在染色体上距离的远近 将交换的百分率直接定为染色体上基因座 之间的距离单位 交换值为 0 连锁强度越大 两个连锁的非等位基因之间交换越小 交换值为 50 连锁强度越小 两个连锁的非等位基因之间交换越大 所以 交换值大小与基因间距离远近有关 9 三点测交 以三对基因为基本单位 通过一次杂交和一次测交 来确定三个基因在染色体上的顺序和 相对距离的测验方法 是基因定位最常见的方法 通过一次试验可同时确定 3 对连锁基因的位置 结果分析 1 归类 确定测交后代的亲本类型 数目最多的类型 和双交换类型 数目最少的类型 2 确定正确的基因顺序 改变位置的双交换那个基因一定是处于中央的基因 只有基因 cv 变换了位置 断定 3 个基因正确排列次序是 ec cv ct 3 计算重组值 确定图距 10 遗传干涉与并发系数 了解 原位杂交法 在染色体 细胞或组织切片标本上进行 DNA 原位变性 再用标记的探针杂交来检测染色体上 特异 DNA 顺序 细胞或组织中特异 DNA 或 RNA 顺序 从而准确地进行基因定位或诊断 第 6 章真核生物的遗传分析 基因组 一个物种单倍体染色体的遗传物质的总和 以全长 DNA 的碱基对数目表示其大小 C 值 一个物种单倍体基因组的 DNA 的含量 09 生技 2 班 C 值悖理 物种 C 值和它进化复杂性之间没有严格的对应关系 N 值悖理 生物的基因数目与生物在进化树上的位置不存在正相关的事实 卫星 DNA 有些 DNA 片段 GC 含量异常高或异常低 在蔗糖或氯化铯密度梯度超速离心图谱上观察到的位 于染色体 DNA 主带前或后的小带 DNA 顺序四分子 链孢霉一次减数分裂的四个产物被包裹在窄窄的子囊内 以直线方式排列 真核生物基因组序列大致可分为三种类型 单拷贝序列 中度重复序列 高度重复序列 第 2 节 真菌类的遗传学分析 第一次分裂分离 M1 基因与着丝粒间未发生交换 子囊孢子排列为 或者 即非交换 型 第二次分裂分离 M2 基因与着丝粒间发生了交换 子囊孢子排列为 即交换型 两对基因杂交时 如果不考虑孢子排列 只考虑性状组合时 子囊可以分作 3 种四分子类型 PD 亲二型 四个孢子中只有两种基因型 且分别与两亲本相同 基因间没有重组 NPD 非亲二型 四个孢子中只有两种基因型 且分别与两亲本不同 是由基因重组产生的 T 四型 四个减数分裂产物都不相同的四分体 即四个孢子有四种基因型 如 AB Ab aB ab 其中 两种分别与两亲本相同 如 AB ab 没有重组 另两种分别与两亲本不同 如 Ab aB 发生了重组 1 着丝粒作图与基因重组 重点 着丝粒距离 交换的孢子数 总的孢子数 交换型子囊书 总的子囊数 1 2 M2 M1 M2 1 2 a b 重组值 NPD T NPD PD T 例题 n a 杂交 其中 n 烟酸依赖型 a 腺嘌呤依赖型 09 生技 2 班 2 真核生物重组的分子机制 遗传重组主要类型 同源重组 位点专一性重组 异常重组 其共同点都是双股 DNA 间的物质交换 了解同源重组的 Holliday 模型 P127 3 基因转变及其分子机制 基因转变 gene conversion 一个基因转变为它的等位基因的遗传学现象 第 7 章 细菌的遗传分析 1 细菌的染色体作图 1 接合 原核生物中 遗传物质从供体 雄性 转移到受体 雌性 的过程 致育因子 F 因子或 F 质粒 染色体外的一个共价环状 DNA 分子 细菌接合过程中遗传物质是单向转移的 大肠杆菌 E coil 有 3 种 F F Hfr F F F Hfr F 多数为 F 中断杂交试验及染色体作图 细菌重组的特点 09 生技 2 班 2 细菌转化 一个细菌品系由于吸收了从另一细菌品系分离得来的 DNA 而发生遗传性状的改变的现象 转化的条件 1 感受态细胞 2 转化因子 DNA 的大小 形态和浓度 3 受体与供体染色体 的同源性 转化的过程 转化因子的吸附 单链 DNA 的吸收 联会与整合 3 性导 接合时 由 F 因子所携带的外源 DNA 整合到细菌染色体上的过程 F 因子 整合到 E coil 染色体上的 F 因子环出时不够准确 携带了 E coil 的一些基因 这种因子 称之 可携带一至多个基因 甚至半条染色体 4 转导 以病毒作为载体将遗传信息从一个细菌细胞传递到另一个细菌细胞 可分为普遍性转导和局 限性转导 普遍性转导 细菌染色体组中被转导的基因是随机的 转导的 DNA 片段大小约为一个噬菌体基因组的大小 两个基因的距离越近 并发转导的可能性就会越大 第 8 章 病毒的遗传分析 噬菌体染色体的作图 2 详见 P193 3 09 生技 2 班 详见 P195 互补测验和顺反子 反式排列 两个突变分别位于两条染色体上 顺式排列 两个突变同时位于一条染色体上 顺反子顺反子 不同突变之间没有互补的功能区 若两个隐性突变可以互补 说明两个突变基因位于不同顺反子内 若不能 说明两个突变位于同一个顺反 子内 缺失作图 缺失突变 缺失了单个或者相邻的许多碱基对 与点突变不同 突变体 缺失 野生型 突变位于非缺失区段 突变体 缺失 突变体 突变位于缺失区段 第 9 章 数量性状遗传分析 1 质量性状 表型之间截然不同 具有质的差别 可以用文字描述的性状 如水稻的糯与粳 豌豆的饱 满与皱褶等性状 2 数量性状 表型之间呈连续变异状态 界限不清楚 不易分类 只能用数字描述的性状 如作物的产 量 奶牛的泌乳量 棉花的纤维长度等 其中的阈值性状如 抗病力 死亡率等 3 阈性状 是指表型为不连续分布 但遗传上由多基因决定的一类性状 4 易感性 由遗传素质决定一个个体得多基因遗传病的风险 5 易患性 一个个体由遗传素质和环境条件共同作用所决定得多基因遗传病的风险 6 阈值 由易患性所导致的多基因遗传病的最低发病限度 7 近交 亲缘相近个体间杂交 亦称近亲交配 按亲本间的亲缘关系远近可将近交分为全同胞 半同胞 09 生技 2 班 亲表兄妹交配 8 杂交 亲缘关系较远基因型不同的个体间的交配 1 质量性状与数量性状之间的区别 会区分数量性状与质量性状是重点 1 数量性状变异表现为连续性 杂交后代难以明确分组 只能用度量单位测量 采用统计学方法加以 分析 2 数量性状普遍存在着基因型与环境的互作控制数量性状的基因较多 且容易出现在特定时空条件下 的表达 在不同环境下基因表达的程度可能不同 2 群体易患性平均值与阈值相距越远 越近 则易患性平均值越低 越高 阈值越高 越低 发病率 越低 越高 3 数量性状的表示方法 平均数 标准差 4 比较广义遗传率和狭义遗传率 掌握 广义遗传率 H 2 基因型方差 表型方差 100 VG VP VA VD VP 是衡量基因型值在表型值中 的相对重要性的一个遗传参数 广义遗传率概念的提出解决了在数量性状的表现上 究竟是遗传的作用大 还是环境的作用大 狭义遗传率 h 2 育种值方差 表型方差 100 VA VP 是用来衡量育种值 基因累加效应 在表型中 的相对重要性的遗传参数 某数量性状的遗传率大 说明在该数量性状的表现中 由遗传所决定的比率就 较大 环境对它的影响就小 故狭义遗传率与广义遗传率的主要区别就是去除了显性效应 5 估计遗传率 Falconer 公式 h2 b r Falconer 公式是根据先证者亲属的患病率与遗传度有关而建立的 亲属患病率越高 遗传度越大 所以 可通过调查先证者亲属患病率和一般人群的患病率 算出遗传度 h2 或 H 09 生技 2 班 可参照 P225另外2个 例题 感觉不太重要的恩 近亲繁殖与杂种优势 1 近交与杂交的遗传效应 1 近交使基因纯合 杂交使基因杂合 2 近交系数与血缘系数的定义及其计算 3 近交降低群体基因型值的平均值 杂交则提高 4 近交使群体分化 杂交使群体一致 5 近交加选择是提高杂种优势的重要手段 2 近交系数与亲缘系数 定义 近交系数 F 一个个体在某基因座上从双亲得到两个等位基因的两份拷贝的概率 血缘系数 亲缘系数 Rxy 个体间亲缘程度的度量 通径分析方法计算 F 和 Rxy 在随机交配群体中 个体世代的每一条通径的通径系数 1 2 Rxy 表示 X Y 个体的亲缘系数 L 表示沿着某两个特定亲属间 X Y 间 的连接通径链条中的箭头数 表示所有这类链条的之和 例题 1 2 L XY R 09 生技 2 班 故 R XY 1 2 2 1 2 2 1 4 第10章 核外遗传分析 1 细胞质遗传的特点 1 遗传方式为非孟德尔式 杂交后代一般不表现为一定比例的分离 2 正交和反交的遗传表现不同 F1通常只表现为母本的性状 3 通过连续回交能将母本的核基因几乎全部置换掉 但母本的细胞基质以及所控制的性状仍不消失 4 由附加体或共生体决定的性状 其表现往往类似病毒的转导和感染 2 母体影响 母体影响 指的是子代表型不受自身基因的控制 而受母亲基因型的影响 表现母亲基因型性状的一种遗 传现象 又叫前定作用 原因 母本核基因产物存在于卵的细胞质中 特点 1 正反交表型不一样 2 F3表现 F2代核基因型的性状分离比是3 1 属于孟德尔式遗传 3 子代表现母亲基因型 细胞核 性状 与细胞质遗传的异同点 相同点 正反交的结果都是不一样的 不同点 1 细胞质性状的遗传表型是稳定的 受细胞质基因的控制 2 母本影响是受核基因控制 有持久性也有短暂性 3 线粒体遗传 P238 酵母的小菌落突变 人类线粒体基因组为16kb 的 cccDNA 可以编码13种蛋白质 2个 rRNA 和22个 tRNA 人类线粒体基因组的特征 重点 1 基因组结构小 基因排列紧密 无内含子和极少的调节序列 2 22个 tRNA 合成蛋白质 充分体现了密码子的兼并性 3 基因组的四个密码子不同于核基因组的密码子 4 对称转录 每个 DNA 各一个一个启动子 完全转录 5 基因转录产物无5 帽子结构 第13章 基因突变与 DNA 损伤修复 1 转换 替换发生在同类碱基之间 即一种嘌呤替换一种嘌呤 一种嘧啶替换一种嘧啶 2 颠换 不同类型的碱基之间的替换 即嘌呤替换嘧啶 或者相反 这种替换较为少见 3 同义突变 当一个氨基酸的密码子突变为该氨基酸的