DNA的遗传操作以细胞的遗传操作

1、遗传操作,DNA的遗传操作 细胞的遗传操作,DNA的遗传操作,限制性核酸内切酶 DNA的限制性酶分析 DNA顺序的测定 重组DNA 基因文库的构建,限制性核酸内切酶,限制与修饰作用 限制性核酸内切酶,E.coli K,E.coli B,E.O.P = 1,E.O.P = 10-4,E.O.P = 1, .B, .K,限制酶能识别和切断外来的 DNA而使它失去复制能力,修饰酶能使限制酶的识别序 列中的若干个碱基甲基化，限制酶 不能识别它,限制性核酸内切酶,限制性核酸内切酶可分I型, II型和III型三类 识别序列有3个特点：由46个核苷酸组成，回文结构，可被有规律替代 II型限制酶的切割类型：

2、错切和平切两类,DNA的限制性酶分析(自学）,病毒基因组的限制性酶分析 遗传病的限制性酶分析,DNA顺序的测定原理,Sanger的加减法原理：极其复杂的核苷酸排列顺序可由简单的不同长度的核苷酸推算出来 末端终止法的原理,重组DNA,重组DNA(recombinant DNA)-从同种生物的不同部位或是从几种来源得到的核苷酸顺序共价连接而成的DNA定义为重组DNA,重组DNA,目的基因分离和合成 载体 目的基因与载体的连接 重组DNA导入宿主细胞和选择,目的基因分离和合成的方法,利用解链温度的不同分离目的基因 利用分子杂交技术分离目的基因 利用不同转导噬菌体分离目的基因 散弹射击法分离目的基因

3、化学合成基因 反向转录法合成基因,载体应具备的条件,进行松弛型复制，产生大量拷贝 有一种或多种限制酶的单一识别位点 带有一个或几个可供选择的标记,目的基因与载体的连接-方法,粘性末端连接 平整末端连接 同聚末端连接 人工接头连接,重组DNA导入宿主细胞的方法,转化，以质粒为载体 转染，以去外壳的噬菌体DNA为载体 转导，用离体包装外壳的噬菌体DNA为载体 微注射，把重组DNA直接注入受体细胞,重组DNA导入宿主细胞后的选择,遗传学方法-抗药性变化的检测 免疫学方法-检测外源性蛋白质(Western blotting) 分子杂交方法(Southern blotting),转化细菌的筛选,转化子生

4、长在含Tet 和Amp培养基中,转化子生长在含Amp 但不含Tet培养基中,+,DNA连接酶,质粒载体,外源DNA,Ampr,Tetr,Ampr,Tets,Ampr,Ampr,Tetr,Tets,BamHI,BamHI,BamHI,BamHI,BamHI,基因文库的构建,基因文库(gene library)-将某种生物细胞总DNA的所有片段随机地与载体连接并转入到宿主细胞中，通过细胞增殖而构建成各片段的无性繁殖系（clone 克隆），这一组克隆的总体叫做某种生物的基因文库,细胞的遗传操作,细胞融合 淋巴细胞杂交瘤技术 细胞拆合 外源基因导入受体细胞,细胞融合,细胞融合方法-化学融合和电融合 杂

5、种细胞的选择 基因定位-同线测定，染色体定位和区域定位,淋巴细胞杂交瘤技术,克隆选择学说-一个细胞，一种抗体 淋巴细胞杂交瘤 单克隆抗体-一个淋巴细胞免疫后只产生一个抗体,细胞拆合,核移植是指将一种细胞的细胞核移植到另一种去掉细胞核的细胞质内 雌核发育是指精子虽能正常进入和激活卵细胞，但精核不参与卵细胞发育，由卵核加倍形成二倍体的单性生殖方式,外源基因导入受体细胞,染色体介导的基因转移 DNA介导的基因转移 转基因动物,第十章 变异,基因突变的分子基础 基因突变的机制 DNA损伤的修复 染色体结构变异 染色体数目变异,基因突变及其特性,基因突变就是一个基因变为它的等位基因 基因突变的特性：可逆

6、性，多方向性，低频率性,基因突变的分子基础,碱基置换突变 移码突变 片段突变,碱基置换突变的类型,转换（transposition）：嘌呤 嘌呤；嘧啶 嘧啶 颠换（transversion）：嘌呤 嘧啶,碱基置换突变的结果,同义突变 错义突变 无义突变,基因突变的机制,碱基类似物的诱发突变 改变DNA化学结构的诱变剂 结合到DNA上的诱变剂,碱基类似物的诱发突变,5-溴尿嘧啶,酮式：与A配对,烯醇式：与G配对,改变DNA化学结构的诱变剂,A H, H-C,亚硝酸,G mG, mG-T,烷化剂,结合到DNA上的诱变剂,吖啶类化合物能结合到DNA上，插入碱基之间使它们分开，造成不等交换 吖啶类化合

7、物还能使DNA分子插入一个碱基或丢失一个碱基，产生移码突变,DNA损伤的修复（自学）,紫外线对DNA的损伤 光复活作用 切除修复 重组修复,染色体结构变异,染色体结构变异是由于染色体断裂后 或不接合或进行差错的接合而产生的，会 造成染色体上基因数目和基因位置的变化， 导致细胞学行为和遗传效应的异常,染色体结构变异,缺失（deficiency）,重复（duplication）,倒位（inversion）,易位（translocation）,第十一章 动物群体的遗传结构,动物群体的平衡 影响平衡和基因频率变化的因素 遗传多态现象,群体与群体遗传学,群体(population)是由交配和亲子关系相连

8、的个体构成的集团 孟德尔群体(Mendelian population)是指能相互交配以有性方式产生个体的集团 研究群体的遗传结构及其变化规律的遗传学就是群体遗传学(population genetics) 进化遗传学(evolution genetics),动物群体的平衡,基因频率与Hardy-Weinberg平衡 随机交配群体基因频率的计算 一个以上座位的平衡,基因频率与Hardy-Weinberg平衡（一）,一个群体内某一定等位基因的频率叫做基因频率，其中A1的频率为： x1 = (2N11+N12)/(2N) = X11+X12/2 A2的频率 x 2 = 1-x1 =X12/2 +

9、X22,Hardy-Weinberg平衡(二),X11 = x12 X12 = 2x1x2 X22 = x22,随机交配(random mating),这是指在群体中一种性别的任何一个个体 与其相反性别的任一个体交配的机会均等,复等位基因的基因频率,一般情况：,Hardy-Weinberg平衡：,xi = Xii +(1/2) Xij,ij,Xii = xi2 , Xij = 2 xixj,随机交配群体基因频率的计算,等显性或不完全显性等位基因 xi = (2nii + nij)/(2n) 完全显性等位基因 x2 = nk/n 伴性基因频率的计算,例子,求出等位基因A, B, C的频率,例1,

10、一个群体中个体的血型比例是： 血型 A B O AB 比例 0.32 0.15 0.49 0.04 计算各等位基因的频率。,解答,血型A, B, O分别由基因IA,IB, i控制， 假定它们的频率为x1, x2, x3， 则,x3 = 0.49 = 0.7,x1 +x2+x3 = 1, (x2 +x3)2 = (1 x1)2 (x2 +x3)2 =B + O, x1 =1 B + O = 1 0.32+0.49 = 1 0.9 = 0.1 x2 = 1 0.1 0.7 = 0.2,由于,所以,例2,1998级畜牧专业全体同学的血型比例是： 血型 A B O AB 比例 14(0.259) 10

11、(0.185) 26(0.482) 4(0.074) 计算各等位基因的频率。,伴性基因频率,雌性：x12 + 2x1x2 + x22 A1A1 A1A2 A2A2,雄性： x1 + x2 A1 A2,影响平衡和基因频率变化的因素,交配方式 选择 突变 遗传漂变 迁移 创始者效应,Hardy-Weinberg 平衡的5个条件,适应性一致 大群体 随机交配 无迁入与迁出 突变处于平衡状态,交配方式的影响,交配方式(mating system)：近交与杂交 交配方式的作用：改变基因型频率，不改变基因频率,选择(selection),选择是基因型的非随机差异繁殖,突变(mutation),A1 A2,

12、u,v,x2 =,u,u +v,平衡：,遗传漂变(genetic drift),等位基因的随机变动叫做遗传漂变,迁移(migration),创始者效应(founder principle),遗传多态现象,遗传多态现象(genetic polymorphism) 是指同一交配繁殖群体中存在两种或两种 以上遗传变异的类型, 其中频率最低的类型 并不依靠重复突变维持。,遗传多态现象,染色体多态现象 DNA多态现象 蛋白质多态现象,染色体多态现象,牛Y染色体的多态性 猪银染核仁组织区多态性 结构异染色质多态性,DNA多态现象产生的原因,单个核苷酸的点突变即核苷酸的替换 单一DNA序列的插入或缺失 整串

13、DNA序列的插入或缺失 基因转换,DNA多态现象检测的原理-RFLPs,1),2),电泳图谱,1),2),DNA多态现象的类型,RFLP(restricted fragment length polymorphism) RAPD(random amplified polymorphic DNA) 微卫星多态性(microsatellite polymorphism) SSCP(single strand conformation polymorphism) DSCP(double strand conformation polymorphism) DNA芯片(DNA chips),蛋白质多态现

14、象,蛋白质多态现象(protein polymorphism) 是在蛋白质水平上存在的遗传变异,蛋白质多态现象是由于构成蛋白质 的多肽链上的氨基酸出现变化引起的,分子水平下多态现象的维持机制,选择学说(selection theory)-认为杂合子优势维持分子水平下的多态现象 中性学说(neutral theory)-认为分子水平下的多态现象与选择无关，是一种随机的固定,群体遗传变异的度量 -群体的杂合性(H),第十二章 动物数量性状的遗传,数量性状 数量性状的遗传机制 研究数量性状的几个遗传参数 近交和杂交,质量性状与数量性状,质量性状(qualitative traits)-由单基因或简单

15、的两对基因的互作影响的遗传性状，其变异是不连续的 数量性状(quantitative traits)-变异是连续的，从最小到最大的范围内连续变动,数量性状例子,人的身高：最矮者和最高者的差异 可能是40厘米或多一点,畜禽的体重：如猪的180日龄体重 可能在60千克到120千克间变动,数量性状定义,象人的身高，体重以及家畜的大小， 体重等这些性状，其变异是连续的，描 述它们只有通过测量的方法。这样的性 状叫做数量性状，它们的差异表现在量 上或程度上,研究数量性状的方法的特点,必须进行度量 必须应用统计方法进行分析归纳 研究数量性状以群体为对象才有意义,数量性状的遗传机制 多基因假说,1908年提

16、出多基因假说 多基因假说的主要论点：数量性状的遗传基础是许多基因，这类基因大多数没有显隐性的区别，每一对基因对性状产生不大的影响，它们的效应是加性的，其行为符合基本的遗传规律,多基因的效应,加性效应(additive effect)是多个基因对某一性状的共同效应是每个基因对该性状的单独效应的总和 显性效应(dominant effect)是由等位基因间相互作用产生的效应 上位效应(epistasis)是由非等位基因之间的相互作用产生的效应 显性效应和上位效应统称为非加性效应,越亲遗传现象,P 140千克 80千克 F1 130千克 F2 140千克或80千克,越亲遗传现象的解释,P A1A1A

17、2A2a3a3 a1a1a2a2A3A3 F1 A1a1A2a2A3a3 F2 A1A1A2A2A3A3 or a1a1a2a2a3a3,数量性状表型值的剖分,表型值 = 基因型值+环境偏差,P = G + E,表型值 = 育种值 + 剩余值 P = A + E,研究数量性状的几个遗传参数,遗传力 重复力 遗传相关,遗传力(heritability),VP = VG + VE 或 VP = VA + VE,H2 = h2 = 或 h2 =,VG,VE,VA,VE,A2,P2,重复力,重复力(repeatability)是不同次 生产周期之间同一性状所能重复的程度,re = =,VA + VEg,VP,重复力的意义,B2,B2 +w2,遗传相关,rA =,covAxAy,遗传相关的意义,AxAy,近交与杂交,近交(inbreeding)-是完全的或不完全的同型交配。相同基因型的交配叫同型交配 杂交(crossbreeding or outbreeding)-两个基因型不同的纯合子之间的交配,近交的效应-增加