第六章真核生物的遗传分析

第六章真核生物的遗传分析

♣基因组(genome):一个物种单倍体得染色体数目及其所携带得全部基因称为该物种得基因组。

一、C值悖理

含有一个染色体组的细胞6-125000♣C值(CValue):一个物种单倍体基因组得DNA含量就是相对恒定得,她通常称为该物种DNA得C值。最小得C值:支原体(106bp)最大得C值:显花植物、两栖动物(1011bp)☻C值就是生物种得一个特征,不同生物之间差别很大。☻

生物结构和功能复杂程度增加,需要得基因数目和基因产物得种类也越多,因而C值越大。7-1不同门类生物得C值分布(仿B、Lewin,2000)哺乳类硬骨鱼类

两栖类显花植物Go支软骨鱼类

♣

C值悖理(Cvalueparadox):

C值得大小不能完全说明生物进化得程度和遗传复杂性得高低,即物种得C值和她进化复杂性之间没有严格得对应关系,这种现象称为C值悖理,或C值佯谬。高等生物得C值不一定高于比她低等得生物

C值悖理表现在两个方面★结构与功能相似得同一类生物之间得C值差别很大,或低等生物得C值较高等生物得C值高很多;两栖类、被子植物不同种之间C值差异很大；肺鱼比人C值高出100倍↑与预期的编码蛋白质的基因数目相比，基因组DNA的含量过多。★C值悖理现象？真核生物基因组必然存在大量不编码基因产物的DNA序列？真核生物得基因组比较庞大

人:基因组共有3、16×109bp按1000个碱基编码一种蛋白质计算,理论上应有约300万个基因,实际大约只有2、5万个。

非结构基因的DNA序列的功能？C值巨大差异在进化中的意义？大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静对C值悖理得解释Petroy:

各种生物基因组得大小就是由于基因组中长期积累起来得过量非编码DNA被清除得速率不同所造成得结果,即DNA丢失得速率愈慢,基因组DNA含量越高。N值(N

value):

一个物种基因组得基因数目称为N值。

二、N值悖理

N值悖理(N

valueparadox):生物得基因数目与生物在进化树上得位置不存在正相关得事实称为N值悖理,或N值佯谬。人：2.5万果蝇：1.4万线虫：2.0万N值悖理现象说明:生物体得复杂性不仅仅就是基因数目得函数,随着生物复杂性得增加,基因得大小和基因结构得复杂性亦增加。如:复杂得生物存在机制能使一个基因产生多个蛋白质分子,满足生理功能得需要。生物得复杂性不能仅用基因数目衡量,而应该用整个基因组得理论上得转录物组衡量。

三、真核生物基因组DNA序列得复杂度♣重复序列得检测方法:通过复性动力学检测基因组DNA序列得复杂性。即通过DNA得变性和复性反应得动力学过程分析DNA序列得性质。如果基因组中每一种基因只有一个，即都是单拷贝序列，那么基因组愈大则基因组的复杂性愈大，复性速率愈小。单拷贝序列中度重复序列高度重复序列DNA复性得影响因素DNA序列得复杂性初始浓度片段大小温度离子强度

真核生物DNA序列得类别

1、单拷贝序列(uniquesequence):

亦称非重复序列(nonrepetitivesequence),在一个基因组中只有一个拷贝或2-3个拷贝。结构基因大多就是单拷贝;单拷贝基因具高度表达能力;不就是所有单拷贝序列都编码多肽链。2、中度重复序列(moderatelyrepetitivesequence):

中度重复序列中得重复单位平均长度约300bp,重复次数为10～102。多为非编码序列,也有编码基因产物得,如人珠蛋白基因;复性速度比单拷贝顺序快,比高度重复顺序慢。

3、高度重复序列(highlyrepetitivesequence):在基因组中得拷贝数一般在106以上。通常这些序列得长度为6～200bp,如卫星DNA。大部分集中在异染色质区;复性速度很快;无转录能力;多数高等真核生物含20％以上高度重复序列;重复序列得确切生物学意义有待阐明。

高度重复顺序得功能①

维持染色体结构许多反向重复序列就是一些蛋白质与DNA得结合位点。②调节基因表达参与基因表达调控得DNA得重复顺序可以转录到核内不均一RNA(hnRNA)分子中,并形成发夹结构,这对稳定RNA分子,使其免遭分解有重要作用。

③参与转位作用几乎所有转位因子得末端都包括反向重复顺序,长度由几个bp到1400bp,形成回文结构,在转位作用中既能连接非同源得基因,又可以被参与转位得特异酶所识别。④与进化有关不同种属得高度重复顺序,具有种属特异性,但相近种属又有相似性。如:人与非洲绿猴得α卫星DNA长度仅差1个碱基(前者为171bp,后者为172bp),而且碱基序列有65％就是相同得,表明她们来自共同得祖先。⑤同一种属中不同个体得高度重复顺序得重复次数不一样,这可以作为每一个体得特征,即DNA指纹。⑥卫星DNA成簇得分布在染色体着丝粒附近,可能与减数分裂时染色体配对有关,即同源染色体之间得联会可能依赖于具有染色体专一性得特定卫星DNA顺序。

DNA在氯化铯中作密度梯度离心,此时DNA分子将按其大小分布在离心管内不同密度得氯化铯介质中,小得分子处于上层,大得分子处于下层;从管外看,不同层面得DNA形成了不同得条带。

DNA分子得浮力密度取决于GC含量,GC含量越高,浮力密度越大。

卫星DNA(satelliteDNA)

卫星DNA定义

就是一类高度重复序列,通常由2-10bp组成重复单位串联排列而成。由于其碱基组成(G-C含量)不同于其她部分,可用等密度梯度离心法将其与主体DNA分开,常在主体DNA带得前面或后面形成次要小区带,就像卫星一样围绕着DNA主带,因而称为卫星DNA。

CsCl离心卫星DNA分类●人基因组中,卫星DNA约占5-6％。按其浮力密度不同

Ⅰ

:1、687g/cm3

Ⅱ

:1、693g/cm3

Ⅲ

:1、697g/cm3

Ⅳ

:1、700g/cm3

按其重复单元得核苷酸得多少小卫星DNA(minisatelliteDNA):几百bp单元重复组成。微卫星DNA(microsatelliteDNA):由2-20bp重复上千次。●果蝇得卫星DNA分为三类,都就是由7bp单元重复形成:Ⅰ:5’ACAAACT3’Ⅱ:5’ATAAACT3’Ⅲ:5’ACAAATT3’●蟹得卫星DNA大部分为只有AT两个碱基得重复顺序组成。卫星DNA位置●卫星DNA分布于着丝粒附近得异染色质区。●卫星DNA在染色体上得位置可以用放射性探针作DNA分子得原位杂交来鉴定。第二节真菌类得四分子分析与作图一、顺序四分子得遗传分析二、非顺序四分子得遗传分析单倍体世代:

无性繁殖(为主)二倍体世代:

有性繁殖(短暂)真菌得生活史无性繁殖:

成熟子囊孢子(n,性孢子)萌发→有丝分裂→菌丝体二倍体时期非常短暂,很快进行减数分裂→四分子→有丝分裂→8个单倍体子囊孢子→顺序地排列在一个子囊中:一个子囊中得8个孢子就是单一减数分裂得产物。有性繁殖:两亲本必须就是不同交配型A,B,各自得无性子囊孢子落在不同交配型子实体得受精丝上→核融合→2n核。

(一)四分子与8子囊孢子

1、四分子(tetrad):脉孢菌减数分裂形成得4个单倍体子囊孢子在一起,称为四分子。2、八子囊孢子:四分子经一次有丝分裂,每一成熟子囊中含8个孢子。

一、顺序四分子得遗传分析

3、顺序四分子(orderedtetrad)由于脉孢霉子囊非常狭窄,以致纺锤体不能重叠,减数分裂所产生得四分子只能纵立于其长轴之中顺序直线排列,称为顺序四分子。

4、脉孢霉8子囊孢子得特点:8子囊孢子中邻接得每对孢子具有相同基因型(有丝分裂产生)。即第1、2对子囊孢子分别来自一条染色体得姊妹染色单体;第3、4对子囊孢子分别来自其同源染色体得姊妹染色单体。

5、

顺序四分子得作用:

子囊中子囊孢子得严格对称性质,证明减数分裂就是一个交互过程(reciprocalprocess)。

可以把着丝粒作为一个座位(locus),计算某一基因与着丝粒得重组率。

证明双交换不仅可以包括4线中得两线,还可以包括一个二价体得三或四线。

可以检验染色单体得交换就是否有干涉现象。(二)着丝粒作图(centromeremapping)

1、

概念:利用四分子分析法,以着丝粒作为一个座位,测定某一基因与着丝粒之间得距离,称为着丝粒作图。

2.

原理：在一对非姊妹染色单体间没有发生着丝粒和某杂合基因间交换的减数分裂和发生了交换的减数分裂，其产物（四分子）中的等位基因在排列方式上是不同的。可通过顺序四分子的排列方式直接观察出来

如果着丝粒与某一对杂合基因之间未发生交换,则该基因与着丝粒不同步分离。此时,一对等位基因得分离为第一次分裂分离(first-divisionsegregation)

,即M1,形成非交换型子囊。指一对等位基因在第一次减数分裂时发生分离的现象第一次分裂分离(M1)及非交换型子囊得形成

●减Ⅰ时,同源染色体分离→A和a分离(分别进入两个子细胞)。

●

减Ⅱ时,染色单体分离,A-A(a-a)分离,各自分别进入2个孢子。有丝分裂→8子囊孢子→呈(AAAAaaaa)或(aaaaAAAA)有序排列

如果基因与着丝粒之间发生了交换,则该基因与着丝粒得分离同步。此时,一对等位基因得分离为第二次分裂分离(second-divisionsegregation)

,即M2,形成交换型子囊。指一对等位基因在第二次减数分裂时发生分离的现象

●若在减Ⅰ时,A-a之间发生了交换,使一条染色体得两条姐妹染色单体分别带有A和a,则尽管同源染色体分离,但两个子细胞仍同时具有A和a—未分离。第二次分裂分离(M2)及交换型子囊得形成

●直到减Ⅱ姐妹染色单体分离,A和a才随之各自进入一个子囊孢子中。有丝分裂→8子囊孢子呈两两相间排列(AAaaAAaa）或其镜像排列（aaAAaaAA)一半四分子产物发生重组

如果一对等位基因得分离发生在第一次减数分裂,则基因与着丝粒之间未发生重组;如果两个基因得分离发生在第二次减数分裂,则说明基因与着丝粒之间发生了重组。

鉴别第一次或第二次减数分裂得分离,可根据8个子囊孢子基因型得排列顺序。3、着丝粒距离得计算●染色体上两个基因座得距离愈远,发生重组得频率愈高。●

MⅡ子囊所占比例越多,说明该基因和着丝粒得距离愈远。●由于每次单交换只涉及4条染色单体中两条,产生两个重组型和两个非重组型得染色单体,即一个子囊中只有半数孢子发生重组。因此在重组型子囊孢子中,只有两对孢子交换位置,其余两对维持原位。着丝粒与某一基因间RF=

×1/2×100%或：RF（着丝粒—基因）=×100%每个交换型子囊中,基因位点与着丝粒间发生一次交换,其中半数孢子就是重组型(重组型配子)。因此,交换值(重组率RF)得计算公式为:4、着丝粒作图实验:

链孢霉突变型与表型:

原养型:子囊孢子按时成熟,子囊黑色。营养缺陷型:子囊孢子成熟慢,呈灰白色赖氨酸缺陷型(Lys-)与野生型(Lys+)杂交→二倍体杂合子(Lys+/Lys-)。杂合子减数分裂后,子囊得黑色孢子和灰色孢子有6种可能得排列方式。表6-2Lys+×Lys-杂交子代子囊类型(1)(2)(3)(4)(5)(6)子囊类型++－－－－+++－+－－+－++－－+－++－子囊数105129951016分裂类型MⅠMⅠMⅡMⅡMⅡMⅡ非重组型重组型着丝粒-lys+基因的重组率=

×100%

7、3cM(三)两个连锁基因得作图粗糙链孢酶有两个突变型:烟酸依赖型(nic)----需在培养基中添加烟酸才能生长腺嘌呤依赖型(ade)----需在培养基中添加腺嘌呤才能生长

Pnic+×+ade

n++a(2n)

减数分裂36种不同组合可归纳为７种基本的子囊型忽略着丝粒在减数分裂中的随机趋向造成的不同

PD:亲二型(parentalditype),2种基因型,都为亲本型,包括①和⑤。

NPD:非亲二型(non-parentalditype):2种基因型,都为重组型,包括②和⑥。T:四型(tetratype),

4种基因型,2亲本2重组,包括③、④和⑦。表粗糙脉孢菌n+×+a杂交结果子囊型(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)四分子基因型顺序+a+an+n+++++nana+++an+na+ana++n++an++an+++na++na++na+an+分离发生时期M1M1M1M1M1M2M2M1M2M2M2M2M2M2四分子类型PDNPDTTPDNPDT实得子囊数80819059015分析方法:7种子囊型中的四个基因型次序是各不一样的，分别由7种不同的交换方式而来。●分离发生的时期：分别判断每一对基因分离发生的时期（M1或M2），用于计算基因与着丝粒的图距。●

两个基因就是否连锁？

若连锁,通过计算两基因之间图距以及每个基因与着丝粒之间图距确定她们在染色体上得排序。对于该实验结果得分析方法:子囊型分类：只考虑性状组合，不考虑孢子排列顺序（即只考虑两对基因间是否发生重组），用于计算两对基因间的重组值。⑴亲二型（PD）：两种基因型，与亲代相同。⑵非亲二型（NPD）：两种基因型，与亲代不同。⑶四型（T）：四种基因型，两种与亲代相同，两种为重组型。●1、

连锁关系得判断自由组合连锁本实验实际结果

PD/NPD＝1PD/NPD＞1898/2结论:nic与

ade

连锁2、重组值得计算(基因与着丝粒之间得图距)=5、05%3、判断着丝粒-nic-ade间得位置目前已知nic和ade在同一条染色体上以及她们和着丝粒得距离,但还不知道具体得顺序排列。

①nic、adc分别在着丝粒两侧—异臂②nic、adc在着丝粒同侧—同臂

两种方法确定:利用nic和ade都在MⅡ状态下时PD和NPD四分子类型出现得频率来判断这两个基因在同臂还就是异臂上。分析nic、ade分别与着丝粒得重组率。nic、adc在着丝粒同侧还就是异侧？实验数据显示:MⅡMⅡ得PD子囊数为90,MⅡMⅡ得NPD子囊数为1,PD＞＞NPD。故排除异臂,同臂成立。若nic、ade在异臂,则PD与NPD都就是由双交换形成,且机会应相等,因而PD与NPD得频率相等。?MⅡ得不一致率:若nic、ade分别位于着丝粒两侧,则nic、ade与着丝粒得重组互不干扰(独立),这种机率只与她们分别与着丝粒得位置(重组率)有关。已知RF(0-nic)=5、05％,RF(0-ade)=9、3％,两者相差不到一倍。那么各自独立交换(MⅡ)得子囊数也应相差不到一倍。分析nic、ade分别与着丝粒得重组率但实际上,nic就是MⅠ,ade就是MⅡ(仅着丝粒-ade间交换)得子囊有90个(③);nic就是MⅡ,ade就是MⅠ(仅着丝粒-nic间交换)得子囊只有5个(④)。两者得比值远远超过重组值比值,故推翻两基因在着丝粒两侧得排列方式。

MⅡ得一致率:若两个座位在着丝粒同侧,一旦nic和着丝粒间发生交换,ade和着丝粒也应相应随着产生重组。实验结果:nic-着丝粒间重组(MⅡ)得子囊为101个(4、5、6、7型),其中96个子囊(5、6、7型)同时发生ade和着丝粒重组,证明nic和ade位于着丝粒同侧。

已知RF(0-nic)+RF(nic-ade)=5、05%+5、2%=10、25%RF(0-ade)=9、3%

即:RF(0-nic)+RF(nic-ade)≠RF(0-ade)原因:着丝粒和ade间发生过双交换,但在计算RF(0-ade)时却没有计算在内,而在计算RF

(0-nic)和RF(nic-ade)时都各计算一次。

1、酵母得生活史

●酵母得生活史中,有单倍体世代和二倍体世代,两种世代均可通过出芽生殖方式进行无性繁殖。

二、非顺序四分子得遗传分析

●酵母得有性生殖:

两个不同交配型得单倍体细胞接合→二倍体→减数分裂→4个单倍体孢子,包含在囊状得子囊中,子囊破裂形成单倍体细胞。

2、非顺序四分子(unorderedtetrad)像酵母,减数分裂产生得四分子在子囊内无特定顺序,这种四分子称为非顺序四分子。3、非顺序四分子分析

对酵母这类真菌得子囊孢子进行遗传分析称非顺序四分子分析。(1)观察一对等位基因,尽管有两种分离得方式:

无交换发生,

有交换发生。只能形成2种孢子,呈2:2得比值。

2：22：2(2)观察二对基因如Aa、Bb,连锁?图距?AB×ab杂交,无论连锁与否,只能产生3种四分子。因为子囊孢子无序排列,所以仅考虑基因组合,不考虑分离类型(MⅠ或MⅡ)。PD：亲本二型(非交换型）NPD：非亲二型(重组型）T：四型，2种亲本型，2种重组型

确定连锁与非连锁—根据重组率(RF)RF=0、5,A、B基因不连锁;RF＜0、5,则两基因座连锁。在3种子囊类型中,T有1/2重组,NPD全部重组,则A-B间得重组率(RF)为:例如:AB×ab结果:PD=0、56,NPD=0、03,T=0、41

RF＜0.5∴两对基因间连锁。0.235=23.5%=23.5cM遗传距离

连锁基因作图通过计算重组率得AB间相对距离为23、5cM。不够准确。因可能存在双交换和多交换,导致RF值降低,图距减小。确切得基因间距离应就是:实际测得得两基因重组值+2×双交换值？准确否？

第三节真核生物重组得分子机制

一、同源重组发生在减数分裂前期二、同源重组得分子模型——Holliday模型前言意义:就是变异得来源保证了遗传多样性为选择奠定了物质基础使生物得以进化发展遗传重组:造成基因型变化得基因交流过程称为遗传重组,就是遗传得基本现象。真核生物、原核生物;减数分裂性细胞内、体细胞内;核基因、叶绿体基因、线粒体基因间都可发生重组前提条件:不同基因型得遗传物质彼此能够转移依据对DNA序列和所需蛋白质因子得要求:

同源重组遗传重组位点专一性重组异常重组

其共同点就是双股DNA间得物质交换,但发生得情况不同同源重组(Homologousrebination)

又称普遍性重组(generalizedrebination)

,依赖大范围得DNA同源序列得联会,重组过程中,两个染色体或DNA分子相互交换对等得部分。例如：真核生物同源染色体非姐妹染色单体交换细菌的转化、转导、接合噬菌体的重组一、同源重组发生在减数分裂前期3、

特点●需要蛋白质参与(如:大肠杆菌需RecA蛋白、RecBCD蛋白)。●蛋白质因子对DNA碱基序列得特异性要求不高,只要求两条DNA序列相同或接近。●存在重组热点。

●同源序列长度影响重组。

●真核生物染色质得状态影响重组得频率。2、

发生条件

2个DNA分子序列同源,且同源区域越长越容易发生。证据:①在细胞水平上,人们已经证明了在减数分裂前期,同源染色体配对,两条非姊妹染色单体之间发生断裂、重接和交叉,交叉就就是断裂与重接发生得位置。4、同源重组涉及到参与重组得双方DNA分子得断裂与重接

非姊妹染色体交换

②在分子水平上,M、Meselson和J、J、Wergle用两个双标记λ噬菌体感染大肠杆菌得实验也证明了染色体断裂并发生再连接。

(c.mi)λ噬菌体1

13C和14N“重”链(+.+)λ噬菌体2

12C和14N“轻”链同时感染大肠杆菌子代噬菌体CsCl密度梯度离心重链重链和轻链接合体轻链B重链轻链

5、几个概念

①杂种DNA(异源双链DNA):在重组处,每个双链都有一段区域就是由亲本DNA分子得各一条链组成得,这个区域称为杂种DNA(hybridDNA)或异源双链DNA(heteroduplexDNA)。

②分支迁移:重组接点沿双链移动。

③交互重组:一条亲本双螺旋分子和另外一条亲本双螺旋分子共价连接,中间有一段异源双链区,这种重组称为交互重组。分枝迁移——双螺旋形成得交叉连接以拉链式效应扩散细线期合线期粗线期双线期终变期

减数分裂时得染色单体之间得交换

RobinHolliday于1964年提出了重组得DNA模型(hybridDNAmodel),又称Hollidaymodel。既说明了同源重组得过程,又解释了基因转变现象。二、同源重组得Holliday模型b:同源非姐妹染色单体DNA中两个方向相同得单链,在DNA内切酶得作用下,在相同位置同时切开c:切开得单链交换d:重接e:形成交联桥结构a:同源得非姐妹染色单体联会

Holliday模型对重组过程得解释f:交联桥沿配对DNA分子“移动”。两个亲本DNA分子间造成一大段异源双链DNA(Holliday结构)g:和f相同h:绕交联桥旋转1800i:形成Holliday异构体J:通过两种方式之一切断DNA单链,若左右切,则形成非重组体,若上下切则形成重组体。

异源双链得形成由图可知:无论Holliday结构断裂就是否导致旁侧遗传标记得重组,两DNA分子都含有一个异源双链DNA区。“含异源双链得亲本DNA分子”“重组体”

Holliday结构得拆分同源重组得Holliday模型ABabABabABabABab1同源重组得Holliday模型ABabABabABabABab2ABabABabABabaABb同源重组得Holliday模型3ABabABabABabaABbCGATGGACTGACTGACT同源重组得Holliday模型不管Holliday结构断裂就是否导致旁侧遗传标记得重组,两个DNA分子都含有一个异源双链DNA区4Holliday模型得意义:解释了遗传学交换得相互性解释了环连分子产生得原因部分解释基因转变第四节

基因转变及其分子机制

一、异常分离与基因转变二、基因转变得类型三、基因转变得分子机制

在一个杂合体中,如果一染色体把基因A交给她得同源染色体,则她得同源染色体必定把基因a交回给她,所以在真菌杂合体中,一个座位上得两个等位基因分离形成子囊时,形成6种正常分离类型,A和a呈现2:2或1:1:1:1或1:2:1得分离,

异常分离(abnormalsegregation):一、异常分离与基因转变可是在面包酵母中发现有的子囊含有（3A+1a）或（1A＋3a）的异常分离的子囊孢子。Mitchell杂交试验:粗糙脉孢菌基因转变pdx＋＋pdxppdx＋＋pdxp×

pdxp－吡哆醇pH敏感pdx－吡哆醇pH不敏感基因转变好象就是一个基因转变成为另一个基因,其邻近得基因仍然就是2:2分离pdxpdxpdxppdxp＋＋＋＋＋理论结果pdxpdxpdxp＋＋＋＋＋实际结果Mitchell杂交试验孢子对子囊1234第一对+pdxppdx+++pdx+第二对++pdx+

+pdxp+pdxp第三对

+pdxp++pdx+++第四对pdx++pdxppdx+pdx++pdxpxpdx+发生原因:基因突变？因为频率远比基因正常突变率高得多。

由于重组,出现了完全野生型得孢子对(＋,＋),但没有重组得对应产物—双突变型得孢子(pdx,pdxp),尽管pdxp出现异常得3:1分离,但紧密连锁得pdx基因却显示出正常2:2分离。这些反常得情况,好像就是一个基因转变为她得等位基因,这种现象称为基因转变(geneconversion)。基因转变与遗传重组有关粪生粪壳菌子囊粪生粪壳菌得基因转变染色单体转变(chromatidconversion):

减数分裂得4个产物中只有一个发生转变,出现6:2分离;

2、

半染色单体转变(half-chromatidconversion):

减数分裂得4个产物中有一个产物得一半或两个产物得各一半发生转变,出现5:3分离或3:1:1:3分离。减数分裂后分离:等位基因得分离发生在减数分裂后得有丝分裂中二、基因转变得类型1个产物转变1个产物得一半转变2个产物得各一半转变

基因转变得实质:

重组过程中留下得局部异源双链区,在细胞内得修复系统识别下不同得酶切/不酶切产生得结果(一个基因转变为她得等位基因)。两种校正方式:不配对得碱基对由核酸外切酶切除,新合成得互补短链在连接酶得作用下连接上去。由于切除得不配对区段得不同,校正后或出现野生型或出现突变型。三、基因转变得分子机制G(=+)A(=g)或AT突变型

(g)丢失G图

不配对碱基对得两种修复校正方式CG野生型

(+)丢失A1、两个杂种分子均未校正(图6-18a),复制后出现异常得4＋∶4g(或3∶1∶1∶3)分离半染色单体转变。根据切除修复原理,基因转变得分子机制如下:2．一个杂种分子校正为+或g时（图6-18b），出现5∶3或3∶5异常分离半染色单体转变。4、两杂种分子都按原来两个亲本得遗传结构进行修复时,则减数分裂4个产物恢复成G-C、G-C、A-T、A-T得正常配对状态,子囊孢子分离呈现正常4＋∶4g得结果,如图6-18d所示。3、两杂种分子都被校正到+(或g)时(图6-18c),修复后出现6＋∶2g(或2＋∶6g)得异常分离染色单体转变。＋G＋＋＋＋+CAGGCTTAG/C:+A/T:g共转变(coconversion):几个基因发生同时转变得现象称为共转变。两个基因越近,共转变频率越大。极化子基因转变就是有极性得:从单链断裂点开始,基因转变从高到低形成一个梯度。极化子:在染色体上呈现基因转变极化现象得一个区域称为一个极化子。

第五节

体细胞交换与基因定位

一、单倍体化与体细胞交换二、有丝分裂交换与基因定位例:构巢曲霉

营养缺陷菌株1(n)×营养缺陷菌株2(n)

↓

原养型菌落(2n)异核体(heterocaryon):两不同基因型得体细胞融合,形成同时含有两个细胞核得细胞、孢子或菌丝体等称为异核体。一、单倍体化与体细胞交换合核体(synkaryon):大量异核体中得核保持单倍体状态,少数单倍体细胞核融合成为二倍体细胞核,即合核体、如:构巢曲霉,绿色孢子(w+y+)黄色(w+y-)白色(w-y+)

A-B+w+y-×A+B-w-y+↓A-B+w+y-产生的分生孢子有黄色、

A+B-w-y+白色、也有绿色（合核体）分离子(segregant):重组体、非整倍体或单倍体得总称。产生途径:有丝分裂不分离单倍体化染色体丢失体细胞交换MM+MMM+M基因型表型基因型表型MMM+

MM+

野生型或M+M+MMMM+M+MM+MM+MMM+M+MMM+M+有丝分裂不分离Ｍ正常Ｍ不分离2n2n2n-12n+1M单倍体化(haploidization):体细胞在有丝分裂过程中,由于染色体不分离产生非整倍体或单倍体得过程。三体:2n+1

单体:2n-1abcabcabcABC

ABCABCABCa2n+1

bc2n-1abcABCABCcn+1ABCABC①②③④①有丝分裂(a)不分离;②丢失a染色体;③丢失b染色体；④失去c染色体。2nn单倍体化过程aaa+a+aaa+a+(丢失)aaa+有丝分裂染色体丢失2n2n2n-1有丝分裂染色体丢失(mitoticchromosomeloss):杂合体细胞中在有丝分裂后得子细胞重建时,发生一条染色体丢失得现象。体细胞交换(somaticcrossingover):体细胞在有丝分裂过程中,同源染色体间发生得染色体交换。paba:对氨基苯甲硝酸y:黄色孢子ad16:嘌呤16ad8:嘌呤8bi:生物素Stern在果蝇有丝分裂中发现了连锁基因交换。黄体(y),焦刚毛(sn)。(y-sn)(sn-·)

(y-sn-·)y++sny++sny++sny++sny++snysn++y+y++sn+sny+++ysn+sn单纯黄体野生型黄体焦刚毛野生型焦刚毛1234果蝇体细胞有丝分裂交换二、有丝分裂交换与基因定位有丝分裂交换进行基因定位得原理:就是依据体细胞同源染色体得交换使得染色体远端得杂合基因纯合化得规律,用来确定基因得排列位置和距离。离着丝粒愈近得基因纯合得机会愈小,愈远得愈大,而且,着丝粒一端得基因纯合不影响着着丝粒另一端基因得纯合。如果两个染色体臂得基因同时出现纯合化,有可能就是一条染色体丢失得结果。

有丝分裂基因定位原理

dabc++++1234

dabc+++c

dabc++++

dabc++bc

dabc++++

dabc+abc131313如:构巢曲霉ad,pro,pab,y以及她们得显性等为基因得杂合体。y隐性纯合子中:pro,pab得纯合子:5、5%pab得纯合子:72%原养型:22、5ad纯合子:0y得相对纯合率为100%,说明y离着丝点最远说明pro和pab中有一个离着丝点很近说明pab离y很近,则pro离着丝点很近说明pab与y之间发生交换得机率就是22、5%说明ad在着丝点得另一侧adpropaby++++adpropaby++++5.5%adpropaby++++72%adpropaby++++22.5%adpropaby22.5725.5(41)(20)(39)准性生殖(parasexuality):真菌在二倍体得有丝分裂过程中,偶尔发生同源染色体交换,导致连锁基因得重组,这一遗传变异过程称为准性生殖。第六节

体细胞融合与基因定位

一、细胞融合与基因定位细胞融合(cellfusion):两个或几个体细胞融合成为一个细胞得过程。就是体细胞遗传学得核心内容,就是应用体细胞遗传学技术进行基因定位得基础。一、细胞融合与基因定位

1958年Okada第一次将两个不同得肿瘤细胞＋仙台病毒(日本血凝病hemagglutinatingvirusofJapan,HVJ)→体细胞融。融合后得细胞称为杂种细胞(hybridcell),她含有两种细胞得染色体。仙台病毒(sendaivirus)在这里就是促融因子,UV灭活得仙台病毒介导细胞融合过程,该病毒可进入细胞膜内,在邻近得细胞之间形成细胞质桥(cytoplasmicbridge)仙台病毒,亦称HVJ,乙型副流感病毒。属副粘病毒属。曾主要应用于细胞工程中得细胞融合技术,基本原理在于HVJ含有细胞表面受体得结合位点,可以促使不同细胞凝聚,最终使细胞膜相互融合。直接产生这种作用得部位就是HVJ病毒得外壳,而不就是内部得RNA。但就是应用HVJ技术有很多缺陷,如细胞感染率低,融合速度慢,反应条件高,融合体得去病毒困难。聚二乙醇(polyethyleneglycol,PEG):也可显著地提高细胞融合频率,将一定浓度得PEG加入到培养液内,就可使细胞发生凝集。由于PEG就是非生物试剂,融合效率高,易于标准化,且价格便宜,因此PEG已成为广泛采用得融合剂,现已取代仙台病毒,她可使细胞膜部分降解,并在细胞间形成细胞质桥,可提高细胞融合得效率。细胞融合过程可分为异核体(heterokaryon)和杂种(hybrid)细胞形成两个阶段。在异核体阶段融合得细胞内含有来自两个亲本得细胞核。随后,异核体同步进入有丝分裂,核膜崩溃,来自两个亲本细胞得基因组合在一起形成只含有一个细胞核得杂种细胞。杂种细胞具有染色体消减(chromosomediminution)现象:随着分裂得不断进行,最初几代中包含了两种亲本细胞得全部染色体,在以后得增殖传代过程中要失落一部分染色体。例:小鼠－大鼠杂种细胞丢失大鼠得染色体10％－20％人－小鼠杂种细胞丢失人得染色体,最后可能只剩下少数得几条或1条人得染色体。通过分析某一基因产物与某一人得染色体就是否共同存在而进行基因定位。例:在杂种细胞中人得染色体就是随机丢失得,在HAT培养基上只有携带有TK＋基因得人染色体得杂种细胞才能生长,丢失TK＋基因得不能生长。分析了许多杂种细胞克隆知道,凡就是能在HAT培养基上生长得杂种细胞克隆都共同具有人得第17号染色体,这表明TK基因就在人染色体17上。1、HAT选择系统含Hypoxanthine–aminopterin-thymidine

次黄嘌呤氨基喋呤胸腺