真核生物遗传4课时

1、第六章 真核生物遗传分析,一、真核生物基因组 0.5课时 二、DNA重复序列 0.5课时 三、顺序四分子作图 1.0课时 四、基因转变及其机理 0.5课时 五、同源重组及其机理 1.0课时 六、基因丢失、扩增与重排 0.5课时,目 录,一、真核生物基因组,(一) 基因组(genome)概念,一、真核生物基因组,(二) 基因组与碱基对数目,显花植物bp数目=1011 人类bp数目= 7109 果蝇bp数目= 8107 E.coli bp数目= 3106 T4phage bp数目=2105 被子植物C值比人类C值大100倍左右，这种C值大小与生物进化程度不符的现象称悖理现象。 该现象说明生物基因组

2、内必有大量的不编码基因。,1. C值悖理,一、真核生物基因组,(二) 基因组与碱基对数目,2. N值悖理,二、 DNA重复序列(repetitive sequence),（一）cot曲线及其作用,1、 cot曲线概念,二、 DNA重复序列(repetitive sequence),（一）cot曲线及其作用,2、 cot曲线的作用,研究DNA序列重复次数 1/2单链复性值Cot1/2愈后，重复次数愈少、复性愈慢；Cot1/2值愈前，重复次数愈多、复性愈快。 某基因组6.8108bp出现了3 个Cot1/2值，表明该基因组有3类不同的DNA重复系列： 高重复序列：kCot1/2340，占总数25%

3、(1.7108bp)， 重复50万次； 中重复序列：kCot1/2600000，占总数30%(2.1108bp),重复350次； 低重复序列：kCot1/23.0108 占总数45%(3.0108bp), 重复1次。,二、 DNA重复序列(repetitive sequence),（一）cot曲线及其作用,2、 cot曲线的作用,(二)重复序列种类,1、高度重复序列(highly repetitive sequence）,序列单调： 长度6-200bp 重复程度高： 100万次以上 约占基因组： 10%左右 复性时间： 以秒计 存在部位： 组成性异染色质 特 点： 复制不转录不翻译 呈卫星DN

4、A：富G/C列序浮力密度大，出现底部卫星；富A/T出现卫星DNA。 物种不种卫星DNA带不同,二、 DNA重复序列(repetitive sequence),(二)重复序列种类,2、中度重复序列(moderately repetitive sequence),二、 DNA重复序列(repetitive sequence),(二)重复序列种类,3、单拷贝序列(unique sequence),序列复杂：长度1000bp以上 重复度高：1-3次 占基因组：70%以上 复性时间：以小时计 存在部位：常染色质区 特 点：复制转录又翻译 所有结构基因,二、 DNA重复序列(repetitive sequ

5、ence),三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),（一）概念,配子排列顺序受同源染色单体顺序决定，称顺序四分体。 脉孢菌(Neurospora crassa)子囊狭窄，纺垂体只能纵向分开，四分体排列顺序只能按同源染色单体顺序形成。,（二）作用,1、 检查染色单体间交换及基因干涉情况,三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),无交换时，Aa等位基因在第1次核分裂分开，称M1分离；有交换时，a等位基因在第2次分裂分开，称M2分离。,（二）作用,三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),1、脉孢菌赖氨酸Lys -突变型杂交试验,（三）着丝粒作图（centromere

6、 mapping）,三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),2、重组率计算,三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),（三）着丝粒作图（centromere mapping）,1、腺嘌呤、烟酸突变型杂交试验,（四）着丝粒与2对连锁基因作图（linkage gene mapping）,三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),（四）着丝粒与2对连锁基因作图(linkage gene mapping),三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),2、顺序四分体及其交换类型判断,等位基因分开时间定重组单体，连锁基因组合情况定重组配子 n与着丝粒未交换呈+nn排

7、列,记为M1；交换呈+n+n排列,记为M2 a与着丝粒未交换呈+aa排列,记为M1；交换呈+a+a排列,记为M2 n与a基因未交换呈+an+排列,记为PD；交换呈+na排列,记为NPD 四型子囊记为T，其中亲型占1/2，新型占1/2。,3、连锁判断,（三）着丝粒与2对连锁基因作图(linkage gene mapping）,三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),亲新型总数比值判断基因是否连锁 PD/NPD1为连锁，PD/NPD=1为独立遗传。 亲型PD=808+90=898；非亲型NPD=2，PD/NPD=449.5,连锁。四型囊亲、新型相等计算时可以不考虑； 交换配子中，亲新型

8、比值判断同异臂连锁 M2M2状态下PD数目NPD为同臂连锁，等于NPD为异臂连锁。本例交换条件下，PD=90，NPD=1，为同臂连锁。,4、计算重组率,（三）着丝粒与1对连锁基因作图(linkage gene mapping),三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),5、基因定序,三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),（三）着丝粒与1对连锁基因作图(linkage gene mapping),6、低估重组率计算 因2-3线单交换后为亲型导致端部基因Rf值下降,三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),（三）着丝粒与1对连锁基因作图(linkage gene

9、mapping),总配子数=子囊数4=10004=4000。 各类交换配子数计算 o-n交换配子数=n基因M2子囊数2=(90+ 5+ 5+ 1)2=202 o-a交换配子数=a基因M2子囊数2=(90+90+5+ 1) 2=372 n-a交换配子数=NPD4 + T2 =(24+(90+5+5)2=208 遗漏配子数计算 因o-n间配子 + o-a间配子n-a间配子；所以 遗漏配子数=o-n间加n-a间减o-a间=202+208-372 =38 低估重组率=遗漏配子数/总配子数=38/4000=0.95%,7、连锁基因作图,（三）着丝粒与1对连锁基因作图（linkage gene mappi

10、ng）,三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),1、酿酒酵母的非顺序四分体,（四）非顺序四分体作图（unordered tetred mapping）,三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),2、RF=1/2T+NPD,（四）非顺序四分体作图（unordered tetred mapping）,三、真菌顺序四分体(Ordered tetrad),（一）异常分离(abnormal segregations)实验,四、基因转变及其机理,1、基因转变概念,（二）基因转变(gene conversion),四、基因转变及其机理,2、基因转变的时期,（二）基因转变(gene co

11、nversion),四、基因转变及其机理,五、同源重组及其机理,（一）同源重组(homologous recombination),特点 1、同源重组需要依赖蛋白质(RecA、RecBC蛋白)参与； 2、序列同源，就能重组，特异性不强，但有重组热点； 3、真核生物染色质的状态会影响重组频率。,（一）同源重组(homologous recombination),2、断裂愈合模型 (breakage joining model),该模型能解释大量正常分离重组的原因，但不能揭示异常重组分离，如基因转变和细菌环状染色体重组的机理。,五、同源重组及其机理,1、Holliday模型 1964,（二）同源重

12、组机理,五、同源重组及其机理,内切酶切断酯键形成断口 连接酶形成cross-bridge 交联桥迁移产生G/A,C/T 十字构型，并异构 两方式切割一半完整，一半杂合双链，杂种DNA分子 杂合双链G/A、T/C碱基对不匹配 修补复制时，多方式校正 产生异常分离,2、 Holliday模型与异常分离,（二）同源重组机理,五、同源重组及其机理,3、 Holliday模型与环状DNA重组,（二）同源重组机理,五、同源重组及其机理,4、 Holliday模型的矛盾,（二）同源重组机理,五、同源重组及其机理,5、 Meselson-Radding模型 1975,（二）同源重组机理,五、同源重组及其机理,

13、6、极化子与负干涉,（二）同源重组机理,五、同源重组及其机理,（一）基因丢失( gene elimination),六、基因丢失、扩增与重排,生物个体发育中常丢掉整条或部分染色体的现象 女人体细胞中XX染色体早期随机失活出现巴氏小体 小麦瘿蚊极细胞40条染色体丢失32条，保留8条。,（二）基因扩增( gene amplification),六、基因丢失、扩增与重排,因生物个体发育需要常有基因拷贝大量扩增的现象。如美西螈灯刷染色体。 爪蟾体细胞rDNA拷贝数约500个，而卵母细胞中rDNA为2000000个，占卵母细胞DNA总数的75%，确保1012个核糖体转录和蛋白质合成的需要。 人类癌细胞中

14、，由于癌基因大量扩增，高效表达，导致癌细胞生长失控，诱发癌症。,（三）基因重排( gene rearangement),六、基因丢失、扩增与重排,（三）基因重排( gene rearangement),六、基因丢失、扩增与重排,2.转座子基因重排,转座子能改变W+基因位置，或发生不对等交换导致基因重排。,第6章 作业及复习题,一、作业：P149-150 1.2.7 二、复习题 （一）名词注释 1.highly repetitive sequence 2.unique sequence 3.Ordered tetrad 4.centromere mapping 5.abnormal segreg

15、ations 6.gene conversion 7.homologous recombination 8.breakage joining model 9.Polaron 10.negative terference 11.gene elimination 12.gene amplification （二）填空 1、DNA螺旋结构中，双链同轴盘缠的主要是DNA双链极性相反产生了向心力，除此之外还有( )力及( )力都是维持DNA空间结构的主要动力。 2、测得某双链DNA分子中，G的含量为0.24，则该DNA中T的含量为( )，C 的含量为( )。 3、用3H-dTMp培养基28下培养E.co

16、li，20min后,提取E.coliDNA。发现该DNA仅一条DNA链上有放射性标记。这说明DNA复制是( )方式复制。若在35下培养30mm后，提取E.coliDNA。发现一条DNA长链及很多DNA片断上均有放射性标记，且含量各占1/2左右。该试验说明DNA复制是( )复制。 4、DNA特有的碱基是（ ），RNA特有的碱基是（ ）。,5、若在106NtRNA的核苷酸的排列是随机的，而各种碱基的比例是20%A,25%C, 25%U 和30%G，你预计5-GUUA-3序列可出现（ ）次，5-UUA-3序列可出现（ ）次 6、从细菌的噬菌体中分离DNA，DNA中含33%A，26%T，18%G,和2

17、3%C，该测定数据可以推测此噬菌体DNA的结构是（ ）结构，而真核生物DNA结构是（ ）结构 7、tRNA的二级结构为三叶草状，其特点是有22个恒定的碱基、5端配对、3-OH永远是单链区；和其特有的三环一臂。三个茎环是（ ）（ ）（ ），一臂是（ ）。 8、Alu家族是人、鼠等所有脊椎动物中广泛分布的一种基因家族，有14个重复基因，各基因之间的间隔序列称为（ ），它与（ ）基因同源。 9、第一代分子遗传标记技术就是指（ ）遗传标记技术，它是基于（ ）酶切割DNA的片段长度不同，通过克隆探针检测不同长度DNA片段多态性差异的遗传标记计算。 10、生物性细胞内基因组C值大小与生物进化程度不符的现象

18、称为（ ），它告诉我们生物基因组内必有大量的（ ）基因。 （三）选择填空 1、已知T4噬菌体A区,1、3、5号突体为同一个顺反子,2、4号突变体为另一个顺反子。则1号突变体与2、3、4、5号突变体的互补测验结果应为( )。 a、-+ -+ b、+ - + c、+ -+ - d、-+ - 2、3-TACAAT- DNA链，转录mRNA的结果为( )。 5-ATGTTA- a、UACAAU b、AUGUUA c、-ATGTTA- d、-TACAAT- 3、DNA切除修复，当胸腺嘧啶二聚体剪开切口，互补合成填补上二聚体空缺之后，损伤DNA片断由( )酶切掉。 a、核酸内切酶 b、DNA聚合酶 c、核

19、酸外切酶 E、DNA连接酶,4、因基因突变密码子GAA变为AAA。从密码子功能上分类，该突变为( )突变。 a、同义突变 b、错叉突变 c、无义突变 d、无突变 5、tRNA、rRNA基是( )的基因。 a、既转录又翻译 b、不转录不翻译 c、只转录不翻译 d、不复制不转录 6、DNA切除修复，当TT剪开切口，合成新互补链DNA片断后，被置换出来的损伤DNA片断，由（ ）酶切掉。 a.内切酶 b.聚合酶 c.外切酶 d.连接酶 7、GAA密码子突变成AAA密码子，该突变为（ ）突变 a.同义突变 b. 错义突变 c.无义突变 d.点突变 8、转录和复制都是遗传物质合成的过程，但转录特点与下列特点不吻合的是（ ）。 a、转录仅一条模板链； b、转录需要引物； c、转录不需要底物； d、转录的开链区不扩大，只移动。 9、RNA pol的主要功能有五个，下面与其功能不吻合的是（ ）。 a、直接识别启动子； b、使DNA解链； c、合成RNA； d、校正DNA序列。 10、下列物质中不是组成型异染色质的是（ ）。 a、着丝粒； b、端粒； c、次缢痕 d、巴氏小体 11、下列物质中不是组兼性异染色质的有（ ）。 a、假基因； b、内