医学ppt课件连锁遗传分析与染色体作图

第三章 连锁遗传分析与染色体作图 学习要点 ： 1 性染色体决定性别的类型； 2 各种性连锁遗传的特点； 3 交换值的测定； 4 用两点测验和三点测验进行基因定位； 5 掌握真菌类的着丝粒作图和重组作图方法； 6 根据交换值的大小，预期子代的类型和比例 ； 7 人类的连锁分析和基因定位的方法。 X与 Y的异源区段 Y与 X 的异源区段 X与 Y的同源区段 Y与 X 的同源区段 X Y 第一节 性染色体与性别决定 一 性染色体的发 现 二 性染色体的结 构 二 性染色体决定性别 的类型 雄性 配子 雌性 配子 生物 雄 为 异 配性 别 XY型 XY X Y XX X 哺乳 类 XO XO X O XX X 蝗虫蟑 螂 蟋蟀、虱 雌 为 异 配性 别 ZW型 ZZ Z ZW Z W 鸟类 、 两栖 类 、爬行 类 、 鳞 翅目昆 虫 ZO ZZ Z ZO Z O 尚未 见 三 植物的性别决 定 1 性染色体决定性别： 雌株（ XX）、 雄株（ XY） 2 基因决定性别 例：葫芦科喷瓜的性别 受 AD、 a+、 ad控制，依次显性 AD： 株 基因型 性别表现 a+： 同株 ADa+ 株 ad： 株 ADad 株 a+a+ 同株 a+ad 同株 adad 株 一 果蝇的伴性 遗传 1 果蝇的伴 X隐性遗传现 象 P 红眼 X 白眼 F1 红眼 * X 红眼 F2 红 红 白 2459 1011 782 2 Morgan假设 (1)白眼基因位于 X染色体上； (2)白眼对红眼是隐性； (3)Y染色体上无对应等位基因。 第二节 性连锁遗传 (伴性遗传 ) 3 假设的验证 P45 实验一 F1 红眼 X 白眼 X+ Xw Xw Y X+Xw X+Y XwXw XwY 预 期： 红 红 白 * 白 1 ： 1 ： 1 ： 1 实验结果 ： 129 ： 132 ： 88 ： 86 实验二 P46 P 白 * X 红 F1 红眼 白眼 实验三 P48 白 X 白 X X X Y 全白眼 实验结果：与预期相 符 XwXw X+Y X+Xw X XwY X+Xw X+Y XwXw XwY F2： 红 红 白 白 1 ： 1 ： 1 ： 1 二 人类的伴性遗 传 （一）伴 X显性遗 传 P 女性正常 X 男性患 者 XrXr XRY 女患 男正常 XRXr XrY 1 举例 例如：抗维生素佝偻病 P 女性患者 X 男性正常 XRXr XrY 女正常 女患 男正常 男患 XrXr XRXr XrY XRY 2 伴 X显性遗传的特点 1举例： A型血友病的遗传 正常女 X 血友病男 X+X+ XhY 正常女人 X 儿正常 女正常 X 正常男人 X+X+ X+Y X+Xh X+Y 子女全正常 女正常 1/2儿正常 1/2儿血友病 X+X+ X+Y XhY X+Xh （二）伴 X隐性遗传 2 伴 X隐性遗传的特点 X+Y X+X- （三）伴 Y染色体遗 传 1 概念： 2 伴 Y染色体的遗传特点：限雄遗 传 . 三 鸡的伴性遗传 （ 伴 Z染色体 遗传） P 非芦花 X 芦花 ZbZb ZBW F1 芦花 X 非芦花 ZBZb ZbW F2 芦花 芦花 ZBZb ZBW 非芦花 非芦花 ZbZb ZbW 1 鸡羽斑纹的遗传 ZB 芦花， Zb 非芦花 2 性连锁遗传的应用 四 植物的伴性遗传 女娄菜的叶形遗传 实验一 阔叶 X 细叶 XBXB XbY F1 阔叶 XBY 实验三 阔叶 X 阔叶 XBXb X BY 阔叶 阔叶 细叶 XBXB XBY XbY XBXb 实验二 阔叶 X 细叶 XBXb XbY 预期： XBXb阔 XBY阔 XbXb细 XbY细 结果：无 第三节 遗传的染色体学说的直接 证明 一 果蝇眼色遗传的例外现象 1916:Bridges 白 X 红 XwXw X+Y 红 白 红 (不育 ) 白 (可育 ) X 红 初级例外 红 白 红 (可育 ) 白 (1/2000) 次级例外 (4/100) 二 例外遗传现象的解释 减数分裂中 : XX 不 分开 1 初级例外的形成 2 次级例外果蝇 的形成 三 细胞学 的证据 果蝇的染色体： 2N=8=4对 根据解释： 1 初级例外 : 白 XXY 红 XO； 2 次级例外：红 XY； 白 XXY； 3 例外白雌的女儿： 1/2XXY， 1/2XX； 4 例外白雌的白眼儿子： 1/2XYY， 1/2XY。 细胞学观察与预期相符。 黄体 ( 隐性 ) X 灰身 (显性 ) 黄体 正常 XyXy X+Y 骈连 X黄体雌蝇 P55 第四节 果蝇中的 Y染色体及其性 别决定 1 果蝇性染色体同源区 段 基因的遗传 XbbXbb X Xbb+Ybb XbbXbb+ XbbYbb 1显性 ： 1隐性 XbbXbb+ X XbbYbb Xbb+Xbb Xbb+Ybb XbbXbb XbbYbb 显 ：隐 ：显 ：隐 1 ： 1 ： 1 ： 1 正反交结果：不一样。 2 果蝇的性别决定 机制 性指数 = 体细胞中 X的条数 =X/A 体细胞中常染色体组数 = 1.0 = 0.5 1.0 超 0.5 超 10.5 中间性别 第五节 剂量补偿 效应 一 Barr小体 1949年由 Barr发现 二 剂量补偿效应 1 概念： 2 补偿的可能类型 ： （ 1） 性与 性 X 染色体基因转录速度不同； （ 2） 性两条 X失活一条， 都只有一条 X有活性 。 三 Lyon（ 莱昂）学说 1 要点： P57 2 Lyon假说 的证据（ 1） 玳瑁猫毛色遗传 玳瑁猫：毛色具 黑色与黄色斑块；总是雌性 XO：黄色 ； Xo：黑色 XO失活 部位呈黑色 XOXo 同一个体出现黄、黑斑 块 Xo失活 部位呈黄色 单个细胞 组织培养 电泳 单个细胞 组织培养 电泳 （ 2） 6-PGD杂合体细胞电泳实验 GdA/GdB多个细胞 组织培养 电泳 第六节 连锁基因的交换 与重组 一 连锁现象的发现 Bateson, Punnet1906年 P60 表 3-2 香豌豆的杂交试验： 互引相 ： P 紫花长形 X 红花圆形 F1 紫长 F2： 紫长 紫圆 红长 红圆 合 计 实验结果 ： 4831 390 393 1338 6952 自由组合预期 ： 3910.5 1303.5 1303.5 434.5 6952 互斥相： P 紫花圆形 X 红花长形 P61 表 3-3 F1 紫长 F2 紫长 紫圆 红长 红圆 合计 实验结果： 226 95 97 1 419 自由组合预期 ： 235.9 78.5 78.5 26.2 419 亲组合 ：指与亲代的性状组合相同的子代类型 。 重组合 ：指与亲代的性状组合不相同的子代类型 。 二 完全连锁与不完 全连锁 （一） 果蝇中的雌雄连锁不同 1 雄果蝇的完全连锁 P 灰身长翅 X 黑身残翅 BV/BV bv/bv F1 灰、长 X 黑、残 BV/bv bv/bv 灰长 黑残 1 : 1 特点： 测交子代无重组合类型，交换值为 0。 2 雌果蝇的不完全连锁 P 灰身长翅 X 黑身残翅 BV/BV bv/bv F1灰、长 X 黑、残 BV/bv bv/bv 灰长 灰残 黑长 黑残 42% 8% 8% 42% 特点 : 测交子代有重组合类型，交换值少于 50% 交换值 = 交换型配子数 X100% 总配子数 三 交换值的概念及其测 定 （一）交换值的测定方法 测交法 玉米中的连锁遗传 P 有色饱满 X 无色皱缩 C Sh/C Sh c sh/c sh 测交： F1 C Sh/c sh X c sh/c sh（ 双隐性） CSh/csh Csh/csh cSh/csh csh/csh 有、满 有、皱 无、满 无、皱 自由组合预期： 1 1 1 1 合计 实 验 结 果 ： 4032 149 152 4035 8368 亲组合 重组合 96.4% 3.6% 四 多线交换与最大交换值 P66 如 图 3-13 结论： 两连锁基因的最大交换值是 50% 。 当两基因间的重组值接近 50% 时： 或是两基因自由组合； 或两连锁基因在染色体上相距较远 。 1 2 3 4 五 基因定位与染色体作图 (一 )基因直线排列原理及其相关概念 基因定位 :指确定基因所属连锁群或基因在染色 体 上的排列顺序和相对距离的方法 . 染色体图 :(基因连锁图、遗传图 ) P73图 3-16 图距： 两个基因在染色体图上距离的数量单位。 1个图距单位是 1%交换值去掉 %。 (1厘摩 =1cM） （二）三点测交与染色体作图 1 三点测交的概念 2 果蝇三点 测交 P 棘眼、 截翅 X 缺翅横脉 ecct +/ecct+ + + cv/y F1 ecct+/+cvX ec ct cv/y 交子代：序号 表 型 实得数 1 ec ct + 2125 （ 亲组合） 2 + + cv 2207 3 ec + cv 273 （ 单交换 I） 4 + ct + 265 5 ec + + 217 （ 单交换II 6 + ct cv 223 7 + + + 5 （ 双交换） 8 ec ct cv 3 合计 5318 1 中间位点法作图（适用于测交子代有 8种类型） A 分成 4组 B 确定正确的基因顺序 亲组合 ec ct + + + cv 双交换 ec ct cv + + + 基因顺序为 : ec cv ct 或 ct cv ec C 分别计算两个单交换 ec-cv:(273+265+5+3)/5318X100 %=10.2% cv-ct:(217+223+5+3)/5318 X100%=8.4% D 作图 ec 10.2 cv 8.4 ct 18.6 2 两点法作 图 (1) ct cv(RF)=(217+223+5+3)/5318=8.4% (2) ec cv(RF)= (273+265+5+3)/5318=10.26% (3) ecct(RF)= (273+265+217+223)/5318=18.4% ec 8.4 cv 10.2 ct 18.4 （三）遗传干涉和 并发率 1 遗传干涉的概念 2 并发率 = 实际双交换 /理论双交换 = 实际双交换 /单交换 I X 单交换 II = 0 (干涉完全 ) 干涉 =1-并发率 并发率 0 1 (部分干涉 ) (10) = 1 (无干涉 ) 六 大图距的准确计算 P74 -77 重组值 : RF=1/2(1-e-m) m： 平均交换数； 或 RF=1/2(1-e-2x) X： 是两基因间图距； X =1/2m X = -1/2 (1-2FR) a FR1=0.23 b FR2=0.32 c R3 = 0.40 X1=-1/2 (1-2X 0.23)=-1/2 X 0.54=0.31 X2=-1/2 (1-2X 0.32)=-1/2 X 0.36=0.51 X3=-1/2 (1-2X 0.40)=-1/2 X 0.2=0.81 X1+ X2 X3 0.31+0.51 0.81 七 连锁群与遗 传学图 1 连锁群的概念 2 连锁群的数目 3 遗传学图的概念 4 遗传学图的绘制 1） 测定基因所属连锁群 2） 确定基因在染色体上的顺 序 例 2：表 3-6果蝇的一些性连锁基因的重组 频率基 因 重 组频 率（重 组值 ） 黄体 (y)和白眼 (w) 黄体 (y)和辰砂眼 (v) 黄体 (y)和小翅 (m) 辰砂眼 (c)和小翅 (m) 白眼 (w)和辰砂眼 (v) 白眼 (w)和小翅 (m) 白眼 (w)和斜截翅 (r) 辰砂眼 (v)和斜截翅 (r) 0.010 0.322 0.355 0.030 0.300 0.327 0.450 0.269 0 1.0 32.2 35.5 58 y w v m r 第七节 真菌类的遗传分析 -四分子 分析 顺序四分子分析 非顺序四分子分 析 : 着丝粒作图 重组作图 重组作图 一 顺序四分子分析 (一 )着丝粒作图 1 概念 : 例如： Lys- X Lys+ 四分子分析 （ 1）非交换型子囊的形成 （ 2）交换型子囊的形成 着丝粒距离 的计算 基因与着丝粒的交换值： = 交换型子囊数 (M2) X1/2X100% 交换型子囊数 (M2)+非交换型子囊数 (M1) Lys-.交换值 = （ 9+5+10+16） x1/2 100 % 105+129+9+5+10+16 = 7.3% 作图 : 0(着丝点） Lys 0 7.3 P80 表 3-7粗糙脉 孢 菌 +X-杂 交子代子囊 类 型 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 子 囊 类 型 + + - - - - + + + - + - - + - + + - - + - + + - 子囊 型 105 129 9 5 10 16 分裂 类 型 M1 M1 M2 M2 M2 M2 未交 换 型 交 换 型 （二）两连锁基因的 作图 杂交实验 P n + X + a (n) (n) + n + a (2n) 减数分裂 36种不同组合 7种不同类型子囊型 表 3 8 P82 表 3-8中的第 5 类包括： + a n + + a n + n + + a n + + a + a + a n + n + n + n + + a + a 表 3-8 粗糙脉孢菌 n + x + a 杂交结果 子囊型 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 5） （ 6） （ 7） 四分子基 因型 顺 序 + a + a n + n + + + + + n a n a + + + a n + n a + a n a + + n + + a n + + a n + + + n a + + n a + + n a + a n + 分离 发 生 时 期 M1 M1 M1 M1 M1 M2 M2 M1 M2 M2 M2 M2 M2 M2 四分子 类 型 PD NPD T T PD NPD T 实 得 子囊数 808 1 90 5 90 1 5 2 计算着丝粒距离 nic-. M2/(M1+M2) X1/2X100% =(5+90+1+5)/1000X100%X1/2 =5.05% ade-. M2/(M1+M2) X1/2 X100% =(90+90+1+5)/1000X1/2 X100%=9.30% 两基因可能的位置关系： 三种：自由组合 连锁：着丝粒两侧 着丝粒同侧 分型与连锁关系的判 断 亲二型 (PD):P82 非亲二型 (NPD): 四 型 (T):连锁判断：自由组合 连锁 结果 NPD/PD=1 NPD/PD1 2/898 结果表明： nic 与 ade 连锁 4 两个连锁基因位置的判断 （同臂或不 同臂）（ 1）利用连锁基因都处于 MII时， PD 和 NPD四分子类型 频率判断 （ 2）比较 n和 a分别为 MI和 MII时的子囊数进 行判断 +/n +/a M1 M1 809 M1 M2 90 M2 M1 5 M2 M2 96 如果两基各在一侧： M2(a)/M2(n)2 实验结果： M1M2/M2M1= 90/5 =18(倍 ) 与实验不符，说明两基因在同侧。 5 作图： nic ade 0 5.05 10.25 子 囊 型 每一子囊被 计 算 为 重 组 子的染色 单 体数 . n na .a 子 囊 型 在所有子囊中被 计 算 为 重 组 子的染色 单 体数 . n na .a 2 3 4 5 6 7 0 4 0 0 2 2 2 2 0 2 0 2 2 4 2 2 2 2 1 90 5 90 1 5 0 4 0 0 180 180 10 10 0 180 0 180 2 4 2 10 10 10 总 数 202 208 372 202+208-372 = 38 38/ 4000=0.95% 9.3+0.95=10 . 25 表 3-8 二 非顺序四分子遗 传分析 子囊： PD NPD T AB aB ab AB aB aB ab Ab Ab ab Ab AB RF（ 重组值） =1/2T+NPD/总子囊数 X100% 重组值可能被低估，可用 PD、 NPD、 T三种子囊的频率 推导出两基因间平均每个减数分裂的交换数 (m)； m =SCO+2DCO 交换值 (X)=1/2m； m = T+6 NPD 交换值 (X)=(T+6NPD)X50% 图 3-27 3种无序四分子 的形成 a b PD A B NCO a b T A B SCO a b T A B DCO a b N PD A B DCO 如果假设双交换在四条染色单体间随机发生： DCO（ 4线双交换） = 4 NPD 如果假设双交换在三条染色单体间随机发生： DCO（ 3线双交换） = 4T=2NPD T=SCO（ 单交换） + DCO（ 3线双交换） SCO=T-DCO（ 3线双交换） =T 2NPD m=SCO+DCO=（ T-2NPD） +2（ 4NPD） =T+6NPD 例如： PD=0.56； NPD=0.03； T=0.41 交换值 =1/2m=（ T+6NPD） X50% 图距 =50（ T+6NPD） =50(0.41+6X0.03)=29.5 一人类基因定位方法 (一 )家系分析法与基因定位 伴 Y遗传 家系中的某一性状只出现在男性 中 ; 2 X连锁遗传 原理：根据伴性遗传特点 3 外祖父法 (1)前提条件：两个连锁基因位于 X染色体上的 ； 母亲是两对基因的杂合体； 如：红绿色盲基因 a； 蚕豆病 (G6PD-)基因： g 第八节 人类基因组的染色体作图 (2) 外祖父法定位原理 外祖父 母亲 (双杂合体 ) 儿子 AG/Y AG/ag AG/Y ag/Y Ag/Y aG/Y aG/Y aG/Ag aG/Y Ag/Y AG/Y ag/Y Ag/Y Ag/aG Ag/Y aG/Y AG/Y ag/Y 亲组合 重组合 统计结果，计算交换值。 克隆分布板法 1) 人鼠细胞融合培养 2) 杂种细胞筛选