非孟德尔遗传ppt课件.ppt

1、第十章 非孟德尔遗传,孟德尔分离定律 性状是由遗传因子控制的，相对性状由相对的遗传因子控制。 遗传因子在体细胞中成对存在，一个来自母本，一个来自父本。 在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子。换句话说，配子中只含有成对遗传因子中的一个。 形成合子时，雌雄配子的结合是随机的，机会是均等的。 显性完全。 细胞学基础：同源染色体分离,自 由 组 合 要点： 1.控制不同性状的遗传因子相互独立，在形成配子时遗传因子的分离和组合是完全自由、随机的，互不干扰； 2.配子在形成合子时，雌雄配子的结合也是独立的、自由的、随机的。 细胞学基础：同源染色体相互分离，非同源染色体自由组合,连锁与互

2、换定律,同一连锁群的基因连锁与交换,A a,A B a b,A B A b a b a B,分离定律 自由组合 连锁与互换 相引相 相斥相,配子类型,A a,AB Ab aB ab,原组合 新组合,AB ab Ab aB,Ab aB AB ab,第一节非孟德尔遗传现象,母体效应 剂量补偿效应 核基因作用 基因组印迹 核外遗传：细胞质中的线粒体、叶绿体、质体及其他微粒基因控制的遗传模式母系遗传,第二节 母性影响（母体效应,子代某一性状的表现型由母体核基因型决定，而不受本身基因型的支配，从而导致子代表现型与母体相同的现象。 母性影响的类别 短暂的（只影响幼龄期） 持久的（影响子代终生,一、持久的母

3、性影响,椎实螺外壳右旋（D）对左旋（d）显性。外壳的旋转方向由母本基因型决定,X,P,F1,F2,F3,全右旋,3右:1左,DD,dd,Dd,反交,P,X,DD右,dd左,Dd左,F1,F2,F3,全右旋,3由：1左,特点： 子一代表型受母体基因型控制，表型与母本相同，不按自己的基因型发育，而是按母本的基因型（不是表型）发育。 自己的基因型推迟一代表现。 原因： 外壳旋转方向取决于第一次卵裂时纺锤体的取向，而纺锤体的取向又取决于受精卵中细胞质的性质，受精卵中细胞质的性质是由母本基因型（卵母细胞）决定的,母体的基因型如何影响下一代？ 卵细胞由其周围的滋养细胞提供营养，滋养细胞（杂合体基因型为D/

4、d），其基因产物可进入卵细胞，未受精卵及胚胎的外壳旋转方向由母体的基因型决定。母体基因型 D/D ，其卵细胞有D基因产物，后代为右旋；母体基因型D/ d，其卵细胞有D和d基因产物，由于D对d为显性，后代亦为右旋；母体基因型d/d，其卵细胞有d基因产物，后代为左旋,椎实螺的母体效应,麦粉蛾 (皮肤色素由A/a控制 ） 野生型（A）：幼虫皮肤灰色，成虫眼睛深褐色 突变型（a）：幼虫皮肤白色，成虫眼睛红色。 AA（褐眼）与aa（红眼）杂交时，无论正反交，子一代者为褐色（幼虫） ，与基因型一致 F1杂合体（Aa）与隐性纯合体的正反交结果不一样,二、短暂的母性影响,Aa x aa Aa x aa 褐 红

5、 褐 红 Aa aa Aa aa 幼虫 褐眼 红眼 幼虫 褐眼 褐眼 成虫 褐眼 红眼 成虫 褐眼 红眼 原因：在色素产生过程中，由色氨酸到犬尿酸再到色素。A可产生犬尿 酸，a不产生犬尿酸。 A基因产物在卵细胞质中，在因此，Aa可产生并在卵细胞中积 累，使幼虫表现为褐眼。 右图中aa为褐色，但个体无A基因，发育中细胞质中的色素物质消 耗完，成体已为红色复眼,染色质,第三节 剂量补偿效应,常染色质,异染色质,组成性异染色质：着丝粒、端粒、核仁形成区,兼性异染色质：在某些特定的细胞中或在一定的发育时期和生理条件下发生凝聚的染色质，如X染色体失活,一 Barr小体 1949年由Barr发现 XX个体

6、总要失活 一条X染色体。二 剂量补偿效应 1 概念： 指在哺育动物中仅一条X染色体具有活性，所 以虽然雌雄动物间X染色体数量不同，但X染 色体上基因产物的剂量是平衡的。 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： （1）巴氏小体是一个失活的X染色质，失活的过程称为莱昂化； （2）在哺育动物中，雌性个体细胞中的两个X染色体中有一个 在受精后失活； （3）两条X染色体中的哪一条失活是随机的； （4）X染色体失活后，在细胞继续分裂形成的克隆中，此条染色 体都是失活的； （5）生殖细胞形成时失活的X

7、染色体可得到恢复,X染色体随机失活,巴氏小体,2 Lyon假说的证据,1）玳瑁猫毛色遗传,玳瑁猫：腹部为白色，背部和头部的皮毛具黑色与黄 色斑块；总是雌性,Xb：黄色 ； XB：黑色,Xb失活，B基因表达，部位呈黑色,XB Xb 同一个体出现黄、黑斑块,XB失活，b基因表达，部位呈黄色 所以玳瑁猫是B和b基因嵌合的雌性猫,毛色镶嵌小鼠的成因,2）G-6-PD杂合体细胞电泳实验,单个细胞组织培养电泳 (S,单个细胞组织培养电泳(F,GdF/GdS多个细胞组织培养电泳,6-磷酸葡萄糖脱氢酶与X连锁 女性虽有两条X,但G-6-PD活性与男性相同,3）人类的无汗性外胚层发育不良 体表无汗腺与汗腺皮肤镶

8、嵌，女性,G-6PD的电泳检测,四、X染色体失活的机制 X染色体上都存在与失活有关的Xic(X-inactivation center X染色体失活中心)位点，Xic位点的丢失会影响萊昂化，胚胎不能存活。 X染色体失活分起始、扩散、维持3个阶段。 X染色体失活只是部分失活，在失活染色体的Xic位点上发现有活性的基因（XIST,Xic的失活作用,XIST基因的表达,第四节基因组印迹 Genomic Imprinting,一、印迹基本概念 印记：指源自双亲的两个等位基因在传递给后代时一方不表达或者很少表达，依靠单亲传递某种遗传性状的一种生物学现象。 印记基因：同源等位基因不能同时表达，且通过某种特

9、异的基因修饰机制来特异地抑制另一父源或母源的染色体等位基因表达。 父本印记基因：H19、Mash2、Kvlqt1、p57KIP2、IGF2R 母本印记基因：igf2、Ins2,二. 带有Igf-2印迹基因的小鼠正反交试验,P Igf-2/Igf-2 Igf-2m/Igf-2m 正常 矮小 F1 Igf-2 Igf-2m 正常 A 总结 （1）正反交结果不同 （2）母本来源的基因被印迹，父本来源的基因得到表达。母本印迹,Igf-2/Igf-2 Igf-2m/Igf-2m 正常矮小 F1 Igf-2m Igf-2 矮小 B （3）基因印迹就是基因表达受到抑制,人类的PWS和AS综合征,不同的症状：

10、 PWS: 智力低下，过度肥胖，身材矮小，小手小足 AS: 特殊面容，大嘴呆笑，步态不稳，智力低下 相同的原因 15号染色体长臂15q11 q13有微小缺失 不同的原因 PWS 患者缺失的15号染色体来自父亲，即缺少父源15号染色体缺失片段上的基因。 AS 患者缺失的15号染色体来自母亲，即缺少母源15号染色体缺失片段上的基因,三、印迹的特点和过程,一）特点： 1、正反交结果不一致，不符合孟德尔遗传 2、印迹就是被抑制，母本印迹，父本来源的等位基因表达；父本印迹，母本来源的等位基因表达。 3、印迹可发生在一个基因上，一条染色体区段、整条染色体甚至全部来源的单亲染色体。巴氏小体是X染色体的印迹。

11、 （二）过程三阶段： 建立配子形成期； 维持阶段胚胎和个体体细胞； 抹除与重建阶段配子形成过程，种系细胞印迹全部抹除,基因印迹过程的三个阶段,四、印迹发生机理,甲基化：目前发现绝大多数基因组印迹都是DNA甲基化的结果,甲基化导致基因组印迹,五、印记的生物学功能,一）平衡营养供应： 在胎盘或子宫内胚胎生长、发育中，或在胎儿出生后早期，配子型印记似乎起着重要的调节作用，可以通过调节营养向胎儿的供应，而维持胎儿需求和母体资源的平衡,二）调节发育： 印记和生长调节之间的联系可由igf2和igf2m基因很好地解释。在胚胎期两基因都表现亲本特异表达。igf2是一个普遍存在的有丝分裂原，缺少igf2的小鼠体

12、重明显降低，igf2m可以更好地调节生长因子的量，缺少这一基因的胚胎表现为过渡生长和死胎,第五节 核外遗传Extranuclear Inheritance,一、核外遗传的发现与核外遗传学 （一）概念 核外遗传也称细胞质遗传、染色体外遗传、非染色体遗传，由于控制性状的遗传因子在细胞质内而不在细胞核内，因此它的遗传行为不符合孟德尔式遗传。 由于卵子中细胞质含量较多而精子细胞质含量极少，所以子代的细胞质主要来自于母本，因此核外遗传的特征是：子代获得母本的基因而表现为与母本相同的性状，不出现分离比,染色体基因组 基因（核DNA,线粒体基因组（mtDNA,叶绿体基因组（ctDNA CpDNA,动粒基因组

13、（kinto DNA,中心粒基因组（centro DNA,膜体系基因组（membrane DNA,遗传物质,细胞共生体基因组,细菌质粒基因组,非细胞器基因组,细胞器基因组,细胞质基因组,紫茉莉花斑叶色遗传 发现： 三种枝条：绿色、白色和花斑 分别进行以下杂交,二）核外遗传的发现 1909年，法国植物学家C. Correns报道了紫茉莉中不符合孟德尔定律的遗传现象,紫茉莉花斑（绿白斑）性状的遗传 接受花粉的枝条 提供花粉的枝条 杂种表现 （母本） （父本） （子一代） 白 色 白 色 绿 色 白 色 花 斑 白 色 绿 色 绿 色 绿 色 花 斑 白 色 花 斑 绿 色 白、绿花 斑 花 斑,细

14、胞学证据： 白色白色质体 绿色叶绿体 花斑白色质体和叶绿体 精卵受精时，由于精子的细胞质不参与受精，所以枝条的颜色(叶绿体)完全由卵细胞（母本）的细胞质决定,三）核外遗传学,1、核外遗传学 研究细胞核染色体以外的遗传物 质的结构、功能及遗传信息传递的知识体系。 2、核外遗传物质 线粒体（真核生物） 叶绿体（植物） 质粒（原核生物） 与细胞共生、寄生的病毒、细菌等,四）细胞质遗传与母性影响的异同,相同点：正反交结果不一致 不同点: 1、细胞质性状的遗传表型是稳定的，受细胞质基因控制，细胞质基因能够自律复制，由一代传至另一代。 2、母性影响的性状受核基因控制，而这些基因是以经典方式遗传的，表型有持

15、久性的，也有短暂性的,二、 线粒体遗传的分子基础,线粒体基因组的一般性质 1、线粒体基因是裸露的DNA双链分子，主要呈环状， 少数是线性分子。 2、各物种线粒体基因组的大小不一。一般，动物为 14-39kb，真菌类为17-176kb，都是环状；四 膜虫属（Tetrahymena）和草履虫等原生动物为 50kb，是线性分子。 3、真核生物每个细胞内含众多的线粒体，每一线粒体 又可能具有多个mtDNA分子。 通常，线粒体越大，所含DNA分子越多,线粒体（Mitochondria,1981年，Anderson完成了人线粒体基因组全序列的测定。 双链16569bp，其中一条为重连，一条为轻连。基因编码

16、物各不相同。 2种rRNA；22种tRNA；13种蛋白质。 基因中不含非编码序列，多数情况下，几乎不含终止密码，mRNA在特定区域加PolyA。 转录与翻译均在线粒体中进行。 DNA不与组蛋白结合,1、在组成上，绝大多数mtDNA中没有重复核苷酸序列（这是mtDNA一级结构的重要特点）。 2、mtDNA的浮力密度较低。 3、mtDNA的碱基成分中G、C含量比A、T少。 4、mtDNA的两条单链密度不同，一条称为重链（H链），另一条称为轻链（L链）。 5、mtDNA单个拷贝非常小，仅有核DNA的十万分之一,mtDNA的特点,核DNA，mtDNA和cpDNA比较,mtDNA也能进行半保留复制，其复

17、制一般从重链开始，轻链继之复制，有的两条链同时复制。经过复制，每个线粒体内至少保留几个mtDNA拷贝，多者达100个，保证细胞分裂时至少有1个mtDNA分配到每个子细胞中去，维持了mtDNA的连续性。 对细胞周期中mtDNA合成的动力学研究表明，mtDNA合成的调节与核DNA合成的调节是彼此独立的。但是，mtDNA复制所需的聚合酶由核DNA编码、在细胞质内合成。所以说线粒体是半自主的细胞器,mtDNA的复制,研究证明，线粒体中不仅含有DNA，而且含有核糖体（70S）和各种RNA（rRNA、tRNA和mRNA），这些RNA都是mtDNA转录得来的，现已确定了许多生物mtDNA上RNA基因的位置。

18、线粒体核糖体还含有氨基酰tRNA，能在蛋白质合成中起活化氨基酸的作用。 线粒体内100多种蛋白质中，有10种左右是线粒体自身合成的，其中包括3种细胞色素氧化酶亚基、4种ATP酶亚基和1种细胞色素b亚基。编码这些蛋白质的基因都已定位在mtDNA上。 mtDNA的遗传密码与通用密码有些不同，且同一密码子在不同生物的线粒体中决定的氨基酸有差异。如AGG（精AA），在人类线粒体中是终止密码子，在酵母线粒体中决定“精氨酸”，而在果蝇线粒体则决定丝氨酸,mtDNA的转录与翻译,在线粒体中密码子的改变,mtDNA密码子与核基因密码子的差异,1）AUA编码Met，而不是Ile； （2）UGA编码Trp，而不是终止密码子 （3）AGA，AGG编码Arg，而不是终止密码子,三、核外DNA遗传特征 （1）无组织特异性；