遗传学第14章 核外遗传课件

遗传学经典第14章核外遗传椎实螺外壳旋向的遗传遗传学经典第14章核外遗传母性影响materaleffect定义：正反交结果不同，子代的表型受到母亲基因型的影响，表型与母亲的基因型一致的现象。类型：短暂的母性影响持久的母性影响仍然是核基因决定的性状遗传学经典第14章核外遗传持久的母性影响（椎实螺）椎实螺是雌雄同体的，繁殖时一般进行异体受精；单独饲养时自体受精。椎实螺的外壳的旋转方向可以右旋，也可以左旋。是由一对基因控制的，右旋（D）对左旋（d）是显性。遗传学经典第14章核外遗传短暂的母性影响（麦粉蛾）基因A控制犬尿素（犬尿氨酸）的合成，犬尿素是色素的前体。

AA个体幼虫有色；成虫为褐色眼

aa个体幼虫无色；成虫为红色眼遗传学经典第14章核外遗传麦粉蛾的色素遗传遗传学经典第14章核外遗传麦粉蛾短暂的母性影响母亲的基因型影响幼虫的表型，因为在卵细胞中含有A基因而产生犬尿素，使后代幼虫的皮肤有色；但随着发育，由于没有A基因，犬尿素逐渐消耗，到成虫时，眼色成红色。遗传学经典第14章核外遗传持续饰变dauermodification由环境因素引起的表型改变，可以通过母亲的细胞质而连续传递多代，逐渐消失。遗传学经典第14章核外遗传

第十四章核外遗传本章学时数：3学时本章重点：细胞质遗传的特点遗传学经典第14章核外遗传概述核外遗传extranuclearinheritance或细胞质遗传cytoplasmicinheritance，指染色体以外的遗传因子所决定的遗传现象。Inheritanceviagenesfoundincytoplasmicorganelles，Extra-chromosomalinheritancecontrolledbynon-nucleargenomes.遗传学经典第14章核外遗传概述1909年correns在茉莉中发现叶色的不符合孟德尔规律遗传1940’在其它生物中发现类似现象，1960’证实叶绿体和线粒体中有DNA遗传学经典第14章核外遗传细胞质遗传

cytoplasmicinheritance定义：细胞质中存在的遗传物质，可以自主复制，通过细胞质由一代传到另一代。遗传学经典第14章核外遗传细胞质遗传的特点正反交结果不同非孟德尔方式遗传母亲表型决定后代表型杂交后代不出现一定比例的分离遗传学经典第14章核外遗传紫茉莉的叶绿体遗传1909年，CarlCorrans首先在紫茉莉中发现非孟德尔遗传的现象。遗传学经典第14章核外遗传子代某些性状仅与母本有相同表现，是由于控制这些性状的遗传因子存在于核外的细胞质中，而杂交后所形成的合子其细胞质几乎全部来自于雌性配子，雄性配子的贡献往往只是提供一个核，所提供的细胞质微不足道。遗传学经典第14章核外遗传粗糙脉孢霉poky突变遗传不同基因型的菌丝相互融合，含有两个核的融合细胞称为异核体。protoperitheca(sexualmatingtype)conidia(asexualmatingtype)遗传学经典第14章核外遗传异核体实验小菌落遗传学经典第14章核外遗传草履虫放毒型的遗传草履虫的生物学有三个核，一个大核与营养有关，二个小核与遗传有关。无性生殖：裂殖有性生殖：接合生殖，交换小核或自体受精遗传学经典第14章核外遗传草履虫放毒型的遗传放毒型的遗传有一个品系可以产生草履虫素，对其他品系有毒害，称为“放毒型”。放毒型必须有两种因子同时存在：核基因K，显性细胞质因子----卡巴粒基因型为kk的不含卡巴粒的草履虫，为敏感型。遗传学经典第14章核外遗传草履虫放毒型的遗传高温、射线和其他方法可以去除“放毒型”细胞质中的卡巴粒敏感型可以通过吞食切碎的“放毒型”细胞而回复毒性核基因K是卡巴粒复制所必需的遗传学经典第14章核外遗传草履虫放毒型的遗传遗传学经典第14章核外遗传遗传学经典第14章核外遗传果蝇的感染性遗传CO2敏感果蝇，通过雌体遗传，带有病毒颗粒。对CO2敏感，在受到处理后被长期麻醉不能恢复原状。性比雌蝇：某些品系雄性少见“性比失常”，带有类似于的螺旋体，雄性个体在胚胎早期就死亡。都属于细胞质中遗传成分，但受到核基因的影响遗传学经典第14章核外遗传核外遗传的分子基础遗传学经典第14章核外遗传线粒体遗传及其分子基础线粒体是细胞内的代谢中心，1963年发现线粒体具有DNA。线粒体具有半自主性，其DNA编码rRNA、tRNA以及蛋白质线粒体产生呼吸酶和多种酶系，呼吸酶的缺乏导致生长迟缓，长成“小菌落”。遗传学经典第14章核外遗传线粒体基因组mtDNA的基因组成

(1)闭合环状DNA(2)基因数目和排列顺序相同（3）有D环和2个复制起始点（4）基因间没有间隔，因此每个基因不可能都有自己的起动子（5）某些蛋白质的密码子与核基因通用

密码子不同；（6）mtDNA主要编码rRNA和tRNA分子，氧化呼吸所需要的酶类少部分亚基。遗传学经典第14章核外遗传酵母的小菌落突变酵母菌可以进行有性生殖，与链孢霉类似。正常菌落能自发形成部分小菌落（1%-2%），化学诱变剂能诱导小菌落。小菌落：细胞生长缓慢，长成很小的菌落。缺少细胞色素a、b以及细胞色素c氧化酶。稳定遗传。遗传学经典第14章核外遗传线粒体遗传的基础酵母小菌落是由于缺少呼吸链中的细胞色素C氧化酶引起的细胞色素C氧化酶共有7个亚基：四个亚基由核基因编码三个亚基由线粒体基因编码只有核基因和线粒体基因都正常时，才能产生正常的细胞色素C氧化酶，保证正常的呼吸作用。线粒体DNA为双链环状DNA。遗传学经典第14章核外遗传酵母菌的杂交遗传学经典第14章核外遗传链孢霉的细胞质遗传遗传学经典第14章核外遗传线粒体中密码子的改变

生物密码子MtDNA编码核密码共同(人、果蝇、酵母)UGATrp终止哺乳动物AGA/AGG终止Arg哺乳动物AUAMet(起始)Ile果蝇AUAMetIle果蝇AGASerArg纤毛虫UAA/UAGGlu终止另一类纤毛虫UGA/UAGCys终止酵母AUAMet(延伸)Ile酵母CCAThrLeu酵母CUGSerLeu酵母UAGSer终止支原体UGATrp终止遗传学经典第14章核外遗传核糖体的差异

表20-4人类和酵母线粒体核糖体和细胞质核糖体的大小人类(HeLa)酵母成分mtcytomtCyto核糖体60S74S75S80S

大亚基45S60S53S60S

小亚基35S40S35S40S核糖体

大亚基16S28S21S26S

小亚基12S18S15S18S

遗传学经典第14章核外遗传线粒体的双重遗传控制某些蛋白质由mtDNA编码的，其合成受到红霉素、氯霉素等抑制大部分蛋白质由核基因编码，其合成受到放线菌酮的影响。遗传学经典第14章核外遗传线粒体的双重遗传控制遗传学经典第14章核外遗传线粒体的复制遗传学经典第14章核外遗传酵母线粒体基因组的物理图谱周长26

的环状分子，含84kb有非编码序列有内含子：含有将自我剪切出RNA的序列“RNA剪接”遗传学经典第14章核外遗传遗传学经典第14章核外遗传人类线粒体基因组的结构1981年测序，长16569bp13个蛋白质编码区、2个rRNA基因和22个tRNA基因遗传学经典第14章核外遗传人类线粒体基因组结构遗传学经典第14章核外遗传人类线粒体基因组的特点基因组结构小而基因排列紧密仅有22个tRNA分子用于蛋白质合成有4个密码子的含义不同于核基因中的相同密码子遗传学经典第14章核外遗传线粒体DNA突变与人类许多疾病相关，由mtDNA突变引起的一类疾病被称为线粒体疾病。越来越多的研究表明，人类的许多疾病与mtDNA突变有关，mtDNA的碱基替换、缺失、重复等均可引起人类疾病.16569遗传学经典第14章核外遗传高等植物的线粒体基因组比动物大15-150倍，因种类而异，从200kb-2500kb为大小不同的环状和线状分子的集合体，环状少。有来源于叶绿体基因组的混杂DNA基因分布不连续，基因间序列复杂遗传学经典第14章核外遗传叶绿体遗传及分子基础叶绿体是将光能转化为化学能的重要细胞器ctDNA及其基因表达系统具有原核性质，对于研究真核基因和原核基因的关系以及进化，有重要意义遗传学经典第14章核外遗传衣藻的叶绿体遗传衣藻是遗传学研究的模式生物营养细胞含一个单倍体核，一个叶绿体和约20个线粒体一般无性繁殖，可以有性生殖（两个交配型mt+和mt-）有性生殖时核基因2：2分离，但有母性遗传的性状遗传学经典第14章核外遗传衣藻的链霉素抗性遗传抗性突变体sm-2，与野生型交配时，子代对链霉素的抗性取决于亲本的交配型Sm-2的交配型为mt+时，子代几乎全为链霉素抗性Sm-2的交配型为mt-时，子代几乎全是链霉素敏感mt-亲本的DNA可能被降解丢失遗传学经典第14章核外遗传遗传学经典第14章核外遗传叶绿体遗传的基础叶绿体基因组叶绿体DNA（ctDNA）为闭合共价DNA，长120-217kb，不含5’甲基胞嘧啶。含2个反向重复序列叶绿体来自于前质体（proplastid），能独立复制、均衡地分配到子细胞中，而雄配子中前质体极少，因此杂交后代遗传母亲的叶绿体性状。叶绿体遗传也受核基因的影响。有自己的转录翻译系统。遗传学经典第14章核外遗传叶绿体遗传的基础ctDNA的物理图谱和基因定位4个rRNA基因按顺序反向排列在两个重复区中编码蛋白质有约30个tRNA基因含其他功能未知的可读框多有内含子遗传学经典第14章核外遗传玉米的埃型条斑遗传学经典第14章核外遗传叶绿体的半自主性自主复制，但需要核基因编码的遗传信息，“半自主性细胞器”叶绿体中蛋白质分三类：ctDNA编码，在叶绿体中合成核基因编码，细胞质中合成核基因和ctDNA共同控制遗传学经典第14章核外遗传植物雄性不育植物雄性不育malesterility指植物花粉败育的现象。核不育：由细胞内核基因控制，遗传方式遵循孟德尔规律。正常可育基因为显性Ms，雄性不育基因为隐性ms。核-质不育：细胞质基因与核基因互作的结果。早期被认为受细胞质基因控制的雄性不育系，除丢失的外，都被证明是核质互作类型遗传学经典第14章核外遗传核不育核基因控制的雄性不育，为隐性基因ms控制因为不能产生后代而被淘汰，少数例外，通过改变环境条件而恢复育性保存后代光敏核不育水稻太谷核不育小麦遗传学经典第14章核外遗传核-质不育核基因和细胞质基因互作控制由不育的细胞质基因（S）和隐性纯合的核基因rf/rf决定遗传学经典第14章核外遗传核质不育遗传示意图遗传学经典第14章核外遗传玉米的雄性不育遗传学经典第14章核外遗传核-质不育系的保持和利用遗传学经典第14章核外遗传雄性不育和mt、ct的关系Mt与雄性不育玉米不育系：cms-S/C/T三种，T型可以由rf1和rf2