《体细胞遗传》PPT课件.ppt

1、Chapter 5,体细胞遗传 (somatic cell inheritance),体细胞遗传学(somatic cell genetics),是以真核生物的体细胞为实验材料，采用细胞离体培养、细胞融合和遗传物质在细胞间转移等方法，研究真核细胞基因的结构与功能、基因的定位与作图、基因的表达与调控等规律的遗传学分支学科。 意义：可以绕过减数分裂过程，研究基因的功能，把基因定位在染色体上，作成细胞学图。,第一节 体细胞交换与基因定位,一、异核体和二倍体 构巢曲霉:野生型分生孢子是绿色（w+ y+） 突变型分生孢子有黄色（w+ y-） 白色（w- y+） 两个不同营养缺陷型突变: (A- B+ w

2、+ y-)和(A+ B- w- y+) 的分生孢子混合接种在基本培养基上，结果出现了原养型，原养型细胞含有两亲本的细胞核，称为异核体。每个细胞核是单倍体。如果两个单倍体细胞核融合在一起，就形成二倍体。两个细胞合并在一起形成一个细胞的过程，称为细胞融合。,第一节 体细胞交换与基因定位,一、异核体和二倍体 如何区分原养型细胞是异核体还是二倍体？ 异核体： （两个亲本 细胞核是单 独存在的） 二倍体： （两个细胞核 融合成一个）,第一节 体细胞交换与基因定位,二、单倍体化与体细胞交换 细胞融合形成的二倍体比较稳定，产生的分生孢子仍然是二倍体，杂合二倍体产生的分生孢子在表型上都是一致的；但是杂合二倍体

3、也能产生少量表型不一致的分生孢子，出现表型的分离，即隐性性状表现出来，这些分生孢子称为体细胞分离子，包括非整倍体、单倍体和重组体。产生非整倍体或单倍体的过程称为单倍体化，产生重组体的过程称为体细胞交换。,第一节 体细胞交换与基因定位,二、单倍 体化与体细胞交换 1、单倍体化 是有丝分裂过程中染色体不分离的结果。 有丝分裂时，一条染色体的两条单体都趋向一极，使得一个子细胞多了一条染色体（2n+1），称为三体，而另一个子细胞少了一条染色体（2n-1），称为单体。,第一节 体细胞交换与基因定位,二、单倍 体化与体细胞交换 1、单倍体化 三体丢失一条染色体而成为二倍体。单体丢失其他染色体而成为单倍体。

4、如果排除的染色体携带的是显性基因，相应的隐性基因就能表现出性状。,第一节 体细胞交换与基因定位,二、单倍 体化与体细胞交换 2、体细胞交换 在有丝分裂过程中，同源染色体间发生染色体交换，称为体细胞交换，也称为有丝分裂交换。 可导致原杂合二倍体的部分基因纯合化。 4个隐性基因的杂合二倍体：,第一节 体细胞交换与基因定位,二、单倍 体化与体细胞交换 2、体细胞交换,第一节 体细胞交换与基因定位,三、有丝分裂交换与基因定位 1、原理 体细胞交换使得交换位置一侧的杂合基因纯合化的规律，推导基因的位置和次序。,第一节 体细胞交换与基因定位,三、有丝分裂交换与基因定位 1、原理 (1)离着丝粒愈近的基因纯

5、合化机会愈小，反之愈大。 (2)染色体一臂上的有丝分裂交换不引起另一臂基因的纯合化。两臂基因同时纯合化时，有可能是染色体丢失的结果。（两臂同时进行有丝分裂交换的几率很小） (3)对于某一基因，如果它是随着某条染色体一臂上基因的纯合而呈现纯合，则该基因位于该染色体的这一臂上。,第一节 体细胞交换与基因定位,三、有丝分裂交换与基因定位 2、举例： 构巢曲霉： 四个基因杂合二倍体,第一节 体细胞交换与基因定位,三、有丝分裂交换与基因定位 2、举例： 构巢曲霉：,有丝分裂交换都是单交换，多次交换几乎不出现 。,y,pab,pro,ad,5.5,72,22.5,22.5,5.5,72,100 y/y,第

6、二节 动物细胞融合与基因定位,一、培养细胞突变型的建立 高等生物的单个细胞也可以象微生物一样培养。 利用体外培养单个哺乳动物细胞的技术，在体外培养和克隆特定的突变型细胞，保证细胞在遗传背景上的均一性，用于进一步的遗传分析。,第二节 动物细胞融合与基因定位,一、培养细胞突变型的建立 现在已克隆到的突变型细胞主要有： 药物抗性突变型、营养缺陷突变型、温度敏感突变型、紫外线敏感突变型、调节突变型。 例如药物抗性突变型： “氮鸟嘌呤” 抗性突变型. “5溴尿嘧啶脱氧核苷（BrdU）”抗性突变,第二节 动物细胞融合与基因定位,一、培养细胞突变型的建立 两种抗性突变产生机制： 核酸的生物合成途径有两条：

7、全合成途径：从小分子物质合成嘌呤、嘧啶，最后合成DNA； 应急合成途径：直接利用外源的核苷酸合成DNA。嘌呤应急合成途径：次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）催化次黄嘌呤或鸟嘌呤到DNA中。嘧啶应急合成途径：胸苷激酶（TK）催化胸腺嘧啶到DNA中。,第二节 动物细胞融合与基因定位,一、培养细胞突变型的建立 “氮鸟嘌呤” 抗性突变： “氮鸟嘌呤”是鸟嘌呤的类似物，可以通过嘌呤应急合成途径在次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）的作用下，渗入细胞自身DNA中，野生型细胞死亡。 “氮鸟嘌呤” 抗性突变型细胞是HGPRT型， HGPRT无活性。HGPRT型细胞可以通过全合成途径合成DNA，但

8、不能将“氮鸟嘌呤”渗入细胞自身DNA中， HGPRT型细胞存活。,第二节 动物细胞融合与基因定位,一、培养细胞突变型的建立 5溴尿嘧啶脱氧核苷（BrdU）抗性突变: 胸苷激酶（TK）是嘧啶应急合成途径的酶，可以催化BrdU渗入细胞自身DNA中， TK 细胞死亡。突变型 （TK ）细胞不能利用BrdU，所以存活。,第二节 动物细胞融合与基因定位,二、细胞融合与基因定位 1、细胞融合（cell fusion）： 是体细胞遗传学的核心内容，也是应用体细胞遗传学技术进行基因定位的基础。也称体细胞杂交 1958年Okada第一次观察到两个不同的肿瘤细胞在注射了日本血凝病毒，即仙台病毒（HVJ）后可融合在

9、一起。 用聚乙二醇（PEG）可以代替仙台病毒（HVJ）。 细胞融合过程分成两个阶段：异核体和杂种细胞,第二节 动物细胞融合与基因定位,二、细胞融合与基因定位,细胞融合过程分成两个阶段：异核体和杂种细胞,异核体,杂种细胞,有丝分裂，核膜崩解，两个细胞核的基因组合在一起。,第二节 动物细胞融合与基因定位,二、细胞融合与基因定位,同一物种细胞融合形成的杂种细胞通常能稳定存在； 不同物种的体细胞融合，形成杂种细胞，通常不能稳定存在，有丝分裂时一个物种的染色体会随机的丢失，只留下少数染色体稳定存在。,人鼠杂种细胞含有全套小鼠染色体，少数人染色体,每个杂种克隆含有的人染色体不一定相同,第二节 动物细胞融合

10、与基因定位,二、细胞融合与基因定位 2、杂种细胞筛选 遗传互补的原理 (1)HAT选择系统： HAT培养基：加入下列成分 Hypoxanthine（次黄嘌呤 ）Aminopterin（氨基喋呤 ） Thymidine（胸腺嘧啶 ） 氨基喋呤抑制全合成途径。,第二节 动物细胞融合与基因定位,二、细胞融合与基因定位 2、杂种细胞筛选 （1）HAT选择系统： HAT培养基：加入下列成分 Hypoxanthine（次黄嘌呤 ）Aminopterin（氨基喋呤 ） Thymidine（胸腺嘧啶 ） 氨基喋呤抑制全合成途径。,第二节 动物细胞融合与基因定位,二、细胞融合与基因定位 2、杂种细胞筛选 （2）

11、营养缺陷突变型标记系统： CHO细胞营养缺陷突变型与人细胞融合，在不含这种营养的培养基上生长，筛选出的杂种细胞含有与CHO突变型互补的人染色体。,第二节 动物细胞融合与基因定位,二、细胞融合与基因定位 3、基因定位 用体细胞杂种进行基因定位有下列两个层次： （1）将某个基因定位于某一条染色体上，这称为染色体定（配）位（chromosomal assignment）； （2）将该基因定位于某一染色体的具体区段上，这称为区域定（配）位（regional assignment）。,人的HPRT 和TK 基因的定位,第二节 动物细胞融合与基因定位,二、细胞融合与基因定位 3、基因定位,人鼠杂种细胞优先

12、丢失人染色体，形成含有不同人染色体的杂种细胞,不同的人鼠杂种细胞与TK 基因,根据染色体的存在与基因产物的平行关系 确定基因位于那条染色体上。,第二节 动物细胞融合与基因定位,二、细胞融合与基因定位 3、基因定位 连锁基因的体细胞杂交定位 同线分析(synteny analysis) 如果两个基因在一条染色体上，它们总是共同分离的； 如果两个基因位于不同的染色体上，它们之间或多或少会发生自由组合。 如果两个基因产物和某条染色体的存在有平行关系，表明它们具有同线性而位于同一染色体上。,第二节 动物细胞融合与基因定位,二、细胞融合与基因定位 3、基因定位 连锁基因的体细胞杂交定位 同线分析(synteny analysis) 如果两个基因在一条染色体上，它们总是共同分离的； 如果两个基因位于不同