上海交通大学遗传学课件lecture3.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,白花,白花A 白花B,（新比例）,红花/白花=9:7,红花,A,B基因型不同,白花，隐性,分别受到两个不同的隐性基因控制，rr,cc,白花A(rrCC),白花B(RRcc),红花（RrCc）,9R_C_：3R_cc：3rrC_：1rrcc,红/白,9/7,互补！,白花,白花A 白花B,（新比例）,红花/白花=9:7,红花,A,B基因型不同,白花，隐性,分别受到两个不同的隐性基因控制，rr,cc,白花A(rrCC),白花B(RRcc),红花（RrCc）,9R_C_：3R_cc：3rrC_：1rrcc,红/白,9/7,互补！,2.抑制基因（inhibitor）,有的基因本身不能独立表现任何性状，但可以完全抑止其他非等位基因的表型,称为抑制基因,孟德尔比例被修饰为：,13：3,4.显性上位,孟德尔比例被修饰为：,12：3：1,显性基因遮盖了另一对非等位显性基因的表达,BbYy 黑颖,燕麦黑颖（BByy）黄颖（bbYY）,9 B_Y_：3 B_yy：3 bbY_：1 bbyy,9黑：3黑：3黄：1白,12：3：1,显性上位,5.叠加效应（duplicate effect）,两对等位基因决定同一性状的表达，具有叠加作用,A,1,a,1,A,2,a,2,三角形,荠菜 三角形（A,1,A,1,A,2,A,2,）卵形（a,1,a,1,a,2,a,2,）,9 A,1,_A,2,_：3 A,1,_a,2,a,2,：3 a,1,a,1,A,2,_：1 a,1,a,1,a,2,a,2,9三角形：3三角形：3三角形：1卵形,15：1,叠加效应,香豌豆实验,PpLl 紫长,紫圆花粉粒（PPll）红长（ppLL）,紫长；P_L_：紫圆 P_ll：红长3 ppL_：红圆ppll,3910 1303 1303 434（9:3:3:1),4831 390 393 1338,三点测验（three-point testcross）,F,1,+sh+wx+c,饱满非糯性有色,玉米P,1,P,2,：凹陷、非糯性、有色 饱满、糯性、无色,shsh、+、+、wxwx、cc,shshwxwxcc,凹陷糯性无色,+wx c,2708,sh +,2538,+c,626,sh wx+,601,sh +c,113,+wx+,116,+,4,sh wx c,2,亲型,单交换型1,单交换型2,双交换型,怎样决定顺序？,1.找到亲型，双交换型,2.在连锁群上，位置发生改变的那个基因在中间。,sh,距离的确定？,遗传距离的确定,两个基因距离近，交换的机会就小，距离远交换的机会越大。,因此用两个基因交换的几率，代表两个基因之间的距离,已知两个基因交换的几率可以用F1代形成配子重组型配子占总配子的比例来表示：,重组值,新型,亲型,新型,距离,百分比,cM厘摩,（centimorgan）,+wx c,2708,sh +,2538,+c,626,sh wx+,601,sh +c,113,+wx+,116,+,4,sh wx c,2,6708,亲型,单交换型1,单交换型2,双交换型,Wx-sh间的单交换值（,Wx-sh间遗传距离为18.4 cM,Wx-c间的单交换值,601,626,6）,/6708,=18.4%,（113,116,6）,6708,=3.5%,shc间遗传距离为3.5 cM,Wx-sh间遗传距离为18.4 cM,shc间遗传距离为3.5 cM,sh,c,wx,18.4,3.5,18.4+3.5=21.9,香豌豆实验,PpLl 紫长,紫圆花粉粒（PPLL）红长（ppll）,紫圆；P_L_：紫长 P_ll：红圆3 ppL_：红长ppll,3910 1303 1303 434（9:3:3:1),4831 390 393 1338,（9:3:3:1),红圆ppll,1338,pl,pl,Pl型配子的比例,4831 390 393 1338 6952,(1338/6952),1/2,0.4387,1-0.43872=,0.1226,（0.5,0.4387）2=,P-L之间的遗传距离为12.26,F2,紫圆；P_L_：紫长 P_ll：红圆3 ppL_：红长ppll,第三章第二节性染色体与性别决定,性别是一切真核生物的共同特征,雌雄两性别比例为1：1也是一种测交结果,性染色体：与性别决定有关的，一对大小不同的同源染色体（或,一个,）（sexchromosome）,其余各对染色体则统称为常染色体（autosome），通常以A表示。,果蝇：2n=8,雌性：AA（44）+XX（2）,雄性：AA（44）+XY（2）,性染色体决定性别的几种类型,XY型,ZW型,全部哺乳动物,某些两栖类,某些鱼类,很多昆虫（果蝇）,植物（雌雄异株）,果蝇为XY，但也有XO,雄性(,蝗虫，蟋蟀,)。,雌性同配子性别（homogametic-sex）,雄性：异配子性别（heterogametic-sex）,XY型,果蝇的性别决定,性染色体X,常染色体A,X:A比率,性别,XX,AA,1,雌,XY,AA,0.5,雄,XXX,AA,1.5,超雌，不育,XXY,AA,1,雌,XXX,AAAA,0.75,间性，不育,XXXX,AAA,1.33,超雌性，不育,XX,AAA,0.67,间性，不育,X,AA,0.5,雄性，不育,人的性别决定,XX,雌性，正常,XY,雄性，正常,X,雌性，先天性卵巢发育不全,XXX,雌性，三体,XXXX,雌性，四体,XXY,雄性，先天性睾丸发育不全,XXXY,雄性，先天性睾丸发育不全,XXYY,雄性，先天性睾丸发育不全,XYY,雄性，先天性睾丸发育不全,Y,染色体短臂上有一个编码睾丸的性别决定因子（,TDF,）。,其中有一段序列编码,223,个氨基酸的多肽称为,SRY(sex,determination region on the Y),基因,鸟类(包括家禽),鳞翅目昆虫（家蚕）,某些两栖类（青蛙）,及爬行类（蛇，鳄，乌龟）,雄性为同配子性别（homogametic-sex）ZZ,雌性为异配子性别（heterogametic-sex）,ZW型,直翅目昆虫(蝗虫，蟋蟀，蟑螂),雌性：XX,雄性：XO,XO型,高等植物大多数雌雄同株,决定与遗传：雌雄异株：雌性XX，雄性XY,植物,海生蠕虫后（虫益）虫（,Bonellia,）,自由游泳是中性落入海底雌性长出吻，幼虫落到吻上，成为雄虫，寄居在雌虫的子宫内,蜜蜂，倍性与环境决定性别,如,鳄鱼,等，它们的性别由孵化温度决定：高温为一种性别，低温为另一种。,环境性别决定系统,并非所有种类都是两性分离的。绝大多数植物和少部分低等动物的个体可以既产生精子又产生卵子。,植物（玉米）成为雌雄同株，,动物（如蚯蚓）成为雌雄同体。,雌雄同株的植物和雌雄同体的动物的所有个体都具有相同的染色体,第三节 性连锁遗传,人类的伴性遗传：,（一）伴X显性遗传：决定遗传性状的显性基因在X染色体上的遗传方式称。女性多于男性，且多为杂合子。,例如：抗维生素D佝偻病（该致病基因定位在Xp22.2-Xp22.1）：P48,（二）伴X隐性遗传：由X染色体携带的隐性基因的遗传方式称。,如色盲、A型血友病等表现为,伴X隐性遗传,.P49图3-2,(三)Y连锁遗传,人类中此遗传方式很少,仅仅由父亲传给儿子,不传给女儿,又称限雄遗传。如男性的毛耳缘遗传。,伴Y遗传的毛耳缘性状在印第安人群中常见，其他地区的人群中极少见。,研究表明：Y染色体是雄性哺乳动物所必须的，某种雄性化基因一定存在于Y染色体的差别区段上，如睾丸决定因子（TDF）,图4-8 耳毛的性连锁,四、限性遗传和从性遗传：,限性遗传,（sex-limited inheritance）：指Y染色体（XY型）或W染色体（ZW型）上基因所控制的遗传性状，只局限于雄性或雌性上表现的现象。,限性遗传的性状多与性激素有关,。例如，哺乳动物的雌性个体具有发达的乳房、某种甲虫的雄性有角等等。,限性遗传与伴性遗传的区别,：限性遗传只局限于一种性别上表现,，而伴性遗传则可在雄性也可在雌性上表现，只是表现,频率有所差别。,从性遗传,（,sex-controlled inheritance,）或称为,性影响遗传,（,sex-influenced inheritance,）：不是指由,X,及,Y,染色体上基因所控制的性状，而是因为,内分泌及其它关系,使某些性状只出现于雌、雄一方；或在一方为显性，另一方为隐性的现象。,例如，,羊的有角因品种不同而有三种特征：,.,雌雄都无角；,.,雌雄都有角；,.,雌无角而雄有角。,以前两种交配，其,F1,雌性无角，而雄性有角。反交结果和正交相同。,真菌类的遗传分析,粗糙脉孢酶和酵母都是真菌，低等真核生物,1.子囊孢子是单倍体,直接反应基因的表型,2.一次只分析一个减数分裂的产物（比较2倍体）,雌性配子n,雄性配子n,合子2n,分析减数分裂的配子,测交,3.体积小，易繁殖，后代大量，结果容易统计,4.有性生殖，染色体结构和功能类似高等动、植物,每次减数分裂结果(四个分生孢子，,或其有丝分裂产生的八个子囊孢子)都保存在一个子囊中；,四分子或八分子在子囊中呈直线排列直列四分子，直列八分子，具有严格的顺序。,减数分裂特点：,一、顺序四分子及其遗传分析,四分子分析(tetrad analysis)：,减数分裂的4个产物保留在一起，称四分子，,对四分子表现进行的遗传分析，称为四分子分析。,（一）着丝粒作图,（centromere mapping)：利用四分子分析法，测定基因与着丝粒间的距离。,染色体作图的依据：在非姐妹染色单体间没有发生着丝粒和基因间交换的减数分裂，称第一次分裂分离（first-division segregation)或叫M,1,模式分离。,P79图3-20,若发生了交换，称第二次分裂分离（second-division segregation)或称M,2,模式分离。,P80图3-21,例：红色面包霉的连锁与交换,红色面包霉有一个与赖氨酸合成有关的基因(lys)：,野生型能够合成赖氨酸，记为lys+，能在基本培养基(不含赖氨酸)上正常生长，成熟子囊孢子呈黑色；,突变型不能合成赖氨酸，称为赖氨酸缺陷型，记为lys-，在基本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈灰色。,用,不同接合型,的lys+和lys-杂交，可预期八个孢子中lys+和lys-呈4:4的比例，事实也是如此。,在对子囊进行,镜检,时发现孢子中lys+和lys-有六种排列方式，即我们教材p80表3-7所示的六种排列方式。,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,M,1,M,1,M,2,M,2,M,2,M,2,未交换型,交换型,六种子囊孢子排列方式,六种子囊孢子排列方式,第一次分裂分离与第二次分裂分离,(1-2)两种排列方式：野生型lys+和突变型lys-在 M,1,彼此分离，称第一次分裂分离(first division segregation)。,着丝粒和lys基因位点间不发生非姊妹染色单体交换，因此这两种子囊类型就是,非交换型子囊,。,(3-6)四种排列方式：第一分裂产物中野生型与突变型未发生分离，野生型和突变型 M,2,发生分离，称第二次分裂分离(second division segregation)。,着丝粒与基因位点间发生非姊妹染色单体交换，因此这四种子囊均为,交换型子囊,。,非交换型、交换型子囊的形成,着丝点距离与着丝点作图,将着丝点当作一个基因位点看待，计算基因位点与着丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传距离，称为,着丝点距离,。,每个交换型子囊中，基因位点与着丝粒间发生一次交换，其中半数孢子是重组型(重组型配子)。因此，交换值（重组率RF）的计算公式为：,M,1/2,RF=100%,M,+M,RF,0-lys,=(9+5+10+16),1/2/(105+129+,9+5+10+16),100%=7.3%,即着丝粒与 lys 间的距离为7.3cM。,（,二）两个连锁基因的作图,粗糙链孢酶有两个突变型：,烟酸依赖型(nic)-需在培养基中添加烟酸才能生长,腺嘌呤依赖型(ade)-需在培养基中添加腺嘌呤才能生长,nic+ade,必有6 6=36种不同的子囊型，但若把着丝粒在减数分裂中的随机趋向造成的不同归为一类，可归纳为7种基本子囊型（见P82表3-8）,如只考虑性状组合，不考虑孢子排列顺序，还可把子囊分为3种类型：,子囊型,四分子基因型次序,+ade,+ade,nic +,nic +,+,+,nic ade,nic ade,+,+ade,nic +,nic ade,+ade,nic ade,+,nic +,+ade,nic +,+ade,nic +,+,nic ade,+,nic ade,+,nic ade,+ade,nic +,分离发生的时期,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,四分子类别,PD,NPD,T,T,PD,NPD,T,实得子囊数,808,1,90,5,90,1,5,1、亲二型（parental ditype PD)，2种基因型，都为亲型，包括和,2、非亲二型（non-parental ditype，NPD)：2种基因型，都为重组型，包括和。,3、四型（tetratype,T)：4种基因型，2亲本2重组，包括,、和,1、判断nic和ade是独立分配还是连锁：,若独立分配，则PD：NPD=1或1,若连锁，则PD：NPD 1,实际上：PD：NPD1，所以两基因连锁。,2、计算着丝粒和两基因间的RF：,RF,（0-nic),=(M,1/2)/(M,+M,)100%=1/2 (5+90+1+5)/1000 100%=5.05%;,图距=5.05cM,RF,（0-ade),=(M,1/2)/(M,+M,)100%=1/2(90+90+1+5)/1000 100%=9.3%;,图距=9.3cM,根据RF值可知两基因在染色体上有,两种可能排列方式,：,nic ade nic ade,5.05 9.3 5.05,9.3,3、判定两基因在染色体的同臂还是异臂上：,估算两基因的RF值：,RF,（nic-ade),=重组型/（亲本型+重组型）100%=（1/2T+NPD）/（T+PD+NPD）100%=,1/2（90+5+5）+（1+1）/1000 100%=5.2%，图距=5.2cM,0 nic ade,5.05 5.2,10.25,利用两连锁都处在,M,时的,PD,和,NPD,四分子类型出现的频率来判断它们处在同臂还是异臂上：,类型,同一染色体上标记基因,交换产物,在异臂上,在同臂上,PD,M,M,+a,n,+,两线双交换,+a,n,+,单交换,+a,n,+,+a,n,+,M,M,NPD,+a,n,+,+a,n,+,+,+,n,a,+,+,n,a,若两连锁基因在异臂上，则PD与NPD都由双交换形成且机会相等，所以PD=NPD。但事实上PDNPD故此情况不可能,nic和ade在同臂上,已知RF,（0-nic),+RF,（nic-ade),=5.05%+5.2%,RF,（0-ade),=9.3%,即RF,（0-nic),+RF,（nic-ade),RF,（0-ade),原因：着丝粒和,ade,间发生过双交换，但在计算 RF,（0-ade),时却没有计算在内，而在计算RF,（0-nic),和 RF,（nic-ade),时都各计算一次。,校正着丝粒与 ade间的重组值,子,囊,型,每一子囊被计算为重组子的染色单体数,子,囊,数,在所有子囊中被计算为重组子的染色单体数,o-n n-a o-a,o-n n-a o-a,2,3,4,5,6,7,总数,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 10,202 208 372,由上表可以看出202+208,372，,低估的重组值=（202+208-372）/4000 100%=0.95%,RF,（0-nic),+RF,（nic-ade),=RF,（0-ade),+0.95%=9.3%+0.95%=10.25%,第八节 人类基因组的染色体作图,一、人类基因定位方法,（一）家系分析法：,通过分析、统计家系中有关性状的连锁情况和重组率进行基因定位的方法。,1、只出现在男性 基因定位在Y染色体上,2、X连锁基因的定位,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,(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,3)各种杂种细胞系,4)生化分析和细胞学观察,5)观察,比较分析、定位,(二)体细胞杂交定位法,保留的人体染色体号数,1 2 3 4 5 6 7 8,杂种细胞克隆,A,B,C,+-,+-+-,+-+-+-+-,表3-11 克隆分布法基因定位,2、利用染色体异常进行基因定位,（1）,基因剂量效应法：,（2）,染色体缺失定位法采用染色体分带技术,人类染色体的标准带型：臂、区、带、亚带。,（三）DNA介导的基因定位,1、克隆基因定位法,原理：,采用已克隆基因的cDNA作探针，与杂种细胞中人染色体DNA进行分子杂交，来确定克隆基因所在的染色体。,2、,原位分子杂交法基因定位,目的基因DNA,重组DNA*+早中期染色体,变性,复性,干燥,放射自显影,二、人类染色体作图,（一）限制性片断长度多态（RFLP),Restrictionfragmentlengthpalymorphism,1 RFLP概念：,2 用RFLP进行基因定位,如产前诊断：,人的网织细胞,提纯，反转录,cDNA,同位素,32,P,羊水细胞抽取DNA,DNA片断,限制性酶切割,珠蛋白mRNA,走电泳,碱处理成单链，移至硝酸纤维薄膜上,放射自显影，寻找珠蛋白基因（RF),抽取RNA,（二）数目可变的串联重复序列,DNA指纹,：指用限制性酶对特定DNA消化,产物在southern杂交中的一系列带纹。,三、人类基因组的物理作图,1 专一性位点图,（STS：sequencetagged site）,2 表达标签序列,(ESTs：expressed sequence tags),