分子生态学期末复习-PPT.pptx

分子生态学期末复习分子生物学基础什么就是中心法则？中心法则就是生物遗传信息传递时所遵循得法则,主要内容包括:DNA得复制转录翻译逆转录RNA得复制DNARNA蛋白质蛋白质转录转录逆转录逆转录翻译翻译复制复制复制复制DNA与RNADNA:由A、G、C与T4种不同得脱氧核糖核苷酸经磷酸二酯键缩合而成得双链分子,具有双螺旋结构。大部分生物遗传信息得物质载体RNA:由A、G、C与U 4种核糖核苷酸经磷酸二酯键缩合而成得单链分子,不具双螺旋结构。部分病毒与类病毒得遗传信息载体碱基互补配对:GC,A=T(U)书写方式:5-AGCTTACC-3RNA得种类mRNA(信使RNA):合成蛋白质得直接模板tRNA(转运RNA):转运氨基酸rRNA(核糖体RNA):与核糖体蛋白质结合在一起形成核糖体,将mRNA翻译成多肽链真核生物:hnRNA(核不均一RNA)、snRNA(核小体RNA)、细胞质小RNA(scRNA)、miRNA、siRNA等基因:含特定遗传信息得核苷酸序列,就是遗传物质得最小功能单位结构基因:编码蛋白质或RNA得DNA片段非结构基因:参与基因表达调控得DNA或RNA序列原核生物:DNA序列通过三联密码子连续编码氨基酸。普遍存在着重叠基因得现象。真核生物:核基因多数为断裂基因,即基因由外显子(编码序列)与内含子(非编码序列)组成,且外显子被内含子所隔离,形成镶嵌排列得断裂方式。遗传密码:又称三联体密码子。指mRNA分子上从5 端到3端方向,由起始密码子开始,每三个核苷酸组成得三联体,每个编码1个氨基酸。4种碱基共组成64种密码子,其中至少3种就是终止密码子简并性:多种密码子编码同一种氨基酸(大部分得差异就是第三个碱基)普遍性与特殊性:几乎所有得生物都使用相同得遗传密码,但就是动物得线粒体与叶绿体DNA得遗传密码存在少量得例外。基因突变l基因突变类型:碱基替换(转换:嘌呤 嘌呤,嘧啶嘧啶;颠换:嘌呤 嘧啶)、插入、删除、倒置、重复、转座等l基因突变得结果:同义突变:不改变氨基酸异义突变:改变氨基酸无义突变:提前出现终止密码子移码突变:由于插入或删除得碱基数量不就是3得整倍数,造成这位置之后得一系列编码密码子发生移位错误得改变,这种现象称移码突变分子标记什么就是共显性分子标记？能区分二倍体中杂合子或纯合子基因型得分子标记如:RFLP,PCR-RFLP,SSR,SNPs,DNA测序等显性:RAPD,AFLP,ISSR等了解RAPD,AFLP,RFLP,SSR,SNPs等主要分子标记得原理分子鉴定分子鉴定DNA条形码技术:用一段相对较短得DNA片段物种进行快速准确鉴定得方法DNA Barcode得标准不同物种中都具有该片段具有足够得种间变异,同时种内变异必须足够小在不同物种中都能够用通用引物进行PCR扩增片段短,容易PCR扩增大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静利用分子标记进行个体识别得原理利用分子标记进行个体识别得原理少量得多态性位点就可能形成大量得基因型少量得多态性位点就可能形成大量得基因型当位点达到一定数量时当位点达到一定数量时,每个个体都具有不同得每个个体都具有不同得基因型基因型利用分子标记进行性别鉴定得原理利用分子标记进行性别鉴定得原理检测性别特异性得分子标记检测性别特异性得分子标记检测性别之间存在长度差异得分子标记检测性别之间存在长度差异得分子标记分子进化与系统发生分子进化与系统发生中性进化理论:分子水平上得大多数突变就是中性或近中性得,自然选择对它们不起作用,这些突变全靠一代又一代得随机漂变而被保存或趋于消失,从而形成分子水平上得进化性变化或种内变异。分子进化得动力就是遗传漂变分子进化速率得恒定性:生物大分子在相当长得时间内速率进化保持稳定同源生物大分子在不同生物中进化速率大致相同在中性突变情况下,进化速率就是一个恒定值且等于其突变率进化速率得保守性:功能不同得生物大分子具有不同得进化速率功能上重要得大分子或大分子得局部比较保守,在进化速率上明显低于那些功能上不重要得大分子或大分子局部什么就是系统发生树描述任何生物实体之间系统发生关系假说得树状图,也叫做进化树无根树:没有方向性得系统树,只反映分类单元之间得距离,而不涉及谁就是谁得祖先问题有根树:具有方向性得系统树,反映了树上物种或者基因进化得时间顺序,包含唯一得节点,即树根作为树中所有物种得最近共同祖先确定有根树树根最常用得方法:使用外群来确定树根。外群选择:与内群具有较近得系统发生关系,但就是要比内群分类单元相互之间得系统发生关系远。物种树:表示各个物种进化历史得系统发生树,各个节点代表物种发生分歧得时间或事件基因树:由来自各个物种得一个基因构建得系统发生树,各个节点代表基因分离得时间基因树不完全等同于物种树单系群:由一个共同祖先得所有已知得后裔组成得分类群并系群:由一个共同祖先得部分后裔组成得分类群多系类群:由多个共同祖先得后裔组成得分类群由单系群组成得分类单元才就是生物学上有意义得、真正得自然类群构建系构建系统发生生树得步得步骤获得同源获得同源DNADNA数据数据序列比对序列比对选择构建系统发生树得方法选择构建系统发生树得方法与核苷酸替换模型与核苷酸替换模型构建系统发生树及其可靠性评估构建系统发生树及其可靠性评估直系同源基因:由共同得祖先基因通过物种分化形成得不同物种之间得同源基因。旁系同源基因:由基因复制而产生得同源基因。构建物种系统发生树得序列必须就是直系同源得,才能真实反映进化过程基于距离数据得方法:UPGMA 非加权分组平均法Fitch-Margoliash法ME 最小进化方法NJ 邻接法基于特征(characters)数据得方法:MP 最大简约法ML 最大似然法BI 贝叶斯推断法构建系统发生树得方法种群遗传学种群遗传学哈迪-温伯格定律:在理想状态下,种群中得等位基因频率与基因型频率在世代传递中保持不变种群足够大随机交配没有突变产生没有迁移没有自然选择哈迪哈迪-温伯格方程式温伯格方程式假设一个位点上存在2种等位基因A与a,频率分别为p与q,则:等位基因频率总与p p+q q=1=1基因型频率总与:p2 2+2pq+q2 2=1在一个大群体内,对于单个位点,不论起始基因频率与基因型频率如何,只要经过一代得随机交配,群体就能达到平衡。遗传多样性:指物种内得遗传变异,包括种群间与种群内个体间得遗传变异总与遗传多样性得产生机制突变:产生新得基因或等位基因重组:产生或不产生新得等位基因同源染色体得交换重组有性生殖过程中基因型不相同得亲本基因组之间所进行得非同源染色体得自由组合影响遗传多样性得因素遗传漂变:由于抽样误差引起群体内等位基因频率随机变化得现象遗传漂变得速度与种群大小成反比:种群越大,遗传漂变作用越小;种群越小,遗传漂变速度越快,甚至短短几代就能造成某个等位基因得固定或消失有效种群大小(Ne):种群中能将其基因连续传递到下一代得个体数量影响有效种群大小得因素:性别比率个体间繁殖成功率差异种群数量波动奠基者效应:指一个生物种群最初只由少数个体建立,经一段时间之繁衍,虽个体数增加,但整个种群得遗传多样性却未有提高。瓶颈效应:指生物在世代传递过程中,种群数量发生大规模得减少,导致种群内遗传多样性严重丢失得结果定向选择:处于一端得表型适合度高于处于另一端得表型,在自然选择过程中,适合度高得一端得表型被保留,适合度低得另一端表型被淘汰选择结果使种群朝一个方向进化,通常会使遗传多样性降低分裂选择:处于两端得表型适合度高于中间型,在自然选择过程中,两端得表型被保留,中间型得表型被淘汰通常会导致遗传多样性得增加;有可能促进物种分化稳定选择:中间型得表型适合度高于两端得表型,在自然选择过程中,中间型得表型被保留,处于两端得表型被淘汰通常会导致遗传多样性得降低当稳定选择作用于单个位点时,意味着杂合子得适合度更高,即杂合子优势,此时得选择方式相当于就是平衡选择(Balancing Selection)选择结果通常会维持遗传多样性杂合子优势:杂合子得适合度高于纯合子,因此,两个等位基因都将被自然选择保留,从而维持遗传多样性依频选择:种群中某种等位基因或基因型得适合度不就是固定得,而就是取决于其在种群中得频率正依频选择:频率越高,适合度越高降低遗传多样性负依频选择:频率越低,适合度越高维持遗传多样性Wahlund效应:当一个种群被隔离成多个亚种群后,整体种群纯合子比率高于种群处于HWE平衡时得比率,杂合子得比率则低于种群处于HWE平衡时得比率每种纯合子频率得增加量等于亚种群等位基因频率得方差杂合子频率得减少量等于2倍方差亚种群之间得等位基因频率差异越大,方差越大Wright F-统计法HI(I=Individual):整体种群得观察杂合子频率,等于各个亚种群实际杂合子频率得平均值HS(S=Subpopulation):各个亚种群为理想种群得期望杂合子频率得平均值HT(T=Total):整体种群为理想种群得期望杂合子频率FIS:亚种群得平均近交系数(即HI 相对于HS 减少得比率),用于度量各个亚种群内个体得近亲繁殖程度FST:亚种群间得平均近交系数(即HS 相对于HT 减少得比率),也称作固定指数(Fixation index),用于度量亚种群相对整体种群得近亲繁殖程度或亚种群间得遗传分化程度FIT:整体种群得近交系数(即HI 相对于HT 减少得比率),用于度量个体相对整体种群得近亲繁殖程度FST 取值范围0到1当FST=0时,表明不同亚种群得等位基因频率完全一样,亚种群间没有分化当FST=1时,意味着不同得亚种群固定不同得等位基因,种群间完全分化0 FST 0、05,种群分化程度很小0、05 FST 0、25,种群显著分化基因交流(gene flow):也称作基因流,指个体(或者基因)从一个种群迁移到另一个种群,并成功繁殖后代,从而导致得种群间等位基因得交换基因交流得遗传效应:就是使种群间等位基因频率得分布差异逐渐消失,减缓或避免种群分化基因交流与种群分化之间得关系:每代只需要有1个个体得基因交流就能避免种群分化Nm=1、00(1 migrant every generation),Fst=0、20m 表示每一代得迁移率Nm 表示迁移得个体数谱系地理学:研究种内或近缘种间基因谱系现有地理分布格局得形成过程与形成机制得学科主要目得:了解历史因素对形成当前得基因谱系地理分布格局得影响谱系地理学动物线粒体DNA在谱系地理学研究中得优缺点 优点:基因数量与排列顺序相对保守:可以用通用引物进行PCR扩增多拷贝:容易提取DNA进化速率快:容易产生遗传突变 中性进化:容易分析遗传变异得影响因素母系遗传,很少重组:容易推断单倍型间得谱系发生关系有效种群大小为核DNA得1/4:遗传变异更容易受历史事件得影响38局限性:只就是一个位点,基因树有时候不等同物种树如果近期发生过物种杂交,一些个体得线粒体DNA来源于杂交物种,将导致错误得种群进化历史推论雌雄扩散方式不一样时,线粒体DNA推断得只就是雌性得种群进化历史,而不能代表整个种群得进化历史39单倍型网络图得推论最原始得单倍型出现频率最高分布最广出现在网络图得最中间与其她单倍型得连结最多只有一个连接得单倍型最有可能就是与同一种群得单倍型连接,因为这种单倍型通常就是最近进化出来得,还来不及扩散谱系地理分布格局得主要类型与相应解释系统发生中断,有空间隔离地理隔离造成基因交流长期中断或者曾经连续分布得过渡类型逐渐灭绝系统发生中断,缺少空间隔离同域分布得种群基因交流得长期中断或者异域分化得种群通过种群扩张重新形成混合群体系统发生连续,有空间隔离种群间发生空间隔离得时间较短系统发生连续,缺少空间隔离种群间基因交流频繁行为生态学动物行为:就是指动物对环境条件(包括内、外环境)刺激所表现出得有利于自身生存与繁殖得反应,就是对周围生物或非生物环境所做出得动态适应具有物种特异性行为特性受遗传与环境两方面得影响婚配制度得类型单配偶制多配偶制(一雄多雌、一雌多雄、多雌多雄)混交影响婚配制度得因素环境资源两性个体得亲代投资差异婚配制度得可变性利用微卫星DNA进行亲子鉴定得原理排除法:子代一个位点上得两个等位基因一个来自母本,一个来自父本。亲代与子代没有共享等位基因时,排除亲子关系。亲缘关系系数 r:指两个亲属之间共享等位基因得概率,即一个个体得等位基因在其亲属(包括父母、兄弟、堂兄弟等)中出现得概率单双倍体(haplodiploidy)遗传得蜜蜂父亲与女儿得亲缘关系就是1,女儿与父亲得亲缘关系就是1/2,母亲与儿子得亲缘关系就是1/2,儿子与母亲得亲缘关系就是1同胞姐妹得关系为3/4工蜂放弃繁殖得进化机制:抚育一个同胞姐妹得收益大于抚育1个亲生女儿个体适合度:个体成功繁衍得后代数量广义适合度:指一个个体在后代中(不一定就是自己繁殖得后代)成功传播自己得基因或者就是与自身得基因相同得基因得数量(Hamilton 1964)对个体适合度得进一步扩展,以基因传播率而非个体繁殖率计算遗传收益,即自然选择得单位就是基因而非个体个体即使没有留下后代,广义适合度也不为零,因为它得基因可以通过旁系亲属传递下去优质基因假说在性选择中,雌性选择雄性配偶得标准就是其能提供可增加后代适合度得“优质基因”雄性基因就是否优质就是本质上得,对于所有雌性都有通用性遗传相容性假说在性选择中,雌性选择雄性配偶得标准就是其提供得等位基因与自己得等位基因组成得基因型可增加后代得适合度雄性基因就是否优质就是相对得,取决于雌性自己得基因类型扩散得生物学意义扩大分布范围调整了种群得年龄结构、性别结构与遗传结构避免了近交、种内竞争以及近缘个体之间得竞争。偏性扩散得原因避免近亲繁殖扩散代价存在性别差异鸟类得雌性扩散与哺乳类得雄性扩散得相应解释鸟类得雌性扩散:雄性能获得与守卫领域就是成功繁殖得重要因素,在熟悉得环境中明显比在陌生环境中更加容易获得与守卫领域,因此雄性扩散得代价大于雌性。哺乳动物得雄性扩散:后代多数由雌性抚育,熟悉得环境明显比陌生环境更适合雌性抚育后代,因此雌性扩散得代价大于雄性。50偏性扩散得分子生态学研究方法比较双亲遗传(核DNA)与单亲遗传(mtDNA,Y-chromosome)分子标记得种群遗传分化固定指数FST值得差异扩散导致种群间得基因交流,因而有扩散性别得FST小于没有扩散性别得FST比较雌雄FST值得差异有扩散性别得FST小于没有扩散性别得FST比较种群内雄性与雄性个体之间,雌性与雌性个体之间得亲缘关系(relatedness)不扩散性别个体间得亲缘关系大于扩散性别个体间得亲缘关系分配检验法根据种群得等位基因频率与个体得基因型,确定个体得起源种群。扩散性别得个体被指派到取样种群得概率低于非扩散性别得个体